화력 발전소 공해 방지 대책 (환경적 고려사항)

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문제 유형 (유사 기출)

화력발전소에서의 대기오염물질 배출 및 방지대책에 대하여 설명하시오. 또는 SOx, NOx, 분진 등 공해물질에 대한 방지대책을 설명하시오.

이러한 유형은 발송배전기술사에서 환경 문제와 직결되는 중요한 서술형 논술 문제로, “오염원 설명 → 방지대책 구분 → 기술적 상세 설명” 구조로 답안을 작성하는 것이 일반적입니다.

1. 개요

화력 발전소는 화석 연료를 다량 소비하여 전기를 생산하는 방식으로, 연소 시 다량의 대기오염물질이 발생한다. 이에 따라 분진, 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 이산화탄소(CO₂) 등의 유해물질 배출로 인한 환경 피해가 우려된다. 최근 국제적인 환경 규제가 강화됨에 따라 이러한 오염물질을 줄이기 위한 다양한 방지기술의 개발과 도입이 진행되고 있다.

2. 화력발전소의 주요 공해물질

연료 성분	반응 후 물질	주요 공해물질
황(S)	SO₂ 생성	황산화물 (SOx)
질소(N)	NOx 생성	질소산화물 (NOx)
탄소(C)	CO₂ 생성	온실가스
회분 등	연소 후 입자	분진 (Dust)

3. 공해 방지 대책

1) 분진 제거 장치

화력 발전소 연소 시 발생하는 재, 그을음 등의 고형분을 제거하여 환경오염을 방지하는 장치로서, 기계식과 전기식으로 구분된다.

기계식 집진기

원심력, 충돌, 중력 등을 이용하여 비산회 등을 침전시킴
집진 효율: 85~90%
대표 장치: 사이클론, 중력식 집진기 등

전기식 집진기

코로나 방전을 이용하여 분진을 포집
고전압(30~60kV)의 직류 전압 인가 → 코로나 발생 → 음전하를 띤 분진이 양전극에 흡착

2) 탈황 설비

화석연료 중 황 성분이 연소하면서 발생하는 SOx를 제거하는 장치로, 반응조를 통해 흡수제와 반응시켜 제거한다.

흡수 방식: 석회석 슬러리(CaCO₃) 사용
반응 과정:
- 먼지 제거 → 반응 공정 → 흡수 공정 → 탈수 → 석고(CaSO₄) 생성
분류: 흡수탑 형태, 탈수 방식에 따라 다양함

3) 탈질 설비

NOx는 연료 및 공기 중의 질소가 고온에서 반응하여 생성됨. 연소 전·중·후 단계에서 NOx 발생을 저감할 수 있음.

연료 전처리: 질소 함유량이 적은 연료 사용
연소 제어: 저 NOx 버너 사용 (연소온도 1300℃ 이하 유지)
배연 처리: 선택적 촉매 환원법(SCR) 또는 선택적 비촉매 환원법(SNCR) 적용
공정 흐름: 탈질 → 공기 예열기 → 집진기 → 환원장치 → 배기

4) 포집 기술 (CCS: Carbon Capture & Storage)

화력 발전소 연소 시 발생하는 CO₂를 포집 및 저장하는 기술

포집 시점: 연소 전 / 연소 후로 구분
연소 후 포집 방식: 건식 및 습식 흡수 기술 적용
국내 개발 사례: 국내 일부 화력발전소에서 블라인드 방식 CO₂ 포집 기술 개발 중

5) 석탄 이용 방식 개선

석탄 가스화
- 석탄을 가스로 전환 → SNG(Substitute Natural Gas)로 사용
- IGCC 방식 (Integrated Gasification Combined Cycle)
석탄 액화
- 석탄을 액체연료로 전환하는 기술
유동층 연소 방식
- 가압 유동층 연소(PFBC)
- 순환 유동층 연소(CFBC)
- 기포 유동층 연소(BFBC)