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과산화수소 이용, 녹조 엽록소 파괴 방법으로 녹조문제 해결
등록날짜 [ 2015년08월28일 16시29분 ]

○ 이기우 부지사 물왕저수지 방문, 친환경 녹조제거제 효과 검증 시연
○ 농업용수, 위락시설 용수에만 사용 가능. 상수원 적용 문제는 연구 필요
○ 환경에 무해하고 비용도 저렴해 발전가능성 높아. 도, 도내 농업용수
   저수지 도입 방안 추진 예정
 
일반 가정에서 소독약으로 주로 쓰이는 과산화수소가 녹조제거에 탁월한 효과가 있는 것으로 나타나자 경기도가 이를 도내 농업용수용 저수지에 도입하는 방안을 추진하기로 했다.
이기우 경기도 사회통합부지사는 28일 오전 10시 30분 시흥시 물왕저수지를 방문해 경기도보건환경연구원에서 개발한 친환경 녹조제거제 효과를 검증하는 시연회를 가졌다.
이날 시연한 친환경녹조제거제는 과산화수소를 희석한 후 녹조발생지역에 뿌리기만 하면 되는 것으로 적은 비용으로 누구나 손쉽게 녹조를 제거할 수 있다는 장점이 있다는 것이 도의 설명이다.
친환경녹조제거제 연구를 진행해 온 경기도보건환경연구원 환경생태팀 정주용 박사는 “네덜란드나 호주 등에서 과산화수소를 물에 희석해 농업용수나 위락시설 용수의 녹조제거제로 사용한다는 외국 사례를 보고 국내 도입 여부를 연구해 왔다.”라며 “아직 상수원에서 사용한 사례가 없어 이 부분은 장기적인 연구가 더 필요한 상황이다. 환경부나 물 전문가, 환경보호 전문가들과 토론을 거쳐 상수원까지 확대하는 방안을 추진할 예정”이라고 밝혔다.
정 박사에 따르면 과산화수소는 물과 섞일 경우 화학반응을 통해 산소방울(radical)을 생성하게 되는데 이 산소방울이 녹조의 엽록소를 파괴하는 성질을 갖고 있다고 원리를 설명했다. 조류에는 녹조류와 규조류, 남조류, 와편모조류가 있는데 이 가운데 남조류가 독성물질을 함유하고 있고물에 녹색띠를 형성하는 것을 녹조라고 불린다. 과산화수소는 이 남조류의 엽록소를 파괴해, 사멸시키는 역할을 하게 되는 것이다. 특히 과산화수소는 물과 섞인 후 일정시간이 지나면 물과 산소로 분해돼 잔류물질이 남지 않아 환경적으로도 무해한 것으로 알려졌다.
경기도보건환경연구원은 지난 2013년 녹조가 발생했던 기흥저수지 저수지 물을 대상으로 실험실 실험에 성공한 후 2014년 용인 아시아나 골프장 연못에서 실증실험을 했다. 연구원은 1만 톤 정도 되는 연못물의 과산화수소 농도가 2ppm이 될 수 있도록 스프링클러를 통해 확산시켰다. 그 결과 연못에 발생한 녹조의 95%가 이틀 만에 사라지는 효과를 얻었다. 또한 저 농도(2 mg/L 이하)로 과산화수소를 이용할 경우 수생태계 안전성에도 문제가 없음을 물벼룩 독성실험 등을 통해 확인했다.
보건환경연구원 관계자는 “그동안 알루미늄 성분이 다량 함유된 황토나, 응집제를 살포해 녹조를 없애왔지만 이 방법들은 수생태계에 악영향을 끼치고, 응집된 부산물이 수중에 계속 존재해 유해한 영향을 주는 본질적문제가 있다.”라며 “과산화수소는 남조류의 엽록소를 파괴하고 사용 후 수 시간이 지나면 제거제가 모두 자연 소멸되는 방식으로 다른 방법에 비해 수중생물 피해가 적은 친환경적인 처리제이며, 비용도 절약할 수 있어 앞으로 가능성이 많다”고 설명했다. 
이 부지사는 이날 시연회를 마친 후 경기도 수자원본부와, 시흥시, 한국농어촌공사 관계자를 격려하고 친환경녹조제거제 확대와, 상수원 적용 가능성 여부를 적극 검토하라고 당부했다.

