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“녹조, 박멸·제거 대신 과학기술로 다스려야”
독소물질 전오존·전염소 처리, 냄새는 오존·활성탄 여과하면 대부분 제거
조류발생 예측기술 개발하여 효과적 적용 및 지속적·주체적인 연구 필요
환경부, 보 가용수량을 일시적·반복적 내보내는 ‘펄스 방류’ 시범 실시
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▲ 박 철 휘
서울시립대학교 환경공학부 교수
| “녹조관리 전환점 인식, 대응방안 모색 필요”
■ 박철휘 교수(좌장) ‘녹조! 과학기술로 다스린다’라는 주제로 열리고 있는 ‘제4회 국민안전기술포럼’은 과학기술로 국민안전에 관한 문제를 해결하기 위한 자리이며, 녹조문제 역시 통합·융합된 노력에 의해서 제어가 가능하다는 점을 시사해 문제해결을 위한 방향 제시가 필요한 시점이다. 먼저 KIST 이상협 책임연구원으로부터 ‘녹조 문제, 박멸·제거 대신 과학기술로 다스려야’라는 주제발표를 듣겠다.
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▲ 이 상 협
한국과학기술원 책임연구원 |
“녹조문제 언론보도 4대강 사업 이후 급격히 증가”
■ 이상협 책임연구원 환경부의 공식자료에 따르면 녹조현상은 수온과 비점오염원 같은 영양염류, 일조량, 느린 유속 등의 조건이 충족돼 남조류가 대량으로 증식하면서 녹색이나 남색을 띠는 현상으로 △햇빛 차단으로 인한 용존산소량 감소 △수중생물 죽음 △생태계 파괴에 따른 어민들의 피해 △상수처리 과정의 과도한 염소처리 발생 △농업용수 및 산업용수의 부족 △레크레이션 활동 및 여행의 장애 △경제적 손실 등이 녹조현상으로 인한 피해로 지적된다.
조사에 따르면 2012년부터 녹조문제에 대한 언론의 보도가 급격하게 증가하면서 녹조현상 전체가 문제라고 의식하는 단계에 이르렀다. 올해 1월부터 현재까지 상반기 동안의 녹조현상 보도건을 조사한 결과, 4대강과 관련된 보도 수는 587건, 낙동강 587건, 영산강 94건, 금강 130건, 한강 180건으로 나타났다. 상반기임에도 약 1년 분량의 보도가 진행되어 굉장히 심각한 문제로 인식되는 실정이다.
한편, ‘조류경보제’는 90건으로 나타났으며, 녹조 발생 시의 가장 문제점은 수돗물과의 연관성으로 맛, 냄새물질과 관련한 문제가 제기되었다. 앞으로도 녹조 관련 문제는 지속적으로 기사화되어 논의될 것으로 보인다.
“강 전체 녹조 제거 불가능…발생지역 집중 공략해야”
많은 국민들이 녹조와 ‘녹조라떼’를 혼동하지만 녹조는 평범한 하천에서 자연스럽게 녹조가 발견되는 상태이며, 녹조라떼는 대량으로 녹조가 발생함에 따라 문제되는 상황이다. 녹조는 광합성을 하는 식물로 생태계의 기본요소이며, 하천에 항상 존재한다. 녹조 박멸은 생태계의 기본을 제거하는 것과 같으므로 생태계에서 옳은 적용방법이라 보기 어렵다. 녹조문제는 박멸·제거·퇴치의 개념이 아닌 다스려야 할 문제로 인식되어야 한다.
녹조증식요인은 △25℃ 이상의 높은 수온 △정체된 수역 △많은 영양염류 △잠재적 고농도의 포자 등이 있다. 높은 수온이 문제되는 경우 하천을 차갑게 해야 하므로 실현가능성이 없고, 정체된 수역의 경우 강물을 흐르게 만들어야 하는데 이는 복잡한 문제이다.
영양염류는 0.035㎎/L 이하로 인(P)을 관리해 점오염원 인(P) 고도처리 및 비점오염원 인(P)을 차단하면 실현이 가능하며, 잠재적 포자 문제는 포자를 효율적으로 수거해 해결할 수 있다. 또한 상습적으로 녹조라떼가 발생하는 지역에는 최적의 기술을 적용해 발생 녹조의 약 60%를 제어하면 실현이 가능할 것으로 보인다.
강 전체의 녹조를 제거하는 것은 불가능하므로 녹조라떼로 인한 실질적인 문제가 발생되면 문제 지역을 집중 공략해야 한다. 이를 통해 궁극적으로 수돗물에 대한 불신을 덜고 국민들에게 정보를 제공할 수 있도록 기술을 개발해야 한다.
현재까지 진행된 녹조 제거기술은 약 100개 이상으로 각 분야의 전문가가 다른 방식으로 문제에 접근하고 있으므로 서로 다른 기관끼리 협력하는 것이 바람직하다고 본다. 이에 KIST(한국과학기술연구원), KICT(한국건설기술연구원), KRIBB(한국생명공학연구원)는 서로 협약해 연구를 진행하고 있다.
