정수장 수처리용으로 사용되는 활성탄이 석탄계 위주로 사용되는 현실에서 야자계와 석탄계의 성능에서 큰 차별점이 없으며, 석탄계와 야자계를 혼합하여 수처리를 하더라도 큰 차별점이 없다는 실증적인 연구 결과가 나왔다. 석탄계와 야자계를 혼합하여 수처리를 하더라도 큰 차별점이 없다는 실증적인 결과를 도출한 것은 국내에서는 처음이다.
이 같은 연구 결과는 10월 30일 서울시상수도본부 수돗물평가위원회 주관으로 개최되는 고도정수처리용 활성탄 품질에 대한 조사연구 등 ‘깨끗하고 맛있는 서울의 아리수’를 테마로 한 세미나에서 발표된다.
은행회관 국제회의실에서 개최되는 세미나는 ‘경제성장에 대한 상수도의 역할 연구’(천도현, 강원대 교수), ‘친환경 소비 행동으로서 수돗물 음용 활성화 전략연구’(구혜경, 충남대 교수), ‘기후변화대응 소독부산물의 효율적 관리 방안’(맹승규, 세종대 교수) 등이 발표된다.
㈜환경아이에스아이 김동환 박사가 발표하는 활성탄 품질에 관한 조사연구는 한국환경수도연구원(이사장 김정근)과 공동 연구한 결과물이다.
활성탄 야적 현장
활성탄 연구조사는 입상활성탄 신탄과 사용 중에 있는 활성탄의 성능 비교, 석탄계와 야자계를 혼합한 활성탄의 성능 비교 등을 하였다는 것이 특징이다.
그동안 지자체 등이 실시한 대부분의 성분 분석은 신탄과 적정 사용 후 활성탄 성능변화에 관한 분석만을 하였다.
이번 활성탄 연구조사는 활성탄의 원활한 수급과 100% 중국에 의존하는 수입 석탄계 활성탄을 대체할 방안 마련을 위한 기초연구이다.
서울시가 운영하는 정수장(광암, 구의, 뚝도, 영등포, 암사, 감북)의 활성탄 양은 43,692㎥로 재생주기는 6년이다.
부산시(덕산, 명장, 화명)는 25,320㎥로 교체 주기는 2년, 인천시는 6년, 울산시는 5년 등이며 전국적으로 활성탄의 교체 주기는 최소 2년에서 최대 8년을 사용하고 있으나 사용기한에 따른 성능변화에 대한 현장성 있는 연구가 국내에서는 없는 상태이다(부산시는 활성탄 사용기간에 따른 성능분석을 한 바 있다).
지자체별로 활성탄 교체 주기가 다른 것은 사용되는 지역의 원수수질과 지역 환경에 따라 지자체별로 교체 주기를 설정하고 있으나 종합적이고 체계적인 연구는 아직 미흡한 상태로 지자체가 운영하는 수질연구소들이 공동연구를 통한 체계적이고 전략적인 연구가 필요하다. 단순히 지자체가 설정한 활성탄 교체 주기만을 보면 낙동강을 원수로 하는 지역이 교체 주기가 짧았지만, 한강과 전라도 동복댐 물을 사용하는 전라도 지역이 교체 주기가 긴 특성을 보여주고 있다.
전국적으로 석탄계 활성탄을 사용하고 있지만 대구시(문산, 매곡, 공산)가 유일하게 야자계 활성탄을 사용하고 있다(8,706㎥, 교체 주기 3년).
그동안 우리나라는 해마다 평균 57,396㎥를 수입하고 있으며 수입량도 증가하고 있으나 중국 단일국가에 의존하고 있어 수급이 불안정하다는 진단을 받아왔다.
최근 들어서 부산시, 수자원공사 등은 자체적으로 재생 활성탄 시설을 구축하고 신탄과 재생탄을 혼합하여 사용하는 방안을 적극적으로 추진하고 있으나 국내에서 활성탄을 가장 많이 사용하는 서울시의 경우에는 재생시설을 갖추지 못하고 있다.
정부도 뒤늦게나마 활성탄의 안정적인 공급을 위해 활성탄 국가비축사업을 시작했다.
환경부는 지난 10월 17일 수자원공사, 조달청과 함께 ‘국내 고도정수처리용 활성탄 국가비축사업 업무협약’을 체결했다.
환경부는 비축창고 구축사업의 지원과 국내 활성탄 수급을총괄·조정하는 업무를 조달청은 비축자금을 활용하여 활성탄 직접 구매, 대금 지급 및 정산 관련 업무 등을 맡으며, 한국수자원공사는 비축창고건설, 활성탄 보관 관리 및 재고순환 등의 업무를 하면서 기관 간 유기적협조체제를 구축하게 된다.
