‘친환경’ 발전설비 시장 ‘활짝’…관련기업 발빠른 행보

[집중취재] 고성능 집진장치·오염물질 복합처리 기술로 국내외 시장 공략

2016-09-19     조강희 기자

[한국에너지신문] 정부의 환경설비 강화 방침에 맞춰 관련 기업들은 발빠른 행보를 보이고 있다. 두산중공업은 친환경발전 설비 시장을 직접 정조준하고 있는 기업이다.

두산중공업은 특히 환경설비와 성능개선, 친환경 발전 등 다양한 포트폴리오로 관련 시장을 사실상 주도하고 있다.

다른 기업들도 이 시장에 눈독을 들이고 있기는 마찬가지다. 포스코ICT는 질소산화물과 미세먼지를 처리하는 복합기술을 국내외 발전소와 산업현장 등에 적용하고 있다.

에어릭스는 석탄화력발전소에 특화된 고성능 집진장치를 선보여 관련 시장 공략을 준비하고 있다. 초미세먼지를 잡는 집진장치를 선보인 벨트란코리아도 시장진출을 진행하고 있다.

두산중공업 / 습식 전기집진기, 초미세먼지 99% 제거

미세먼지는 지름이 10㎛(마이크로미터, 1㎛=1000분의 1㎜) 이하의 먼지로 PM(ParticulateMatter)10으로도 불린다. 미세먼지 중 입자의 크기가 더 작은 미세먼지를 초미세먼지라 부르며, 이는 지름 2.5㎛ 이하의 먼지로서 PM2.5로 불린다. 발전소는 이러한 미세먼지를 제거하기 위해 전기집진기를 장착한다.

전기집진기는 연소가스에 함유된 분진, 검댕 등의 입자물질을 정전기력을 이용해 포집, 제거하는 장치이다. 크게 습식 방식과 건식 방식으로 분류할 수 있다.

두산중공업은 두 방식 모두 기술력을 보유하고 있다. 건식 전기집진기의 미세먼지 제거율은 99%, 초미세먼지 제거율은 95% 수준이다. 반면 습식 전기집진기 기술을 사용하면 미세먼지 제거율은 건식과 동일한 상태에서 초미세먼지 제거율을 96~99%까지 향상시킬 수 있다. 현재 습식 방식은 일본, 미국, 유럽 등 일부 국가에서 사용되고 있지만 아직 국내 대형발전소에 사용된 사례는 없다.

국내에는 초미세먼지 관련 규제가 없고, 건식 대비 높은 도입비용으로 인해 습식 전기집진장치는 도입되지 못하고 있다. 전기집진기는 2014년부터 5년간 연평균 5.8% 성장해 2019년 약 13조원의 시장이 형성될 것으로 전망된다.

두산중공업은 발전소에서 배출하는 또 다른 오염물질인 질소산화물과 아황산가스를 제거하는 시설도 생산하고 있다. 질소산화물은 산성비와 광화학스모그 원인 중 하나일 뿐만 아니라 대기중의 오존층도 파괴하는 환경오염물질이다.

탈질설비는 질소산화물(NOx)을 제거하는 기술로서, 연소가스에 포함된 질소산화물을 질소와 물로 전환시킨다. 탈질설비는 2014년부터 5년간 연평균 5.0% 성장해 2019년 약 16조원의 시장이 형성될 것으로 전망된다.

탈황설비는 배기가스에 포함된 아황산가스를 제거한다. 아황산가스에 석회석 슬러리를 접촉해 화학반응을 일으켜 아황산가스를 제거하고 부산물로 석고를 생성해 배출하는 설비이다. 탈황설비는 2014년부터 5년간 연평균 5.9% 성장해 2019년 약 12조원의 시장이 형성될 것으로 전망된다.

이산화탄소 배출을 직접적으로 막아주는 기술도 있다. 바로 이산화탄소 포집저장기술(CCS)이다.

화력발전소 등에서 발생되는 이산화탄소를 포집해 바다 및 땅속에 안전하게 저장하는 기술로 연료의 연소 전 이산화탄소를 분리하는 기술, 연소 시 이산화탄소를 분리하는 순산소 연소기술, 연소 후 배기가스 중 이산화탄소를 분리 포집하는 기술로 나눠진다.