기존 녹조 저감기술의 종류는 물리적·화학적·생물학적 기술 및 복합적 기술 등을 포함해 30개 이상 존재한다. 실험실 규모는 녹조 저감 효율이 우수하나 현장 적용시 비용 및 효율 등의 측면에서 실용성 확보가 어려운 실정이다. 이에 녹조 발생 진행단계에 따라 체계적이고 적시에 현장 적용할 수 있는 저비용 고효율의 현장 맞춤형 녹조 저감기술의 실용화가 필요하다.
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| ▲ 강 전체의 녹조를 제거하는 것은 불가능하므로 ‘녹조라떼’로 인한 실질적인 문제가 발생되면 문제 지역에 집중해 공략해야 한다. |
“녹조발생단계 구분, 단계별 대응기술 선정 실용화”
녹조발생단계는 초·중·후기로 구분해 단계별 대응기술을 선정해 실용화 할 수 있으며 △동일 기술 대비 저비용 △녹조진행단계에 따른 녹조 저감 효율 극대화 △실용성이 우수하고 국산화가 가능한 기술 등의 기준으로 선정할 수 있다. 초기 대응기술로는 클로로필-a 농도 15∼25㎎/㎥, 남조류 세포수 500∼5천 등의 조류주의보가 해당되며, 초음파 기반 및 천적생물 기반 녹조 저감 시스템을 통해 생물 상호작용 규명 및 녹조발생 예측기술을 활용할 수 있다.
중기 대응기술로는 클로로필-a 농도 25∼50㎎/㎥, 남조류 세포수 5천∼5만 등의 조류경보가 해당되며, 천연 응집제 기반 녹조 저감 시스템을 활용하는데 황토에 비해 효율이 우수하지만 비용은 황토와 동일 수준에 이르며 2차 환경문제가 발생하지 않는다. 후기 대응기술로는 클로로필-a 농도 50㎎/㎥ 이상, 남조류 세포수 5만 이상 등의 조류경보가 해당되며, 부상분리 기반 녹조 저감 시스템을 구축해 천연 응집제 투입 시 효율이 향상되며, 녹조 수집 시스템과 연계 시 자원화가 가능하다.
“칠서정수장에 Test-Bed 설치 녹조관리 시스템 운영”
낙동강 함안의 칠서취수장에 만들어진 테스트베드(Test-Bed)는 천연응집제를 도포해 부유성 녹조입자를 뭉친 후 하천 표면으로 끌어올려 고속으로 제거하는 방법을 활용, 녹조라떼를 관리하는 시스템을 도입했다. 이는 한국건설기술연구원(KICT)이 주축이 되어 제작되었다. 녹조는 바람에 의해 물가로 모이므로 녹조를 효율적으로 수거할 수 있도록 샛강을 만들어 적용했다. 현재 테스트베드에 적용한 결과 효과가 발생했으나 이를 전체에 적용할 수 있도록 사업화 및 실증화 교육에 대한 면밀한 검토가 필요한 단계이다.
수원시의 서호는 녹조를 관리하는 데 최적지로 29만㎥ 규모의 저수지 및 5만㎥ 규모의 서호하수처리시설이 존재해 비점오염 관리 및 호수 녹조 관리가 유용하다. 이에 약 130㎡(40평) 규모의 서호연구동을 건설하여 기술을 적용하고, 테스트를 시행하고 있다. 미역 등 부착조류의 점액을 통해 부유성 조류를 제거하는 방법을 도입한 결과 부착조류를 시행한 것과 시행하지 않은 곳에서 확연한 차이가 나타났다.
인(P) 공정은 고효율의 흡착 소재를 만들어 하수처리장 및 비점오염에 적용하기 위해 서호하수처리장의 방류수 농도가 약 0.7∼1.0㎎/L로 방류되고 있으나 0.002㎎/L까지 관리가 가능하다는 가능성을 충분히 확인했다. 그러나 많은 비용이 발생하므로 바로 적용하는 것이 어려워 경제성 확보에 대한 고민이 필요한 단계이다.
기업을 중심으로 이미 발생한 녹조에 약품을 쓰지 않는 공정을 적용해 미세기포를 조율할 수 있도록 장치를 만들었으며, 이는 녹조가 제거된 물에서 인(P)을 제거해 순환하는 형태로 호수에 산소를 공급해 썩는 것을 방지하고자 했다.
“‘최적가용기술’ 도입 목표로 대구 매곡정수장서 연구”
한편, 한국과학기술연구원(KIST)을 비롯해 환경부, 한국농어촌공사, 한국생명공학연구원, K-water, 국립환경과학원, 한국환경산업기술원 등 7개의 녹조관련 연구기관이 모여서 ‘범부처 녹조 연구개발(R&D) 협의체’를 구성한 바 있다. 이는 녹조로부터 안전한 식수 공급 체계를 구축하기 위한 방안으로 대구광역시, 부산광역시, 경상남도, 경상북도 등 낙동강 지역의 4개 지방자치단체가 참여기관으로 참여하며, 기술개발 과제임에도 시민환경연구소가 세부기관으로 참여해 기술개발 성과가 국민들에게 효율적으로 소통되도록 하고 있다.
