핵융합 구현 플라즈마 기술, 산업폐수 극미량 오염물질 제거

한국핵융합에너지연구원

연구팀이 수중 플라즈마 발생장치를 시연하고 있다. 핵융합연 제공

국내 연구팀이 공장 방류수에 있는 규제기준 이하의 극미량 오염물질을 수중 플라즈마로 분해하는 기술을 개발했다. 수자원과 수중 생태계 오염 문제의 새로운 해법으로 기대된다.

한국핵융합에너지연구원은 홍용철 플라즈마기술연구소 책임연구원팀이 성균관대, 아주대, 다이텍연구원과 공동연구를 통해 미량의 난분해성 오염물질을 수중 플라즈마 기술로 분해하는 기술을 확보했다고 15일 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널' 7월호에 공개됐다.

산업폐수는 엄격한 관리를 받고 있지만 정화된 방류수에도 ppt(1조분의 1), ppb(10억분의 1) 수준의 난분해성 오염물질이 남는 사례가 보고된다. 극미량의 오염물질도 슈퍼박테리아, 생물 중성화 등 생태계에 영향을 미칠 수 있어 이를 제거할 필요가 있다.

연구팀은 물속에서 플라즈마를 생성해 미량 오염물질의 분자 구조를 파괴하도록 했다. 물에서 플라즈마를 생성하면 오염물질 제거에 필요한 자외선(UV), 오존 등이 함께 생성된다. 플라즈마는 고체·액체·기체와는 또 다른 물질 상태로 원자핵과 전자가 따로 돌아다니는 이온화 상태를 말한다. 

이어 모의 폐수가 아닌 실제 산업 현장에서 기존 처리 공정을 마친 방류수로 성능을 평가했다. 제약·전자·염색 산업에서 나온 방류수에 포함된 잔류의약물질과 농약, 과불화합물 등 미규제 오염물질을 파악하고 수중 플라즈마로 처리한 결과 잔류의약물질은 비검출 수준으로 감소하고 농약류는 87% 이상 제거됐다.

수질 오염에 민감한 물고기인 '제브라 피시'를 활용해 독성을 평가하자 플라즈마 처리를 한 환경에서 제브라 피시 배아의 독성이 감소하고 부화율이 증가했다.

홍용철 책임연구원은 "화학물질을 투입하지 않고도 경제적인 처리가 가능하다"며 "실제 수처리 현장에 적용될 수 있도록 관련 연구를 진행할 예정"이라고 밝혔다.

핵융합연은 수중 플라즈마 기술로 시간당 30톤 수처리가 가능한 시스템을 개발해 상용화 기반을 마련할 계획이다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1016/j.cej.2024.152057

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]