세계의 미세먼지 저감 기술 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (81)

날이 조금씩 따뜻해지기 시작했지만, 사시사철 불청객처럼 찾아오는 미세먼지 탓에 창문도 제대로 열지 못하고 마스크가 없이는 외출조차 힘든 요즘입니다. 미세먼지에는 중금속이나 유해 화학물질 등이 있어 호흡기는 물론, 혈관에도 침투해 뇌졸중과 치매, 우울증까지 유발한다는 연구 결과까지 나와 있어 국민의 불안감이 가중되고 있습니다.

이에 다양한 미세먼지 저감 정책과 연구들이 이뤄지고 있지만, 아직 실질적인 효과를 거두지는 못하고 있습니다. 전 세계적으로도 미세먼지에 대비하기 위한 기술이 연구·개발(R&D)되고 있는데요. 도시 공기를 정화하는 벤치와 타워부터 초미세먼지를 걸러내는 필터까지 아이디어 넘치는 세계 곳곳의 공기정화 기술을 소개합니다.

◆독일의 공기 정화 벤치

독일의 환경기술 기업 그린시티 솔루션(Greencity Solutions)은 2017년 9월 공기를 정화하는 벤치를 소개해 시선을 끌었는데요. ‘시티 트리’(City Tree·사진)라 이름 지어진 이 공기 정화 벤치 뒤에는 이끼가 가득한 초록색 패널이 설치된 벽이 세워져 있습니다. 이끼는 미세먼지와 이산화질소, 오존가스를 정화하는 역할을 하는데요. 벤치 2개당 하루 약 250g의 미세먼지를 흡수하고, 연간 240t의 이산화탄소를 없앤다고 합니다. 1개당 나무 275그루의 몫을 한다고 하니 매우 놀랍습니다.

벤치 양쪽에 설치된 대시 보드(사진)는 토양 습도와 온도, 수질을 측정하는 것은 물론, 오염 센서가 장착돼 있어 주변 공기 질을 점검해 얼마나 정화하고 있는지 실시간으로 보여줍니다.

태양광 에너지를 이용해 자동으로 물이 분사되며, 24시간 멈추지 않고 작동합니다.

이 벤치는 독일 베를린과 프랑스 파리, 네덜란드 암스테르담, 노르웨이 오슬로 등 유럽 20여개국의 도시에 설치돼 있으며, 지난해 우리나라 서울 마포구에서도 시티 트리와 비슷한 공기 정화 벤치 ‘애프터 레인’이 설치된 바 있습니다.

◆네덜란드의 공기 정화 탑

네덜란드 수도 로테르담의 단 로세하르데 스튜디오 뒤편에는 7m 높이의 거대한 타워가 세워져 있는데요. 바로 미세먼지를 45% 줄여준다는 ‘스모그 프리 타워’(Smog Free Tower·사진)입니다. 스튜디오 건물 뒤편에 들어선 이 타워는 야외에 설치된 거대한 공기 청정기라고 할 수 있는데요. 정전기를 활용해 공기 중 떠다니는 먼지를 빨아들여 미세먼지를 걸러낸 뒤 깨끗한 공기를 탑 아래로 배출합니다. 시간당 3만㎥의 공기를 걸러낼 수 있다고 합니다.

네덜란드 에인트호번 기술대 연구팀이 이 타워(사진)의 미세먼지 저감 효과를 분석한 결과 10m 떨어진 곳까지 PM 10 기준 45%, PM 2.5 기준 25%가량 각각 줄어든 것으로 확인됐습니다. PM 10은 지름이 10㎛(1㎛=100만분의 1m)보다 작은 먼지로, 보통 미세먼지라 한다. 초미세먼지라 불리는 PM 2.5는 지름이 2.5㎛ 이하다.

다만 바람이 많이 불면 미세먼지 저감 효과가 떨어진다고 하네요.

◆유럽연합(EU)의 벌집 필터

유럽연합(EU)과 중국 기술연구소 연구팀이 공동 개발한 벌집 모양의 세라믹 필터를 활용한 공기 정화 시스템(사진)은 자동차 배기 가스를 걸러내는 필터를 응용한 기술인데요. 벌집처럼 작은 구멍이 촘촘하게 뚫려있는 원통 모양의 필터 안으로 들어간 미세먼지는 그 벽에 달라붙습니다. 이어 깨끗한 공기만 필터 밖으로 나오는 원리입니다. 이 제품을 작동시킨 뒤 미세먼지 간이 측정기로 측정한 결과 초미세먼지 농도는 0㎍/㎥까지 떨어졌습니다.(1㎍=100만분의 1g)

이 제품은 실제 파리와 중국 상하이에 설치됐는데, 이후 ‘매우 나쁨’(76㎍/㎥ 이상) 수준이었던 초미세먼지 농도는 WHO(세계보건기구) 권고치인 10㎍/㎥ 이하로 낮아진 것으로 확인됐습니다. 이 필터를 이용해 10m 높이의 정화설비를 설치하면 날마다 360만㎥의 공기를 깨끗하게 할 수 있다고 하는데요. 오는 2024년 열릴 예정인 파리 올림픽에 맞춰 상용화를 목표로 하고 있다고 합니다.

◆대한민국의 이산화탄소 포집 기술(KIERSOL)

‘KIERSOL’ 흡수제(왼쪽 사진)와 공정시설. 출처=한국에너지기술연구원

국내에서도 미세먼지 발생량 중 14% 넘게 줄일 수 있는 기술이 개발됐다는 반가운 소식이 들려왔습니다. 바로 지난 12일 한국에너지기술연구원은 자체 개발한 이산화탄소 포집 기술(KIERSOL)을 이용해 미세먼지를 줄일 수 있다고 밝혔습니다. 이 기술은 굴뚝에 나오는 가스를 흡수 탑으로 보내 미세먼지를 액체와 만나게 해 잡게 하는 방식인데요. 미세먼지 배출을 막고 동시에 이산화탄소도 포집할 수 있다는 일거양득의 장점이 돋보입니다. 화력 발전소에만 적용돼도 국내 미세먼지 발생량의 14.8%를 줄일 수 있다고 해요.

전 세계적으로 미세먼지를 줄이기 위한 다양한 연구가 진행되고 있는 가운데, 한화 그룹은 ‘미세먼지 방지숲’을 몽골과 중국, 국내에 조성하는 프로젝트를 7년째 진행해오고 있습니다. 국립산림과학원의 자료에 따르면 1만㎡ 규모의 숲은 연간 미세먼지 46㎏을 포함한 대기오염 물질 168㎏을 흡착·흡수한다고 합니다. 국내외에서 이 같은 저감 노력이 빛을 발해 하루빨리 미세먼지 없는 깨끗한 공기를 마음껏 마시는 날이 오기를 바랍니다.

한화케미칼 블로거

*이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.