| 초록 |
1. 개요 해마다 하천 및 호소에 발생하는 조류 때문에 지역 주민들이 겪는 삶의 질 저하와 수생태계 변화로 인한 환경오염 심각성은 어제오늘의 일이 아니다. 이러한 조류 발생에 의한 민원은 특히 4대강 사업으로 인한 수중보의 건설이 큰 요인으로 주목되고 있다. 수중보 건설로 인한 수체의 체류 속도 저하와 무기영양염류 그리고 각종 유기물 오염 부하량의 증가와 기후변화 조건 등의 복합적 요인들이 조류 발생 증가의 주요 원인 인자로 거론되고 있다. 발생되는 조류는 식생과 성상에 따라 그 분류가 다양하다. 물리적인 식생 상태에 따라 부착조류와 부유조류로 구별하고 성상에 따라 갈조류, 녹조류, 홍조류, 규조류, 와편모조류 남조류 등의 형태로 구분하기도 한다. 발생 시기가 계절별로 상이하기도 하고 적절한 광량, 무기영양염류, 용존산소, 수체의 체류 속도 등 여러 물리화학적 인자들이 조류의 생장 속도 및 발생 기작에 영향을 미친다. 본고에서는 이러한 다양한 종류의 발생 조류에 대한 조류 제거 기술별 특징과 장단점을 소개하고자 하였다. 한 가지 고려할 것은 본고에서 소개하는 개별 조류 제거 기술들의 처리 효과는 해당 기술 보유 업체들의 자료를 토대로 한 것으로, 각각의 처리 효율 및 경제적 효과에 대한 검증은 추가적인 여러 엔지니어링 자료 및 별도 자료 검토가 필요할 수 있음을 전제로 한다. 아울러 소개하고 있는 기술들의 운전 형태, 가령 장치의 운전 유형이 정치식인지 이동식인지 혹은 반응물의 공급 형태가 배치식인지 연속식인지 아니면 반응기의 운전 방식이 탱크형 균일혼합반응기 형식(Con-stant Stirred Tank Reactor, CSTR)인지 플러그흐름반응기 형식(Plug Flow Reactor, PFR)인지 등 여러 엔지니어링 요소에 따라서 그 효율과 경제성이 크게 달라질 수 있음을 언급하고자 한다. 덧붙여 저감기술의 효율화를 기하기 위하여 사전에 제거 대상 조류의 정확한 성상과 조류 발생 지역의 환경 입지 조건 및 기타 오염물의 성상 등의 총합적인 조사와 검토가 선행될 필요가 있음도 덧붙여 말해두고 싶다. 2. 조류저감기술별 특징 조류저감기술의 효율적인 선정을 위하여는 먼저 해당 기술이 전개될 지역의 환경 입지적 요건에 따른 외부 오염원과 내부 오염원을 정확히 추적하고 그 성상을 확인하여 구체적인 차단 방법을 고민할 필요가 있다. 외부 오염원 차단 방법이라면 가능한 해당 수계 내로 유입되는 점오염원, 비점오염원들에 대한 오염수 유입을 최대한 억제하는 방법이다. 이에 반해 내부 오염원 제거 방법은 수계 내 조류 성장을 촉진시키는 환경요인들을 교란시키거나 발생 조류를 직접 제거하는 방식을 생각할 수 있다. 현재도 이러한 내부 오염원 제거를 위한 해당 기술 및 공법들이 꾸준히 개발되어오고 있지만 적용 기술들을 그 구동 방식에 따라 구분하자면 크게 물리적, 화학적, 생물학적, 복합적 기술로 구분할 수 있을 것이다. 물리적 저감기술의 특징은 기계장치 구성이 필요하고 비용이 많이 소요되며 바이오매스 폐기물이 부산물로 발생된다는 부수적 문제가 있으나 가시적인 저감 효과가 비교적 단기간 내 확인 가능하다는 장점을 갖는다. 화학적 저감기술은 화학적 약품 사용으로 인한 2차오염이 수생태계에 일정 기간 직간접적인 영향을 미치는 게 문제이지만 특정 조건 및 제한된 조건 내에서 단시간 내 효과를 기대할 수 있다는 장점이 있다. 반면 생물학적 기술은 환경친화적이라는 장점은 있으나 가시적인 저감 효과를 확인하기까지에는 많은 시간과 비용이 소요되고 현장 적용 시 시공간적 변이와 계절적, 수리적 영향이 작용하는 경우 저감 효율이 크게 달라질 수 있다는 단점을 갖는다. 2.1. 가압부상 기술 가압부상 공법은 현재도 하오폐수처리 기술로 널리 사용되고 있는 기술이다. 보통은 제거 대상 오염물의 비중이 물보다 낮은 오염물(오일류, 부상고형물 등)이 많을 때 적절한 응집제를 이용하여 응집 침전을 유도하는 것과 반대 경우로 생각할 수 있다. 가압부상 기술은 수중의 미세기포와 응집제에 의한 응집 효과를 적절히 가미하여 응집에 의해 플럭화된 응집물을 미세기포의 부상력을 이용하여 수면 위로 부상시킨 후 스키머 등을 이용, 표층수의 오염물을 제거하는 방법이다. 