건설기계기술사_탈질설비(SCR) 설치 목적과 원리

건설기계기술사

돈잘돈잘 2022. 12. 12. 20:26

1. 개요

SCR의 full name은 Selective Catalytic Reduction 으로서 발전설비 및 자동차의 배출가스 중

NOx를 저감하는 탈질설비를 말한다. NOx는 산화질소를 뜻하는데 이것만 선택적으로 저감

한다고 하여 '선택적 촉매환원 장치' 라고도 부른다. 그렇다면 NOx는 왜 생기며 어떤 문제를

발생시키는 오염물질이기에 탈질설비를 설치하는지에 대한 고찰은 대기환경오염으로 인해

온난화가 더욱 가속화되는 현 시대에 더욱 필요하다고 볼 수 있겠다.

NOx란 일산화질소(NO)와 이산화질소(NO2)를 뜻하며 이는 섭씨 1300도 이상의 고온에서

공기 중의 질소가 산화되어 생성된다. 발생초기에는 거의 대부분 NO상태이지만 시간이 지

나면서 대기 중의 산소에 의해 서서히 NO2가 된다.

발생원인은 위에서 말한 화석연료가 연소하면서 발생하는 뜨거운 열로 인해 공기중의 질소가

산화되어 생성된다. 발생원인에 따라 연소과정에서 공기 중의 질소가 고온에서 산화되어 생성되는

Thermal NOx가 있고, 탄화수소계 연료의 급격한 연소에 의해 NOx가 생성되는

Prompt NOx가 있다. 그리고 연료 내에 함유되어 있는 질소화합물이 산소와 반응하여 발생

하는 Fuel NOx가 있다.

NOx는 지구온난화와 호흡기 질환을 유발시키며 산성비 및 수질을 악화시키는 문제점을 갖고

있기 때문에 인류는 NOx를 줄이기 위해 부단히 노력을 하였다.

NOx를 억제하는 방법은 발생원인에서 그 해답을 찾을 수 있는데 NOx는 뜨거운 온도와 산소,

그리고 질소와 산소가 화학반응을 하는데 필요한 시간 조건을 갖출 때 잘 생긴다는 것을 알

수 있다. 따라서 NOx 발생 억제 방법은 연소온도를 저하시키거나 산소 농도를 저하 시키는

방법이 있다. 또한 연료 중의 질소성분을 낮추고 청정연료를 사용함으로서 NOx의 발생을

억제할 수 있다. 참고로 NOx를 많이 발생시키는 순서는 석탄>석유>LNG순이다.

SCR설비는 NH3(암모니아)를 이용하여 선택적 촉매환원을 함으로써 NOx를 제거하는데

섭씨 200~400도에서 NH3가 NO와 선택적으로 반응하여 NOx를 저감하는 원리이며,

화학반응식은 아래와 같다.

* 4NO+4NH3+O2 -> 4N2+6H2O,

* 2NO2+4NH3+O2 -> 3N2+6H2O

SCR은 NOx가 발생되는 자동차 및 발전소, 소각로 설비 등의 환경설비에 적용하여 배출가스

저감장치로 활용되고 있다. 연료 연소시 배출되는 오염물질의 성분분석을 철저히 하여 환경관련

법적 기준치 이하로 저감할 수 있는 충분한 용량의 환경설비 설계를 해야 하겠다.