이는 정부가 지난 2022년 7월 수급 불안 가능성이 큰 품목으로 활성탄을 긴급수급 조절 물자로 지정(마스크 20년, 요소수 21년)하면서 실행된 것이다.
비축시설은 낙동강 유역 구미정수장에 비축 용량4,200㎥ 규모로 2024년 12월 준공할 예정이다.
하지만 정수장에 사용되는 활성탄 수급량이 총 129,183㎥ 중 서울, 인천, 경기도 등 수도권이 72,944㎥로 57%를 차지하고 있으며, 서울시는 34%(43,692㎥)의 대규모 용량으로 서울시 자체적으로 재생시설 및 자체적인 비축기지 마련이 시급하다는 지적을 받고 있다.
활성탄의 안정적인 공급을 위한 방향으로 비축기지, 재생시설 도입과 더불어 석탄계 활성탄 위주에서 야자계 활성탄과 병행하는 방안, 야자, 석탄계 혼합사용에 대한 대응, 신탄과 재생탄의 혼합사용 등 다각적인 분석연구가 활발하게 진행되어야 한다는 숙제를 안고 있다.
이번 연구에서 야자계와 석탄계 입상활성탄의 성능 비교분석에서 페놀가와 요오드흡착력 성능은 야자계 활성탄이 상대적으로 우수한 성능을 보여주고 있다.
ABS가와 메틸렌블루탈색력 성능에서는 석탄계 활성탄이 다소 높거나 유사한 경향을 보여주고 있어 피흡착 물질별로 다른 특성을 보였으나, 전체적인 성능에서는 큰 차이가 있다고 단정하기는 어려웠다.
또한, 신탄과 사용하고 있는 활성탄의 성능 중 수분을 측정하는 건조감량의 경우, 사용하고 있는 활성탄이 신탄보다 40% 이상 높아 젖은 상태임을 확인하였으며, 염화물과 아연 성분은 사용기간이 2개월에서 6개월 이상일 때, 신탄보다 급격하게 높아지는 경향을 나타내어 이온 성분이 활성탄에 의해 흡착되는 것을 확인할 수 있었다. 하지만, 비소 성분의 경우 2개월~6개월 경과 시 비소에 대한 피흡착력이 약해 플러싱 되어 농도가 감소하는 경향을 보였다.
석탄계와 야자계 활성탄을 인위적으로 혼합한 활성탄의 성능과 비교한 결과에서는 페놀가와 같은 저분자 물질은 혼합활성탄과 야자계 활성탄이 석탄계보다 우수한 성능을 나타내는 것으로 확인되었다. 고분자물질인 ABS가는 혼합활성탄보다 다소 우수하거나 큰 차이를 보이지 않고 있으며, 요오드흡착력과 메틸렌블루탈색력에서는 성능 면에서 큰 차이점을 발견하지 못했다(실험 대상 사용 활성탄:암사정수장 6개월 사용, 구의 정수장 2개월 사용, 영등포정수장 6개월 사용 활성탄).
따라서 활성탄의 국제환경 변화 속에서 야자계와 석탄계를 혼합하여 사용하여도 큰 문제가 없으며 재생 활성탄의 품질변화를 자세히 연구 분석하여 재생주기를 설정해야 한다는 숙제를 던져주고 있다.
정부도 최근 활성탄 비축기지를 마련하는 등 뒤늦게나마 대응하고 있지만 국내에서 가장 다량으로 사용하고 있는 서울시의 경우에는 반드시 재생설비를 갖추고 비축기지를 별도로 마련해야 할 필요성이 제기되었다.
신탄과 재생탄을 혼합하여 사용하는 방안을 마련하기 위한 과학적 분석연구도 병행되어야 하며 정수장마다 활성탄 비축창고를 설계하여 날씨와 기온에 따라 성능변화가 민감하게 반응하는 활성탄 품질관리를 할 필요성도 제기되었다.
이외에도 서울시물연구원 등에서는 정수장 납품 시 불합격된 활성탄의 원인 규명을 하고 이에 따른 대응 방안이 필요하다.
활성탄의 사용기간에 따른 성분변화에 관한 세부적인 연구도 지속해서 실시하여 경제성과 효율성을 최대로 높이는 방안 마련도 이번 연구에서 제시되었다.
그러나 연구조사 대상인 서울시 정수장들이 100% 신탄만을 사용하고 있어 재생탄과의 효능에 관한 결과는 도출시키지 못한 점은 아쉬움으로 남았다.