가능한 마이크로 영역의 미세기포를 얼마나 안정되게 다량 발생시켜 응집된 플럭물을 효과적으로 부상시킬 것인가 하는 것과 수중의 오염물 성상을 정확히 파악하여 효과적인 플럭 형성을 유도할 수 있도록 최적의 응집 효과를 갖는 응집제를 선정하는 과제가 이 기술의 핵심이며 전체 효율을 결정하는 주요 인자로 작용한다. 혹은 미세기포의 발생을 단순한 공기에 의존하지 않고 살균 소독력을 가미한 오존수를 가압하여 오존이 농축된 형태의 미세기포를 이용함으로써 유기 오염물의 산화력을 극대화시킨 기술을 접목하기도 한다. 설치 면적이 작고 선박 등의 이동수단을 적절히 결합시켜 해당 수역 내 발생 조류를 비교적 단기간 내 제거한다는 장점은 있으나 응집제 사용으로 인한 슬러지 발생 등 부수적인 문제가 존재한다. 2.2. 플라즈마 처리 기술 플라즈마를 이용하여 발생시킨 –OH 라디칼과 같은 강력한 산화성 물질을 이용하면 조류 세포를 직접적으로 파괴할 수 있다. 플라즈마는 통상 오존, 수전해, 자외선 등의 장치를 이용하여 발생시키며 발생된 플라즈마는 수중의 –OH 라디칼과 같은 강력한 산화 라디칼을 생성한다. 플라즈마 발생장치를 통한 고압의 플라즈마를 접촉식 혹은 비접촉식 등의 방법을 통해 수체와 반응시켜 수중의 난분해성 물질을 분해하거나 세균 및 조류를 사멸하는 방법이다. 초기 플라즈마 발생 형태는 고온 고압의 고에너지 상태의 것이었으나 연구가 진행되면서 현재는 에너지효율성을 높이기 위해 저온 저압의 플라즈마 발생장치에 대한 연구가 진행 중에 있다. 2.3. 오존 및 마이크로버블 기술 오존 등의 강력한 산화제를 이용하여 조류를 사멸시키는 기술이다. 오존은 비교적 수용해성이 높고 산화력이 강하여 오존이나 하이드록시 라디칼(-OH)과 같은 강력한 산화성 물질은 조류 세포의 직접적인 사멸이 가능하다. 이러한 오존을 가압하고 표면적을 극대화시켜 수중에 마이크로버블 형태로 용해시켜 분사하게 되면 조류 사멸 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 오존을 통한 조류저감기술은 적용 초기 잔류 오존에 의한 유해성이 거론되기도 하였으나 기술개발이 이어지면서 조류 사멸 후의 잔류 오존을 다시 산소로 환원시켜 오히려 수중의 용존산소를 증가시키는 기술로 발전되어 2차오염에 대한 문제를 최소화시키기도 하였다. 2.4. 초음파 이용 기술 조류 세포를 직접적으로 사멸시키는 오존, 수전해물, -OH 라디칼과 같은 강력한 산화성 물질을 발생시키는 고에너지 발생장치 외에도 다파장 초음파를 이용하면 초음파가 조류 세포 내의 기낭을 파괴시켜 조류 생성의 억제가 가능하다. 연속적인 다파장 초음파를 수중에 발사하면 초음파의 미세한 진동에너지가 조류의 기낭을 파괴시켜 조류 생성을 억제하는 기술인데, 특별히 고가의 복잡한 기계장치나 화학물질에 대한 2차오염의 걱정이 없는 친환경적인 조류저감기술로 소개되고 있다. 다만 아직 정확히 정량화된 데이터 확보가 부족하고 그 적용 대상 또한 매우 제한적이라는 단점이 있다. 2.5. 가압필터 여과 기술 필터프레스, 벨트프레스, 원심분리기와 같은 여과장치와 가압필터를 이용하여 필터 내의 를 물리적으로 여과 제거시키는 기술이다. 화학약품 사용으로 인한 2차오염 문제가 없고 운영비 절감이 가능하여 조류 제거 효율이 비교적 높지만 필터의 주기적인 유지보수 문제가 단점으로 지적된다. 2.6. 태양광을 활용한 물순환 장치 태양광을 에너지원으로 하여 수차를 돌려 상대적으로 호기성 상태의 표층수와 혐기성 상태의 심층수 간 상호 수직적 교반을 통해 호기성 조건하에서 유기물 분해를 촉진시키면서 조류 저감도 함께 꾀하는 기술이다. 유기물 분해로 인해 수중의 유기 오염물 양이 줄어들면 광량 등 용존산소 포화량도 증가하게 되고 상하 수직적 교반 및 열전달에 의한 수체의 성층화도 억제되어 호소의 수질정화를 꾀할 수 있다. 주로 정체된 수역의 하천이나 호소에 부분적으로 적용할 때 효율이 높다. 2.7. 염소화물을 이용한 조류저감기술 살균력과 소독력이 강한 염소계 화합물을 조류저감기술에 적용한 것이다. 초기 염소계 화합물은 유기물 분해 과정 중의 중간생성물인 THMs, HAAs, HANs와 같은 발암 |
