생명이 위험해서 개발했다
영등포정수장에 친환경오존접촉조 세계최초 설치
특허기술 상용화로 국제 특허출원 한다
오존시스템의 취약부분 잔류오존 제거장치
서울시 상수도연구원(원장 박용상)은 세계 최초로 개발에 성공한 잔류오존을 제거하는 친환경 오존접촉조(특허 10-0890246호)를 영등포 정수장에 설치 운영하는데 성공했다. 국내·외 정수장에 고도정수처리시설인 오존공정을 도입하면서 오존가스 발생으로 인하여 생겨나는 인체의 유해문제 및 시설물의 부식문제 등을 해결할 수 있는 획기적인 신기술로 작년 4월 서울시의 고객감동창의 발표회에서도 최우수상을 수상한 기술이다.
정수장에서 근무하는 운영자들에게는 안전하고 쾌적한 근무환경을 제공함과 동시에 시설물 부식문제를 함께 해결함으로써 시설물 설치 및 유지관리에 따른 예산절감효과가 상당히 커 전 세계적으로도 경쟁력 있는 기술로 인정받고 있다.
탁도의 안정화와 잔류오존 제거를 위해 도입된 시스템은 안트라사이트의 성능을 개선하여 만든 현장기술의 새로운 모델이다.
영등포고도정수처리시스템에 적용하여 3개월간의 운영과정중 발생되는 문제를 제거하는데 성공 사업화에 곧바로 적용할수 잇게 되었다.
안트라사이트를 응용한 친환경오존접촉조는 국내뿐만 아니라 오존공정을 많이 사용하는 미국, 일본, 중국, EU 등 해외에서의 상용화를 목표로 하고 있으며, 서울시 최초로 해외 특허출원을 할 예정이다.
오존의 위생안전성 담보할수 있어
우리나라에서는 오존가스를 이용한 고도정수처리시설인 오존공정은 1987년 부산 화명정수장에 수처리공정으로 처음 도입되어 수돗물의 맛·냄새 및 미량유해물질의 제거, 병원성 미생물의 소독 등 수질개선효과가 크게 나타나 상·하수도 분야에 확대 적용되고 있으며, 현재 진행되고 있는 서울시 아리수정수센터의 고도정수처리시설에 도입될 예정이다.
국내에 도입된 대부분의 고도정수처리시설인 오존공정은 모래여과지 이후에 오존과입상활성탄 공정이 연결되어 있는 시스템으로 이루어져 있으며, 이러한 공정 시스템은 맛·냄새물질 및 미량유기물에 대한 제거효과가 높고 활성탄 사용기간을 늘려 주는 장점이 있다.
하지만 이러한 오존과 입상활성탄 공정 시스템의 최대 문제점은 오존접촉조 유출수에 포함되어 있는 잔류오존이 입상 활성탄 흡착지로 넘어 오면서 물 속에 남아 있던 오존가스가 밖으로 빠져나와 정수장 운영자들의 건강에 많은 악영향을 끼쳐 대부분 정수장 근무를 기피하는 요인으로 작용하고 있다. 이로 인하여 정수장의 근무환경이 매우 열악하여 정상적인 오존주입농도보다 적게 주입으로써 오존을 사용하는 목적인 수질개선효과가 떨어지는 것이 현실적으로 나타나고 있는 단점이다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 국내에서는 입상활성탄흡착지 상부에 덮개를 설치하거나 또는 배기장치(배오존파괴기) 등을 설치하여 오존가스를 완전히 제거하기 위해 노력하고 있으나 효과적인 측면에서는 한계가 있고, 오존가스가 그냥 대기속으로 들어가 대기환경을 악화시키는 역할을 함은 물론 오존의 강한 산화력으로 인해 각종 시설물을 부식시켜 고가의 내식성 자재 및 방식도료를 사용하고 있는 실정이다. 미국 일부정수장에서는 화학약품을 주입하는 경우도 있으나, 이는 친환경적인 방법은 아니며, 운영측면에서도 약품조절이 어렵고, 유지비용도 많이 드는 것으로 알려져 있다.
