최근 소득증가와 환경에 대한 관심이 늘어나면서 쾌적한 환경에 대한 욕구가 증대되고 있다. 환경부도 올 연말까지 악취, 소음 등 국민들이 생활 속에서 체감할 수 있는 환경개선을 위해 집중적으로 노력할 방침이라고 지난 3월23일 밝혔다.

하수처리시설이나 분뇨처리시설 등 환경기초시설과 공단 지역에서 발생하는 악취, 양계장·우사·돈사 등 축산시설에서 발생하는 악취는 쾌적한 생활환경을 위협하는 요소이다. 실제로 환경부 산하 중앙환경분쟁조정위원회의 판례에 따르면 돈분처리장과 폐수처리장 악취에 따른 주민 피해를 사업자가 배상해야 한다고 결정이 나기도 했다.

이에 따라 악취도 환경관리 대상물질로 규정되어 악취 관련 법령이 강화되고 발생시설의 악취배출 규제가 강화되는 추세이며 악취를 효과적으로 제어할 수 있는 기술의 필요성이 대두되고 있다.

▲ ㈜협신기업은 고효율·저비용의 악취정화장치를 개발했다. 사진은 대전광역시 대덕구 오정동 농수산물시장 옆 하수관거 토구에 설치한 악취정화장치 BSPS-101 모델.

기존 장치, 복합 악취처리 어려워
그러나 기존의 악취제어기술은 고비용, 유지관리 어려움, 악취 저감율 유지 한계 등 효과적으로 악취를 제거하지 못하는 상황이다. 기술별로 보면 직접연소법의 경우 유지관리가 어려우며 비용이 고가이고, 촉매연소법은 시간 경과에 따라 촉매의 성능이 떨어지는 단점이 있다. 활성탄흡착법은 고농도의 악취 제거에 부적합하며 활성탄 필터의 교체 주기가 짧아 유지관리 비용이 증가하게 된다.

미생물법(Bio-Filter)은 넓은 부지 면적이 필요하며 전처리 과정의 최적화와 흡기 악취의 적정한 체류시간 유지가 어렵고 흡기 악취에 대한 일관된 저감율 유지에 한계가 있다. 이 밖에 약액세정법은 복합 악취처리가 어렵고 약액에 의한 설비 부식이 발생할 수 있다. 자외선(UV)접촉법도 다량의 고농도 악취공기 처리에는 한계가 있다.

㈜협신기업(대표이사 이광춘·www.hsblock.co.kr)은 이러한 문제점을 개선해 일관된 효율의 악취제어 성능을 발휘하는 ‘악취정화장치(BSPS, Bad Smell Purification System)’를 개발, 지난해 12월 특허(제1096013호)를 획득했다.

이 장치는 물 접촉방식으로 전처리와 후처리가 필요 없으며 고농도 악취에도 일정한 성능을 유지한다. 특히, 유지관리가 편리하고 장기간 사용에도 성능 저하가 없는 것이 장점이다. 악취정화장치는 물 접촉 모듈인 1차 정화장치와 필터 모듈인 2차 정화장치의 2단계로 이뤄지며 접촉수 공급탱크와 응축냉각기, 제어반 등의 보조장치로 구성된다.

▲ [그림 1] 물 접촉 모듈 1SET로 구성된 BSPS-101 모델(하수관거 적용시)

물에 용해시켜 악취성분 제거
㈜협신기업의 악취정화시스템은 흡기→ 1차 정화(물 접촉 모듈)→ 2차 정화(필터 모듈)→ 배기의 과정으로 이뤄져 있다. 우선 흡기 덕트(Duct)를 통해 악취공기를 흡입하는데, 흡기 팬 회전수를 조절해 흡기량을 조절할 수 있다. 장치의 적용 최대 흡기량은 3천500㎥/h(1천720rpm)이며, 스테인리스강 소재로 만들어졌다.

