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초저NOx 산소풍부 연소기술의 개발현황

전문가 제언: ○ 대기 중에 유입되는 NOx의 대부분(90% 이상)은 각종 연소에서 발생한다. 그 중에서 수송 분야와 같은 이동발생원에 의해 발생하는 것이 50%, 화석연료를 사용하는 발전소, 보일러, 소각로와 같은 고정발생원에 의해 배출되는 것이 50%로 추정된다.

○ 연소열에 의해 생성되는 NOx는 열적 NOx와 연료 NOx로 구분된다. NOx의 90~95%는 NO 형태로 배출되며 연도를 통해 배출되는 경우는 NO2로 산화되며 NO2는 자외선(햇빛)과 탄화수소 라디칼(Hydrocarbon Radical)과 반응하여 광화학 스모그(smog)와 산성비를 발생시킨다.

○ 열적 NOx는 고온에 의해 대기 중의 질소와 산소가 결합하여 생성되며 연소과정에서 생성되는 것이 대부분이다. 1,200도 이상의 고온에서는 급속하게 발생량이 증가한다. 그러므로 열적 NOx의 저감을 위해서는 평균 화염온도를 낮추는 것이 중요하다. 또한 연료 NOx는 연료 중의 질소산화물이 연소에 의해 생성되며 석유 연소 발생량의 50%, 석탄 연소 발생량의 80%가 연료 NOx이다. 연료 NOx는 연소온도와는 무관하며 공기와 연료의 양론비(과잉공기비)에 영향을 받는다.

○ 이러한 NOx의 저감대책으로는 연료 중의 질소함량이 작은 연료를 사용하고 연소영역의 산소농도를 낮추며 연소가스의 체류시간을 짧게 하고 연소온도를 낮게 여고 부분적인 고온영역이 없도록 하는 것이다. 또한 배출가스 중의 NOx 처리기술이 중요하며 처리기술에는 크게 건식제거기술과 습식제거기술이 있다. 건식제거기술에는 촉매환원법, 무 촉매환원법, 흡착방법, 복사법 등이 있다.

○ 촉매환원법은 적당한 촉매를 사용하여 배출가스에 환원제를 첨가하여 NOx를 환원시키는 방법이다. 또한 촉매환원법에는 선택적 촉매환원법이 있는데 이는 NOx뿐만 아니라 자유산소까지 환원제로서 소비하는 특성을 가지고 있으나 NOx만이 최종적으로 질소가스로 환원된다. 우리나라에서 이러한 NOx 저감대책에 대한 연구는 특히 화력발전소를 대상으로 대학과 국가연구기관 등에서 지속적으로 연구되고 있다.

저자: Y.Yamamoto etc.
자료유형: 학술정보