방사선으로 수질 오염 잡는다

2015.07.07 16:45

사람이 살아가는 데 있어 필수적인 것 중 하나가 물이다. 이는 성인 신체의 70%가 물이라는 사실만 생각해 봐도 간단히 알 수 있다. 때문에 인류의 역사에서 폐수를 정화하고 깨끗한 물을 확보하는 일은 항상 중요한 문제였다. 특히 많은 인구가 밀집되어 사는 지금은 더욱 그렇다.

 

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원자력 기술은 인류 문명에 필수적인 수질 정화에도 유용하다. 방사선은 각종 폐수를 정화하는 데 효과적이기 때문이다. 전자빔 가속기에서 만들어진 방사선은 기본적인 살균력을 가지고 있을 뿐만 아니라 유기물을 분해하는 데도 탁월한 효과를 발휘한다. 화학약품을 쓰지 않기 때문에 2차 오염 문제도 해결할 수 있으며, 대용량 정화도 가능하다. 무엇보다 처리시간이 짧아 활용성이 좋다. 전원을 차단했을 때 순간적으로 전자방출의 중단과 전자빔의 완벽한 차단이 가능한 것도 장점이다. 현재 대구 염색공단에서는 방사선을 활용해 하루 1만 톤 이상의 염색폐수를 처리하고 있는데, 하수슬러지를 방사선으로 처리하고 불가사리 분말을 섞어 퇴비를 만들어 내고 있다.

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방사선을 이용한 수질정화 원리는 간단하다. 전자빔 가속기는 말 그대로 전자총에서 방출되는 전자를 가속시켜 높은 에너지의 전자빔을 만드는 장치다. 이렇게 가속된 전자가 물질에 의해 흡수될 때 형성된 이온 및 들뜬(excited) 상태의 분자들을 1차 산물(primary species or primary products)이라 하는데, 이들 1차 산물들은 연속반응을 일으킨다. 이를 물에 직접 조사함으로써 오염물질을 원천적으로 분해시키면서 효과적으로 제거할 수 있는 것이다.

 

기존 소독 방식에 비해 친환경적
기존 수질정화는 염소를 사용하는 방법이 많았다. 이는 압축된 액체염소를 액화 가스 실린더로 주입하는 방법으로 가격이 저렴하고 박테리아를 효과적으로 처리할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 물에서 불쾌한 맛과 냄새가 발생할 수 있다는 단점을 가지고 있다. 발암물질인 트리할로메탄(THM) 발생도 처리해야 할 숙제다.

 

다른 방법인 오존소독은 오존화된 공기를 특별한 장치를 이용하여 접촉조에 주입하여 살균하는 방법이다. 이는 생물학적으로 난분해성 유기물을 분해성 물질로 전환시킬 수 있고, 부작용이 적어 염소소독보다 안정성이 높다. 하지만 초기 투자비부터 전력 비용까지 전체적인 비용 면에서 만만치 않으며, 상수에 한해서는 염소소독과 병행해야 하는 문제도 있다.

 

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미생물을 활용해 정화처리를 하는 방법도 있으나, 그 과정에서 오니가 생긴다. 오니(오염된 진흙)는 물 속 유기물을 바탕으로 증식한 미생물과 물 속 고형분이 응집해 생겨난 것이다. 1그램당 1억 내지 10억 개의 균과 기생충알 등이 포함되어 있으며, 이를 처리하는 과정에서 악취와 환경오염을 유발시키는 탈리액이 만들어진다. 이는 미생물로 분해가 어렵지만, 방사선 조사를 통해 그 농도와 균을 떨어뜨리는 것이 가능하다. 10kGy의 조사로 총 균수가 10만분의 1로 줄어들었다는 연구결과도 있다. 같은 조사에 따르면 단 2kGy의 조사로 대장균과 기생충알이 모두 소멸됐다. 참고로 10kGy은 식품방사선조사 공동전문위원회(JECFI)에서 영양학적, 독성학적으로 안전하다고 판단한 기준이다.

 

차세대 환경기술로 각광… 관련 기술 개발
물론 방사선 수질정화도 문제점은 있다. 초기 비용이 많이 든다는 것. 그러나 설치 및 운전이 용이하고, 유지비가 저렴한 특성상 장기적으로는 오히려 저렴하다는 분석이 있어 이 역시 큰 문제는 되지 않을 것으로 보인다.

 

2010년에는 정읍방사선과학연구소에서 세계에서 2번째로 전자빔 가속기를 차량에 탑재해 기동성을 살린 시스템을 구축했다. 정읍방사선과학연구소에 따르면 이동식 전자빔 가속기를 통해 하루 500톤의 하수 살균 처리가 가능하다고 한다. 오‧폐수 정화뿐만 아니라 타 환경처리 분야에도 바로 적용 가능하다고 하니, 차세대 환경기술로 그 활용이 기대된다.

 

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이 밖에도 축산폐수를 막기 위한 방사선 융합 폐수 처리 기술, 하수종말처리장에서 사용할 수 있는 대장균 내분비 장애물질, 항생물질 등을 동시 처리기술 등 방사선을 이용해서 오염된 토양과 지하수 등을 정화하는 기초연구가 진행 중이다.

 

환경에 대한 인식이 높아지고 있는 현 상황에서 방사선을 이용한 수질 정화는 갈수록 각광받을 것이다. 특유의 효율성, 친환경성으로 방사선은 수질 정화를 넘어 대기, 토양 등 모든 환경 보전에도 유용하게 사용될 것으로 보인다. 원자력 기술이 환경 보전에도 커다란 기여를 할 것으로 기대된다.

 

* 본 기사는 한국원자력문화재단의 아톰스토리(http://atomstory.or.kr)에서 발췌한 내용입니다.  


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