[공학저널 전수진 기자] 탄소 중립 패러다임과 함께 환경문제 중에서도 가장 체감이 쉬운 대기환경 오염 저감·개선 기술에 관한 관심은 더욱 높아지고 있다.

국내에서도 산업에서 배출되는 질소산화물(NOx), 비산먼지 저감을 위한 기술개발이 한창이며 관련 기술 기업이 주목받고 있다.

그중 ㈜마이크로원은 미세분진·유해가스 동시 제거 필터 시스템과 고기능 분진 필터 개발을 통해 관련 사업 분야에서 오랜 기간 노하우를 축적하며 대기환경 개선 분야 전문 기술개발 기업으로 관심을 모으고 있다. NOMEX, Glass, PTFE 등 다양한 종류의 필터백을 국내·외에 납품, SCR 촉매를 담지한 촉매필터를 개발했다.

특히 마이크로원 내 설립된 기술연구소에서는 이와 관련한 R&D 국책과제 수행과 신제품 연구개발·상용화 지원에 힘쓰고 있다.

이러한 마이크로원의 대표적인 기술로는 ‘Retrofit EP 기술’을 꼽을 수 있다.

Retrofit EP는 I.D FAN 교체 없이 최소한의 공간만을 이용해 기존 전기집진기의 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 고효율, 저압손, 컴팩트형 집진기술이다. R.EP는 기존 전기집진기 면적의 15% 수준으로 70%의 집진 효율을 기대할 수 있으며, 이때 발생하는 차압은 5mmAq 정도로 낮은 수치를 자랑한다.

석탄과 LNG 발전을 포함한 중·대형 발전시설 내 기존 전기집진기 성능 개선 또는 신규 집진설비로 적용 가능하며, 고농도의 분진이 발생하는 제철·시멘트 등 타 산업 분야와 기타 단위 집진기 설치가 어려운 밀집 지역에서 활용할 수 있다.

이와 함께 마이크로원의 ‘공간분진 제어 기술(트리퍼룸)’ 또한, 대기환경 개선 기술의 주요 기술로 손꼽힌다.

마이크로원이 보유한 공간분진 제어 기술은 Conveyor Belt 측면 밀폐와 Scraper Room 내 비산분진을 집진해 상탄 시 발생하는 분진의 외부 유출을 근본적으로 줄이는 역할을 한다. 특히 석탄 분배기실 공간분진과 Silo에서 발생하는 비산분진을 포집할 수 있는 집진설비를 신설해 집진 효율을 향상한 것이 특징이다.

또한, 저마찰 계수, 소수성 특성을 가진 PTFE를 활용해 석탄 비산분진 특성에 적합한 PTFE Filter Media를 제작, 절곡 공정으로 집진 여과 면적을 증대해 Cage 분리형 Cartridge Filter를 개발해 신설 집진기에 설치한 것 또한 눈여겨볼 만하다.

이 기술을 통해 석탄 분배기실 내 미세분진으로 인한 작업자의 작업환경에 따른 건강 악영향과 환경오염, 설비 수명 단축 등 문제를 개선했다.

마이크로원은 국내 최초로 PTFE 복합화 기술을 개발한 것으로 잘 알려져 있다. 테프론 또는 고어텍스로 잘 알려진 PTFE는 특유의 성질 때문에 많은 분야에 적용되고 있다

마이크로원 이각로 연구소장(사진)은 “PTFE 부직포에 SCR 촉매를 담지 후 양면 PTFE 멤브레인을 복합화해 배기가스 내 분진은 99% 이상의 고효율로 여과가 이뤄지며 탈질촉매 담지층을 통해 질소산화물(NOx)이 기화된 NH3와 반응해 N2와 H2O로 환원돼 추가적인 NOx를 제거할 수 있는 기술”이라고 말했다.

이와 함께 마이크로원의 대표기술 중 하나인 ‘배기가스 내 분진과 질소산화물 동시 제거용 촉매필터 기술’은 소각시설 배기가스에 포함된 미세먼지와 질소산화물(NOx)을 동시에 저감 시킬 수 있는 하이브리드형 기술이다.