현재는 기존 오존과 활성탄으로 대비됐던 고도정수처리공정이 과망간산칼륨, 활성탄소섬유와 같은 대체산화제를 통해 최고의 기술로 운영되고 있다. 뿐만 아니라 ‘최적가용기술(best available technology)’을 도입해 체계를 구축하는 것을 목표로 대구광역시 매곡정수장에서 직접적으로 연구를 수행하고 있다.
녹조문제와 관련된 현실적인 목표는 녹조발생시기에 맞춘 시나리오별 기술 도입이 하나의 구심점이 될 수 있을 것이라고 예상된다. 또한, 연구를 통해 강에 적용할 수 있는 핵심 원천기술을 제공함으로써 가능성을 보였다고 사료되나 강에서의 해결 범위가 광범위하다면 정수장의 유입을 최소화할 수 있는 기술을 만들어 집중하는 것이 필요하다. 녹조문제는 여러 기관과 많은 전문가들이 함께 노력해야 하며, 과학기술을 접목함으로써 보다 효율적으로 다스릴 수 있을 것으로 판단된다.
“녹조관리 위기대응 위한 다양한 분야 전문가 의견 기대”
■ 박철휘 교수(좌장) KIST 이상협 책임연구원은 주제발표에서 녹조현상이 지속되면 △수중의 햇빛이 차단돼 용존산소량 감소 △물고기 등 수중생물 폐사 △상수처리 과정의 과도한 염소처리 △농업 및 산업 용수의 부족 △레크리에이션 활동 및 여행 장애 △경제적 손실 등의 문제를 야기시킨다고 말했다.
특히, “녹조 박멸은 생태계의 기본을 제거하는 것과 같으므로 생태계에서 옳은 적용방법이라 보기 어렵다. 녹조문제는 박멸·제거·퇴치의 개념이 아닌 다스려야 할 문제로 인식해야 한다”고 강조했다. 녹조문제는 약 40여 년 전 환경오염·공해라는 단어가 처음 등장할 무렵부터 대두되었으나 반세기 가까이 흐른 현재까지 같은 문제가 논의되고 있다. 이에 이번 토론회를 기점으로 녹조관리 위기를 대응을 위한 의견이 다양하게 제시되기를 기대한다.
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▲ 김 범 철
강원대학교 환경학과 교수 | “녹조발생, 남조류 원인…고도정수처리로 제거가능”
■ 김범철 교수 많은 사람들이 녹조류와 녹조현상을 혼동하지만 이는 서로 다른 개념이다. 플랑크톤은 녹조류, 남조류(남세균), 기조류 등의 종류로 나뉜다. 녹조류, 기조류는 독성이 없으나 남조류는 독소를 가지고 있어 악취를 풍기며, 스피룰리나(Spirulina) 종의 배양 외에는 유해한 영향을 끼친다.
녹조현상은 남조류가 원인이 되어 발생하는 현상으로 음용수의 안전성과 관련해 호수의 녹조현상이 문제되고 있다. 그러나 남조류 독소는 활성탄과 염소소독 과정에 의해 대부분 제거되므로 현대의 고도정수처리 공정 과정을 거치면 독소를 흡입할 가능성은 크지 않다. 반면, 소규모 간이정수장은 조류가 제거되지 않는 사고가 발생할 수 있으므로 주의해야 한다.
남조류는 자연에 널리 존재하지만 인간의 활동이 없는 조건에서는 드물게 나타난다. 하수, 가축분뇨, 퇴비 등의 유입이 없는 호수에서 발생하는 높은 밀도의 녹조현상은 흔한 것이 아니다. 다른 오염물질에 비해 유독 남조류 독소에는 지나칠 정도로 많은 관심을 갖고 적정 이상의 정밀분석을 요구하는 등 과잉대응이 나타났다. 이에 녹조현상은 필요 이상으로 이슈화되어 나타난 부작용이라는 비판이 제기되었으며, 과거부터 존재하던 자연현상이므로 인위적인 유발요인과 위해성이 크지 않다는 반론이 제기된 바 있다.
“녹조현상 발생 수역 어패류 섭취 위해성 홍보 필요”
녹조현상은 호수생태계의 건강성을 결정짓는 가장 중요한 인자이다. 수생동물의 안전성 뿐 아니라 수생태계의 생물다양성 보전을 위하여 부영양화와 녹조현상의 발생을 줄이기 위한 투자를 더욱 확대해야 한다.
