녹조 발생에 따른 맛․냄새 유발물질이나 조류독소 유해물질 처리에 어려움을 겪고 있는 중소규모 정수장이 간편하게 적용할 수 있는 국산 자외선 고도산화 설비가 개발됐다.
24일 한국환경산업기술원(원장 김용주)은 정수장으로 유입되는 조류로 인한 맛·냄새 유발물질과 조류독소 유해물질을 자외선을 이용해 제거하는 국산 설비를 개발하고, 최근 인천 남동정수사업소에 실증시설을 준공했다고 밝혔다.
해당 기술은 조류로 오염된 물에 과산화수소(H2O2)나 차아염소산염(HOCl)과 같은 수처리용 산화제를 주입하고 자외선을 쏘아 만들어 지는 수산화 라디칼(OH Radical)로 고도산화 정수처리(UV-AOP, Ultraviolet–Advanced Oxidation Process)를 한다.
수신화 라디칼은 다른 물질과 반응하려는 성질이 매우 높은 물질이며, 강력한 산화·소독 기능으로 다양한 오염물질과 반응하여 산화·제거할 수 있다.
또 고도산화 정수처리는 기존 정수장에 이용되는 약품응집-침전-여과 등의 물리·화학적 처리방법으로 제거하기 어려운 오염물질을 제거하기 위해, 산화력이 높은 반응성 물질을 생성, 유해물질을 제거하는 정수처리기법이다.
특히 이번 기술은 기존의 고도산화 정수처리 설비에 비해 부지면적이 적게 소요되고 설비가 간단하며 설치와 유지관리도 용이해, 중소규모 정수장에서 효과적으로 활용할 수 있다.
국내 중소규모 정수장의 경우 일일 처리용량 5만톤 이하 규모, 국내 중소규모 정수장은 총 508개소로 전체 정수장 585개소의 87%를 차지(상수도 통계자료 2013)라고 있다.
한편 고도정수처리는 일반정수처리로 제거가 어려운 맛·냄새 유발물질과 독소유해물질을 제거하기 위해 추가로 적용하는 정수처리 과정이며, 주로 오존(O3)과 활성탄을 이용한다.
이러한 오존을 활용한 기술은 넓은 설비부지와 많은 유지관리 인력이 필요하기 때문에, 중소규모 정수장에서는 고도정수처리 기술을 도입하기 어려웠다.
이에 따라 고도정수처리 설비를 갖추지 않은 중소규모 정수장은 조류 현상이 심해지면 수돗물 생산을 중단하고 설비를 갖춘 대규모 정수장이 대신 수돗물을 공급하기도 하여, 중소규모 정수장의 효과적 활용에 한계가 있었다.
그러나 이번에 개발된 고도산화 정수처리 설비를 적용할 경우 정수장 내 배관에 간단하게 설치할 수 있고, 소요 면적도 오존 고도산화 설비 대비 30~40%에 불과해, 중소규모 정수장의 정수처리 기능을 높일 수 있을 것으로 기대된다.
또한, 기존의 고도정수처리 시설은 대부분 외국 기술에 의존해 왔지만, 이번 기술 개발로 자외선 고도산화 정수처리 시설의 국산화가 가능해졌다.
현재 국내에 설치된 오존·활성탄 이용 고도정수처리 설비는 대부분 외국 기술이 적용됐으며, 지난해 경기도 시흥정수장에 설치된 자외선 고도산화 정수처리 시설 역시 외국 제품을 도입한 것이다.
이번 인천 남동정수사업소에 설치된 자외선 고도산화 정수처리 실증시설은 국내 기술을 활용해 제작된 첫 번째 사례가 된다.
이 외에도 잔류오존 등 인체에 유해한 화학적 잔류물질을 남기지 않고, 조류가 발생되지 않는 평상시에는 소독설비로 운영이 가능하다는 장점을 갖고 있다.
이번에 개발된 설비는 환경부와 한국환경산업기술원의 ‘조류감시 및 제거활용기술개발 실증화사업’의 일환으로 2015년부터 연구를 시작했으며, ㈜에코셋(대표 김형태)과 인천시 상수도사업본부 수질연구소가 공동으로 기술개발을 수행했다.
연구진은 녹조로 인해 발생하는 맛·냄새 유발물질(지오스민, 2-MIB)과 독소유해물질(마이크로시스틴 등)에 대한 자외선 고도산화 정수처리 기술 검증을 진행하고, 인천 남동정수사업소에서 자외선 고도산화 정수처리 시설 설치를 지난 23일 완료했다.
또한, 연구진은 연구과제가 종료되면 이번 인천 남동정수사업소 정수처리 시설뿐만 아니라 향후 추가로 설치할 정수처리 시설 모두 해당 공공사업소에 기부할 계획이다.
김용주 한국환경산업기술원 원장은 “녹조발생에 의한 수돗물 안전성에 대한 국민들의 불안감을 해소할 수 있길 바라며, 자외선 고도산화설비의 국산화를 통해 중소규모 정수장의 효과적 활용과 정수장 운영비용 절감에도 기여하길 바란다”고 밝혔다.
김형태 ㈜에코셋 대표는 “현재 개발된 설비로는 하루 4,000~5,000톤 규모의 정수처리가 가능하며, 지속적인 연구개발을 통해 하루 처리 규모를 1만톤 이상으로 끌어 올리겠다”고 말했다.
전문용어 설명
ㅇ 조류 : 대부분 광합성 색소를 가지고 독립영양생활을 하는 원생생물계에 속하는 진핵생물군. 꼭 갈수기가 아니더라도 하천에 존재. 하지만 갈수기가 되면 햇빛에 의해 수온이 증가하고 물속에 질소, 인 등 영양염류가 풍부해져 조류물질이 과다 번식을 하면 하천의 녹조 현상을 유발함.
ㅇ 조류 기인 유해물질 : 살아있는 조류가 세포 외부로 배출하는 유기물질 또는 조류의 세포질이 터지면서 배출되는 유기물질. 먹는물의 맛․냄새 불쾌감 등 만성적으로 인체에 피해를 주는 수질오염물질로 여과 같은 물리적 정수처리공정에서 완벽하게 제거되지 않기 때문에 화학적으로 처리하는 공정이 필요함.
ㅇ 맛․냄새 물질 : 상수와 관련된 맛냄새 유발물질은 크게 자연적인 것과 인위적인 것으로 구분할 수 있으나, 생물작용에 의한 자연발생적인 것이 일반적. 자연발생적 원인에 의한 맛냄새 유발물질은 대부분 조류에 의한 것으로 밝혀지고 있음. 조류에서 유발되는 대표적인 맛냄새 유발물질은 지오즈민(Geosmin)과 2-MIB(2-methylisoborneol) 등이 있음
ㅇ 조류기인 독성물질 : 조류에 의해 발생되는 독성 물질로 마이크로시스틴(Microcystin), 아나톡신-a(Anatoxin-a), 삭시톡신(Saxitoxin) 등이 있음
ㅇ 활성탄(Granular activated carbon, GAC) : 활성탄은 흡착현상을 이용하여 아주 작은 공극을 표면에 갖고 있음. 이 공극을 이용하여 유기물을 흡착하는 공정. 주로 수처리에 있어 맛 혹은 냄새나 원수의 유기물 오염이 문제가 될 경우 응집, 침전, 여과 후에 활성탄 층을 통과시킴.
