저비용·단기간·고효율 미세먼지 제거 성능 검증 및 발전사 적용 기반 마련
[일렉트릭파워 이재용 기자] 한전 전력연구원(원장 이중호)은 발전소에서 배출되는 미세먼지를 줄이기 위해 입자 조대화 원천기술을 개발했으며, 이를 한국중부발전 보령화력발전소에서 실증해 효과를 검증했다.
발전소는 연소과정에서 발생되는 먼지를 저감하기 위해 고효율의 전기집진기를 설치해 운영하고 있다. 전기집진기는 굵은 입자에 대해선 99.9% 이상의 높은 집진효율을 보이지만 먼지입자 크기가 작아지면 제거효율이 낮아지는 한계점을 가지고 있다.
이런 문제에 대응하기 위해 전력연구원은 한국남동발전, 한국중부발전, 한국서부발전, 한국동서발전과 ‘입자응집 조대화를 이용한 발전소 미세먼지 제거기술’을 개발 중이다.
'입자응집 조대화 기술'은 기존 전기집진기에서 사용하고 있는 직류영역의 일부를 교류로 전환함으로써 전기집진기 내에서 입자의 왕복운동을 유도한다. 왕복운동 과정에서 입자 크기에 따라 이동속도의 차이가 발생하고, 이를 이용해 입자 간 충돌로 응집을 일으킴으로써 미세먼지 크기를 성장시키는 기술이다.
이를 통해 기존 전기집진기에서 제거가 어려웠던 작은 입자를 효율적으로 제거할 수 있다.
전력연구원은 2021년에 300m3/hr급 시스템을 구축했으며 입자 조대화 시스템의 전기장 특성, 방전극 형상 등을 연구해 원천기술을 확보했다. 이후 2022년 5월에 발전소의 전기집진기와 기계적 구성이 동일한 9,000m3/hr급의 파일럿 시스템을 구축해 성능을 평가한 결과 직경이 10㎛이상인 조대입자의 분율을 약 15%에서 47%까지 증가시킨 효과를 확인했다.
확보한 원천기술을 바탕으로 250MW급 전기집진기에 연계하는 시스템으로 격상 설계해, 2022년 하반기부터 2023년 초까지 중부발전 보령화력발전소의 전기집진기에 실증하고 최적의 운전조건을 도출했다. 이번 실증을 통해 전기집진기를 거치고 난 뒤의 먼지농도를 기존 0.9mg/m3에서 조대화 기술 적용 시 0.5mg/m3까지 낮춰 약 44%가 향상된 먼지농도 제거효과를 검증했다.
‘입자응집 조대화 기술’은 기존 설비에 조대화용 교류전원장치만 추가하면 전기집진기 환경설비 개선공사보다 저렴하고, 1~2개월의 짧은 공사 기간으로 고효율의 미세먼지 제거가 가능하다.
전력연구원 관계자는 “전력연구원은 발전소의 미세먼지 배출현황을 평가하고 저감하기 위한 기술을 지속적으로 연구해 역량을 강화해 왔다”라며, “향후 입자 조대화 시스템의 국내 발전소 확대 적용방안을 마련해 국가의 미세먼지 저감정책에 기여할 것”이라고 밝혔다.