녹조현상의 위해성 점검 시 수돗물의 안전성뿐만 아니라 어패류 섭식과 관련된 문제도 살펴야 한다. 우리나라는 호수에서 상업적 어획이 허용되고 있는데, 녹조현상이 발생한 곳에서도 상업적 어획이 이루어지고 있다. 녹조현상이 많이 나타나는 곳은 플랑크톤의 양이 많아 물고기가 많이 잡힌다. 이렇게 잡힌 물고기는 생산지·원산지를 확인할 수 없이 시중에 유통되면서 문제가 된다.
어패류의 내장은 남조류 독소인 마이크로시스틴(Micro-cystin)을 함유할 위험이 있다. 한약 등의 이유로 아가미나 내장을 제거하지 않고 통째로 섭취하게 되면 남조류 독소에 노출될 수 있다. 끓여서 섭취하더라도 남조류 독소는 분해되지 않으므로 녹조류가 발생하는 지역에서는 가능한 어획을 중단해야 한다.
수돗물의 남세균 독소 위해성이 다소 과대평가 되었다면 반대로 어패류 섭취의 위해성은 과소평가 되었다고 판단된다. 따라서 녹조현상 발생수역의 어패류 섭취의 위해성에 대한 더 많은 홍보가 필요하다.
한편 유독성 남조류는 야생생물 및 생태계에 위해성을 미친다. 유독성 녹조현상이 발생한 구역의 플랑크톤을 섭취한 야생동물은 체내에 독소가 축적되면서 간 손상으로 죽기 때문에 가축을 방목하는 외국에서는 유독성 남조류로 인한 가축 폐사 사례가 종종 발생한다. 또한, 녹조현상은 심수층의 산소 고갈을 유발하는 등 수중생태계에 악영향을 미쳐 호수의 생물 다양성을 감소시키는 주요원인이 된다.
“하수처리수 인 농도기준 0.2㎎/L…미국 0.01㎎/L 수준”
녹조현상의 발생 원인과 시기는 지역에 따라 다르나 일반적으로 강 하류 수역에서의 발생 원인은 처리하지 않은 생활하수 및 하수처리장 방류수가 주요 원인으로 지목된다. 대형 댐에서는 강우 시 유출되는 농업 비점오염원 오염이 부영양화의 주요 원인이지만 아직 저감을 위한 효율적인 대책이 수립되어 있지 않아 이를 저감하기 위한 획기적인 정책 전환이 필요한 시점이다.
특히 강우 시 유량이 증가하면서 하수처리장 용량을 초과하는데, 용량이 초과됨에 따라 처리되지 못하고 방류되는 월류수의 양이 증가하면 인(P) 농도도 함께 증가한다. 만약 하수처리 과정을 거쳤다 하더라도 인(P) 제거 공정을 추가로 거치지 않은 경우 방류수의 인(P) 농도는 약 1㎎/L로 부영양화 기준인 0.03㎎/L의 수십 배에 달하게 된다. 미국의 하수처리장은 대부분 인 농도를 0.01㎎/L 수준으로 처리하고 있다.
현재 하수처리장 방류수의 인 농도기준은 가장 강화된 곳도 0.2㎎/L로 부영양화 기준의 7배에 달한다. 이에 갈수기에 따라 하천유량이 적어지면 하수처리장 방류수가 하천수의 대부분을 구성하게 되면서 부영양화의 원인이 될 수 있다. 따라서 부영양화 제어를 위해 강우 시 하수를 더 많이 처리할 수 있도록 하수처리장의 용량을 늘려야 하며, 부영양화 기준을 충족하는 수준으로 방류수의 인(P) 농도를 낮추는 인(P) 제거 공정 강화가 필요하다.
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▲ 녹조현상의 발생 원인과 시기는 지역에 따라 다르나 일반적으로 강 하류 수역에서의 발생 원인은 처리하지 않은 생활하수 및 하수처리장 방류수가 주요 원인으로 지목된다. 사진은 지난 7월 11일 촬영한 한강 잠실수중보 밑의 녹조 발생 모습.
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“조류 직접 제거보다 하수처리 투자가 더 효율적”
하수의 인(P) 제거, 부영양화 대책은 기술의 문제가 아닌 투자 여부 및 관심의 차이라고 판단된다. 하수처리장에서 하수처리 시 소요되는 비용은 1㎥ 당 약 100원∼200원으로 인(P) 제거 공정이 추가된다 해도 약 20∼30원의 비용만이 추가된다. 공정을 거치지 않는 대신 호수에서 같은 양의 물에 포진한 남조류를 직접 제거하려고 한다면 1㎥ 당 약 2만 원 이상의 비용이 소요되며, 이마저도 전부 걷어내기 어렵다. 이는 하수처리에 더 많은 투자가 이뤄져야 한다는 점을 시사하는 바이다.
우리나라 호수생태계의 건강성을 결정짓는 가장 중점적인 요인은 부영양화 및 녹조현상이다. 표면에 부영양화가 일어나서 녹조현상이 일어나면 산소가 100%, 200%까지 과포화되는 경우가 발생한다. 기체과포화는 110% 이상이 되면 유해한 영향을 끼치므로 산소는 체내에 적당량으로 존재해야 한다.
