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제목 플라즈마로 정화하고 드론 띄워 감시하고...녹조 없애라
작성자 관리자 조회수 1,937
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‘여름 불청객’ 녹조. 도시화와 개발 등으로 하천의 부영양화가 심해지면서 4대강에 여름철마다 ‘녹조라떼’가 어김없이 등장하고 있다.  

우리나라의 많은 강과 호수가 녹조로 신음하고 있다. 녹조는 남조류라 불리는 조류가 과도하게 성장해서 물 색깔이 녹색으로 보이는 현상이다. 녹조 현상은 남조류가 살기 좋은 환경 조건에서 만들어진다. 남조류는 수온이 높고, 물 흐름이 적은 곳을 좋아한다. 또한 먹이가 되는 질소, 인 등과 같은 영양물질과 햇빛이 풍부하면 잘 증식한다. 따라서 수온이 높고, 일조량이 많은 여름과 가을철에 주로 발생한다. 호수의 표면이 녹조로 덮히면 수중으로 햇빛이 차단되고 물의 용존산소량이 줄어들게 된다. 이렇게 되면 물고기와 수중 생물이 죽게 된다. 가장 심각한 문제는 조류가 생산하는 독소이다. 호주·미국·캐나다·영국·일본 등 세계 각지에서 조류 독소 때문에 가축이나 야생동물의 피해가 발생하고 있다.  

상수원에 녹조가 발생하면 남조류가 정수장에 많이 유입되고, 조류독소와 맛·냄새물질의 농도가 높아질 수 있다.  

먼저 남조류는 정수장에서 응집-침전-여과 과정을 통해 100% 제거 가능하다. 또 마이크로시스틴이라는 조류 독소는 정수장에서 사용하는 염소, 오존, 활성탄에 의해 잘 제거된다. 현재까지 수돗물에서는 한 번도 검출되지 않았다. 남조류에 의해 생성되는 지오스민과 2-MIB라는 맛·냄새물질은 오존과 입상활성탄을 사용하는 고도처리시설을 갖춘 정수장에서는 거의 100% 제거되지만, 표준처리시설에서는 완벽하게 제거하는데 한계가 있어 종종 수돗물의 맛과 냄새가 나빠지는 경우가 있다. 다만 맛·냄새물질인 지오스민과 2-MIB는 건강상 위해성이 없는 물질로 알려져 있다. 

 

 

문재인 정부는 여름철 4대강 녹조 현상에 선제적으로 대응하기 위해 4대강 16개 보 가운데 6개 보를 상시 개방했다. 일단 보 수위가 내려가게 되면 유속이 상대적으로 빨라져 녹조가 지금보다 감소할 것으로 기대하고 있다. 하지만 환경단체와 일부 전문가들은 평균 0.26m정도만 열어서는 녹조 감소 효과를 기대하긴 어렵다고 주장하고 있다.  

그렇다면 녹조를 줄이거나 없애는 기술에는 어떤 것이 있을까?

 

국가핵융합연구소가 개발한 플라즈마 녹조 제거 장치 시제품. 새로운 미세관 기술을 적용해 소모 전력을 낮추고 수처리 성능을 높였다./사진제공=국가핵융합연구소 

 

 

앞으로는 녹조를 플라즈마로 완화 시킬 수 있을 전망이다. 

국가핵융합연구소에서 개발한 기술은 플라즈마에서 나오는 자외선과 활성 라디칼(다른 물질과 반응하려는 성질이 매우 높은 물질)을 이용해 오염된 액체를 정화하는 기술이다. 일반적으로 녹조 제거에는 화학약품이나 황토를 살포하는 방법이 사용되지만, 화학약품에 의한 2차 환경오염과 황토에 의한 생태계 파괴가 일어나는 문제가 있었다. 하지만 이번 개발한 기술에서 쓰는 플라즈마에서 발생하는 라디칼은 자연 분해되기 때문에 친환경 기술로 주목받고 있다. 다만 전력 소모량이 크다는 것이 단점이었다. 플라즈마를 발생시키려면 수십㎸ 이상의 높은 전력을 수중에 방출, 액체를 한 순간 기화시켜야 했다. 연구팀은 전기에 반응하는 액체 양을 한정, 5㎸ 이하 전력으로도 충분한 양의 플라즈마를 생성할 수 있도록 했다. 5분 이내에 반응 액체에 포함된 남세균의 90%를 제거할 수 있는 성능을 냈다. 핵융합연구소는 녹조 발생지역을 이동하면서 제거할 수 있는 이동형 녹조 제거장치 개발을 추진할 방침이다.  

경기도는 과산화수소가 녹조 제거에 탁월한 효과가 있는 것으로 확인했다.

과산화수소는 물과 섞일 경우 화학 반응을 통해 산소 방울을 생성하게 되는데 이 산소 방울이 녹조의 엽록소를 파괴하는 성질을 갖고 있다. 특히 과산화수소는 물과 섞인 후 일정 시간이 지나면 물과 산소로 분해돼 잔류 물질이 남지 않아 환경적으로도 무해하다. 과산화수소를 희석한 후 녹조발생지역에 뿌리기만 하면 돼 적은 비용으로 누구나 손쉽게 녹조를 제거할 수 있다. 경기도 보건환경연구원 관계자는 “네덜란드나 호주 등에서 과산화수소를 물에 희석해 농업용수나 위락시설 용수의 녹조제거제로 사용한다는 사례가 있다”며 “환경부나 물 전문가, 환경보호 전문가들과 토론을 거쳐 상수원까지 확대하는 방안을 추진할 예정”이라고 밝혔다. 

