가스연소 굴뚝 플레어스택, 첨단 분광학으로 관리한다

국립환경과학원, 원거리서 연소 조건 파악 가능한 방법 확립

환경부 국립환경과학원(원장 장윤석)은 플레어스택의 연소효율을 높여 배출가스를 줄이는 첨단 관리기법을 최근 확립했다고 18일 밝혔다.

플레어스택은 정유나 석유화학 공장 등에서 공정 과정 중에 발생하는 가연성 가스를 안전상의 이유로 연소하는 굴뚝이다. 굴뚝 상부의 화염과 고온 때문에 자동측정기기(TMS)의 설치가 어려워 폐쇄회로텔레비전이나 광학가스탐지카메라 등을 이용해 간접적으로 관리를 해왔다.

이에 국립환경과학원은 지난해 12월 '무연 관측 시스템(Smokeless monitoring system)'을 도입, 올해 상반기 시험운영을 거쳐 원거리에서 플레어스택의 연소효율을 판단하는 방법을 확립했다.

플레어스택 연소효율 측정 사례. 사진=국립환경과학원

이 시스템은 다중 적외선(IR)을 플레어스택 화염에 직접 비춰 연소생성물(이산화탄소·탄화수소류·일산화탄소)을 1초 단위로 측정한다. 또 플레어스택의 정량적인 연소효율을 판단해 탄화수소류 등 미세먼지 원인물질을 저감하고, 기업의 실질적인 운영비용도 절감시킬 것으로 기대된다.

현장에선 플레어스택에서 불꽃이 크게 보일 경우 관련 민원이 늘어나는 경향이 있어, 사업장에서는 불꽃을 낮추기 위해 증기(스팀)를 투입해 관련 비용이 늘어나고 있는 상황이다. 또 증기로 불꽃 크기를 조절할 경우 불완전 연소로 탄화수소류 등의 대기오염물질이 더 배출될 수 있다.

국립환경과학원 연구진이 이 시스템으로 불꽃이 있을 때와 증기 조절로 불꽃이 없는 경우를 측정한 결과, 연소효율이 각각 99.9%와 85%로 나타났다. 특히, 완전연소로 불꽃이 있는 경우가 대기오염물질이 적은 것으로 확인됐다.

김영우 국립환경과학원 기후대기연구부장은 "플레어스택의 배출오염물질의 규제와 감시를 위해 측정수단 뿐만 아니라 기술지원으로 기업들과 상생할 것"이라며 "연말까지 이번 시스템을 적용해 정유업계 등 국내 플레어스택 현황 전반을 조사하고 관련 기술을 지원할 예정"이라고 말했다.