내화학성 세라믹 소재: ZTW Tech의 세라믹 촉매 필터 튜브 기술로 산업용 노 배기 가스 초저배출 달성

내화학성 세라믹 소재의 기술적 우위성과 산업 적용

산업 현장에서 배기 가스 처리 기술은 환경 규제 준수와 지속 가능한 운영을 위해 필수적인 요소로 자리 잡았습니다. 특히 내화학성 세라믹 소재를 기반으로 한 고성능 필터링 기술은 기존의 집진 및 정화 방식의 한계를 뛰어넘는 혁신적인 솔루션으로 주목받고 있습니다. ZTW Tech(중천웨이얼)는 자체 개발한 세라믹 촉매 필터 튜브(세라믹 촉매 필터 튜브)와 무촉매 고온 집진 세라믹 섬유 필터 튜브를 핵심 요소로 하는 세라믹 일체형 다중 오염 물질 초저배출 배기 가스 처리 시스템을 선보이며, 다양한 산업 분야의 까다로운 배기 가스 문제를 해결하고 있습니다.

1. 기존 배기 가스 처리 기술의 한계와 세라믹 소재의 돌파구

전통적으로 산업용 노(가마)의 배기 가스 처리는 SCR(선택적 촉매 환원), SNCR(비촉매 선택적 환원), 백필터 집진기, 전기 집진기, 건식/습식 탈황 장치 등 여러 개의 분리된 공정 유닛을 직렬로 연결하는 방식이 일반적이었습니다. 이 방식은 공간을 많이 차지하고, 시스템이 복잡하며, 운영 및 유지보수 비용이 높은 문제점이 있습니다. 특히, 유리 용해로, 소각로, 소결 공정, 생물 자원(Biomass) 보일러, 고불소 배출 산업(예: 알루미늄 제련, 불소 화학) 등에서 발생하는 배기 가스는 고농도의 NOx, SO2, HF, HCl, 다이옥신, 그리고 알칼리 금속(칼륨, 나트륨) 및 중금속(수은, 납, 카드뮴 등)을 포함하는 경우가 많습니다. 이러한 복합 오염 물질은 기존 촉매의 중독과 활성 저하를 유발하고, 백필터의 점착 및 화학적 부식을 가속화하여 시스템의 장기적 안정성과 경제성을 크게 저해합니다.

ZTW Tech의 내화학성 세라믹 소재는 이러한 근본적인 문제들을 해결하기 위해 설계되었습니다. 이 소재는 극한의 화학적 환경(강산, 강알칼리, 할로겐 화합물 노출)과 고온(최대 900°C 이상의 내열성)에서도 우수한 구조적 안정성과 화학적 불활성을 유지합니다. 이는 소재 자체가 오염 물질과 반응하거나 부식되는 것을 최소화하여, 필터 및 촉매 담체의 수명을 획기적으로 연장하는 기반이 됩니다.

2. ZTW Tech 세라믹 일체형 시스템의 핵심 기술: 세라믹 촉매 필터 튜브

ZTW Tech의 시스템 핵심은 세라믹 촉매 필터 튜브(Ceramic Catalytic Filter Tube)입니다. 이는 단순한 여과 매체가 아닌, ‘여과(Filtration)’와 ‘촉매 반응(Catalysis)’이라는 두 가지 핵심 기능을 하나의 구성 요소에 통합한 획기적인 제품입니다.

