'종말처리장 이송 필요 없다' KIST, 하폐수 현장 처리장치 개발

기존 전기-펜톤 방식과 유동식 반응기 기반의 전기-펜톤 방식 비교 모식도.

한국과학기술연구원(KIST·원장 오상록) 연구진이 하·폐수를 오염현장에서 방류 수준까지 처리할 수 있는 전기화학적 장치를 개발했다. 난분해성 물질을 빠르게 무기물로 완전 분해해 자체 방류도 가능하다.

KIST는 김상훈 극한소재연구센터 박사, 김종민 물질구조제어연구센터 박사, 한상수 계산과학연구센터 박사 공동 연구팀이 이같은 성과를 냈다고 21일 밝혔다.

기존 하·폐수는 발생지에서 대규모 처리장으로 모은 후 대량 처리하는 구조다. 그러나 농어촌과 같은 소규모 분산 지역에서는 이런 방식으로 하·폐수를 처리하기에 어려움이 있다.

오염물질이 넓은 지역에서 발생하는 비점 오염원에 설치되는 간이 처리 장치들은 주로 소독이나 탁도 개선에 그쳐, 하·폐수 속 난분해성 유기물 분해는 제대로 이뤄지지 않는다. 또 산업 폐수를 자체 처리하는 사업장에서도 처리 효율이 낮아 독성이 높은 폐수는 종말처리장으로 재이송해야 하는 경우가 많다.

이번 연구에선 고효율 전극 소재 개발과 더불어 폐수를 장치 내에서 순환시키면서 다량의 과산화수소를 발생시키고, 잘 섞이게 하는 유동식 반응기 방식을 도입했다.

현장에서 난분해성 유기물을 산화·분해하는 방식으로 빠르게 무기물화했다. 기존 처리조 방식보다 훨씬 효율적으로 유기물을 완전 분해할 수 있는 구조다.

기존 수중 유해 유기물 산화 처리 방식에서는 유기물들이 완전 분해되기까지 여러 단계를 거쳐야 하고, 중간 생성물 독성이 여전히 남아있는 경우가 많았다.

KIST 연구팀이 개발한 소규모 전기화학적 장치는 중앙집중식 처리가 어려운 하·폐수를 현장에서 직접 효과적으로 처리할 수 있는 기술이며, 총유기탄소량을 짧은 시간 안에 효과적으로 낮출 수 있다. 연구진은 50PPM 비스페놀A의 총 유기탄소량을 2시간 만에 93% 낮추는 완전분해 성능을 입증했다.

김상훈 박사는 “개발 장치는 연속적이고 반복적인 흐름 방식으로 구성돼 기존 방식보다 높은 완전분해 효율을 보인다”며 “이 장치와 처리 방식에 대한 특허를 출원 중이다. 이 기술의 상용화를 위해 기술 이전도 추진할 계획”이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업, 우수신진, 나노소재기술개발사업 및 환경부(장관 한화진) 환경기술개발사업으로 수행됐다. 연구 성과는 '어플라이드 카탈리시스 B:인바이론먼트 앤 에너지' 최신호에 게재됐다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com

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