표면수의 광합성 작용으로 pH 9 이상으로 상승하게 되면 pH 농도가 증가함에 따라 산소과포화가 나타나고, 표면 아래는 플랑크톤이 가라앉아 산소를 소비해 산소가 부족해지면서 수생태계에 영향을 끼친다. 때문에 부영양화는 호수생태계의 건강성을 해치는 요소로 작용할 수 있다.
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▲ 김 석 구
한국건설기술연구원 연구위원 | “조류, 수중생태계 1차 생산자…과다발생이 문제”
■ 김석구 박사 녹조는 조류 중 남조류가 급격히 증가하는 것을 말한다. 육상생태계에서 1차 생산자는 식물이다. 식물이 없으면 육상생태계는 유지되기 어렵다. 수중생태계에서 1차 생산자는 조류로 육상생태계에 식물이 있듯이 수중생태계에는 조류가 있다.
조류는 광합성을 하면서 유기물과 산소를 수중에 공급하며, 육상생태계와 마찬가지로 조류가 없으면 수중생태계도 유지되기 어렵다. 식물과 함께 조류의 존재는 생태계에 반드시 필요한 존재로 적정한 양이 유지되면 문제가 없으나 필요 이상으로 많으면 수질오염 문제를 야기한다.
수생생태계에서 발견되는 사고로 물고기 폐사가 있다. 이는 조류 발생 자체가 원인이 아닌 조류의 과다 발생이 원인이 된다. 조류는 유기물로 사멸 시 물 속에 유기물이 떠다니게 된다. 유기물 분해 시 산소가 소모되며, 조류의 과다 발생과 사멸로 물 속 용존산소(DO)가 줄어들어 용존산소가 0(제로)에 가까워지면 물고기 폐사 현상이 발생한다.
녹조는 햇빛이 있고, 적정한 수온에 질소(N), 인(P) 등의 영양염류가 있으면서 일정한 체류시간이 유지되면 발생한다. 4가지 조건 중 한 가지 조건이라도 부족하면 녹조는 발생하지 않는다. 정체수역에서 녹조를 방지하기 위한 4가지 조건 중 비교적 제어가 가능한 것은 영양염류와 체류시간이다.
체류시간 제어는 환경, 사회 여건 등 다양한 사항을 고려해야 한다. 하천으로 유입하는 영양염류를 줄이기 위해서는 적지 않은 비용이 투입된다. 그 동안 영양염류 중 제한인자인 인(P) 제어가 중요하게 다루어져 왔으나, 최근에는 질소도 제어해야 한다는 의견도 제기되고 있다.
물이 정체된 지역의 조류문제를 해결하는 것은 크게 어럽지 않으나 하천은 물이 이동하므로 조류문제를 해결하기 상당히 어렵다. 하천 녹조는 규모가 크고 물 흐림이 어느 정도 있어 호소 녹조방제와는 다른 개념에서 접근해야 해결할 수 있다. 녹조 저감률의 목표 설정은 60% 정도가 적절할 것으로 보이며, 호소와 같이 80% 이상으로 설정하면 목표를 달성하기 쉽지 않고 많은 비용이 소요된다.
“조류 예보 모델 개발하여 지속적인 모니터링해야”
우리나라 하천의 경우, 겨울철을 제외하고는 총인(T-P) 농도가 0.03㎎/L 를 초과하고 있어 하천으로 유입하는 인(P)을 줄이는 것이 중요하다. 총인(T-P) 농도가 0.03㎎/L 이하면 녹조현상이 발생하기 쉽지 않으므로 점오염원 및 비점오염원에 포함되어 있는 인(P)을 줄여야 한다. 하천으로 유입하는 비점오염계 인(P)의 양은 시간이 갈수록 증가하므로 참조해야 한다.
또한, 수중생태계에서 1차 생산자인 조류를 섭취하는 생물 중 물벼룩이 있다. 물벼룩은 먹이로 주로 조류를 섭취하면서 서식한다. 조류의 천적생물인 물벼룩의 역할과 함께 물고기를 포함한 수중생태계에 전반에 관한 관심이 요구된다.
하천 녹조 방제 관련 연구를 수행하면서 국내에 30개 이상의 녹조 방제 기술이 있는 것으로 조사되었다. 그러나 녹조발생단계를 고려하지 않고 기술을 적용하다 보니 현장 적용성이 낮고 저감률도 낮은 것으로 나타난다. 이에 녹조발생단계를 고려해 적절한 기술을 복합적으로 적용·관리하는 것이 필요하다.
이후 조류 발생 예측 기술을 개발해 효과적으로 적용하고, 꾸준하고 주체적인 연구가 필요하다. 하천의 녹조를 저감하기 위해서는 녹조발생단계에 따른 적정 기술을 적용해야 하며, 녹조발생단계에 따른 기술을 적용하기 위해서는 정의 및 구분에 대한 연구가 필요하다. 또한 녹조 발생 단계에 따른 적정 대응기술을 적용하기 위한 조류 예보 모델의 개발과 동시에 지속적인 조류 모니터링이 이루어져야 한다. 매년 반복되는 녹조현상은 자연현상이기는 하나 인(P)과 질소(N)와 같은 영양염류 제어와 함께 녹조 발생 단계에 따른 대응기술을 적정하게 적용하면, 조류 경보 전 단계까지는 유지할 수 있을 것으로 기대된다.
