Industrial & Marine


▣ 선박에 의한 대기오염 방지
- 선박에 의한 대기오염 물질로는 질소산화물(NOx), 입자상물질(PM), 황산화물(SOx), 이산화탄소(CO2) 등이 있다.



<입자상물질(PM) 저감방법>

DPF (Diesel Particulates Filter) System
- 엔진에서 배출되는 입자상물질(PM)을 필터로 포집한 후 이것을 태우고(재생) 다시 PM을 포집하여 계속 사용하는 기술
- 매연여과장치기술은 크게 PM포집기술과 재생기술(촉매코팅)로 나누어지며 시스템은 기본적으로 필터, 재생장치(필터코팅), 제어
장치의 3부분으로 구성
- 필터로 사용되는 Substrate 종류는 Metal, Ceramic monolith, Packed metal beads 등이 있음


<질소산화물(NOx) 저감방법>
- 국제해사기구(IMO : International Maritime Organization)는 대기오염의 주원인 중에 하나인 질소산화물(NOx)과 관련하여 지구환
경변화에 대응하기 위해 선박의 운항에 대하여 해상에서의 NOx 배출에 대한 규제(2016년부터 Tier Ⅲ로 강화).
- 디젤엔진 연소 전 전처리 기술과 연소 후 후처리기술이 있음
- 전처리로는 에멀젼 연료사용. 후처리기술로는 배기가스재순환(EGR), 스크러버(Scrubber), 선택적무촉매환원(SNCR), 선택적촉매
환원(SCR)등이 있으며, 이중 SCR기술의 저감효율이 가장 높음

에멀젼 연료
- 에멀젼 연료사용은 벙커C유(70%), 물(29%), 첨가제(1%)를 넣고, 혼합과정을 거쳐 만들어짐. 육상의 디젤엔진과 달리 선박용 엔진
과 보일러에는 벙커C유에 20% 이상의 물을 첨가하더라도 운전성능에 크게 영향을 주지 않으며, 이는 입자상물질(PM)의 제거효율을
높임.
- 그러나 NOx는 연료의 성상이나 성분에 영향을 받는 것이 아니라 연료가 착화되어 연소하는 과정에서 높은 온도에 의하여 화학적 결
합으로 생성되므로 연료의 성상을 변형한 에멀젼 연료라 하더라도 연소과정에서 NOx가 발생 배기가스 재순환 (EGR : Exhaust Gas
Recirculation)
- EGR 기술은 엔진 연소 과정에서 발생한 질소산화물을 저감시키기 위해 연소 온도를 낮추고, 연소된 후에 배출되는 배기가스 중의
일부분을 다시 엔진 연소실로 보내서 유해 물질을 줄이는 방법. 효율은 최대 50% 이하로 보고됨.
스크러버(Scrubber)
- 해수를 이용한 기-액 접촉에 의한 세정방법으로 선박 배기가스에 포함된 PM과 황산화물(SOx)을 동시에 처리하는 방법. NOx 제거
효율은 극히 낮음.
선택적 무촉매환원(SNCR : Selective-Non Catalytic Reduction)
- 활성탄을 이용한 흡착법과 전자선 복사법, 습식 흡수법 등이 있으나 제거효율이 극히 낮음.
선택적 촉매환원(SCR : Selective Catalytic Reduction)
- 90% 이상의 제거효율을 나타냄. 따라서 현재 VO/TiO나 Zeolite 등의 촉매에 산소를 제거하는 환원제로 암모니아 및 요소(Urea)를
이용하고 있음.
- SCR에 사용되는 환원제의 일반적인 반응온도는 300℃∼450℃이지만 선박용 디젤엔진에서 Turbo Charger에 의한 과잉산소조건과
Turbo Charger의 열교환 후 배기되는 가스의 온도가 300℃이하이므로 환원제의 반응이 쉽지 않음.
- 따라서 저온에서 안정적으로 환원제의 반응을 촉진시킬 수 있는 촉매 및 필터가 필요.

▣ 휘발성유기화합물(VOCs) 의한 대기오염 방지
- 휘발성 유기화합물질(VOCs : Volatile Organic Compounds)은 지방족과 방향족 화합물, 암모니아, 알코올, 알데히드, 케톤, 에테
르 등의 질소, 산소 원소를 포함한 탄화수소의 총칭으로 대기 중에 배출 되어 화학반응에 의해 오존을 생성할 수 있는 화합물
- 방향성 유기물은 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌(BTEX)은 공통적으로 환경오염물
- 벤젠은 발암성물질이고, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌은 약간의 독성을 보유하고 있을 뿐 아니라 지표상의 오존층을 형성






우리나라 VOCs 배출 현황(2008)


- VOCs를 처리하기 위하여 현재까지 상용되었거나 개발중인 제어기술로는 직접소각, 촉매소각, 흡착, 흡수, 응축, 생물막, 막분리,
UV산화 등과 최근 기술로 광촉매법이 있음
- 적용가능한 공정조건(배출원, 유량, 필요한 유틸리티, 전처리), VOCs 특성(성분, 농도, 저해물질 등) 기타조건(2차오염도, 유지관리
등)이 각각 다르므로 이에 따라 적절히 선정
- 직접소각(열소각)은 VOCs를 함유한 기체를 공조시스템에서 모아 예열하고 잘 섞어 고온에서 연소시키므로써 이산화탄소(CO2)와
수증기H2O)로 산화시키는 것. 축열식 열소각법(RTO)이 가장 효율적

- 촉매소각은 연소기 내에 충진되어 있는 촉매가 연소에 필요한 활성화에너지를 낮춤으로써 비교적 저온에서 연소가 가능하도록 하
는 연소방식



- 흡착은 가스중의 VOCs 분자가 고체 흡착제와 접촉하여 분자간의 약한 힘으로 결합하는 과정
- 흡수(세정)는 VOCs를 함유한 가스에서부터 액상흡수제로 VOCs가 물질 전달되는 현상
- 생물막법이란 미생물을 사용하여 VOCs를 이산화탄소, 물, 광물염으로 전환시키는 일련의 공정. 악취제거에 효과적
- UV산화법은 산소를 기본으로 하는 산화제를 사용하여 UV 빛이 존재하는 상태에서 물로 전환시키는 방법
- 광촉매란 빛에 의해 강력한 산화반응을 일으키는 물질로서 활성산소를 발생하며 산화분해 작용을 촉진시키는 물질. 이러한 성질을
이용하여 대기 및 실내공기중의 포름알데히드, 벤젠, 톨루엔, 이산화황 등 대기오염물질을 무해한 수준으로 분해시켜 공기중의 오염
물질을 제거하는 것이 광촉매법임


광촉매의 산화분해 반응경로