이 기술은 기존의 고효율·고비용의 SCR 기술과 저효율·저비용의 SNCR 기술의 장·단점을 보완한 고효율·저비용의 기술로 평가받고 있다. 기존 여과 집진기의 필터에 촉매 역할을 할 수 있는 촉매필터를 적용함으로써 추가 설비를 구축할 필요가 없다는 점은 가장 큰 장점이라고 할 수 있다.

지난 2006년 설립된 마이크로원은 대기환경 설비 전비 전문 강소기업이다. 친환경 개선에 사용되는 소재·부품·설비를 설계·제작하고 꾸준한 연구개발을 통해 기술혁신형 중소기업 인증을 획득했다. 이를 바탕으로 산업통상자원부가 선정하는 소부장(소재·부품·장비) 으뜸 기업으로 꼽히기도 했다.

마이크로원의 대표 제품으로는 미세분진·유해가스 동시 제거 필터 시스템과 고기능 분진 필터가 있으며, 대기오염 방지에 도움 되는 고기능 분진 필터는 반도체나 디스플레이 공정에도 적용할 수 있어 바이오·에너지·환경을 아우르는 종합 환경기업으로 자리매김하고 있다.

이러한 기술개발에 그치지 않고 현재 마이크로원은 고등기술연구원 플랜트 본부와 협력을 통해 플랜트 산업 분야로 확장해 연구개발을 진행하기도 했다.

고등기술연구원과 마이크로원은 여과 집진장치의 구조적 특징을 반영한 전산해석을 통해 운전조건 모사 조건에서의 속도 분포, streamline, 온도분포, 입자 거동, 유동특성 등을 파악해 통합공정 설계에 반영하는 등 촉매필터의 초기 연구개발을 수행했다.

연구기관인 고등기술연구원 내 Pilot급 시험용 여과 집진장치를 이용해 PTFE 멤브레인 촉매필터의 장시간 연속운전을 통한 집진·탈질 성능평가를 진행한 것이다.

심지한 팀장(사진)은 “현재 배기가스 내 SO2로 인한 촉매필터 피독현상을 통해 활성이 죽는 현상을 막기 위한 내황성 촉매와 저온(150~180℃)에서의 높은 질소산화물 제거효율을 갖는 촉매를 찾아 적용하기 위한 연구를 진행 중”이라며 “ULPA U15급 고효율, 저차압 e-PTFE 멤브레인 제조 시 안정적인 공정 레시피 최적화와 ULPA U15급 PTFE 멤브레인과 지지체의 합지 공정 연구를 진행 중”이라고 설명했다.

향후 마이크로원은 국내 폐기물 소각시설, 산업 보일러, 시멘트, 철강 등 대기 배출설비 내 촉매필터를 상용화하고 중국, 인도, 동남아시아 등 개발도상국에서 대기오염 저감 산업을 중심으로 해외시장 진입·선점을 목표로 하고 있다.

이 연구소장은 “연구개발을 통한 지속적인 사업화를 위해 더욱 연구개발에 힘쓰며, 특히 기 개발 중인 촉매필터의 사업화를 앞당기고 촉매필터와 CCU를 융합한 청정 소각로 운영시스템의 사업화를 위해 AI의 도입과 더불어 운영시스템을 혁신할 수 있도록 개발을 완료할 것”이라며 “특허출원과 지적 재산권의 확보를 통해 준비 중인 IPO에 이바지할 수 있도록 연구개발을 시행할 계획”이라고 말했다.

심 팀장은 “마이크로원 기술연구소는 연구과제를 위한 연구개발이 아니라 과제를 통해 기술을 개발하고 바로 상용화할 수 있는 연구를 수행한다”며 “과제를 통해 개발한 기술의 상용화를 통해 선순환 구조의 연구과제를 지속해서 진행하는 것을 목표로 깨끗한 환경 유지를 위해 끊임없이 노력하겠다”고 전했다.