1. 선택적 촉매환원법 (SCR, Selective Catalytic Reduction
- 원리: 암모니아(NH₃) 또는 요소수(Urea)를 환원제로 주입
- 반응식: 4NO + 4NH₃ + O₂ → 4N₂ + 6H₂O
- 고온 촉매 반응온도: 약 250~400℃ (촉매: 주로 TiO₂ 기반 V₂O₅/WO₃)으로 백필터보다 전단에 설치
- 저온 촉매 반응온도: 약 약 150~250℃ (촉매: 망간계 산화물, 탄소담지 바나듐계 등)으로 백필터보다 전단에 설치할 수 있어 비산재에 의한 폐색·피독 문제 경감
- 제거효율: 80~95%
- 장점: 고효율, 안정적 성능, 대형 발전소·소각시설 표준 기술
- 단점: 초기투자비·촉매교체비 高, 촉매 피독(As, Pb 등 중금속), 암모니아 슬립(Slip) 관리 필요
- 적용: 대형 화력발전소, 대형 소각시설(스토커, 유동층), 대형 산업로 및 배출허용기준이 엄격한 대규모 시설에 주로 적용. 국내 대형 소각장은 TMS(굴뚝자동측정기기) 연계 규제 강화로 SCR 채택이 확대되는 추세.
2. 선택적 비촉매환원법 (SNCR, Selective Non-Catalytic Reduction)
- 원리: 촉매 없이 노(爐) 내 고온영역에 암모니아수 또는 요소수를 직접 분사하여 NOx를 N₂로 환원
- 반응식(요소수): 2NO + CO(NH₂)₂ + 0.5O₂ → 2N₂ + CO₂ + 2H₂O
- 반응온도: 850~1,100℃ (연소로 부하에 따라 분사위치 선정이 핵심)
- 제거효율: 30~60% (SCR 대비 낮음)
- 장점: 촉매가 불필요하여 설치비·유지비 저렴하고 기존시설 개조(Retrofit) 용이
- 단점: 효율 편차 큼(부하변동에 취약), 미반응 암모니아 슬립, 온도창 이탈 시 오히려 NOx 증가 가능
- 적용: 중소형 소각시설, 온도관리가 상대적으로 용이한 유동층 소각로, 투자비 제약이 있는 시설. 국내 중소형 생활폐기물 소각장에서 가장 보편적으로 적용된 기술.
3. SNCR-SCR 하이브리드 (Hybrid System)
- 원리: 노 내 SNCR로 1차 저감 후, 배가스 후단에 소용량 SCR(또는 저온형 촉매)을 추가하여 2차 저감.
- 특징: SCR 단독 대비 촉매량·투자비 절감, SNCR 단독 대비 제거 효율 향상(80~95%)
암모니아 슬립을 후단 촉매가 흡수하는 효과도 있어 슬립 저감에도 유리
- 적용: 배출기준 강화로 기존 SNCR 시설에 SCR을 증설하는 개조 프로젝트에 다수 적용되고 있으며 국내 노후 소각시설 성능개선 사업의 주요 방식임.
4. 습식/산화흡수법 (Wet Scrubbing / Oxidation-Absorption)
- 원리: NO는 물에 난용성이므로, 오존(O₃)·차아염소산나트륨(NaClO₂) 등 산화제로 NO를 NO₂로 산화시킨 후 스크러버에서 NaOH등 알칼리 세정수에 흡수시켜 제거함
- 반응식:오존 및 NaOH흡수인 경우
오존에 의한 NOx 산화반응: NO → NO₂ → NO₃, N₂O₅ → HNO₃
NaOH 중화/흡수: HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O
- 반응온도: 상온
- 제거효율: NOx의 산화 정도 정도에 따라 40~90%
- 특징: 처리되는 배가스의 온도가 낮은 환경에서 적용되는기술로서, 기존 습식 세정탑(FGD)에 통합 가능하나 NO 산화제인 오존 등 생산 또는 구입 비용 부담이 크고, 스크러버에서 처리시 생성되는 질산염 등 폐수처리 필요
- 적용: 소규모 산업시설, 배가스 온도가 SCR을 적용하기 어려운 낮은 경우, SOx·NOx 동시제거가 요구되는 습식 스크러버 보유 시설.