두산중공업은 연소후 포집 원천기술 보유기업인 캐나다 HTC로부터 기술 라이선스를 확보한 바 있으며, 국제에너지기구 전망으로 향후 2050년 연평균 84조원 규모로 형성되는 CCS 시장을 지속적으로 공략해 나갈 계획이다.

이러한 기술 포트폴리오를 활용해 두산중공업은 20년 이상 가동된 발전소를 대상으로 실시할 성능개선 사업, 노후환경설비 교체사업, 발전효율 향상을 위한 주요기기 교체사업 등에서 큰 성장을 이룰 것으로 기대하고 있다.

최신 기술이 적용된 환경설비를 도입하는 만큼 오염물질 제거율이 향상되고, 발전효율이 올라가면 더 적은 연료로도 동일한 전력을 생산할 수 있어 오염물질을 덜 배출하게 된다.

두산중공업은 영동화력 1호기 연료전환 사업에도 참여한다. 기존 석탄을 연료로 하는 석탄화력발전소를 바이오매스 발전소로 전환하는 프로젝트다. 바이오매스는 식물, 동물과 같은 생물체에서 얻어지는 에너지원으로 석탄, LNG 등 화석연료 대비 황산화물, 질소산화물 등 대기오염 배출량이 65~75% 이상 적다.

영동화력이 바이오매스 발전소로 거듭나면 남동발전은 연간 이산화탄소 86만톤을 감축하고, 신재생에너지공급인증서(REC)를 127만 단위 확보할 수 있다.

포스코ICT / 질소산화물·미세먼지 처리 최고 복합기술 확보

포스코ICT(대표 최두환)는 대기오염의 주요원인인 질소산화물(NOx)과 미세먼지를 처리하는 세계 최고 수준의 복합기술을 국내외 발전소와 산업현장에 적용하는 환경사업에서 연이어 성과를 내고 있다.

포스코ICT와 한국남동발전 영동본부는 영동화력발전소 1호기와 2호기에서 배출되는 질소산화물을 줄이기 위한 환경시스템을 구축하는 사업을 추진할 계획이다. 남동발전 영동본부는 1호기를 내년 상반기까지 바이오매스 연료를 활용하는 발전으로 전환하고, 2호기는 수명 연장과 대기오염 방지를 위한 친환경 발전소로 개선하는 사업을 진행하고 있다.

포스코ICT는 화력발전소에서 배출되는 질소산화물에 화학반응을 일으켜 인체에 무해한 질소와 물로 환원시키는 친환경 인프라를 구축할 계획이다. 포스코ICT는 내년 5월까지 설계에서부터 시공, 시운전에 이르는 전 과정을 수행할 계획이며, 전체 사업규모는 200억 원 규모다. 이번 사업으로 영동화력발전소는 질소산화물 배출량을 기존 대비 최대 90% 낮출 수 있을 것으로 기대된다.

포스코ICT는 대기오염의 주요원인으로 지목되는 미세먼지와 질소산화물을 처리하는 세계 최고 수준의 복합기술을 확보하고 있다. 미세먼지 처리 분야에서는 지난 2015년 ‘한중 미세먼지 저감 실증사업’을 위한 사업자로 선정되어 중국 현지 발전소와 제철소의 미세먼지 발생을 낮추는 전기 집진기를 현지로 수출하고 있다.

질소산화물 처리분야에서도 이번 사업에 앞서 인천복합화력발전소 등 국내외 발전소에 탈질 설비를 공급하는 사업을 활발하게 추진해 왔다.

이번 사업을 계기로 포스코ICT는 국내 산업현장은 물론 중국을 비롯한 해외 발전소와 제철소에서 발생하는 미세먼지와 질소산화물을 처리하는 대기환경 사업을 적극 펼쳐나갈 계획이다.

이와 함께 IoT와 빅데이터, 인공지능과 같은 ICT 기술을 접목, 발전소 내 모든 데이터를 수집하고, 분석해 발전소의 운영 효율을 극대화하는 스마트발전소를 구현하는 사업도 추진할 계획이다.

