글로벌 기업들의 ESG(환경·사회·지배구조) 경영이 본격화하는 가운데 탄소중립을 실현하고 작업자의 안전을 확보하는 친환경 기술 수요가 증가하고 있다. 이에 따라 ▲Off gas 미방출로 온실가스 저감 효과, ▲황산 대체로 작업자의 안전 확보, ▲전력 및 약품 사용량 감소로 유지관리비 절감, ▲기액 반응시간 단축으로 생산성 향상 등에 기여하는 부강테크(BKT)의 vMIXER 기술이 관심을 받고 있다.

BKT는 2015년 한국기계연구원으로부터 미세기포를 발생시키는 원천기술을 도입, 이산화탄소(CO₂), 산소(O₂), 오존(O₃) 등 다양한 기체를 단시간 내 용해하는 vMIXER 기술을 완성했다. 저전력 고효율 기체용해장치인 vMIXER는 원심력에 의해 형성되는 선회 와류(Spiral vortex)를 활용해 용액과 용해성 기체를 고속 회전시켜 투입 가스를 미세화하고 접촉 면적은 최대화함으로써 용해 성능을 획기적으로 향상시킨 기술이다.

폐수 중화 공정 적용···온실가스, 유지관리비 절감

제조공정에 따라 산성, 중성, 알칼리성을 갖는 다양한 폐수가 발생하는데 이를 정화하기 위해서는 엄청난 양의 전력과 약품이 투입된다. 이 중 산성 및 알칼리성 폐수는 수처리 공정의 처리효율을 높이기 위한 방법으로 중화 공정을 거치며 일반적으로 알칼리성 폐수의 경우에는 pH를 낮추기 위해 황산 또는 CO₂를 사용하고 있다.

국내 OO제철소의 경우 가압식 멤브레인 산기관을 이용해서 반응(중화)조에 CO₂를 주입해 알칼리성 폐수를 중화한다. 하지만 이 과정에서 약 84%의 Off Gas가 발생해 유지관리비 상승, 온실가스 유발 등 운영상의 문제점이 발견되었다.

믹서1.JPG — 개선 전 대기배출 미용해 CO₂ 측정(산기관 용해 시)

포항산업과학연구원은 이 같은 문제점을 해소하기 위해 CO₂ 사용량을 줄이는 동시에 처리효율은 높이고 유지관리비와 온실가스는 절감하는 것을 목표로 2016년 7월 BKT와 연구용역을 체결했다. BKT는 2개월에 걸쳐 동일한 알칼리성 폐수를 대상으로 가압식 멤브레인 산기관 방식과 선회 와류(Spiral Vortex) 방식을 활용한 vMIXER 기술을 비교 검증했다. 그 결과 vMIXER를 적용할 경우 가압식 멤브레인 산기관 방식 대비 CO₂ 사용량이 최소 72.0%, 최대 75.0%가 절감돼 동일한 처리효율을 유지하면서 CO₂ 사용량은 적고 온실가스 배출량은 감소하는 것을 확인했다.

2017년 8월 OO제철소는 시설개선 투자를 통해 CO₂ 용해율이 낮은 기존 가압식 멤브레인 산기관을 철거하고 vMIXER를 설치했다. vMIXER는 기존 산기관 대비 폐수 처리량은 184.4% 증가, CO₂ 사용량은 38.4% 절감하는 등 현재까지 안정적으로 운영되고 있다.

출처: OO제철소 알칼리 폐수 중화설비 운영 데이터(2015년 ~ 2019년)

탈질 폐촉매 재활용 공정 적용···반응시간 단축으로 생산성 향상

환경규제 강화로 미세먼지 제거를 위한 탈질 촉매 사용량이 늘면서 그 폐기물인 탈질 폐촉매 발생량 역시 증가하고 있다. (주)한내포티는 그 동안 단순 폐기돼 왔던 탈질 폐촉매에서 세계 최초로 텅스텐(W), 바나듐(V), 티타늄(Ti) 등 유가금속을 분리, 회수하는 기술 개발에 성공했다. 탈질 폐촉매에는 W, V, Ti 등의 희유금속이 약 80% 함유돼 있어 유용자원으로 재활용 가능성이 매우 크다. 현재 전 세계적으로 발생되는 연간 44만 톤의 탈질 폐촉매에서 추출 가능한 희유금속의 시장 가치는 연간 1조3천억 원으로 추산된다.

탈질 폐촉매 재활용 공정은 파분쇄, 혼합, 분쇄, 용융, 여과, 불순물 분리, 여과, 건조(탈수), 결정화 등의 과정을 거치는데 공정별로 운영, 반응시간을 단축하면 생산량을 높일 수 있다. 그러나 용융과정에서 생성되는 알칼리 용액과 CO₂를 반응시켜 실리카 겔 형태로 불순물을 제거할 때 알칼리 용액과 CO₂의 반응시간이 길어 생산량을 높이는 데 한계가 있다.

BKT는 한내포티에 반응시간을 단축시킬 수 있는 방안으로 vMIXER를 제안했다. 한내포티는 지난해 8월 vMIXER 기술에 대한 자체 평가를 진행해 알칼리 용액과 CO₂ 반응시간이 기존 대비 약 3~4시간 단축되는 것을 확인했다.

vMIXER는 이 같은 평가결과를 바탕으로 지난달 한내포티 공장에 납품·설치되어 현재 시운전을 앞두고 있다. 탈질 폐촉매를 친환경적으로 재활용하는 세계 최초의 기술에 친환경성과 생산성을 더하는 든든한 파트너로서 vMIXER의 활약이 기대된다.

ESG 경영·그린뉴딜 정책 부합···다양한 분야 적용으로 신규시장 창출

미세기포 발생기술을 활용한 기체용해장치 vMIXER는 ▲CO₂를 활용한 폐수처리로 온실가스 처리 및 Off Gas 감소, ▲용융 반응시간 단축으로 생산성 향상, ▲전력 및 약품 사용량 감소로 유지관리비 절감, ▲황산 대체로 작업자의 안전성 확보 등에 기여할 수 있다. 또한 콤팩트한 크기로 설치면적을 최소화하고 단순한 공정구성 및 운전제어로 운영이 용이해 다양한 분야에서 적용이 가능하다. BKT는 기업들의 ESG 경영 및 환경부의 그린뉴딜 정책에 부합하는 vMIXER 기술을 오존 용해, 약품 용해, 폐수 CO₂ 중화반응, 용매 정제 등 다양한 분야에 적용하며 신규시장을 창출해 가고 있다.

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탄소중립 및 ESG 경영에 기여하는 vMIXER 개발

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