초록 ▼

연구의 목적 및 내용
◦ 굴뚝 배출가스는 국소적이지만 농도가 매우 높고, 유해성이 큰 물질이 다량으로 존재하기 때문에 집중적인 농도 관리 및 측정이 요구되고 있음
◦ 굴뚝 배출가스의 복합유해물질 측정을 위해 TMS가 운영되고 있으며, TMS사업장의 약 75%이상이 NDIR 측정분석장치를 사용하고 있음
◦ 현재 국내 TMS 사업장의 NDIR 설치현황을 조사한 결과, 99% 이상이 외산장비에 의존하고 있어 국내 기술대체가 시급함
◦ 외산에 의존하는 측정기의 독점공급으로 고가의 장비와 유지보수 같은 기술지원의 한계로

연구의 목적 및 내용
◦ 굴뚝 배출가스는 국소적이지만 농도가 매우 높고, 유해성이 큰 물질이 다량으로 존재하기 때문에 집중적인 농도 관리 및 측정이 요구되고 있음
◦ 굴뚝 배출가스의 복합유해물질 측정을 위해 TMS가 운영되고 있으며, TMS사업장의 약 75%이상이 NDIR 측정분석장치를 사용하고 있음
◦ 현재 국내 TMS 사업장의 NDIR 설치현황을 조사한 결과, 99% 이상이 외산장비에 의존하고 있어 국내 기술대체가 시급함
◦ 외산에 의존하는 측정기의 독점공급으로 고가의 장비와 유지보수 같은 기술지원의 한계로 불편함 발생
◦ 대부분의 배출허용기준이 ppmv 수준이지만, 환경 기준이 지속적으로 강화되고 있어 높은 신뢰성 및 고정도의 TMS 모니터링 장비 개발 필요
◦ NDIR은 수분간섭효과로 인한 측정에 어려움이 존재하여 수분제거장치가 필수적이며 기존 수분제거장치의 문제점 개선도 필요

연구개발성과
◦ 비분산적외선(NDIR)을 이용한 Extractive형 배출가스 측정기 개발
- 5종(CO, CO₂, NO, NO₂, SO₂ 등) 이상 오염물질 측정가능 복합가스 NDIR 개발
- 복합가스 측정이 가능한 가스셀, 광학필터, GFC 등 핵심부품 개발
- 사업장 현장에 맞는 복합가스 간섭 보완을 위한 MODE 알고리즘 개발
- 최소검출한계 1 ppmv (단, CO₂, O₂는 0.1v/v%이하), 응답시간 2분 이하
- 복합가스 NDIR 형식승인 취득 (0~200 ppmv / 0~500 ppmv)
◦ 극성 복합유해물질에 적용 가능한 수분전처리장치 개발
- 온도변화에 따른 가스 및 수분의 밀도구배 차이를 적용한 신개념 수분전처리장치 개발
- 고성능 펠티어 소자를 이용하여 고온고습 가스 내 수분만을 선택적으로 제거할 수 있는 수분제거부 개발
- 연속적인 수분제거를 위한 수분전처리장치 재생전환시스템 개발
- 수분전처리장치 수분제거율: 95% 이상
- 수분전처리장치 통과 후의 오염물질 회수율: 95% 이상
◦ 복합가스 NDIR 측정분석장치 및 수분전처리장치 실증화(Test-Bed) 연구
- 강원도 소재 소각시설 1건: 2018. 1. ~ 2018. 9.
- 수도권 소재 소각시설 1건: 2019. 1. ~ 현재
- 충청남도 소재 소각시설 2건: 2020. 2. ~ 2020. 11.
- 강원도 소재 발전시설(화력발전소) 1건: 2019. 6. ~ 2019. 12.
- 수도권 소재 발전시설(화력발전소) 1건: 2020. 1. ~ 현재
◦ 주요 유해가스 분석이 가능한 NDIR 측정분석 랙시스템 개발
- 유해성이 큰 염화수소(HCl), 암모니아(NH₃) 오염물질 NDIR 개발
- 최소검출한계 0.5 ppmv / 응답시간 2분 이하
- HCl 및 NH₃ NDIR 형식승인 취득
◦ NDIR 및 수분전처리장치 연구내용 외부 발표
- 국내외 특허출원(37건) 및 등록 (28건)
- SCI급 국제학술지 논문게재(8건) 및 국내외 학술대회참가(발표 41건)
◦ 사업화 추진
- 국내외 전시회 참가를 통해, NDIR 및 수분전처리장치의 홍보 (국내 7건, 국외 3건)
- 기술이전 3.85억원 (2건)
- 매출실적 158억원 (76건)