이날 친환경 녹조제거제 살포 시연 현장에는 김진경·임병택·최재백 경기도의원, 최계동 시흥시 부시장, 장성원 한국농어촌공사 화성·수원지사장 등이 함께했다. 

물왕저수지 현황

□ 일반현황

시설명

위 치

준공년도

만수면적

유역면적

수혜면적

저수량

물왕저수지

시흥시 물왕동

1944

50.3

1,320

652.2

187만톤

o 유   역 : 시흥시 산현동, 물왕동, 조남동 등
  o 주오염원 : 유역내 처리되지 않은 생활 및 음식점 오수
  o 유입하천 : 목감천, 양달천, 왜무골천, 방화천

□ 수질현황

년도

항목

‘10

‘11

‘12

‘13

‘14

‘15 상반기

COD

9.0

8.2

8.3

9.5

9.7

10.6

T-N

3.694

2.990

2.483

3.422

2.586

2.030

T-P

0.082

0.124

0.086

0.124

0.109

0.066

* 농업용수 수질환경기준 : COD 8mg/l 이하, T-N 1.0mg/l 이하, T-P 0.1mg/l 이하

 

2  물왕저수지 수질개선사업 현황

 

□ 수질개선사업 총괄 : 3개 사업, 388.54억원
 o 기투자 : 187.47억원, ‘15년 사업 : 87.64억원, 향후투자 : 113.43억원

□ 목감 공공하수처리시설 신설(목감수질복원센터 건립)
 o 사업기간 : 2014. 4. ~ 2017. 2.
 o 사 업 량 : 하수처리장 신설 Q=13,000㎥/일
 o 사 업 비 : 263.62억원
 o 사업내용 : 목감공공주택지구 개발사업에 따른 하수처리장 건립
 o 추진사항 : 공정 90%

□ 물왕저수지 일원 하수관거 정비사업(합류식→분류식)
 o 사업기간 : 2011. 3. ~ 2016. 12.
 o 사 업 량 : 하수관거정비 L=8.1㎞, 기존관거 개량 L=1.2㎞ 배수설비(650개소)
 o 사 업 비 : 75.98억원
 o 추진사항 : 공정 70%

□ 물왕저수지 농업용수 수질개선사업 - 농어촌공사
 o 사업기간 : 2015. ~ 2018.
 o 사 업 량 : 습지조성 2개소, 침강지 1개소, 인공식물섬 1개소, 준설
 o 사 업 비 : 48.94억원
 o 사업내용 : 한국농어촌공사에서 시행하는 농업용수 수질개선
 o 추진사항 : 세부설계 착수

 

 

3  녹조제거제(과산화수소)을 이용한 선택적 남조류의 제어


□ 조류의 종류 및 제어 방법
 o 조류 종류 : 녹조류, 규조류, 남조류, 와편모조류
  ※ 남조류 : 아파지노메논, 아나베나(냄새), 마이크로시스티스(독소), 오실레토리아
 o 제어 방법
  - 질소, 인의 유입 억제 : 점­비점오염원 차단 – 한계가 있음
  - 영양염류의 호소 내 제거 : Flushing(댐 방류), 수생식물, 인 제거(비효율적)
  - 남조류의 선택적 제어 : 보릿짚 이용(barley straw floating), 과산화수소수 살포
  - 황토 살포(응집 침전), PAC 이용 화학적 응집 부상 등
   ․ 비 선택적(모든 조류 제거) - 수서생태계에 영향이 큼

