미세먼지 태워서 잡는다…매연 최대 95% 줄이는 기술 개발

[대전=이데일리 박진환 기자] 미세먼지의 주범 중 하나로 디젤자동차가 지목받고 있는 가운데 매연을 최대 95%까지 줄일 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국기계연구원은 플라즈마 연구실이 소형차량과 대형차량에 적용할 수 있는 플라즈마 버너가 장착된 ‘DPF(Diesel Particulate Filter‧, 매연저감장치)’ 기술에 대한 환경부 인증을 추진한다고 9일 밝혔다.

이 기술은 기계연 플라즈마 연구실의 독자적 원천기술인 플라즈마 버너를 DPF에 적용한 기술로 디젤차에서 배출되는 매연을 최대 95%까지 줄일 수 있다. 이에 다라 앞으로 환경부 인증을 획득하면 내년부터는 실제 차량에도 적용돼 미세먼지 등 환경문제 해결에 획기적인 전기를 마련할 것으로 기대된다.

DPF는 대기오염을 줄이기 위해 디젤차의 배기관에서 배출되는 매연의 95% 이상을 필터에 포집해 태우는 장치다.

제대로 작동하려면 배기가스의 온도가 약 300도 이상으로 유지돼야 하지만 실제 도심에서 주행하는 차량이 내뿜는 배기가스의 온도는 이보다 매우 낮아 배출가스 온도를 높이는 기술이 관건이었다.

미국과 유럽 등 선진국에서도 DPF의 정상작동을 위해 배기가스의 온도를 올리기 위한 버너를 개발했지만 부피가 커 대형 트럭에만 적용이 가능했다.

이에 연구팀은 DPF에 포집된 매연을 태워 없애기 위해 소형 플라즈마 발생장치를 이용한 버너를 개발, 크기를 크게 감소시켰다.

플라즈마 버너가 장착된 DPF는 디젤차에서 배출되는 매연을 필터에 포집하고 이를 플라즈마 버너로 태운다.

크기도 일반 연소기의 10분의 1 크기에 불과해 차의 크기와 관계없이 부착할 수 있고 가격경쟁력도 높였다.

특히 기존 기술과 달리 배기가스 온도가 낮거나 엔진의 운전 조건이 나쁘더라도 제약 없이 매연을 태울 수 있어 현재 기술 중 가장 뛰어난 기술로 꼽힌다.

송영훈 한국기계연 플라즈마 연구실장은 “최근 매연 뿐 아니라 질소산화물(NOx)이 햇빛과 만나 미세먼지를 발생시키는 것이 알려지면서 디젤차의 고질적인 문제점인 매연과 질소산화물을 동시에 처리할 수 있는 플라즈마 버너 기술에 대한 관심이 커지고 있다”며 “올 하반기부터 선박과 중소형 발전소는 물론 소형 승용차까지 다양한 활용이 추진될 것”이라고 설명했다.

김홍석 환경ㆍ에너지기계연구본부 연구원은 “디젤엔진은 큰 출력이 필요한 분야에서 전기나 천연가스 등 친환경 동력원으로 완전히 대체하기 어렵고 다른 동력원보다 효율이 우수하다는 장점도 있다”며 “미국과 유럽 등 선진국도 디젤엔진의 배출가스를 개선하기 위한 기술 중 하나로 버너를 이용한 방법에 관심을 갖고 있는 만큼 플라즈마 버너를 더욱 발전시켜 세계시장을 선점하는 것이 필요하다”고 강조했다.

한편 이번 연구는 미래창조과학부 ‘저탄소/저공해를 위한 나노촉매-플라즈마 하이브리드 기술개발’ 사업과 환경부 친환경자동차사업단 ‘운행건설기계차량용 플라즈마버너 DPF 및 SCR 핵심기술 개발’ 사업의 지원을 받아 수행됐다.

한국기계연구원이 개발한 플라즈마 버너의 작동원리.

서울 도시철도 내 지하철 정비차량에는 철로 정비 시 매연저감을 위해 지난 2009년부터 한국기계연구원 플라즈마 연구실이 개발한 플라즈마 버너를 적용하고 있다. 사진=한국기계연구원 제공

한국기계연구원 플라즈마 연구실이 개발한 플라즈마 버너를 이용한 소형 매연저감장치가 일반 차량에 적용된 모습. 해당 기술은 6만km 도로주행 테스트를 마치고 환경부 인증을 추진하고 있다. 사진=한국기계연구원 제공