"앗 냄새" 하폐수 암모니아…골칫거리에서 에너지원으로 '확' 바꾼다[미래on]

건기연, 암모니아 흡착제 개발…기존 대비 성능 20% 우수
하수처리시설이 에너지시설로…활용도 높아지는 암모니아

[편집자주] 기술·사회·산업·문화 전반의 변화가 가속화하고 있다. 산업·문화 혁신과 사회·인구 구조 변화 등 여러 요인이 유기적으로 맞물린 현상이다. 다가오는 시대에 성공적으로 대처하려면 현재를 진단하고 미래를 가늠해 보는 지혜가 필요하다. 이를 위해 뉴스1은 세상 곳곳에서 감지되는 변화를 살펴보고 어떤 식으로 바뀌는지 '미래on'을 통해 다각도로 살펴본다.

광주 제1하수처리장 내 생물반응조 담체 준설.(광주시 제공)/뉴스1 ⓒ News1 박준배 기자

(서울=뉴스1) 황보준엽 기자 = 하폐수장을 지나다보면 참을 수 없는 악취에 코를 틀어쥐거나 빠른 걸음으로 자리를 서둘러 벗어나게 된다. 암모니아가 계란이 썩는 듯한 악취를 유발한 탓인데, 쉽사리 없어지지 않는 이 냄새는 주민들에겐 골칫거리다.

게다가 하천이나 해역에 녹조나 적조 같은 부영양화를 일으켜 수질을 오염시키고 수생태계를 파괴하기도 하고, 초미세먼지의 주범으로도 꼽힌다.

제대로 된 정화를 거치지 못하면 이런 온갖 해악을 일으키지만, 비료와 냉매, 반도체 산업, 수소캐리어 등 분야에서 널리 활용되기도 하는 독특한 물질이다.

하폐수로 배출되는 암모니아를 회수해 활용할 수만 있다면 환경문제를 해결할 수 있음과 동시에 중요한 자원을 확보할 수 있는 일거양득의 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

그럼에도 상용화된 기술을 찾아보기 힘들다. 이는 하폐수 암모니아 회수 과정에서 발생하는 누출로 인한 악취문제, 개발 소재의 기술적 한계, 사용처 제한 등 때문이다. 현재까지 개발된 기술들이 암모니아의 회수보다는 제거에 초점을 두고 있는 이유이기도 하다.

그러나 한국건설기술연구원은 수많은 시행착오를 겪으면서 다양한 이온이 공존하는 환경에서 암모니아를 선택적으로 분리하고 회수하는 흡착제를 개발에 성공했다. 아예 없던 기술은 아니지만, 개발된 흡착제는 기존 흡착제보다 성능이 20% 이상 우수하다.

다만 흡탈착을 통해 회수된 암모니아 농축수는 요소수, 전자제품 세척수 또는 냉매와 같이 산업 원료로 사용하기에는 농도가 다소 낮다. 비료로 쓰려고 해도 추가적인 농축이 필요한데, 공업적으로 생산되는 암모니아 수준의 활용성은 기대하기 어렵다.

(건설기술연구원 제공)

결국 대안으로 선택한 것이 암모니아를 수소로 전환하는 방안이다. 흡탈착공정을 통해 회수된 암모니아는 전기분해를 통해 비교적 손쉽게 수소로 전환할 수 있다.

특히, 신재생에너지인 태양광, 소수력, 풍력 등을 통해 생산된 전력을 암모니아 전기분해 공정에 활용하면 친환경 수소인 그린(green)수소의 생산도 가능하다.

이렇게 되면 하수처리시설이 에너지 생산시설이 되는 셈이다.

최근 유럽에서는 Horizon 2020을 통해 하수처리시설에서 질소 제거를 위해 유기물 사용을 최소화하고 유기물을 바이오가스로 전환하면 하수처리시설에서 소비되는 에너지보다 50% 이상의 에너지를 추가로 생산할 수 있다는 연구결과를 발표한 바 있다.

건기연은 더 나아가 하폐수에 포함된 암모니아뿐만 아닌 대기 중 암모니아의 분리 및 수소생산에 관한 연구도 계획하고 있다.

강성원 건기연 환경연구본부 연구위원은 "현행의 기술은 소화 탈리액 내 암모니아를 정화하기 위해 많은 에너지와 자원을 투입하고 있기 때문에 소화 탈리액 내 암모니아를 대상으로 N2H 시스템을 활용한다면 수처리 효과와 청정에너지인 수소 생산의 두 마리 토끼를 잡을 수 있다"고 말했다.

wns8308@news1.kr