| 초록 |
□ 연구개요 ■ 2차 미세먼지 초기 핵물질 역할을 하는 1차 초미세 비산재는 석탄화력발전소 배출 비산재의 주요 구성 미네랄 성분들로 이루어진 모사 비산재와 실제 석탄발전소 초미세 비산재를 이용하였다. ■ 발전소 배출 주요 오염물질인 NO<sub>2</sub>, SO<sub>2</sub>와 수증기와 공기 혼합 분위기를 조성하였고 태양광 스펙트럼과 가장 유사한 자외선 램프 광원을 이용한 Lab-scale 반응기를 설계 제작하였다. 반응기 내에서 투입 물질들의 농도, 비율 등 다양한 조건 변화에 따른 2차 미세먼지 생성 실험을 진행하고, 실험결과 분석으로부터 1차 미세먼지 물리화학 특징과 환경오염 물질 조건에 따른 2차 미세먼지 성장 특징을 파악하고 화학적 메커니즘을 규명하였다. ■ 실험 결과에 대한 분석과 이론적 분석을 통하여 석탄 화력 발전소 배출 초미세 비산재의 특징과 환경 오염물질 특징에 따른 2차 미세먼지 생성 주요 인자를 도출하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 ■ 1차년도 연구목표에 따라 SiO<sub>2</sub>, Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, CaO, MgO, Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>을 대상 시료로 선정하였고 다양한 조건 변화에 따른 2차 미세먼지 생성 실험을 진행하였고 SEM-EDX 및 IC 분석을 통해 SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>, NO<sub>3</sub><sup>-</sup>의 생성량을 측정하였다. ■ 2, 3차년도 연구목표에 따라 모사 비산재 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, 석탄 연소 발생 비산재 WH 석탄을 대상 시료로 선정하여 2차 미세먼지 생성 실험 및 IC 분석을 진행하여 SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>, NO<sub>3</sub><sup>-</sup>의 생성량을 측정하였다. ■ 대상 시료에 따른 2차 미세먼지 생성 실험을 진행한 결과 모사 비산재의 반응성 순서는 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> > MgO > CaO > Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> > SiO<sub>2</sub>, 석탄 연소 발생 비산재의 반응성 순서는 WH > MHU > Centennial인 것을 알 수 있다. ■ 반응 시간 변화에 따른 실험에서는 NO<sub>2</sub>의 경우 반응 초기 단계에서 SO<sub>2</sub> 가스의 산화공정을 위해 사용되어 초기 NO<sub>3</sub><sup>-</sup> 생성량은 매우 적었고 상대적으로 SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> 생성량은 반응 초기 단계부터 빠르게 증가하였다. ■ 수분 영향에 따른 실험을 통해, 반응기 내 공급된 수분은 산화물 표면에 수막을 형성하고 생성물의 확산을 도와 반응을 촉진시킨다는 것을 알 수 있다. ■ 오염물질 농도의 비율 변화 실험에서는 SO<sub>2</sub>, NO<sub>2</sub> 가스는 서로 경쟁효과를 가지며 한 가스의 농도 증가는 다른 가스의 반응을 억제한다는 것을 알 수 있다. □ 연구개발결과의 중요성 ■ 본 연구를 통하여 국내 대기 초미세먼지의 주요 원인이 되는 발전소 배출에 의한 2차 미세먼지 생성 메커니즘을 규명하고 주요 인자를 도출함으로서, 국내 미세먼지 주요 발생원인 석탄화력발전소 배출에 의한 미세먼지 제어인자를 제시할 수 있다. ■ 국내 발생 초미세먼지 방지 대책을 마련하는 기초 근거자료로 활용할 수 있다. ■ 국내 초미세먼지의 30~50%를 차지하는 주변국가의 초미세먼지 배출 저감 기술 협력 사업에 적용할 수 있다. ■ 상당기간동안 국내 전력의 주요 비중을 차지할 석탄화력 발전소의 청정발전을 위한 기술기반을 마련할 수 있다. ■ 석탄화력 발전소뿐만 아니라, 폐기물/바이오매스/하수슬러지 등 다양한 연료 연소 시스템 및 산업현장 소각 시설에 적용 가능하다. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