• 나노급 기공 구조: 세라믹 소재의 미세한 다공성 구조는 나노미터 수준의 기공을 형성하여, PM2.5 미세 먼지 뿐만 아니라 아황산가스(SO2) 응축에 의한 산성 미스트, 중금속 증기 등도 효율적으로 포집할 수 있습니다. 이는 일반적인 백필터나 전기집진기로는 제거하기 어려운 초미세 입자에 대한 제거 효율을 극대화합니다.
• 고기포비(High Air-to-Cloth Ratio): 높은 투과성과 강도를 바탕으로 단위 면적당 더 많은 가스 유량을 처리할 수 있어, 동일 처리 용량 대비 시스템의 크기를 기존 백필터 시스템 대비 최대 50%까지 축소할 수 있습니다. 이는 신규 설치 공간 절약과 기존 시설 개조 프로젝트에 큰 장점을 제공합니다.
• 통합형 탈질(DeNOx) 기능: 필터 튜브 벽면에 균일하게 코팅된 특수 촉매(주로 V2O5-WO3/TiO2 계열의 변형 또는 ZTW Tech 독자配方)는 배기 가스 중의 암모니아(NH3)와 질소산화물(NOx)이 필터 벽을 통과하는 동안 선택적 촉매 환원 반응을 일으켜 무해한 질소(N2)와 물(H2O)로 전환시킵니다. 이로써 별도의 SCR 반응탑과 촉매층이 불필요해집니다.
• 뛰어난 내화학성 및 내구성: 내화학성 세라믹 소재의 본질적 특성으로 인해, 필터 튜브는 배기 가스 내의 SO2, HCl, HF 등 산성 성분과 알칼리 금속 증기에도 강합니다. 촉매 중독 현상이 현저히 억제되어, 열분해나 화학적 세정 없이도 5년 이상의 장기 수명을 보장합니다. 이는 기존 SCR 촉매의 교체 주기(보통 2-4년)를 크게 상회하는 경제적 이점입니다.
• 저압력 강하(Low Pressure Drop): 먼지 케이크(dust cake)가 형성되어도 안정적인 기공 구조로 인해 압력 강하 상승이 완만하며, 역류 제트 펄스 청소 방식으로 효율적으로 재생됩니다. 점착성 먼지가 많은 소각로 배기 가스 처리에도 효과적입니다.

3. 무촉매 고온 세라믹 필터 튜브와 다관속 시스템 통합

고온(350°C 이상)의 배기 가스를 처리하거나, 탈질 공정이 필요하지 않은 경우에는 무촉매 고온 집진 세라믹 섬유 필터 튜브가 최적의 선택입니다. 이 제품은 동일한 내화학성 세라믹 소재의 장점을 유지하면서, 고온에서의 집진 효율을 극대화합니다. 주로 소결기, 철강 전로, 석탄 가스화 공정 등에서 고온 가스의 먼지를 직접 제거하여 후속 열회수 장치의 효율을 높이고 유지보수를 줄이는 데 사용됩니다.

ZTW Tech의 다관속 시스템 통합 기술은 수백에서 수천 개의 이러한 세라믹 필터 튜브를 모듈화하여, 하나의 컴팩트한 유닛 내에 탈질, 탈황(건식 흡수제 주입법과 연동), 탈불소, 집진, 다이옥신/중금속 제거 기능을 통합합니다. 배기 가스는 이 유닛을 한 번 통과하는 것만으로 모든 정화 과정을 완료하게 됩니다. 이 ‘One-Stop Solution’ 방식은 다음과 같은 운영상의 이점을 제공합니다:

1. 공정 간소화: 여러 개의 독립된 장비를 설치하고 연결할 필요가 없어 공사 기간과 비용이 절감됩니다.
2. 에너지 효율성: 배기 가스의 냉각과 재가열이 최소화되어 전체 시스템의 에너지 소비가 감소합니다.
3. 운영 안정성: 구성 요소가 줄어들고 통합 제어가 가능해져 시스템 신뢰도가 높아지고 운영이 용이해집니다.
4. 극한의 배출 기준 충족: NOx < 50 mg/Nm³, SO2 < 35 mg/Nm³, 먼지 < 5 mg/Nm³ 의 초저배출 기준을 일관되게 달성할 수 있습니다.

