플라즈마로 산업 폐수를 정화했다

핵융합에너지연구원-성균관대-아주대-다이텍연구원
화학처리 없이도 폐수속 오염물질 분자구조 파괴 원리
시간당 10t까지 정화… 대구서 30t급 정화 시운전 준비

한국핵융합에너지연구원 환경융합팀 이희재 연구원이 수중 플라즈마 발생장치로 폐수속 오염물질을 제거하는 과정을 보여주고 있다. 핵융합에너지연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국핵융합에너지연구원 환경융합팀 홍용철 박사팀이 플라즈마 기술을 이용해 산업 폐수를 정화했다. 물 속에서 플라즈마를 발생시켜 만들어지는 오존과 UV를 이용해 폐수 속 난분해성 미량 오염물질의 분자 구조를 파괴해 정화하는 원리다.

21일 핵융합에너지연구원에 따르면, 이번 성과를 바탕으로 시간당 1.5t, 6t, 10t의 방류수에 수중 플라즈마 기술의 효과를 검증했다. 실험 결과, 잔류 의약 물질은 비검출 수준으로 감소하고, 농약류는 87% 이상 제거됐다.

홍용철 박사는 "수중 플라즈마 기술은 플라즈마 발생 시 오염물질 제거에 필요한 UV, 오존 등이 함께 생성돼 화학물질의 투입 없이 효율적이고 경제적인 처리가 가능하다"고 설명했다.

연구진은 시간당 1.5t과 10t의 오염수를 처리하는 시스템을 동두천시와 양주시의 하수처리장에서 효과를 테스트했다. 홍 박사는 "현재는 대구 국가 물 클러스터에 시간당 30t을 처리하는 시스템을 구축해 시운전을 준비 중"이라며, "이를 통해 상용화를 위한 기반을 마련할 것"이라고 덧붙였다.

산업폐수는 물환경보전법에 의해 엄격한 관리를 받고 있으나, 분석 기술의 발달로 정화된 방류수에서도 1조분의 1(ppt) 혹은 10억분의 1(ppb) 수준의 난분해성 오염물질이 남아있기도 하다. 매우 적은 양의 오염물질이라도 장기간 축적될 경우, 슈퍼박테리아 혹은 생물의 중성화 등 수중 생태계에 영향을 미칠 수 있다.

연구진은 수중 플라즈마 기술의 효과를 명확하게 평가하기 위해 모의 폐수가 아닌 실제 산업 현장에서 기존의 수처리 공정을 마친 방류수로 실험했다. 즉 실제 제약·전자·염색 산업 현장의 방류수 속에 포함된 잔류의약물질, 농약류, 과불화합물 등 미규제 미량 오염물질을 파악하고, 플라즈마로 폐수를 처리하고 그효과를 분석했다. 그 결과, 모든 잔류의약 물질은 비검출 수준으로 감소했으며, 농약류는 87% 이상 제거됐다.

이와함께 수질오염에 민감한 제브라 피시로 수중 생태독성을 평가한 결과, 플라즈마 처리를 한 물에서 배아 독성이 감소하고 부화율이 증가했다. 염색산업 폐수의 경우 플라즈마 처리시 제브라피쉬 배아독성이 63%에서 20%로 감소하고 부화율이 13%에서 47%로 증가했다. 또 제약산업 폐수를 플라즈마로 처리하면 제브라피쉬 배아독성이 73%에서 36%로 감소하고, 부화율이 20%에서 43%로 증가했다.

한편, 연구진은 성균관대, 아주대, 다이텍연구원 등과 공동연구로 개발한 이 기술을 화학·공학 분야의 권위있는 학술지인 '케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)'에 발표했다.
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monarch@fnnews.com 김만기 기자

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