물 접촉 모듈은 악취를 함유한 공기를 물과 접촉시켜 공기 중의 악취 성분을 물에 용해시키는 단계이다. 흡기구를 통해 흡입되는 악취분자들이 물과 접촉할 수 있도록 구성됐으며, 회전체에서 고속으로 물이 분사된다.

회전체의 회전수는 자유롭게 조절할 수 있고, 최대 1천720rpm으로 원심력에 의해 악취가 제거된다. 물 접촉 모듈에서 장치 전체의 악취 제거율의 상당 부분이 실현되며 악취성분을 흡수한 접촉수는 회수관을 통해 접촉수 공급탱크로 이송된다.

▲ ㈜협신기업은 악취정화장치(BSPS, Bad Smell Purification System)를 개발, 지난해 12월 특허(제1096013호)를 획득했다.

필터링 통해 잔여 악취 제거
필터 모듈은 2단의 데미스터 필터(Demister filter)와 냉각기, 합성수지필터 등으로 구성되며 데미스터 필터에서는 물 접촉 모듈에서 통과한 공기에 함유된 물을 회수해, 물 접촉 모듈 하부의 접촉수 회수탱크로 보낸다.

응축냉각기에서는 잔여 수분을 회수하면서 통과하는 공기의 온도를 조절하고 2단의 합성수지필터는 장치 내 전체 공기의 체류시간을 조절한다. 응축냉각기는 독창적으로 적용된 처리과정으로 데미스터 필터를 통과한 공기가 약 30㎝ 두께의 냉각기를 통과하면서 온도차에 의한 결로 현상이 발생한다.

이로써 일부는 물로 회수되고, 배출되는 공기의 온도는 낮아지게 된다. 합성수지필터는 장치에서 악취제거 성능을 구현하지는 않으나 장치 내 공기의 유속이 지나치게 높아지는 것을 방지해 물 접촉 모듈에서의 악취 제거율이 향상될 수 있도록 작용한다.

최종 배출되는 정화공기는 직경 250㎜의 배기 덕트를 통해 배출된다. 배기팬 회전수 조절을 통해 배기량을 조절할 수 있으며 적용 최대 배기량은 3천500㎥/h(1천720rpm)이다.

접촉수 공급탱크는 일정량의 물과 염소계 살균수를 희석하여 물 접촉 모듈에 펌프를 통해 물을 공급하고, 물 접촉 모듈에서 하강되는 물을 회수해 순환시키는 기능을 한다. 제어반은 흡기팬, 배기팬, 회전체 모터의 회전수를 제어하고 운전시간을 조절하면서 장치의 전반적인 전기적 작동을 관리한다.

 

고효율 악취제거 성능 실현
㈜협신기업의 악취 정화 시스템은 순수한 수돗물 또는 지하수와 약 200분의 1로 희석된 염소계 살균수를 이용해 고효율의 악취 제거 성능을 실현했다. 또, 발생 악취농도가 약한 현장에서는 접촉수 공급 탱크의 물을 장기간 사용할 수 있어 유지관리가 편리하다.

일반적으로 발생 악취농도에 따라 물 교환주기가 달라지는데, 악취농도가 약한 곳에서는 장치 내 물을 2주 이상 사용할 수 있다. 장치 전체의 제거율 중, 물접촉 모듈에서 대부분의 악취를 제거하고 있으며 물접촉 모듈의 직렬연결이 가능해 고농도의 악취에도 우수한 성능을 발휘할 수 있다.

물 접촉 모듈을 3모듈까지 직렬로 연결할 수 있으므로 고농도의 악취 제거에도 적합한 설계가 가능하다. 적용현장의 발생 악취농도가 다양하므로 제거대상 악취농도에 따라 2모듈형과 3모듈형을 선택할 수 있다.

 

▲ [그림 3] 물 접촉 모듈 1SET로 구성된 BSPS-101 모델(하수처리장 적용시)

▲ 도축시설 유출 하수로 인해 붉은색 하수가 유입되는 하수BOX 토구지점에 악취정화장치 흡기구 설치 장면.