4. 산업별 적용 사례 및 ZTW Tech 솔루션의 차별점

1) 유리 산업 (유리 용해로): 유리 용해로 배기 가스는 고농도 SOx, NOx, HF 및 분말상 유리 원료 미세먼지를 포함합니다. ZTW Tech 시스템은 건식 소르본트(슬래크 라임, 중탄산소다) 주입 장치와 결합하여, 세라믹 필터 튜브 표면에서 SO2/HF와 소르본트의 반응을 촉진하고 생성된 부산물과 함께 먼지를 포집합니다. 동시에 통합 촉매로 NOx를 제거합니다. 기존의 습식 스크러버 + SCR 방식보다 폐수 발생이 없고, 에너지 소비가 적은 장점이 있습니다.

2) 생활폐기물/위험폐기물 소각장: 배기 가스 성분이 가장 복잡하고 변동이 심한 분야입니다. 다이옥신, 중금속, 산성가스, 고농도 먼지가 혼재합니다. ZTW Tech의 내화학성 세라믹 소재는 다이옥신의 흡착 분해와 중금속 포집에 효과적이며, 점착성 비산재에 대한 내성도 뛰어납니다. 활성탄 주입 시스템과 연동하여 잔류 오염 물질을 최종 포괄 제거합니다.

3) 비철 금속 (알루미늄 전해, 구리 제련): 이 분야는 HF를 비롯한 불소계 배출물이 주요 문제입니다. 세라믹 소재는 불화수소산(HF)에 대한 내성이 매우 우수하여, 장기간 노출되어도 성능 저하가 미미합니다. 알루미나 기반의 건식 소르본트와 함께 사용하면 탈불소 효율이 99% 이상에 달합니다.

4) 철강/소결 공정: 고온(150-250°C)의 배기 가스와 높은 먼지 부하가 특징입니다. 무촉매 고온 세라믹 필터 튜브를 사용하여 먼지를 효율적으로 제거함으로써, 후단의 탈질(SCR) 시스템을 보호하고 운영 비용을 절감할 수 있습니다. 또는 일체형 촉매 필터 튜브를 적용하여 통합 솔루션을 구현할 수도 있습니다.

5) 바이오매스/바이오가스 보일러: 연료 중의 칼륨, 나트륨 등 알칼리 금속이 촉매 중독의 주요 원인입니다. ZTW Tech 세라믹 촉매 필터 튜브는 이러한 알칼리 금속에 대한 내성을 강화 설계되어, 장기적으로 높은 탈질 효율을 유지합니다.

5. 결론: 지속 가능한 산업을 위한 미래 지향적 선택

전 세계적으로 환경 규제가 강화되고, 탄소 중립 목표가 산업 운영의 핵심 과제로 부상하는 오늘날, 배기 가스 처리 기술은 단순한 규제 준수 장비를 넘어 자원 효율성과 경제성을 동시에 확보하는 전략적 투자가 되었습니다. ZTW Tech의 내화학성 세라믹 소재에 기반한 세라믹 일체형 초저배출 시스템은 그 기술적 진보성과 광범위한 산업 적용성을 입증하며, 이러한 미래 요구에 완벽하게 부응하는 솔루션입니다.

기존의 복잡하고 유지보수가 많은 다단계 처리 공정을, 하나의 견고하고 효율적인 시스템으로 대체함으로써, 기업은 장기적인 운영 비용을 절감하고, 공장 공간을 확보하며, 가장 엄격한 환경 기준을 안정적으로 충족할 수 있습니다. ZTW Tech는 지속적인 연구 개발을 통해 세라믹 필터 튜브의 성능을 한층 더 진화시키고, 새로운 산업 적용 분야를 개척하며, 고객 맞춤형 엔지니어링 서비스를 제공함으로써, 전 세계 파트너들과 함께 더 깨끗한 산업 생태계를 구축해 나가고 있습니다.

본 글은 내화학성 세라믹 소재의 기술적 이점과 ZTW Tech의 적용 솔루션에 대한 정보 제공을 목적으로 합니다. 특정 프로젝트에 대한 정확한 기술 제안 및 설계는 현장 조건과 배기 가스 성분에 대한 상세 분석을 통해 이루어져야 합니다.