원자력연구원 김병남박사가 직접 개발한 전자가속기 기반 악취제거 융합시스템을 설명하고 있다.-(원자력연 제공) ©뉴스1
한국원자력연구원(이하 원자력연)이 저에너지 전자선을 이용해 산업악취를 원천적으로 제거할 수 있는 신기술을 개발하고 상용화에 나선다. 원자력연은 방사선이용운영부 김병남 박사팀이 악취관련 전문기업인 ㈜에코코어기술과 함께 ‘저에너지 전자가속기 기반 악취제거 융합시스템’을 개발, 연구소기업 설립을 추진한다고 15일 밝혔다.
이번에 개발된 시스템은 전자가속기에서 가속된 전자가 악취 원인물질의 분자결합을 분해하는 기술을 이용한다. 악취를 포함하는 공기를 저에너지 전자가속기의 흡입구로 통과시켜 그 안에서 전자가 악취 유발 원인물질의 분자구조를 분해한 후 배출구로 공기를 내보낸다.
즉, 가속기 안에서 전자빔을 쪼인 악취물질은 화학결합이 절단되면서 분자구조가 깨지는데, 이렇게 되면 악취도 근원적으로 사라지게 된다.
원자력연은 지난 2016년부터 이 기술을 개발해 지난 11월 실증실험을 거쳐 악취제거 효율 99%의 성능을 확인했다. 그간 저에너지 전자가속기를 이용한 악취제거 기술은 상대적으로 저렴한 구축비용 등 여러 장점에도 불구하고 전자빔의 투과깊이가 낮아 조사면적에 한계가 있어 대용량 악취처리에는 적용하기 어려웠다.
그러나, 김병남 박사팀은 반응기 내부에 나선형 구조를 도입해 반응기를 통과하는 공기에 전자빔이 골고루 균일하게 조사할 수 있도록 설계함으로써 낮은 투과깊이 문제를 극복하고, 조사면적을 획기적으로 확대했다.
이에 따라 현장에서 발생하는 악취(10,000~40,000OU[Odor Unit])를 저농도, 고농도 구분 없이 처리용량 22CMM[Cubic Meter/Min], 처리효율 99%를 달성했다.
전자가속기에서 가속된 전자가 공기 중으로 인출돼 반응기에 전자빔이 조사되는 장면. 전자빔이 반응기 내부로 흐르는 악취물질에 조사되면 악취 원인물질의 결합이 절단돼 악취가 사라진다. 질소의 이온화 에너지가 방사선에 의해 파란색 빛으로 보이는 신틸레이션(Scintillation) 효과가 나타난다.(원자력연 제공) ©뉴스1
반응기 크기를 조절하면 최대 300~400CMM까지 용량을 증대할 수 있어 대용량 악취제거도 충분히 가능하다. 연구원은 이 기술과 관련 △국내특허 5건 출원중 3건 등록 △PCT(해외특허 국제조약) 1건을 출원해 해외진입국 선정을 앞두고 있다. 이 기술은 산업현장의 악취뿐만 아니라, 육상하수슬러지처리장, 분뇨악취 등 심각한 악취 유발 시설에도 적용 가능하다.
특히, 대형병원의 공조시스템에 적용하면 실내공기를 매개로 한 병원 내 감염 예방에도 탁월한 효과를 거둘 수 있을 것으로 전망된다.
연구를 주도한 김병남 박사는 “저에너지 전자가속기의 단점인 처리용량 문제를 해결한 이 기술을 산업현장에 조속히 적용하기 위해 상용모델 개발과 신기술 인증을 서두르겠다”고 밝혔다.