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생기원, 탄소중립 정책 실현을 위한 생기원형 유연조직 K-Agile 신설
2021.04.29

생기원, 탄소중립 정책 실현을 위한 생기원형 유연조직 K-Agile 신설

이창엽 박사 / 산업환경그린딜사업단 부단장

 



한국생산기술연구원 산업환경그린딜사업단 이창엽 부단장. ⓒ한국생산기술연구원


화석 연료 사용에 따른 온실가스와 미세먼지는 최근 중요한 환경 문제로 대두되고 있다. 이 두 가지를 모두 저감하는 대책은 상승효과가 나타나기도 하고, 한편으로는 상충현상이 일어나기도 한다. 


이 때문에 국내외 연구진들은 상충현상은 최소한으로 줄이고, 상승효과는 극대화하는 기술 개발을 위해 경주하고 있다. 


생기원에서도 이에 발맞춰 온실가스와 미세먼지를 연소공정과 생산공정 등에서 상충현상 없이 동시 저감하는 기술 개발에 착수했다. 이를 수행하는 산업환경그린딜사업단도 산업기술전략본부 내에 지난해 12월 출범했다. 지난 4월 22일 천안 본원 내 청정기술연구소에서 사업단 부단장을 맡고 있는 이창엽 박사를 만났다. 


‘환경문제=규제’…산업환경그린딜사업단, 기술 통한 환경규제 해결 나선다

 

“일반 시민들에게 환경 문제는 사회적 문제입니다. 건강과 미래세대를 위해 양보할 수 없는 문제죠. 

이와 달리 산업계에서는 환경 문제를 규제 문제로 봅니다. ‘미세먼지’, ‘탄소중립’, ‘온실가스’ 이런 단어들이 뉴스를 떠돌다가, 실제로 몇 가지의 규제가 돼서 돌아옵니다. 당장 어제까지 100% 돌아가던 공장이, 오늘 규제를 시행하면 70~80% 정도만 돌아가야 합니다. 역시 산업계에서도 받아들이기 어려운 경제적 문제입니다. 이렇듯 다양한 관점과 문제가 복잡하게 연관돼 있기에 해결이 어려운 난제가 되며, 산업과 연관된 환경·에너지 분야 난제들을 기술을 통해 해결하기 위한 조직이 바로 산업환경그린딜사업단입니다.”   


이창엽 박사는 “산업환경그린딜사업단은 최초의 생기원형 유연조직인 ‘K-Agile(애자일)’조직”이라며 “연구 수행과 동시에 과제의 기술 상세기획이 진행되며 운영되고, 유사 전공이 아닌 타겟으로 설정된 난제를 중심으로 기술간 영향을 고려한 융합과 시스템 차원의 접근 방식을 중심으로 운영되는 조직”이라고 소개했다. 



산업환경그린딜사업단 이창엽 부단장이 사업단의 역할과 K-Agile 조직의 장점을 설명하고 있다. ⓒ한국생산기술연구원


K-Agile 조직은 특별한 사업을 기획하거나, 특정 사업을 수탁해 연구를 수행하는 조직을 뜻한다. 생기원의 기존 조직은 같은 전공의 연구자들이 한 조직에 모여 있지만, 사업단과 같은 ‘K-Agile 조직’은 서로 다른 전공의 연구자들이 사업단이 수행하는 연구에 함께 머리를 맞대며 상호 영향성을 고려하여 개발이 진행되므로, 연구결과의 가치가 높아지고 실제 산업현장에 적용이 가능한 기술의 확보가 용이하다는 것이 이 박사의 설명이다.  


실제로 산업환경그린딜사업단에는 연소, 열전달, 광학, 재료, 화공 등 다양한 전공자가 모여 있다. 이들이 모여 발전, 철강, 시멘트, 반도체·디스플레이, 공통산업설비 등 미세먼지 및 온실가스 다배출 업종을 중심으로 6건의 정부수탁과제와 4건의 민간수탁과제 등 온실가스와 미세먼지를 저감하는 문제를 해결할 기술을 개발하는 데에 부심하고 있다. 생기원의 다양한 연구 성과와 더불어 ‘K-Agile’ 조직 구성이 힘이 돼 조직 신설 4개월 만에 산업부로부터 ‘제조분야 온실가스 미세먼지 동시저감 기술개발사업’의 총괄 주관기관으로도 선정됐다.  



