미세먼지란
대기중에 떠다니거나 흩날려 오는 입자로, 입자의 지름이 10㎛ 이하인 먼지(PM‑10, 미세먼지)와 지름이 2.5㎛ 이하인 먼지(PM‑2.5, 초미세먼지)로 구분.
미세먼지의 발생원
- 자연적인 발생원= 흙먼지, 소금 입자, 식물의 꽃가루 등
- 인위적인 발생원= 화석연료를 사용할 때 생기는 매연, 자동차 배기가스, 건설현장에서 발생하는 날림먼지, 공장 내 분말형태의 원자재 · 부자재, 취급공정에서의 가루성분, 소각장 연기 등
미세먼지의 단계
-1차 미세먼지= 배기가스와 공장, 건설 현장 등에서 고체 상태로 배출
종류- 이산화황(SO2)과 납(Pb), 일산화탄소(CO), 금속 성분, 미세먼지 성분의 토양 등
-2차 미세먼지= 화석 연료나 자동차 배기가스, 공장 제조공정 중 발생한 물질이 대기중에서 화학반응을 일으켜 발생
미세먼지의 성분은 미세먼지가 발생한 지역, 계절, 기상조건에 따라 달라짐
종류-황산화물(Sox)과 질소산화물(NOx), 암모니아(NH3), 휘발성 유기화합물(VOCs)
대기 중에서 여러 오염물질들이 결합하여 머리카락 굵기의 수십, 수백분의 일 크기의 탄소입자가 미세먼지 입자 가운데에 자리잡게 된다
이후 매우 작은 휘발성유기화합물, 질소산화물 분자들이 가스 상태로 배출된 뒤 이들이 대기 중에서 햇빛에 의한 화학반응을 일으키며 2차적으로 탄소입자가 형성되기도 한다
휘발성 유기 화합물중 질소화합불의 경우에는 대부분 산업단지, 자동차등에서 많이 발생하기 때문에 미세먼지 속 탄소입자의 2차적 형성에 기여하게 됨
미세먼지 발생을 줄이기 위해서는 미세먼지 입자의 핵의 형성이 일어나지 않는 것이 중요
미세먼지의 탄소핵은 질소산화물, 황산화물이 암모니아와 화학적으로 반응하여 생성시킨 화학물질로 둘러싸여 있다. 탄소핵을 둘러싸고 있는 껍질은 밀도가 낮아서 미세먼지가 공기 중에 떠다니기 쉽게 만들 수 있다. 미세먼지 성분을 분석한 결과를 보면 질소산화물, 황산화물의 상대적 비중이 암모니아보다 높음
미세먼지는 황산염과 질산염 등 이온 성분과 금속 및 탄소로 이루어진 화합물로 구성
머리카락 굵기 30분의 1정도 크기인 초미세먼지는 호흡할 때 기도에서 걸러지지 않고 폐까지 침투하는 탓에 호흡기 질환의 원인
특히 초미세먼지 중 2/3 이상이 황산화물과 질소산화물, 암모니아, 휘발성 유기화합물 등이
대기 중 특정 조건에서 반응해 생긴 2차 미세먼지로, 이를 억제하는 방안에 대한 연구도 진행됨
현재 개발된 미세먼지 저감 기술
- 1차를 제거하는 집진 기술-원심력·여과·전기 집진기, 습식 세정장치 등
- 2차 전구물질 저감기술- 촉매 기술
질소산화물 저감기술
촉매란
화학반응이 일어나는 최소한의 활성화 에너지를 높이거나 낮춰 반응 속도를 바꾸는 물질
-선택적 촉매 환원 기술(SCR·Selective Catalytic Reduction)
SCR 기술은 촉매에 환원제(요소수)를 분사해 질소산화물을 질소와 물로 환원시키는 방법
저감 효율이 80~90%
설비 부식을 일으키거나 성능을 저하하는 등의 문제 발생
이를 보완하는 기술이 지속해서 개발 중
-선택적 비촉매 환원 기술(SNCR·Selective Non-Catalytic Reduction)
SNCR 기술은 암모니아 또는 요소수를 직접 주입해 질소산화물을 질소와 물로 분해하는 방법
저감 효율이 40~60%에 그쳐 상대적으로 낮음