부강테크, 신기술 vMIXER로 기업들의 ESG 경영 돕는다
저전력 고효율 기체용해장치 vMIXER 개발
폐수처리 & 유가금속회수 공정 적용…온실가스 배출 저감, 생산성 향상
강화된 `화학물질관리법` 대응에 부심하는 제조업체들에게 실질적 대안 제공
수처리 전문기업 부강테크가 폐수처리 공정과 유가금속회수 공정에서 기후변화 주범인 CO2(이산화탄소) 발생을 획기적으로 감소시키는 vMIXER 기술을 개발했다. vMIXER는 선회 와류(Vortex Spiral)를 이용해 CO2(이산화탄소), O2(산소) 등 다양한 기체를 빠르게 용해하는 고성능 기체용해장치다.
최근 작업자의 근무환경 개선을 위해 제조공정에서 발생하는 알칼리성 폐수 중화에 황산이나 염산 대신 CO2를 사용하는 업체들이 늘고 있다. 하지만 산기관을 이용해 CO2를 반응조에 주입하는 방식은 CO2 사용량이 많아 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.
부강테크는 vMIXER를 폐수처리 공정과 유가금속회수 공정에 적용해 알칼리성 폐수 중화에 사용되는 CO2 사용량을 크게 줄여 유지관리비를 절감하는 동시에 대기 중으로 누출되는 CO2 저감과 반응시간 단축을 통한 생산성 향상 등 다각적인 효과를 거두고 있다. 특히 CO2 사용에 따른 경제성 문제를 해결함으로써 강화된 '화학물질관리법'에 대응해 작업자의 근무환경 개선방안을 찾고 있는 제조업체들에게 실질적인 대안을 제공하고 있다.
폐수처리공정에 vMIXER 적용...폐수처리량 184.4% 증가, CO2 사용량 38.4% 절감
국내 P제철소의 경우 가압식 멤브레인 산기관을 이용해서 반응(중화)조에 CO2를 주입해 알칼리성 폐수를 중화하고 있었다. 하지만 이 과정에서 CO2의 약 84%가 공기중으로 누출(Off Gas)돼 유지관리비를 상승시키고 온실가스를 유발하는 문제점을 안고 있었다. 부강테크는 이 같은 문제점을 해소하기 위해 2016년 7월, 포항산업과학연구원과 연구용역을 체결하고 CO2 사용량을 줄이는 동시에 처리효율은 높이고 유지관리비와 온실가스는 저감하는 신기술 개발에 나섰다.
부강테크는 2개월에 걸쳐 동일한 알칼리성 폐수를 대상으로 기존의 가압식 멤브레인 산기관 방식과 선회 와류(Spiral Vortex) 방식을 활용한 vMIXER 기술을 비교 검증했다. 그 결과 vMIXER를 적용할 경우 가압식 멤브레인 산기관 방식과 비교해 처리효율은 동일하게 유지하면서 CO2 사용량은 72~75%가 절감되는 것을 확인했다.
가압식 멤브레인 산기관 vs. vMIXER 비교 검증 테스트 및 결과
2017년 8월, P제철소는 이 검증 결과를 토대로 시설개선 투자를 통해 CO2 용해율이 낮은 기존 가압식 멤브레인 산기관을 철거하고 vMIXER를 설치했다. 시설 개선 후 운영 결과, vMIXER는 기존 산기관에 비해 폐수 처리량은 184.4% 증가시키고 CO2 사용량은 38.4% 절감하는 효과를 보이면서 현재까지 안정적으로 운영되고 있다. 아직까지는 CO2 구매 비용이 발생하고 있지만, 향후 공장에서 배출되는 폐가스를 활용한 공정으로 보일러 굴뚝 폐가스 포집 ⇒ Blower ⇒ Cooler(공냉식) ⇒ vMIXER(폐가스 내 CO2 용해) ⇒ 알칼리 폐수 중화 ⇒ 잔류 폐가스 보일러 굴뚝으로 재유입 및 연소 배출할 경우 유지관리비용은 더욱 절감되고 온실가스 발생량은 획기적으로 저감하는 Carbon capture(기후변화 대응) 기술로 자리잡을 것으로 기대된다.
