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자외선 이용한 조류독소 유해물질 제거설비 개발
2016년 10월 06일 (목) 13:48:39 워터저널 webmaster@waterjournal.co.kr

신기술

자외선 이용한 조류독소 유해물질 제거설비 개발

한국환경산업기술원·㈜에코셋·인천시 수질연구소 공동 기술개발·설치
기존 설비 대비 소요부지·관리인력 절감 가능…중소형 정수장 적용


자외선을 활용해 간편하게 조류독소 유해물질 및 녹조발생에 따른 맛·냄새 유발물질을 제거할 수 있는 국산 자외선 고도산화 설비가 개발됐다. 한국환경산업기술원(원장 김용주·www.keiti.re.kr)은 자외선을 이용해 정수장으로 유입되는 조류로 인한 맛·냄새 유발물질과 조류독소 유해물질을 제거하는 국산 설비를 개발하고, 최근 인천 남동정수사업소에 실증시설을 준공했다고 지난 8월 24일 밝혔다.

이번에 개발된 설비는 환경부와 한국환경산업기술원이 ‘조류감시 및 제거활용기술개발 실증화사업’의 일환으로 2015년부터 시작한 연구의 결과물로, ㈜에코셋(대표 김형태)과 인천시 상수도사업본부 수질연구소가 공동으로 기술개발을 수행했다.

UV 이용해 수산화 라디칼 생성…오염물질 제거

   
 
한국환경산업기술원이 이번에 개발한 ‘자외선을 이용한 조류독소 유해물질 제거 설비’는 조류로 오염된 물에 과산화수소(H2O2)나 차아염소산염(HOCl)과 같은 수처리용 산화제를 주입하고 자외선을 쏘아 만들어지는 수산화 라디칼(OH Radical)로 고도산화 정수처리(UV-AOP, Ultraviolet·Advanced Oxidation Process)를 하는 원리를 적용했다.

태양의 원리를 이용하는 자외선 방식은 가시광역 영역에서 보라색 파장보다 더 짧은 파장의(400㎚ 이하) 빛을 이용하는 기술로, 크게 두 가지 방법에 의해 유기물을 산화시킨다. 하나는 자외선 광분해(UV Photolysis) 과정으로 자외선 광선에 의해 직접 오염물질을 분해하는 방법이고, 나머지 하나는 자외선과 산화제가 만나 수산화 라디칼을 생성하는 자외선 산화(UV Oxidation) 과정이다.

수신화 라디칼은 오존 혹은 과산화수소보다 더 큰 산화력(산화전위 2.8eV)을 지닌 물질로 기타 분해성 물질과 조류기인 유해물질과 반응해 변형시키는 능력이 매우 탁월하다. 때문에 강력한 산화·소독 기능을 통해 다양한 오염물질과 반응해 산화·제거가 가능하다.

국산화 가능해져 중·소규모 정수장서 활용 기대

   
 
이번에 개발된 기술은 기존의 고도산화 정수처리설비에 비해 부지면적이 적게 소요되고 설비가 간단하며 설치와 유지관리도 용이하다는 장점이 있다. 원래 고도정수처리는 일반정수처리로 제거가 어려운 맛·냄새 유발물질과 독소유해물질을 제거하기 위해 추가로 적용하는 정수처리 과정으로, 주로 오존(O3)과 활성탄을 이용한다. 그러나 오존을 활용한 기술은 넓은 설비부지와 많은 유지관리 인력이 필요하기 때문에 중·소규모 정수장에서는 고도정수처리 기술을 도입하기 어려운 형편이었다.

이에 따라 고도정수처리 설비를 갖추지 않은 중·소규모 정수장은 조류 현상이 심해지면 수돗물 생산을 중단하는 등 정수장 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 중·소규모 정수장의 정수처리 기능을 높일 것으로 기대된다.

또한, 기존의 고도정수처리시설은 대부분 외국 기술에 의존해 왔지만, 이번 기술개발로 인해 자외선 고도산화 정수처리시설의 국산화가 가능해졌다. 현재 국내에 설치된 오존·활성탄 이용 고도정수처리 설비에는 대부분 외국 기술이 적용된 실정으로, 최근 인천 남동정수사업소에 설치된 자외선 고도산화 정수처리 실증시설은 국내 기술을 활용해 제작된 첫 번째 사례이다.

인천 남동정수사업소 설치…일 4천∼5천㎥ 처리가능

   
▲ 인천 남동정수장에 구축한 자외선 정수처리시설 구축 전(위쪽)·후(아래쪽) 모습

이 외에도 이 기술은 잔류오존 등 인체에 유해한 화학적 잔류물질을 남기지 않고, 조류가 발생되지 않는 평상시에는 소독설비로 운영이 가능하다는 장점을 갖고 있다. 연구진은 녹조로 인해 발생하는 지오스민(Geosmin), 2-MIB 등의 맛·냄새 유발물질을 비롯해 마이크로시스틴과 같은 독소유해물질에 대한 자외선 고도산화 정수처리 기술검증을 진행했으며, 지난 8월 23일 인천 남동정수사업소에 자외선 고도산화 정수처리 시설을 설치 완료했다.

연구진은 연구과제가 종료되면 향후 추가로 기술을 설치할 정수처리시설 모두 해당 공공사업소에 기부할 계획이다. 김용주 한국환경산업기술원장은 “녹조발생에 의한 국민들의 수돗물 불신을 해소할 수 있길 바라며, 자외선 고도산화설비의 국산화를 통해 중·소규모 정수장의 효과적 활용과 정수장 운영비용 절감에도 기여하길 바란다”고 밝혔다.

김형태 ㈜에코셋 대표는 “현재 개발된 설비로는 하루 4천∼5천㎥ 규모의 정수처리가 가능하며, 지속적인 연구개발을 통해 하루 처리 규모를 1만㎥ 이상으로 끌어올리겠다”고 말했다.

[『워터저널』 2016년 10월호에 게재] 

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