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▲ 김 영 철
대구광역시 수질연구소장 | “조류로 인한 물고기 폐사현상 지속적인 연구 필요”
■ 김영철 소장 최근 우리나라는 4대강 살리기 사업을 실시하면서 물은 풍부해졌으나 댐 속 물 체류시간이 증가해 유속이 느려짐에 따라 댐에서 피는 조류가 강 및 보(洑)에서도 나타나게 되었다. 댐 쪽에 체류시간이 길면 인의 농도가 낮음에도 조류가 훨씬 많이 발생된다.
조류가 많이 생성되면 일시적으로 상류의 물을 댐에 다량으로 흘려보내서 씻겨 내려가게 하는 방법도 있지만, 씻겨 내려가더라도 조류가 많이 생성되는 계절에는 시간이 조금만 지나면 금새 다시 생성된다.
낙동강의 경우 비가 내리면 조류가 소멸되지만, 비가 그치면 다시 조류가 생성되므로 일시적으로 물을 흘려보내는 것은 해결방안이 아니다. 햇빛과 온도, 영양염류, 인 등이 조류문제와 연관되며, 보를 유동적으로 관리해 강 본래의 흐름을 되찾으면 문제가 발생하지 않을 것으로 예상된다.
대구시 강정고령보의 경우 담수 전에는 연중 규조류가 출현했으나, 담수 후에는 강 흐름이 느려져 마이크로시스티스(Microcystis), 아나베나(Anabaena), 오실라토리아(Osillatoria), 포미디움(Phormidium), 아파니조메논(Aphanizomenon) 등 호수에서 나타나는 남조류가 보에서 발견하고 있다. 이에 호수의 수질과 수생태계의 관리가 더욱 중요해진 실정으로 남조류 간 경쟁에서 어떤 종이 우점종이 되는 지도 주목해야 한다.
최근 물고기 죽음이 녹조에 기인하는 것으로 보도되고 있어 조류로 인한 물고기가 폐사 현상에 대한 지속적인 연구가 필요할 것으로 보인다. 특히, 작은 물고기 대신 큰 물고기의 죽음이 더 많이 발견되는데 그 이유는 설명되지 않고 있다. 이를 주목해 녹조문제 해결에 참조해야 한다.
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| ▲ 낙동강 대구시 강정고령보의 경우 담수 전에는 연중 규조류가 출현했으나, 담수 후에는 강 흐름이 느려져 호수에서 나타나는 남조류가 보에서 발견되고 있다. 사진은 낙동강에 발생한 녹조현상. |
“정수처리 공정서 녹조류 제거 체계적인 관리 필요”
우리나라 강은 상수 취수원이 많아 정수장 정수처리 공정에서 녹조류 제거도 체계적인 관리가 필요하다. 녹조류로 인한 수돗물 생산에서의 어려운 부분은 남조류에서 발생하는 맛·냄새 및 독소물질 제거이다.
대구시 고도정수처리 공정 운영결과 독소물질은 전오존처리 및 전염소처리로 대부분 제거되었으며, 아나베나(Anabaena) 등의 냄새물질은 오존과 활성탄 여과 공정을 거친 후 완전히 제거되는 것으로 나타났다. 그러나 규조류인 시네드라(Synedra)의 유입은 모래여과지 폐색현상으로 정수장 운영에 애로사항이 발생한다. 향후 이들 조류로 인한 문제해결 방안 제시가 필요하다.
대구시의 경우 녹조현상은 정수처리 공정 과정 중에 독소 및 냄새 물질이 완전히 제거되고 있으나 이는 제대로 알려지지 않았다. 따라서 언론은 녹조 관련 기사의 보도 시 녹조가 어떤 물질인지부터 정확히 알려야 하며, 특히 우리가 마시는 수돗물에 어떤 영향을 미치는지 정수처리 공정에서 제거 여부 등에 관한 내용을 정확히 알려 국민의 알 권리를 보장해야 한다.
댐과 보에서 발생하는 담수 조류는 인간에게 적대적인 관계가 아니다. 광합성 과정에서 이산화탄소 제거와 포도당과 산소를 생산해 인간에게 도움을 주는 식물성 플랑크톤이자 수생태계의 기초 물질로서 매우 중요한 역할을 하는 물질이다.
한편, 환경문제에 민감한 독일은 차량용 경유에 바이오 디젤의 사용비율이 7%, 미국은 10%에 이르고 있다. 우리나라는 2.5%의 의무비율을 맞춰야 하는 현실을 감안하면 조류 관련 실용성 있는 연구를 통해서 수생태계 활용방안을 보다 더 다각적으로 모색해야 할 것으로 판단된다.
