한국형 도시광산, 탈질 폐촉매로부터 유가금속을 회수하다!

한국형 도시광산, 탈질 폐촉매로부터 유가금속을 회수하다!

대학생신재생에너지기자단 17기 서유경

 

 최근 세계적으로 환경에 대한 관심과 규제가 증가하고 있다. 한국 정부 또한  2020년부터 대형 연소설비에서 배출되는 질소산화물에 대해 배출 부과금을 신설하는 등, 미세먼지 저감 정책을 강화함에 따라 탈질 촉매의 수요가 높아지고 있다.

 미세먼지의 주범으로 알려진 대형 연소설비에서 발생하는 질소산화물을 효과적으로 제거하기 위해 탈질 촉매의 설치량이 증가하고 교체 주기가 짧아질 것으로 예상된다.

 탈질 폐촉매 성분 중 약 80%는 고가의 희유금속이다. 문제는 적정 재활용 기술이 없어 발생하는 탈질 폐촉매의 전량이 폐기되어 왔다는 것이다.

(TiO2: 타이타늄, WO3: 텅스텐, V2O5: 바나듐)

 [자료 1. 매년 폐기되는 희귀 금속 성분]

출처: (주)한내포티

지질자원연구원은 “탈질 폐촉매를 매립하는 과정에서 토양오염이 발생하고 그 속에 함유된 희유금속이 버려지는 등의 문제가 있다.”라고 설명했다.

 

1. 탈질 촉매 기술? 탈질 폐촉매 재활용 기술?

 탈질촉매는 주로 석탄화력발전소 등 대형 연소설비에서 배출되는 질소산화물(NOx)을 정화하는 데 쓰이는 물질이다. 수명을 다한 탈질 촉매를 탈질 폐촉매라고 한다.

 탈질 촉매 기술은 대기오염물질 중 많은 비중을 차지하고 있는 질소산화물을 저감 시키는 핵심 기술로 질소산화물을 질소와 물 분자로 분해하는 기술이다.

[자료 2. 탈질 촉매 기술 원리]

출처 : DAEYOUNG C&E

 

 

2. 한국지질자원연구원의 '탈질 폐촉매 재활용 기술'을 이전받은 (주)한내포티

 탈질 폐촉매 재활용 공정 과정

 지질자원연구원의 유용자원 재활용기술개발산업단이 개발한 재활용 기술은 크게 2단계 공정을 거친다. 이진영 지질자원연구원 DMR융합연구단 책임연구원은 “원래 1500°C에서 녹는 폐촉매를 소듐 카보네이트와 섞으면, 상대적으로 낮은 약 900°C에서 녹게 된다.”며 “이를 물에 떨어드려 텅스텐과 바나듐·타이타늄을 분리한다”라고 설명했다.

 열처리된 텅스텐과 바나듐은 물에서 각각 텅스텐산·산화바나듐이라는 고순도 금속화합물이 된다. 또 타이타늄을 함유한 이산화티타늄은 물에 녹지 않고 남아 분리 및 회수가 가능하다는 게 이진영 책임연구원의 설명이다. 그는 “이를 통해 탈질 폐촉매의 90% 이상을 재활용, 제품화할 수 있을 것으로 보인다”며 “확보된 유가금속은 다시 탈질촉매 또는 초경합금의 원료나 안료 등으로 사용이 가능하다”라고 밝혔다.

 

 

3. 기술개발 단계에서부터 참여했던 (주)한내포티, 앞으로의 기대

 2021년 말까지 3000톤, 7000톤급 공장 완공이 목표!

[자료 3. (주)한내포티 당진 공장 설계  3D 모형]

출처: (주)한내포티

 (주)한내포티는 2019년 2월 27일 폐촉매 재활용 공장을 착공했다. 그리고 2021년 말까지 약 400억 원의 예산을 투입하여 3000 톤급, 7000 톤급의 공장을 완공할 계획이라고 밝혔다.

 지질자원연구원은 두 공장에서 연 1만 톤의 폐촉매를 재활용할 경우, 연간 7천5백 톤의 타이타늄, 8백 톤의 텅스텐, 1백 톤의 바나듐 화합물을 회수할 수 있을 것으로 전망된다. 이에 따라 연간 500억 원의 매출효과를 낼 수 있을 것으로 예상된다.

 향후 남미를 비롯한 9개 국가에 기술이전 기업이 직접 진출하는 방식으로 폐촉매 재활용을 통한 자원 역수입까지도 가능할 것으로 보고 있다.

 

 자원 빈곤 국가에서 자원 수출 국가로!

 탈질 폐촉매 재활용 기술의 상용화는 단순 매립되던 탈질 폐촉매를 친환경적으로 재활용할 수 있는 계기를 마련했다. 또한, 지하자원이 부족한 한국의 경우 가속화되는 글로벌 자원경쟁에서 국가산업 경쟁력을 높일 수 있는 중요한 성과이다.

 

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참고문헌

[1.탈질 촉매 기술? 탈질 폐촉매 재활용 기술? ]

1) DAEYOUNG C&E 홈페이지, "탈질 촉매 사업 소개",  http://www.cnedrc.com/kor/page/scr.php

[2. 한국지질자원연구원의 ‘탈질 폐촉매 재활용 기술’을 이전받은 (주)한내포티!]

1) 허정원, “탈질 폐촉매 속 금속 3000t 다시 쓰는 '재활용 공장' 생긴다”, 중앙일보, 2019년 2월 27일,  news.joins.com/article/23397496

[3. 기술개발 단계에서부터 참여했던 (주)한내포티, 앞으로의 기대]

1) 한국지질자원연구원 보도자료, “지질자원연, ‘탈질 폐촉매 재활용 기술 상용화’ 성공”

2) 한국 지질자원연구원, "탈질 및 자동차 폐촉매로부터 유가금속 회수 상용화 기술 개발", 이진영 외 [공저], 24쪽, 2016년 7월