황산화물이 나쁜 이유와 배연탈황 기술의 작동 원리

Feb 08, 2024

황산화물(SOx)은 환경은 물론 인간과 동물의 건강에 여러 가지 해로운 영향을 미칩니다. 대기 중 SOx의 대부분은 발전소와 기타 산업 시설에서 화석 연료를 태울 때 발생합니다. 그러나 배가스 탈황 기술을 사용하면 SOx 및 입자상 물질 배출이 크게 줄어듭니다.

황산화물(SOx)은 이산화황(SO2), 삼산화황(SO3)과 같이 황과 산소 원자로 구성된 분자 그룹입니다. SOx는 산성비 형성과 미립자 오염에 영향을 미치는 오염 물질입니다.

일부 SOx는 기체이고 일부는 액체 또는 고체 입자입니다. SO2는 SOx 분자 중 가장 위험합니다. 성냥 타는 냄새가 나는 무색의 가스입니다. 반면에 SO3는 공기 중에 흰색 연기를 생성하고 물과 강한 반응을 보이는 무색 또는 흰색 고체인 경우가 많습니다. SO2와 SO3는 모두 반응하여 황산을 형성하는데, 이는 살아있는 조직에 독성이 있으며 산성비의 주요 구성 요소입니다.

화산과 같은 일부 자연 발생원은 대기 중 SOx의 원인이 되지만, 배출되는 SO2의 대부분은 전기와 열을 생성하기 위해 화석 연료를 태워서 발생합니다. 석탄과 석유가 연소되면 그 안에 들어 있는 황이 공기 중의 산소와 결합하여 SOx를 생성합니다. 천연가스 연소 장치도 SO2를 생성하지만 그 양은 훨씬 적습니다. 미국 회계감사원(US Government Accountability Office)은 석탄의 황 함량이 더 높기 때문에 석탄 화력 발전소가 천연가스 발전소에 비해 MWh당 생성량 기준으로 90배 이상 많은 SO2를 생산한다는 사실을 발견했습니다.

대기로 배출된 SO2는 화학 반응을 거쳐 장거리를 이동할 수 있는 화합물을 형성할 수 있습니다. 미국 환경 보호국(EPA)에 따르면 이러한 화합물은 작은 고체 입자나 액체 방울의 형태를 띠며 며칠 또는 심지어 몇 년 동안 공기 중에 남아 있을 수 있습니다.

그러나 어느 시점에서 오염 물질은 습식 및 건식 대기 퇴적 과정을 통해 지구로 되돌아갑니다. 그렇게 되면 미세 입자는 천식, 만성 기관지염 등 심각한 호흡기 질환을 일으키고 조기 사망으로 이어질 수 있습니다. 또한 SO2는 지표수를 산성화하여 생물 다양성을 감소시키고 물고기를 죽입니다. 나뭇잎과 바늘에 대한 직접적인 영향, 토양 산성화 및 토양 영양분 고갈을 통해 숲을 손상시킵니다. 가시성 감소(지역적 안개)에 기여합니다. 기념물, 건물, 기타 석재 및 금속 구조물의 풍화 속도를 높입니다.

입자상 물질(PM)은 공기 중에 발견되는 고체 입자와 액체 방울의 혼합물에 사용되는 용어입니다. EPA는 흡입 가능한 미세 입자를 직경이 2.5미크론(100만분의 1미터) 이하인 것으로 분류하며 이를 PM2.5라고 합니다. 발전소에서 매우 제한된 양의 PM을 대기 중으로 직접 배출할 수는 있지만, PM 대기 오염에 대한 주요 원인 중 하나는 SO2 배출입니다. SO2는 대기 중에서 황산염으로 변환되어 수백 마일까지 운송될 수 있습니다. . EPA는 이 PM이 건강에 미치는 영향은 다음과 같다고 밝혔습니다.

1989년 6월 조지 HW 부시 대통령은 청정대기법(Clean Air Act)에 대한 대대적인 개정을 제안했습니다. 부시 대통령은 1980년대에 제출된 의회 제안을 바탕으로 국가 환경과 국민 건강에 대한 세 가지 주요 위협인 산성비, 도시 대기 오염, 독성 대기 배출을 억제하기 위한 법안을 제안했습니다. 이 제안은 또한 법의 실행 가능성을 높이기 위해 국가 허가 프로그램을 수립할 것을 요구했습니다.

대규모 투표로 미국 하원(401-21)과 미국 상원(89-11)은 대통령 제안의 주요 구성 요소가 포함된 청정 공기 법안을 통과시켰습니다. 1990년 7월부터 10월까지 합동 회의 위원회가 모여 법안의 이견을 해결했고, 회의 참석자들이 추천한 패키지가 의회에서 압도적으로 승인되었습니다. 대통령은 1990년 11월 14일 법안을 받고 다음날 서명했다.

미국 발전소의 SO2 배출량은 1990년 CAAA(Clean Air Act Amendments)가 제정된 직후부터 감소하기 시작했습니다(그림 1). CAAA가 승인한 조항 중에는 산성비 프로그램(ARP)이 있는데, 이 프로그램은 1995년부터 석탄 및 잔류 연료 석유 화력 발전소의 SO2 배출에 제한을 두었습니다. 이 프로그램은 주로 산성비가 영향을 미치는 것에 대한 우려에서 시작되었습니다. SOx 화합물을 방출하는 식물의 풍하측 지역. 석탄 화력 발전소는 SO2 배출량의 큰 부분을 차지하기 때문에 이 프로그램은 오염 제어 시스템을 설치하고, 저유황 석탄을 태우고, 고배출 발전소에 전력을 덜 공급하도록 하는 경제적 인센티브를 제공했습니다.