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▲ 성 지 원
환경부 수질관리과장 | “환경부 등 정부·지자체, 조류억제대책 함께추진”
■ 성지원 과장 최근 몇 년간 낙동강을 중심으로 녹조가 발생함에 따라 4대강사업과 연계해 많은 논란이 제기되었다. 4대강사업 조사평가위원회의 평가보고서에 따르면 낙동강은 보의 건설과 준설로 인해 하천의 흐름이 느려져 체류시간이 증가함에 따라 남조류 번성에 유리한 조건이 제공된 측면을 제공했다. 그러나 올해는 한강 하류에서 녹조가 많이 발생하고 있어 녹조는 여건에 따라 언제든 발생할 수 있는 자연현상이라는 점에 국민인 공감이 일부 포함되었다고 판단된다.
조류는 일반적인 물환경에 서식하는 생물로 수중 생태계의 다양성을 유지하는 데 필요한 생물 요소 중 하나이다. 그러나 녹조의 대량 발생으로 강에 특정 종이 지나치게 우점할 경우 수생태계 영향 우려가 있고, 남조류가 독소물질을 배출하게 되면 인체에 영향을 줄 수 있다. 또한, 맛·냄새 유발물질 배출로 불쾌감 조성 등 심미적인 부분에도 악영향을 끼치므로 녹조가 발생하는 것이 바람직한 일은 아니다.
녹조문제를 해결하는 주관부서는 환경부이나 대책 추진 과정에서 국토부, 농림부, 지자체 등 여러 기관과의 협력이 매우 중요하며 이에 여러 기관은 녹조문제의 해결을 위해 다각적으로 노력하고 있다. 녹조를 발생시키는 여러 요인 중 정부 대책으로 관리가 가능한 측면은 오염관리대책 부문으로 하수처리장의 인(P) 제거와 부영양화 방지에 주목해 하수처리장에 많은 투자가 이뤄지고 있다. 그러나 여전히 제대로 운영되지 않는 부분들이 존재하므로 이를 보완한 확대 투자에 대한 검토가 필요하다.
환경부는 △하·폐수처리장, 비점오염 저감시설 등 환경기초시설 및 총인처리 시설의 확충을 포함한 오염원 관리 강화 △강 본류 녹조발생에 영향을 미치는 지류를 중점관리지류로 선정, 조류예방시설을 설치·운영함으로써 강 본류로 유입하는 영양물질의 양 감소 △안전한 식수 확보를 위해 고도정수처리시설 확충, 분말활성탄 투입 등 취·정수대책 추진 △유사시를 대비한 댐·보·저수지의 가용수량을 비상방류(Flushing)함으로써 하천유지용수 공급 △유속 증가를 통한 조류 억제 대책 등을 관계부처와 함께 추진하고 있다.
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▲ 녹조현상이 지속되면 수중의 햇빛이 차단돼 용존산소량 감소하고, 물고기 등 수중생물이 폐사한다. 7월 11일 한강에 발생한 녹조로 인해 물고기 죽어 있다. 이날 한강에는 녹조띠가 길게 늘어져 있었고, 폐사한 물고기도 많았다.
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“조류 발생 많은 구간, 제어기술 시범 적용 필요”
최근 환경부는 국토부와 협력해 보의 사용가능수량과 최대방류량을 고려하여 보의 가용수량을 일시적, 반복적으로 방류하는 펄스(Pulse) 방류를 지난 6월부터 오는 9월까지 시범실시하고 있다. 그동안 유사시 조류 재발생 억제를 위해 사후적 관리 개념으로 시행했으나 올해는 선제적인 펄스 방류를 통해 조류의 확산을 미리 예방하고자 실시되었다. 보의 효과를 분석해 보다 효율적인 방류방안을 모색할 방침이다.
펄스 방류의 효과에 대한 논란이 제기되고 있는데 이를 판단하는 것은 아직 시기상조일 것으로 보인다. 펄스 방류는 시범실시 방안으로 여러 해결책을 적용해 최적 방안을 모색하는 과정이다. 현재 환경부는 펄스 방류의 실시 전후 수질 및 조류 등에 대한 모니터링을 실시 중이다.
이와 함께 정체구간이나 일부 조류가 많이 발생해 문제가 될 것 같은 구간은 조류 제어기술을 시범 적용할 필요가 있다고 판단된다. 전 세계적으로 녹조 연구는 다양하게 진행 중이나, 조류의 종류가 2만여 종에 이르고 각각 생태 특성이 달라 발생, 성장, 사멸 기작 등에 대한 명확한 원인 규명이 어려운 것으로 조사된다. 이에 환경부는 과학적인 녹조대응을 위해 녹조 발생매커니즘 규명과 사전·사후 제어기술 개발을 목적으로 녹조 R&D를 추진하고 있다.