5년간 250억 원 중대형 R&D 과제 총괄 주관기관 선정…현장마다 다른 해결 방안 위해 연구 ‘매진’


이번 과제는 순수한 연구개발 과제로 예산이 5년간 250억 원 소요되는 중대형 과제다. 제조업에서 온실가스와 미세먼지를 저감하는 기술들을 적용하다 보면, 적용 기술의 상충 문제가 생긴다. 예를 들어 철강분야에서 미세먼지 전구물질인 질소산화물을 저감하기 위한 환경설비는 작동 온도가 대개 250~300℃ 이상일 때 목표한 저감 효율 달성이 용이하다. 때문에 현장에서 배기가스 온도가 이보다 낮은 경우가 많아 배기가스 온도 상승을 위한 추가적인 연소설비가 필요하다. 당연히 더 많은 연료소모는 온실가스의 증가로 이어진다. 반대로 연소기의 효율을 높여 연료비용과 온실가스 배출량을 저감하려고 하면, 고온에서 급격히 증가하는 질소산화물로 미세먼지가 증가한다. 기술간 상충문제도 다양하다. 공정 후단의 환경설비가 압력손실을 높여 전단의 연소기 성능에 문제를 일으킨다던지, 저공해 연소기로 인한 연소가스 온도변화가 후단 환경설비의 성능을 낮추기도 한다. 이번 과제에서는 상충문제가 없는 기술의 개발을 통해 온실가스를 줄이고, 그와 동시에 미세먼지를 줄이는 방법을 찾는 것이 연구의 최종 목표이다.


온실가스와 미세먼지 문제는 하나의 산업 현장에 국한돼 있지 않아, 산업현장마다 다른 해결방안을 찾기 위해 과제를 세분화했다. 중대형 과제는 1)산업용 보일러 2)반도체·디스플레이 3)석유화학 4)철강 5)소각로 등에서 온실가스와 미세먼지를 동시에 저감할 방법을 연구하고 있다. 


이들 업종은 모두 미세먼지 및 온실가스 다배출 산업이며, 현장 실증이 꼭 필요한 과제다. 개발 중인 기술 가운데에는 연소진단 및 측정 등 보일러, 반도체, 소각로 등 세 가지 이상의 업종에 공통으로 적용할 수 있는 기술들도 포함돼 있다. 


산업용 보일러는 인공지능을 적용해 미세먼지 전구물질을 낮은 농도로 유지하고, 열회수를 극대화해 이산화탄소를 저감하는 쪽으로 연구방향을 잡았다. 


반도체-디스플레이 공정에서는 현재 온실효과가 높은 N₂O, F-gas 등의 완전 제거가 중요하다. 사업단은 고온에서 온실가스를 분해하면서도 질소산화물 발생이 적은 연소기술 중심의 스크러버를 개발하고 있다. 


석유화학공정에서 발생하는 휘발성유기화합물은 촉매 연소를 통해 미세먼지 전구물질을 저감하고, 촉매 연소에서 얻어진 열을 활용해 에너지효율을 향상하는 방법으로 온실가스를 감축하는 방법을 개발한다.   

철강 제조 공정에서 발생하는 질소산화물과 일산화탄소, 암모니아 등을 한꺼번에 제거할 수 있는 일체형 복합촉매로 동시에 저감하는 기술도 개발된다. 


소각로의 기동간 예열 과정에서 발생하는 온실가스와 미세먼지를 동시에 저감하는 배열 회수열 저장 및 활용 기술 역시 본 사업을 통해 개발하고 있다. 



“타 연구분야 · 현업 종사자 등과도 교류 확대…정부 탄소중립 정책과도 일맥상통”


 다양한 분야에 연관된 기술을 개발하다보니, 다양한 조직의 구성원이 모여 새로운 조직을 형성했다. 현재 사업단에서 확보한 과제에는 산업환경그린딜사업단 외에도 청정기술연구소, 울산본부, 서남본부, 국가청정생산지원센터, R&D전략기획단 등의 인재들이 참여하고 있다. 현재 사업단의 연구진은 연소분야와 환경설비 촉매 분야에서 주로 참여하고 있다. 전반적으로 대기환경 분야의 ▲전처리-생성억제 ▲후처리-배출저감 등의 전문가들이며, 이외에도 관심 있는 연구진들의 참여를 유도하고 있다. 