출처: P제철소 알칼리 폐수 중화설비 운영 데이터(2015년 ~ 2019년)
vMIXER 유가금속 회수공정 적용...생산성 향상, 작업자의 근무환경 개선 기여
환경규제 강화로 미세먼지 제거를 위한 탈질 촉매 사용량이 늘면서 그 폐기물인 탈질 폐촉매 발생량 역시 증가하고 있다. (주)한내포티는 그 동안 단순 폐기되어 왔던 탈질 폐촉매에서 세계 최초로 텅스텐(W), 바나듐(V), 티타늄(Ti) 등 유가금속을 분리, 회수하는 기술개발에 성공했다. 탈질 폐촉매에는 W, V, Ti 등의 희유금속이 약 80% 함유돼 있어 유용자원으로 재활용 가능성이 매우 크다. 현재 전 세계적으로 발생되는 연간 44만 톤의 탈질 폐촉매에서 추출 가능한 희유금속의 시장 가치는 연간 1조3천억 원으로 추산된다.
유가금속 회수공정은 파분쇄, 혼합, 분쇄, 용융, 여과, 불순물 분리, 여과, 건조(탈수), 결정화 등의 다단계 과정을 거치는데 공정별로 운영, 반응시간을 단축하면 생산량을 높일 수 있다. 그러나 용융과정에서 생성되는 알칼리 용액을 반응시켜 실리카 겔 형태로 불순물을 분리할 때 반응시간이 길어 생산량을 높이는 데 한계가 있다.
한내포티 최인혁 연구소장은 유가금속 회수공정에 vMIXER를 적용해 자체평가를 진행한 결과,“폐수 발생량과 고농도 염산 사용에 따르는 위험성 및 유해물질 배출이 저감되었으며, 후속 공정에서 목적금속의 회수효율이 상승해 제품의 품질과 생산성이 크게 향상됐다”고 말했다. 한내포티는 강화된 화학물질관리법으로 염산 등 화학물질 사용과 관리에 많은 애로사항이 발생했는데, vMIXER 시설 도입으로 작업장 환경 개선은 물론 관리 절차가 간소화돼 근무자 피로도가 감소한 것으로 확인됐다.
(주)한내포티 vMIXER 운영 결과
vMIXER는 현재 한내포티 당진공장에 설치돼 운전을 시작했다. 부강테크 유근찬 파트장은 “탈질 폐촉매를 친환경적으로 재활용하는 세계 최초의 기술에 부강테크의 vMIXER가 친환경성과 생산성을 더하는 사업 파트너로 함께 하게 돼 기쁘다”며 “vMIXER가 기후위기 대응을 위한 온실가스 저감과 염산 등 화학물질 대체를 통한 안전한 작업환경 확보로 기업의 탄소중립 실천과 ESG 경영에 도움이 될 것”이라고 말했다.
(주)한내포티에 설치된 vMIXER
선회 와류(Vortex spiral) 기술을 기반으로 하는 부강테크의 vMIXER는 염산, 황산 등 화학물질 대체를 통한 작업환경 개선은 물론 기존 기술 대비 CO2 사용량을 대폭 절감해 온실가스 저감에 기여하고 있다. 뿐만 아니라 향후 공장에서 발생하는 폐가스를 포집하는 기술과 접목할 경우 경제적 이득과 환경적 이득을 동시에 확보할 수 있다.
부강테크는 단순한 공정구성 및 운전제어로 운전이 용이하고 콤팩트한 크기로 설치면적을 최소화한 vMIXER를 오존 용해, 약품 용해, 폐수 CO2 중화반응, 용매 정제 등의 분야에도 적용을 확대하고 있다.
부강테크는 지난해 정부가 추진하는 '그린뉴딜 유망기업 100' 프로젝트에서 녹색혁신기업에 선정된 데 이어 올해는 금융위원회가 주관하는 '혁신기업 국가대표 1000'에 선발된 녹색산업분야 혁신성장 기업이다.