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▲ 최 일 환
K-water 수질분석센터 파트장 | “‘녹조라떼’ 유발 남조류 많은 종 존재…환경따라 반응다양”
■ 최일환 파트장 언론보도에 따르면 “한강·낙동강에 남조류 출현, 이들은 인체에 치명적은 독소를 포함하고 있다”고 하지만 이러한 표현은 비과학적이며 국민들에게 막연한 불안감을 조장한다. ‘녹조라떼’가 하천에서 발생해도 수돗물의 안전은 이상이 없으며, 대한민국의 수돗물은 안전하다.
녹조라떼를 일으키는 남조류에는 수많은 종이 존재하며, 환경에 따라 다양하게 반응한다. 수돗물 생산과정에서 냄새문제 및 독소문제가 발생하는데, 냄새문제의 경우 거부감이 들긴 하지만 사실 큰 문제가 되진 않는다. 그러나 독소의 경우 인체에 치명적인 해를 끼칠 수 있으므로 문제되며, 간에 영향을 주는 간장독소, 신경에 영향을 주는 신경독소 등 크게 2가지가 존재한다.
대표적인 간장독소는 마이크로시스티스(Microcystis)라는 종에서 생성된 마이크로시스틴(Microcystin)이 꼽힌다. 간장독소는 만성독소로 간에 영향을 조금씩 미쳐서 염증을 유발하고, 간경화를 일으켜 간암으로까지 발전시킬 수 있다. 때문에 장기간 복용이 계속되면 문제가 되지만, 신경독소의 경우 신경을 마비시키므로 즉각적으로 영향을 미친다.
조류의 종류에 따라 독소의 생성 유무가 다르므로 녹조라떼가 발생하면 어떤 조류종이 발견되었는가에 대한 조사를 실시해야 한다. 남조류가 강이나 호소에 출현하면 독성조류가 출현했다고 단정하는 대신 현장 시료를 채취해 실험실에서 정밀 분석을 실시한 뒤 분석 결과에 따라 독소생성 여부를 결정한다. 이전에는 2∼3일 걸려 분석결과가 나왔으나 최근에는 분석법의 발달로 20∼30분이면 분석결과를 얻을 수 있다.
그러나 독소를 생산한다고 검출된 조류를 현장에서 분리해 배양실에서 순수배양 과정을 거치면 독소생성을 하지 않는 형태로 바뀌는 경우가 대부분이다. 수온이나 인(P), 질소(N) 같은 영양염류 혹은 다른 경쟁 조류종이 원인일 수 있으나 아직까지 이유에 대하여 명쾌한 원인은 제시하지 못하는 실정이다.
“‘수돗물 안전하게 공급되고 있다’는 인식 전환 필요”
대부분의 조류와 조류독소는 수돗물 생산과정에서 다단계 방어공정을 거치면서 걸러지고 제거된다. 수돗물 생산과정에서 취수방법은 크게 하천수·지하수·강변여과수·복류수 등으로 나뉘며, 조류가 표면에 생성되는 습성을 고려해 취수 과정에서 가능한 표면 아래의 물을 취수하게 된다. 조류세포는 인위적으로 파괴하기 어려울 정도로 단단해 대부분 자연적 노화에 따라 파괴되고 세포가 노화됨에 따라 독소를 중화시키는 역할을 하므로 큰 문제가 발생하지 않는다.
조류세포와 같은 입자를 뭉치게 해 가라앉히는 과정을 응집침전공정이라 하며, 조류세포 내에 포함된 독소는 이 과정을 통해 대부분 제거된다. 일부 파괴된 세포에서 빠져 나와 물에 녹은 독소도 다음 단계인 염소처리나 오존처리, 활성탄 흡착공정을 통하여 쉽게 제거된다.
염소처리과정은 염소를 이용해 독소가 없는 물질로 변환시키는 것이므로 독소를 제거하는 것이 아니라 화학적인 방법을 통해 다른 물질로 바꾸는 과정이다. 오존처리 과정도 마찬가지로 산소를 넣어 분해하거나 다른 물질로 바꾸는 것이다. 이에 활성탄 흡착공정을 비롯해 독소를 변환시켜 안전한 수돗물을 생산하고 있다.
그러나 최악의 경우 수처리 공정을 통하여 제거되지 않을 수 있다. 미국의 경우 2014년 조류독소 검출로 인해 수돗물 공급 중단 사태가 발생했다. 이러한 경우를 대비하여 WHO(세계보건기구)에서는 생산수에서 1㎍/L 이상의 마이크로시스틴 독소가 검출되는 경우 정수 공급을 중단하도록 권고하고 있다.
우리나라도 권고에 따르고 있으나 이러한 사태가 발생한 사례는 단 한 번도 없다. 게다가 남조류가 생성 할 수 있는 마이크로시스티스 독소는 간장독소로 수질사고에 노출된 수돗물을 장기간 음용할 경우에만 영향을 받는데, 수돗물 공급 시스템에서는 거의 불가능하므로 수돗물은 안전하게 공급되고 있다는 인식 전환이 필요하다.
[『워터저널』 2015년 8월호에 게재] | 
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