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  • 기사등록 2021-02-26 15:00:28
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▲ 포스코 광양제철소에 설치된 200,000 ㎥/hr 실규모 복합재생 Long Bag Filter 집진장치(붉은색 점선 내부의 설비)



[기계신문] 한국에너지기술연구원 미세먼지연구단 박현설 박사 연구팀이 개발한 ‘고성능 저비용 백필터 집진기술’이 포스코 광양제철소에 적용돼 성공적으로 실증운전을 완료했다.


백필터 집진기는 전체 집진기 시장의 80% 이상을 점유하고 있으며 먼지배출농도 및 작업환경 규제가 강화됨에 따라 그 수요가 증가하고 있다.


백필터집진기는 원통형의 긴 자루형(직경 150~300mm) 필터를 적용한 집진장치를 말하며 집진효율은 99% 이상으로 0.1μm 정도의 미세한 입자도 안정적으로 제거할 수 있다. 일반적인 백필터 집진기는 필터길이가 증가할수록 안정적인 필터재생 및 운전이 어려워져 주로 길이 5m 이하의 필터를 사용한다.


하지만 먼지배출업체가 밀집된 산업단지는 조성된 지 20년 이상 된 곳이 많고 환경설비가 포화된 상태로 설치, 운영되고 있어 강화된 먼지배출규제에 대응하기 위한 신규 집진기 설치공간이 매우 부족하다.


또한 국내의 경우 중대형 집진기 수요업종인 발전, 철강, 시멘트 산업체에 적용된 집진장치의 교체시기가 도래하고 있어 높은 집진성능과 저렴한 시설비용, 운전비용을 보장할 수 있는 집진기의 개발과 보급이 필요하다.



▲ 백필터 복합재생기술 개념도



이번에 박현설 박사 연구팀이 상용화에 성공한 복합재생 백필터 집진기술은 필터를 통과해 배출되는 청정가스를 백필터 내부로 흐르게 한 상태에서 압축공기를 분사해 탈진하는 기술로, 기존 대비 먼지배출농도를 획기적으로 줄이면서도 집진기 시설비용과 설치면적도 동시에 절감 가능한 고성능 저비용 집진기술이다.


집진기 필터에 먼지가 쌓이게 되면 필터가 점점 막혀 공기저항이 증가하기 때문에 정상적인 운전이 어려워진다. 이 때문에 주기적으로 필터에 포집된 먼지를 털어내는 탈진이 필요하다.


기존 기술은 여과 중인 필터 내부에 높은 압력의 공기를 순간적으로 분사하는 단순한 방식을 사용한다. 그런데 이 방식은 필터 재생효율이 낮을 뿐만 아니라 탈진 직후 개시되는 여과 과정을 통해 먼지가 필터로 재유입되면서 고농도의 먼지가 배출된다는 단점이 있다.



▲ 200,000㎥/hr 복합재생 백필터 집진장치 실증운전 시 집진장치 운전특성



반면, 이번에 상용화된 필터 복합재생 기술은 필터 재생 시 여과된 청정공기의 일부를 여과방향과 반대로 흐르게 한 상태에서 압축공기를 분사해 탈진한 후, 일정 시간 간격을 두고 여과를 재시작하는 방식을 채택하고 있다.


따라서 필터 내부에 역기류가 형성된 후 탈진용 압축공기 분사가 이뤄지기 때문에 낮은 공기압력으로도 효과적인 필터 재생이 가능하다. 또한 탈진된 먼지가 집진기 내부에서 모두 제거된 상태에서 다시 여과가 개시되기 때문에 미세먼지 배출량이 큰 폭으로 줄어들게 된다.


복합재생기술의 필터 재생효율은 기존 기술 대비 2배 이상 높아 필터수명이 개선됨에 따라 더욱 안정적인 집진장치 운전이 가능하다.


또한 기존 필터재생기술로는 탈진이 어려워 적용하기 힘들었던 길이 10~15m의 백필터를 적용할 수 있어 집진기 설치면적을 5m 백필터 적용조건과 비교해 50% 이상 줄일 수 있다. 여기에 더해 시설비용을 낮추면서도 굴뚝으로 배출되는 먼지농도는 기존 대비 1/10 이하 수준까지도 저감이 가능하다.



▲ 200,000㎥/hr 복합재생 백필터 집진장치 실증운전 시 먼지배출농도



한편, 복합재생 백필터 집진기술은 2017년 12월 ㈜한빛파워에 기술 이전됐으며, 2017년부터 2020년 5월까지 범부처 국가전략 프로젝트의 집진저감 분야 실증화 사업을 통해 상용화가 완료됐다.


실증화 사업에 적용된 복합재생 백필터 집진장치는 처리가스 유량이 200,000㎥/hr인 실규모 집진설비로서 길이 15m 백필터가 적용됐으며, 포스코 광양제철소에 설치해 장시간 연속 운전을 통해 성능이 검증됐다.


공인시험기관인 한국산업기술시험원을 통해 먼지배출농도를 측정한 결과 총 먼지농도가 0.188mg/㎥로 확인됐는데, 이 수치는 현재 국내에서 가장 엄격한 배출허용 기준이 적용되고 있는 신규 석탄화력발전소 허용기준(5.0mg/㎥)의 1/10 이하 수준이다.



▲ 기술 적용 이미지



김종남 한국에너지기술연구원장은 “이 기술의 실증을 통한 상용화가 완료되어 국내 산업분야 먼지 배출을 획기적으로 줄일 수 있는 기술적 수단을 확보했으며, 이번 기술이 향후 여러 사업장에 빠르게 보급 확산돼 국내 미세먼지 문제를 해결하는데 크게 기여할 수 있길 바란다”고 밝혔다.


복합재생 백필터 집진기술은 집진장치 설치 공간문제를 겪고 있는 여러 업체들에 적용될 수 있다. 제철산업, 시멘트공정, 석탄화력 발전소, 산업용 보일러, 소각로 배가스 처리시설 등 중대형 사업장에서 보다 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.


기계신문, 기계산업 뉴스채널

이은아 기자 lena@mtnews.net

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