산업화와 도시화가 가속화됨에 따라 심각한 물 부족 현상이 나타나게 되었다. 지금까지는 이런 물 부족 현상을 해결하기 위해 댐 건설을 하는데 그쳐 왔으나. 앞으로는 한정되어 있는 물 자원의 활용이 더욱 중요하게 되었다.

 

그중 물 절약에 필요한 기술중의 하나가 물의 재활용 기술이다. 현재 사용 가능한 오염된 물의 정수 방법은 생물학적 분해 방법을 이용하거나 음용수에 적용된 고도 정수 시스템 기술에 한정이 되어 있다.

 

 하지만 이러한 방법들은 물의 재활용에 사용하기에는 여러가지 문제점을 가지고 있다. 또한 수질 정화시에 사용되는 약품에 의한 부작용도 적지 않게 나타나고 있다.

현대의 대량으로 물을 사용하는 곳이 도심에 많이 위치하고 있다. 하지만 대량의 오염수를 처리 할 수 있는 시설은 전무한 상태이다. 또한 이러한 시설을 설치하고자 하여도 가장 적합한 기술중의 하나인 생물학적인 방법은 공간과 악취등의 문제로 도심에 설치가 어렵다.

광촉매를 수질 정화에 적용하기 위해서는 정화 과정에서 광촉매가 손실되지 않도록 광촉매를 지지체에 고정하는 기술이 필요하다. 그러므로 본 연구에서는 광촉매를 부착력이 우수하고 성능이 탁월하도록 코팅하는 기술을 개발하고자 하였다.

또한, 수처리에 적용가능한 광톡매의 부착력이 뛰어나고 압력 손실이 적은 광촉매 지지체를 개발하고 이를 코팅하여 사용 가능한 여러 가지 지지체를 실험을 통해 비교 분석하여 자장 성능이 우수하고 압력 손실이 적은 광촉매 지지체를 개발한다.

대량의 수질 정화를 위해서는 소형 모듈을 집적화 시킨 대용량 모듈이 필요하다. 광촉매 모듈의 성능 평가 결과를 기초로 모듈을 설계하며, 관내 유동의 최적화를 위하여 수치 해석을 실시한 후, 대형 정화 시스템에 장착이 용이한 모듈을 개발한다.

연구개발결과 광촉매의 고정화를 위하여 고안된 광촉매 졸을 다양한 지지체에 코팅이 가능하도록 하였다. 또한 균일한 코팅을 통한 균일한 박막의 생성과 외관을 손상시키지 않는 딥코팅 기술을 확립하였다.

 

1차년도 목표인 광촉매 코팅기술을 유기물 분해 능력, 살균 능력이 우수한 광촉매 기술을 확립함으로써 100%달성하였고, 처리용량 10톤/일의 광촉매 살균 정수 장치 모듈의 개발도 완료하였다.

 

또한 2차년도에 1차년도의 중형 정수 모듈을 보안하여 대형 정수 모듈을 제작하였으며, 대형 정수모듈을 조합하여 당초 최종 목표였던 대형 정수 시스템을 구축하였다. 1차년도에 문제가 되었던 압력 손실문제는 충진물을 SUS 망으로 선정하여 해결하였다.

 

이 시스템의 유기물 분해 능력과 살균 능력은 매우 우수하게 나타났으며, 보다 좋은 성능을 확보하기 위해서는 장치내에 공기를 주입하는 방법과 오존을 주입하는 방법을 병행하는 방법이 우수한 것으로 나타났다. 광촉매 수처리 장치의 단독 사용보다는 기존의 수처리 장치와의 연계를 통하여 좋은 효과를 창출할 수 있을 것으로 판단된다.

연구개발결과의 활용을 위해 한림기연과는 양식장의 살균 문제, 유기물질 오염 문제 해결을 위해 공동으로 대처하고 있으며, 한국수자원공사와는 수돗물의 살균 처리 방안의 대안으로 검토하기로 하였다.

 

또한 중수도 설비를 제작하는 퍼텍글로벌과는 2차 처리 설비로 광촉매 대형 장치를 검토하고 있다. 상수도 시설이 취약한 지역에 살균 정수된 물을 공급할 수 있는 정수기를 보급하여 국민 보건 위생 향상에 도움이 되고자 한다. 또한 광촉매 코팅 원재료를 난분해성 폐수처리장치를 생산하는 지피엔이에 정기적으로 공급하기로 하였다.

광촉매의 VOCs 제거 효과를 이용한 대기 분야의 광촉매 코팅액 개발, 대기 정화장치개발을 계획하고 있다. 여기에 일본 Kakou Clean Flora라는 조화에 광촉매를 적용하는 일본회사가 관심을 보여 공동으로 광촉매 코팅 조화를 개발 생산하기로 하였다.

이번 연구 기간 중 일본 광촉매연구소에는 소형 수처리 모듈을 50대 이미 제공하였으며, 호주 UTS대학과는 수처리 장치 개발을 공동으로 추진하고 있어 좋은 장치가 개발되면 이들 나라에 진출도 가능하다고 본다.

 

[출처 = 한국환경산업기술원(www.keiti.re.kr)]