연구개발성과의 활용계획(기대효과)
◦ 고정오염발생원의 대기오염물질 배출상태 정밀측정 분야 적용
◦ 대기배출원 복합유해물질 과대배출 운영상태 상시 원격모니터링 가능
◦ 외산가격대비 경제적인 수준으로 공급가능
◦ NDIR과 수분전처리장치의 연계를 통한 외산장비의 성능을 넘는 선도기술 확보
◦ 국산장비 활용을 통한 환경정책의 능동적 대처 활용가능
◦ 국내측정기기의 사업화를 통한 일자리 창출

(출처 : 요약문 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 7
• 목차 ... 9
• 표목차 ... 10
• 그림목차 ... 13
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 26
• 가. 연구개발 목적 ... 26
• 나. 연구개발의 필요성 ... 27
• (1) 연구개발 배경 ... 27
• (2) 국내 기술 수준 및 시장 현황 ... 34
• (3) 국외 기술 수준 및 시장 현황 ... 37
• (4) 기술의 차별성 및 혁신성 ... 48
• 다. 연구개발 범위 ... 52
• 2. 1단계 연구수행내용 및 성과 ... 53
• 가. 연구 내용 ... 53
• (1) 연구개발 범위 ... 53
• (2) 연구개발 추진전략‧방법 ... 57
• (3) 연구개발 추진체계 및 일정 ... 58
• 나. 연구 개발 성과 ... 61
• 다. 연구 결과 ... 67
• (1) 대기배출원 복합유해물질 측정분석장치 개발 ... 67
• (2) 현장적용성을 고려한 고성능 펠티어방식 수분전처리장치 개발 ... 141
• (3) 복합유해물질 NDIR 및 수분전처리장치 시제품 성능평가 ... 177
• (4) NOX 센서 감지기술 (위탁연구, 1차년도) ... 188
• 3. 2단계 연구수행내용 및 성과 ... 201
• 가. 연구 내용 ... 201
• (1) 연구개발 범위 ... 201
• (2) 연구개발 추진전략‧방법 ... 205
• (3) 연구개발 추진체계 및 일정 ... 206
• 나. 연구 개발 성과 ... 208
• 다. 연구 결과 ... 215
• (1) 환경측정기기 테스트베드 시범운영 현장적용성평가 ... 215
• (2) 복합유해물질 NDIR 측정분석장치 및 수분전처리장치 실증화 연구 ... 236
• (3) NDIR 핵심기술의 선도화 연구 ... 329
• (4) 주요 유해물질 통합형 랙시스템 NDIR 개발: 염화수소(HCl), 암모니아(NH3) ... 387
• (5) Cyclone형 수분전처리장치(KPASS-Dust) 개발 ... 417
• (6) 대기배출원 복합유해물질 측정분석장치의 해외 실증화(국제공동연구) ... 448
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 449
• 가. 목표 및 달성여부 ... 449
• 나. 관련분야 기여도 ... 453
• 5. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 455
• 가. 연구개발결과의 활용방안 ... 455
• 나. 사업화 전략 ... 455
• 다. 후속 연구의 필요성 ... 456
• 붙임. 참고문헌 ... 457
• 끝페이지 ... 460