□ 친환경녹조제거제(주성분 과산화수소)
 o 특성 : 자연 산물임
  - 과산화수소(H2O2)는 자연수계에서 자외선에 노출된 용존 유기물의   광분해 및 많은 생물에 의해 생성되는 반응성 산소 종으로 지표수에   낮은 농도로 존재(과산화수소는 자연 호소의 표층수에 보통 1~30 ㎍/L 존재)
  - 식물의 광합성, 호흡과 다른 대사 작용의 생물학적 과정의 부산물과   신호전달(진핵생물) 물질로서 생성
  - 생물학적(주로) 혹은 화학적 산화환원 반응에 의해 환경조건(생물학적   활성이나 철, 망간의 존재여부)에 따라 수 시간 혹은 수일 내에 물과   산소로 분해
 o 기작 : 독성 남조류(조류경보제 조류)를 선택적으로 공격하는 효율적 제거제
  - 단백질, 지질과 DNA를 산화시켜 세포에 손상 : 광합성 관련 유전자의   발현을 저해하고 엽록소를 파괴
  - 독성조류인 남조류가 녹조류, 규조류에 비해 H2O2에 민감
    (녹조류의 경우 10배 이상의  농도 필요)
  - 생물학적 주기성 조절에 작용하여 광합성 및 마이크로시스틴 합성    유전자의 발현 저해
 o 생태적 고려 : 사용농도에서 수생생물에 해가 없고 분해되어 잔류성 없음
  - 현재 사용하는 황토(알루미늄 10% 이상 함유)는 다량 살포하여 수서   생태계에 악영향을 미치고, PAC는 잔류성이 높고 응집된 녹조를    부상분리하여 폐기물로 처리해야 함(기존 제거제 생태적 영향이 크고,   2차 수질오염이 우려됨)
  - 남조류를 선택적으로 제어하도록 낮은 농도로 사용한다면 다른 수생물은      해가 없음
  - 일정시간 경과 후 물과 산소로 분해되어 잔류성이 없음
    ※ 2H2O2 (과산화수소) → 2H2O(물) + O2(산소)
 o 적용(외국) : 호소, 수족관의 조류 제거
  - 수족관에서 조류 제어, 어류나 수생식물에 영향 없음
  - 남조류를 선택적으로 제어 : 다른 조류에는 거의 영향 없음
 o 사례
  - 서 호주 Burekup wastewater treatment pond : 48시간 내에 50%의 biomass 제거(2011)
  - 네덜란드 Lake Koetshuis(깊이 2m, 표면적 12 ha, 2 mg/L) : 수일    내에  남조류와 마이크로시스틴 99%이상이 제거(2011)
  - 네덜란드 Ouwerkerkse Kreek (50 mg/L) : 48h 이내에 와편모조류 99.8% 제거(2012)
  - 남 호주 Torren lake : 남조류 제어를 위해 과산화수소 투입 예정(2015)

□ 보건환경연구원 2013, 2014년 연구 결과
 o 2013년 기흥저수지 물이용 녹조제거연구 (실험실조건, 투여농도 2 mg/L)
  - 독소원인 남조류(마이크로시스티스) : 1일 후 97% 이상 제거
  - 엽록소(클로로필-a) : 22%(1일)  87%(5일), 30%(1일)  94%(5일) 제거됨
  - 녹조제거제(과산화수소) 12h 이후 모두 소멸되었으며, 물벼룩 생태   독성시험 결과 독성이 없는 것으로 나타남(0 TU)
 o 2014년 현장적용연구<대상 : 골프장 pond(10,000 톤), 투여농도 2 mg/L>
  - 냄새유발 조류로 Scum을 이루던 아나베나는 2일 이후 검출되지 않음(100% 사멸)
  - 클로로필-a : 25 mg/m3 (호소4등급)  5일 후 6 mg/m3 이하(호소 1등급) 개선
  - 연못의 과산화수소는 살포 1일 이후 불검출(잔류하지 않은 것으로 나타남)
  - 1회 비용 : H2O2 (< 10만원/만 톤-1회)
  - 폰드내 어류, 동물성 플랑크톤에 영향을 주지 않는 것으로 판명됨






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