내구성 뛰어나고 유지관리비 저렴
약품비용 또는 전처리 비용이 없으므로 유지관리비가 저렴하다. 소량의 염소계 살균수와 물이 사용되므로 고가의 약품비용이 들어가지 않고, 미생물처리법에서와 같은 전처리 시설과 운전이 필요 없어 운영이 편리하다.

특히, 흡기 후 장치 내 체류시간을 최소화해 장치규격 대비 악취처리 성능을 극대화했다. Bio-filter(약 24초)와 같은 다른 탈취시설처럼 장치 내 흡기 공기의 체류시간을 일정 시간 이상 확보할 필요가 없고 흡기팬과 배기팬 사이의 유속(약 1∼2초)에 비례하는 처리속도를 구현함으로써 효율적인 처리성능을 실현했다.

내부식성 소재를 사용해 장기간 운전에도 장치의 내구성을 확보할 수 있다. 악취공기와 습기 등 열악한 장치운전 조건을 고려해 물접촉 모듈, 배관자재류, 필터하우징, 송풍팬, 펌프 등을 모두 스테인리스강 소재로 제작해 장기간 운전 시 내구성을 확보했다.

저·고농도 맞춤형 설치 가능
㈜협신기업은 핵심기술인 물 접촉 모듈의 적용 수량에 따라 ‘BSPS-101’, ‘BSPS-102’, ‘BSPS-103’ 모델을 공급하고 있다.

‘BSPS-101’ 모델은 물접촉 모듈 1SET로 구성된다. 1SET의 물접촉 모듈에서 약 67%의 악취제거율을 구현했으며 하수관거 토구 지점과 같은 저농도의 악취발생현장에 적용할 수 있다. 장치가격은 7천만 원(하우징 비용, 공조시설 비용, VAT 제외)이다.

물 접촉 모듈 2SET로 구성된 BSPS-102 모델은 약 90∼93%의 악취제거율을 확보할 수 있어 하수종말처리시설, 분뇨처리시설, 음식폐기물처리시설, 축산시설, 수산물 유통 및 가공시설, 산업시설 등 고농도의 악취가 발생하는 현장에 적용할 수 있다. 장치가격은 8천300만 원(하우징 비용, 공조시설 비용, 부가가치세별도)이다.

‘BSPS-103’ 모델은 약 96∼99%의 악취 제거율을 실현하며, 2SET의 물 접촉 모듈 적용현장보다 고농도의 악취가 발생하는 현장에 적용할 수 있다. 장치가격은 9천600만 원(하우징 비용, 공조시설 비용, VAT 제외)이다.

 

BSPS-101, 황화수소 약 67% 제거
㈜협신기업은 장치의 성능을 정확히 평가해 시험데이터의 객관성을 확보하기 위해 현장적용 실험을 실시했다. 이를 통해 현장운영 시 성능 저하와 운전의 부적합으로 인한 문제 등을 방지하고자 했다.

무엇보다 실험실에서 실험할 경우 흡기 가스를 선택적으로 이용할 수밖에 없으므로 복합악취의 제거를 정확히 제어하기 어렵고 현장에서 발생하는 악취농도의 고저와 다양성을 조건화하기 어렵기 때문에 이번 실험을 진행하게 됐다.

지난 2월3∼15일까지 대전광역시 대덕구 오정동 농수산물시장 옆 하수관거(BOX) 토구에 장치를 설치했으며, 이곳은 대전시 대덕구 송촌동 아파트단지 약 1만5천 세대의 하수가 직유입되는 곳이다. 특히, 대전시 도축시설 및 농수산시장으로부터 하수가 직접 유입되고 있어 대전시 최고의 악취 발생 지점으로 꼽힌다.

실험결과 BSPS-101에서 황화수소(H₂S)와 복합악취가 약 67% 제거되는 것을 확인했으며 BSPS-102에서는 약 90% 이상, BSPS-103에서는 약 98% 이상 제거될 것으로 추정된다. 특히, 물 접촉 방식이므로 암모니아(NH₃)의 경우 황화수소보다 더 잘 제거될 것으로 예상된다.