▲ 정수장 유입 녹조 및 독소물질의 제거를 위한 과망간산염 산화제의 적용방안.

국내연구진이 대체 산화제인 과망간산염으로 녹조로부터 나오는 독소물질을 처리하는 기술을 개발하는데 성공했다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물자원순환연구단 이상협(사업단장), 홍석원(연구책임자) 박사팀은 기존 산화제인 염소, 오존의 부작용을 최소화하면서 안전한 수돗물을 생산할 수 있도록 돕는 과망간산염(MnO4-)을 대체 산화제로 도출하고 기반 기술을 확보했다고 지난 2일 밝혔다.

과망간산염을 정수처리 공정에 적용할 경우, 염소에 비해 남조류 독소물질(마이크로시스틴)의 50배 이상의 빠른 산화속도를 나타내며 소독부산물의 생성을 100% 방지할 수 있다.

또한 오존 사용에 따른 브롬계 부산물의 생성 억제 및 장치설치 비용 절감의 효과와 과망간산염 산화제는 독성을 유발하는 변형 아미노산의 연결고리를 파괴시키는 역할을 한다.

사업단의 세부연구과제(연구책임자 KIST 홍석원 박사)에서는 과망간산염(MnO4-)과 분말활성탄의 순차적 적용을 통해 녹조 유래 독소물질 제거, 소독 부산물 최소화, 맛·냄새 물질의 처리 등과 함께 색도(color)문제, 잔류 망간 문제를 해결할 수 있는 공정 조건을 확보했다.

과망간산염은 세포벽을 파괴시키지 않으면서 표면전하를 변화시켜 독소물질의 체외 방출 차단과 동시에 응집제거 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 수중 철/망간 이온 제거 효과도 우수하다는 장점을 가지고 있다.

해당 연구 개발 사업은 미래창조과학부의 사업으로 진행되면서, 환경부와 국립환경과학원의 협력으로 대체 산화처리 기술이 현장에서 적용되기 위한 수처리제 약품 사용 인증을 받았다. 또한 여름철 녹조가 대량으로 발생하는 하천을 상수원으로 사용하는 정수장에 효과적으로 대응할 수 있는 정수 공정을 활용할 수 있는 법적 기반을 마련했다.

KIST, 한국수자원공사, ㈜블루텍 등 3개 기관은 상호 협력하여 과망간산염을 이용한 정수장의 산화 공정 적용 법적 기반을 확보했다. 이는 한국수자원공사의 적극적 현장 자료 제공, 벤처 기업의 신속한 실증 기술 자료 제공 및 KIST의 이론적 규명 및 최적 운전 조건 제공 등의 최적의 협력을 통해 달성됐다.

이러한 광역적 협력 연구를 통하여 과망간산염을 이용한 산화공정의 과학적 원리 규명, 개발 약품의 정확한 기술 자료 제공 및 실 정수장 자료 지원이 가능하여 기술적 부족함을 최소화했다.

KIST 이상협 박사는 “해당 연구 성과는 국가연구기관, 수도사업자, 벤처기업의 정확하고 유기적인 협력과 동시에 미래창조과학부와 환경부의 범부처 노력으로 이뤄진 결과물”이라고 말하며, “향후 녹조 문제에 대한 새로운 패러다임을 제시하는 연구를 목표로 하고 있다”고 밝혔다.

한편, 본 연구는 미래창조과학부 사회문제해결형기술개발사업 및 KIST 기관고유사업의 지원으로 수행되었으며, 국제 학술지 ‘워터 리서치’ 2017년 5월호에 게재됐다.