산업환경그린딜사업단 이창엽 부단장. ⓒ한국생산기술연구원


“처음 이번 사업단을 만들려고 했을 당시부터, 한 분야에서 이미 활용되고 있는 기술을 다른 분야로 확산시키는 것을 염두에 두고 연구방향을 잡았습니다. 조금만 최적화하면 다양한 분야에 적용할 수 있는 기술이 생각보다 많습니다. 하지만 한 분야에만 연구를 집중하다 보니 그런 고찰을 하지 못하거나, 했더라도 무시하고 넘어갈 수도 있어요. 그런 의미에서 산업환경그린딜사업단은 다른 연구 분야, 산업현장의 현업 종사자 등과 교류를 활성화하면서 이끌어갈 생각입니다.”


산업환경그린딜사업단이 개발하고 있는 다양한 기술은 정부의 탄소중립 정책과도 맞닿아 있다는 게 이창엽 박사의 설명이다. 

 

“‘탄소 중립’이라는 정책 목표를 색깔로 나타낸다면 ‘그린’이라고 할 수 있습니다. 우리나라는 고부가가치 부품이나 장비를 대부분 수입에 의존하는 산업 구조를 가지고 있고, 환경 설비 역시 동일합니다. 탄소중립의 핵심인 그린뉴딜은 신사업을 발굴하고 환경 문제를 해결하기 위한 정책입니다. 저희 사업단은 출범 목적부터가 환경 문제 해결 기술 개발입니다. 국산화를 넘어 외산 기술 대비 고성능화에 초점을 맞춘다면 환경·에너지 분야에서도 수입 의존을 넘어 해당 기술을 이전해 가는 기업이 국내외의 새로운 사업에 진출할 수 있는 계기를 만들 수 있습니다.”


사업단은 이번 과제를 원천기술 개발 중심의 1단계 3년, 상용화 개발 중심의 2단계 2년, 총 5년 동안 연구해 성과를 낼 계획이다. 산업환경그린딜사업단이 미세먼지와 온실가스 저감을 위한 다양한 기술 개발 사업을 위해 모인 만큼, 관련된 중대형 사업을 만들고, 현재 참여하고 있는 조직 이외에도 생기원 내의 다양한 분야를 포용하는 방향을 계속 기획하고 있다. 


“현행 연구 이외에 탄소중립이라는 목표에 접근하기 위해 디스플레이, 시멘트 업계와의 협력도 필요한 상황이어서 관련 협회들과 논의하고 있습니다. 향후에는 관련 과제를 기획하고 연구가 진행될 것으로 예상합니다. 또 선진국에서 규제하고 있는 대기오염물질 가운데 국내에서 아직 규제를 하지 않는 물질들도 있는데, 아마도 머지않아 국내에서도 규제할 가능성이 큽니다. 장기적으로는 이런 물질을 선제 대응하거나, 배출을 저감하는 기술도 개발할 생각입니다.”



“산업환경그린딜사업단, 연구진과 산업 국민 건강에 이바지…생기원에 더욱 생기 돌게 할 것”



산업환경그린딜사업단 이창엽 부단장이 탄소중립과 그린뉴딜 정부정책 등에 관해 설명하고 있다. ⓒ한국생산기술연구원


이창엽 부단장은 “산업환경그린딜사업단은 생기원 내의 더 많은 연구진이 연구할 과제를 확보하고, 산업과 국민 건강에 기여하는 연구개발 성과를 내야 한다.”며 “조직 문화와 연구 문화를 더욱 유연하게 하는 데에도 일조할 생각”이라고 밝혔다.


“저는 이번에 생긴 사업단과 같은 유연한 조직이 많이 만들어졌으면 좋겠다고 생각합니다. 이번 과제를 성공해야 하는 또 하나의 이유가 바로 이것입니다. 도전적인 난이도의 기술 주제라도 실제 산업 현장에서 실제로 쓰이는 기술을 개발하는 것이 생기원이 하는 일이잖아요. 그러기 위해서는 조직이 좀 더 유연해질 필요가 있고, 목표 중심의 기술간 소통과 융합이 적극적으로 이루어지는 우리 산업환경그린딜사업단과 같은 조직이 생기원 내에 확산될 필요가 있습니다. 그래야 좀 더 생기원에 생기가 돌지 않을까요?”