제주도는 유용미생물(EM)을 활용해 녹조 제거에 나선다.  

유용미생물은 효모, 유산균, 누룩균, 광합성 세균, 방사균 등 80여 종이 있으며, 수질 정화 등에 효과가 탁월한 것으로 알려져 있다. 제주도는 서귀포시 예래동 퐁낭물을 대상으로 유용 미생물을 방류해 생태계 변화를 관찰할 예정이다. 예래동 퐁낭물은 녹조가 매우 심각하다. 유용 미생물로 생태계를 안정시켜 녹조를 해소하게 된다. 유용미생물 담당자는 “유용미생물 제제는 화학약품처럼 단기간에 효과가 나타나지는 않지만 꾸준히 살포하면 내년쯤 가시적 효과가 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 

수자원공사(케이워터)는 과학적 녹조 관리를 위해 드론과 항공기를 활용하기로 했다.

케이워터는 ‘초분광센서’를 드론과 항공기에 장착해 상공에서 녹조의 생화학적 특성을 영상으로 측정하는 원격 모니터링 기술 도입을 추진하기로 했다. 초분광(超分光) 센서는 일반 카메라와 달리 가시광선 영역과 근적외선 영역 파장대를 수백 개의 분광밴드로 세분화 관측이 가능해 조류의 복사 파장을 감지할 수 있다. 초분광센서를 활용하면 대상 물질의 특성이 시각적으로 표시되어, 기존의 일반 카메라 영상에서 육안으로 확인이 어려웠던 부분까지 정밀하게 녹조를 구별할 수 있다. 아울러 특정 지점에 한정되지 않고 상공에서 대상 지역을 넓게 보는 ‘면(面) 단위’ 모니터링이 가능해져 기존의 점 단위 방식보다 효율적인 녹조의 모니터링, 예측 , 대응이 가능하다.

 

 


KIST연구진이 연소나 오존 대신 과망가니즈산칼륨(KMnO₄)을 이용해 녹조개 생긴 물을 정화하는 기술이 개발했다./사진제공=KIST

 

 

염소나 오존 대신 과망가니즈산칼륨(KMnO₄)을 이용해 녹조가 생긴 물을 정수하는 기술이 개발됐다.  

한국과학기술연구원(KIST)은 물자원순환연구단 산하 이상협·홍석원 박사 연구팀이 기존 정수처리용 산화제인 염소와 오존의 부작용을 최소화하면서 안전한 수돗물을 생산할 수 있는 정수 공정을 개발한 것이다. 

녹조에서는 ‘마이크로시스틴’이라는 신경독소가 나온다. 연구개발팀은 과망가니즈산칼륨과 분말활성탄을 순차적으로 적용해 마이크로시스틴을 효과적으로 산화시키는 데 성공했다. 또 독소를 제거할 뿐만 아니라 소독 부산물을 최소화하며 맛·냄새 물질을 처리하고 정수 후 물의 색깔 문제와 잔류 망간 문제를 해결할 수 있는 공정 조건도 확보했다. 또 오존을 정수에 사용하는 경우와 달리 브롬계 부산물의 생성도 걱정할 필요가 없었다. 이 정수처리 기술은 안전성 검토 등을 거쳐 정수처리에 이용될 수 있는 것으로 환경부 고시를 통해 인정됐다.

 


녹조의 원인인 남조류로부터 제조한 탄소나노입자의 광학사진과 발광 사진. 연구팀은 100㎏ 남조류에서 100g의 탄소나노입자를 생산했다. /사진제공=한국기초과학지원연구원 

 

 

유해한 남조류로부터 탄소나노입자를 대량 추출할 수 있는 신기술이 개발되기도 했다.

한국기초과학지원연구원(KBSI) 물성과학연구부 연구팀은 100㎏의 남조류로부터 약 100g의 탄소나노입자를 추출했다. 이 탄소나노입자는 친수성과 광안정성, 생체적합성이 높다. 무엇보다 복잡한 제조공정 없이 간단한 방법으로 대량 제조할 수 있을 뿐아니라 추가 표면처리가 필요없어 생체응용 가능성이 높은 것이 장점이다. 이주한 KBSI 책임연구원은 “녹조현상을 일으키는 유해 남조류를 활용했기 때문에 원료비 절감 뿐만 아니라 세계적인 환경오염 문제로 대두되는 녹조문제 해결에도 크게 기여할 수 있을 것”이라고 기대했다. 

이처럼 녹조를 없애는 연구는 지속 적으로 발전하면서 점차 완벽에 가까워지고 있다. 이제는 경제성과 의지의 문제가 돼 버린 상황이다. 실제 4대강 보를 개방하는 것은 가뭄 문제와 직결돼 있어 쉽게 결정할 수 없었다. 녹조 우려로 당초 상시 개방 대상이었던 백제보는 물 부족 지역인 충남 보령 등 8개 시군에 물을 공급하고 있어 이번 개방 대상에서 제외되기도 했다. 새로 개발된 정수 기술을 정수장에 적용할지는 경제성 등을 감안해 지방자치단체나 수도사업자 등이 ‘결심’할 문제가 되고 있는 것이다.  

/문병도기자 do@sedaily.com    

 

<출저 : 서울경제> 보도일자 '17.6.5 

 

 

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