에어릭스 / 독보적 백필터 집진기술 바탕 신기술개발 앞장

에어릭스(대표 김군호)는 독보적인 백필터 집진기술을 앞세워 미세먼지 저감 대책 관련 시장 공략에 나섰다. 전기 집진기에 비해 미세먼지 흡착 효율은 높으면서 초기 투자부담은 줄인 백필터 집진기로 국내외 석탄화력발전소에 자사의 설비를 공급한다는 것이다.

에어릭스는 우리나라 백필터 집진기 점유율 1위를 자랑하는 회사다. 이 회사의 백필터 집진설비는 미세먼지 저감대책에 따라 형성되는 10조원 규모의 시장을 정조준하고 있다. 공간 효율을 획기적으로 높인 롱백필터(Long BAG Filter)도 최근 출시했다.

제철소·발전소에 대용량 집진설비를 납품·설치하며 국내외 500여건의 프로젝트를 수행했다. 올해 초 완공된 브라질 CSP제철소에 백필터 집진설비를 공급했으며, 칠레 레드드레곤 석탄화력발전소, 인도네시아 칼셀-1 석탄화력발전소에도 잇따라 설비를 납품하는 등 기술력을 인정받았다.

백필터 집진기는 부직포로 걸러진 먼지를 따로 제거해 깨끗한 공기만 외부로 내보내는 방식으로 집진 효율이 높고 안정적인 연속 운전이 가능하다. 필터로 분진을 제거하기 때문에 석탄연료라면 어떤 종류든 관계 없이 집진을 할 수 있다. 여러 종류의 입자크기를 지닌 분진도 처리할 수 있다. 전기 집진기보다 초기 투자 비용이 20% 가량 낮다.

에어릭스는 백필터집진기 필터 기술개발에도 집중하고 있다. 강화되는 환경규제에 대응하기 위해 안성공장을 거점으로 극세사필터 등을 개발·공급하고 있다. 극세사필터는 기존 필터보다 높은 열에 잘 견뎌 수명이 길고 압력손실이 낮아 미세 분진 침투를 최소화하고 우수한 집진 효과를 보인다.

기존 백필터 보다 기능을 높인 롱백필터(Long BAG Filter)는 설치공간 면적을 약 28% 가량 줄였다. 양방향 탈진으로 집진 효율을 배가한 것도 강점이다.

김군호 에어릭스 사장은 “석탄화력발전소 집진설비 성능개선 사업에 참여할 수 있도록 백필터 집진기 특장점과 성능을 알려 미세먼지 차단에 적극 나서는 한편 신기술 개발에도 집중하겠다”고 말했다.

벨트란코리아 / 집진효율 99.9% 습식 전기집진기 선봬

벨트란코리아(한국지사장 박상언)는 황산화물과 질소산화물, 초미세먼지까지 잡을 수 있는 습식전기집진기 기술을 내놨다. 두산중공업의 집진기 기술과 같은 기술이다.

벨트란의 습식전기집진기는 집진효율이 99.9%에 달한다. 건식전기집진기는 분진의 비저항이 높거나 낮은데서 기인하는 분진의 재비산 현상으로 집진효율이 감소되는 것이 문제다.

이에 비해 습식전기집진기는 분진입자가 집진전극에 형성된 수막에 포집돼 흘러내려가 분진의 재비산문제 등을 최소화할 수 있다.

벨트란의 습식전기집진기의 방전부는 기존 와이어방식 원형 방전선기술에 비해 획기적으로 많은 방전포인트를 갖는 구조로 분진제거효율을 극대화할 수 있다. 집진부의 길이를 짧게 설계하고 집진부 상·하부 고압 자동 세정노즐을 설치해 전기집진기의 운전성능을 향상시켰다.

집진부는 다각형 구조로 기존 판형 집진부 방식보다 2~4배의 집진부 증가 효과를 나타낼 수 있다. 상향류방식으로 기존 측류방식에 비해 대용량을 처리하는 대신 소형화설계도 할 수 있어 설비 제작비용과 설치비용, 운영비용 등을 모두 최소화할 수 있다.

미크론 이하 크기의 황산화물 미스트 등은 이온 안개로 만들어 제거한다. 이 때문에 미스트를 제거하는 별도의 설비가 필요하지 않다.