화력발전소에 대한 환경규제가 강화되고 있는 가운데 발전 설비에서 배출되는 탈황폐수 처리가 중요한 화두가 되고 있다. 탈황폐수 내에는 황과 질소가 결합된 난분해성 질소(N)-황(S) 화합물이 존재한다. 난분해성 N-S 화합물은 결합력이 강해 산화력이 높은 것으로 알려진 고도처리 기술인 오존, 자외선, 펜톤산화 등으로도 처리가 안 된다.

결국 탈황폐수는 증발농축 기술로만 처리가 가능해 국내 몇 개 발전사는 증발농축 설비를 설치해 운영 중이다. 하지만 이 기술은 해외 의존도가 높고, 설치비가 비싼 것으로 알려졌다. 또 운전 시 슬러지가 다량 발생해 배관이 막히는 등 많은 문제점이 있다.

제36주 차 장영실상은 금속산화수를 이용한 탈황폐수 고도처리 장치를 개발한 더오포와 한국동서발전이 수상했다. 이 제품은 난분해성 폐수의 총유기탄소(TOC), 중금속 제거, 폐수 중 시안 제거 등에 활용된다.

연구진은 산화력이 높은 오존보다 더 높은 산화력을 갖는 산화제를 찾는 데 많은 노력을 기울였다. 금속산화수라는 물질을 찾아냈지만 이를 합성하기 위한 조건을 찾는 데 오랜 시간이 걸렸다. 이와 함께 금속산화수의 높은 산화력으로 인한 불안정성을 통제하기 위해 많은 시행착오를 거쳤다. 금속산화수는 제조 후 약 30분 안에 자가분해반응이 일어나 오래 보관할 수 없었고, 대량으로 만들 수도 없었다. 연구진은 금속산화수의 자가분해반응을 늦추는 데 집중했다. 오랜 연구 끝에 금속산화수의 자가분해반응을 3시간가량 지연시키는 데 성공할 수 있었다. 금속산화수는 오존보다도 높은 산화력으로 기존 산화공정으로는 잘 처리되지 않았던 난분해성 폐수들을 처리할 수 있다. 이와 함께 최근 환경부 규제 변화로 이슈화되고 있는 TOC도 제거할 수 있다. 그뿐만 아니라 중금속 등도 동시에 제거가 가능하고, 반응 후 무해한 수산화철로 환원되기 때문에 환경친화적이다.

2019년 당진화력발전소 탈황폐수 고도처리 시설에 설치돼 처음 상용화된 후 도금폐수, 화학폐수, 음폐수 등으로 사용 범위가 확대되며 연간 약 30억~40억원 매출이 발생하고 있다. 국내외 수요가 증가할 것으로 예상되는 가운데 2030년까지 매출 1000억원을 목표로 하고 있다. 앞으로 연구진은 자가분해반응을 최소 1개월 이상 지연시키는 제조 방법을 개발할 계획이다.


주최 : 과학기술정보통신부

주관 : 매일경제신문사 한국산업기술진흥협회



[강민호 기자]