친환경오존접촉조 원리 및 특징
탄소성 여재인 안트라사이트를 사용하는 친환경오존접촉조를 오존접촉조 후단에 설치하여 오존가스를 유발하는 잔류오존을 제거하는 공법이며, 원리는 잔류오존이 아래의 반응식과 같이 탄소표면에서 촉매작용에 의하여 매우 빠른 속도로 오존가스를 제거한다.
【반응식】 2O3+C ⇒ 2O2+CO2
친환경오존접촉조는 유입수의 종류 및 잔류오존농도, 상향유속에 따라 안트라사이트 입자의 크기(d), 높이(h)등 설계인자는 지역여건에 따라 차이가 있을 수 있으며, 겨울철 저수온시 오존 용해도가 최대일 때를 기준으로 충분히 제거 가능한 수준으로 설계하는 것이 바람직하다.
이 공법의 특징은 기존 정수장에 오존공정을 도입하여도 정수장 운영자의 건강을 보호함은 물론, 잔류오존 농도와 관계없이 유입수의 제거대상물질(2-MIB, Geosmin 등)을 없애기 위한 오존농도 조절이 가능하고, 오존접촉조내 소독을 위한 소독능값(CT)을 유지하는 등 수질관리 측면에서도 효과적이다.
또한, 친환경오존접촉조는 별도의 조작장치가 필요 없고, 수두차에 의한 무동력 운전 공법이므로 운영 및 유지관리의 편리성과 오존접촉조 후단공정인 입상활성탄흡착지에 따로 배오존시설을 설치할 필요도 없으며, 오존접촉조 이후 단위공정부터는 잔류오존으로 인한 내식성 자재를 쓰지 않아도 되는 이점이 있어 경제적으로도 매우 유리한 공법이다.
기술의 적용분야 및 향후전망최근 한강수계권역에 위치하고 있는 정수장에서도 오존공정을 포함한 고도정수처리시설을 도입하거나 계획을 수립하는 지방자치단체가 크게 증가하고 있는 것을 감안할 때 잔류오존을 제거하는 『친환경 오존접촉조』 신기술의 활용도는 매우 클 것으로 전망된다.
낙동강수계권역 중심으로 오존공정을 도입한 지방자치단체도 기존의 오존접촉조의 후단부의 구조를 개량함으로써 『친환경오존접촉조』로의 전환도 가능하다.
국내의 하수처리장 최종방류수 소독기준이 강화됨에 따라 오존공정 도입이 증가하는 추세이고, 서울시에서는 금년 6월에 2015년 완공예정인 광주광역시 효천지구 하수처리장에 『친환경오존접촉조』 에 대한 기술사용계약을 체결하였으며, 앞으로는 기후변화에 대비하는 차원에서도 하수처리수 재이용이 활발하게 추진되고 있어 하수처리장에서도 『친환경 오존접촉조』 신기술 공법에 대한 수요가 많이 있을 것으로 기대된다.
기술 개발에 성공한 상수도연구원의 조우현 박사는 ‘오존 시스템을 운영할 경우 발생하기 쉬운 열악한 근무여건을 방지하기 위하여 잔류오존 제거를 위한 연구를 시작 했다’고 말한다.
그만큼 오존 처리장에서 근무할 경우 오존 냄새로 많은 근무자들이 고통을 호소하고 있는 것이 현실이다. 그러나 영등포 정수장의 경우 오존처리 공정중 초기 투입 과정에서만 약 냄새가 날뿐 이외 과정에서는 오존 냄새가 나지 않아 근무 조건이 좋다는 것을 본지 기자도 직접 확인 했다.
또한, 서울시 상수도연구원은 우리나라의 물부족에 대응하는 차원에서라도 수자원 발전을 위한 연구과제를 지속적으로 추진하고, 한편으로는 잔류오존을 제거하는 『친환경 오존접촉조』 신기술에 대한 계획, 설계, 시공, 운영 등에 대한 기술자문 역할도 할 예정이다.