▲ 요소수를 사용하는 SCR장치 원리

[투데이에너지 김나영 기자] 최근 전세계적으로 수송차량의 배출가스 기준을 강화, SCR, EFR+DPF 등의 기술을 적용하되 유해물질인 NOx는 0.4 이하, PM은 0.01 이하로 배출토록 유로6로 규격화했다. 이와 관련 자동차의 연비는 높이고 배출가스는 줄이는 획기적인 요소수 제조시스템이 눈길을 끌고 있다.

요소수는 액상의 화학물질로 우리가 흔히 알고 있는 요소비료의 원료인 요소(Urea)와 순수한 물(Water)을 혼합해 만든 요소함량 32.5%의 화학물질이다. 이 요소수는 디젤엔진 자동차의 질소산화물을 정화하는데 사용된다. 질소산화물은 기관지염, 폐렴 등 각종 호흡기 질환을 일으키며 광학 스모그와 산성비의 주요원인으로 알려져 있다. 교통사고 사망자의 2배가 넘는 사람들이 자동차 매연으로 해마다 숨지고 있다는 보도가 있을 정도로 우리 일상생활에서 차량배기가스로 인한 영향은 매우 크다. 따라서 선진국을 중심으로 오래 전부터 꾸준히 제기돼온 온실가스 감축의 일환으로 차량배기가스 규제가 점점 엄격해지고 있는 것이다. 우리나라는 경유자동차 배기가스규제로 유럽기준을 따르고 있다.

이러한 가운데 경민워터컴이 세계 최초로 요소수 제조시스템을 소형화하는데 성공해 살펴봤다. /편집자 주

요소수(urea solution)란 국내‘대기환경보존법’에 의해 자동차 배기가스에서 배출되는 질소산화물(NOx)을 환원시키기 위해 SCR(선택적촉매환원장치)에 사용되는 물질로 무독 , 무색, 무취의 농도 32.5%(요소농도) 수용성 물질이며 차량용(32.5%), 산업용(40%), 선박용(40%)에 주로 사용된다.

차량용과 선박용은 요소수와 순수(Pure water)를 용해하는데 각각 32.5%, 40%의 요소수를 사용하며 산업용은 요소수와 연수(Soft water)를 용해하는데 40%의 요소수를 필요로 한다.

경민워터컴은 최근 요소수 제조장치를 소형화하는데 성공, 이와 관련 시험성적서를 석유관리원에 제출하고 최종 특허출원을 위한 절차를 밟고 있어 눈길을 끈다.

권용철 경민원터컴 사장은 “요소수 제조장치는 자동차용(32.5%) 요소수 제조에 있어 저온(17℃)에서도 용해할 수 있는 세계 최초 요소(고체+액체) 이송식 강제용해 장치로 특허 받았다”라며 “저온에서 요소를 용해하면 저온에서 발생하는 백탁현상과 불순물 재결정 현상이 발생하지 않으며 요소수에 포함된 불용성물질 뷰렛, 알데히드 등을 획기적으로 감소시킬 수 있다”고 전했다.

이어 권 사장은 “전국 상수도 평균 수온이 10.5℃ 인 우리나라에서는 요소 용해 시 반드시 물을 가온해야 한다”라며 “기존의 요소 용해방법은 40℃까지 물을 가온해 20℃ 이하가 될 때까지 용해하는 방법을 적용하고 있다”고 덧붙였다.

권 사장은 또 “기존의 요소 용해방법에 비해 에너지소비량은 30% 정도에 지나지 않는다”라며 “온실가스로 환산 시 1개 공장 당 연간 82톤CO2가 차이가 나며 전국단위 규모로 환산하면 엄청난 차이가 발생할 수 있다”고 강조했다.

고체 이송식 강제용해방법은 산업용, 선박용 요소수에 적용 시 매우 큰 에너지절감 효과를 발휘할 수 있다는 것이다.

▲ 요소수 산업, 요소수 선박, 요소수 트럭. (좌측부터)
강제 용해 방법에 의해 용해된 요소수는 요소수 정제 최적화 설비에서 정제돼 고품질의 요소수를 생산할 수 있다. 정제 요소수는 어는점까지 백탁현상과 재결정이 발생하지 않는다. 좋은 요소수를 판단하기 위해서는 요소를 병에 담아 영하 -1~3℃ 될 때 까지 두시면 확인 할 수 있다.

경민워터컴의 요소수 정제 다단 정제 장치는 요소수 생산 회수율 99%까지 회수해 생산 손실이 발생하지 않는다.

권 사장은 “경민워터컴의 요소수 제조장치는 설치면적이 33.1m2(약 10평)에 불과하며 최저 용해조가 1톤이라 용해조 인·허가에도 문제되지 않으며 현재 누구나 쉽게 고품질의 요소수를 생산, 판매할 수 있도록 한국석유관리원에 이와 관련 시험성적서를 제출한 상태다”라며 “요소수는 경시변화(시간에 따라 성질이 변화)가 심해 유통기간이 길수록 좋지 않기 때문에 직접 제조함으로써 최상의 품질을 누릴 수 있는 것”이라고 주장했다.

이에 대해 경민워터컴은 세계 시장진출을 위해 PCT 출원도 마친 상태로 해외로부터 많은 러브콜을 받고 있는 상황이다.

한편 경민워터컴은 이와 관련 △요소수 제조장치 특허 취득 △요소수 고도 정제 장치 △요소수 소형화 장치 △저온 용해 방식 장치 △강제 용해방식 △친환경 제조 장치 등의 특허를 획득했다.

▲ 시험성적서(좌)와 특허증(우).

 

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