미국 내 석유 및 천연가스의 개발에 새로운 붐은 수압파쇄(Hydraulic Fracturing) 기술이 대두되면서 시작되었다.

 

그러나 많은 물을 필요로 하는 수압파쇄 기술은 기존에 활용되었던 수처리 기술보다 더 개선된 수준을 요구하고 있다.

 

EcosphereTechnologies는 수압파쇄에서 사용되는 물을 재활용하거나 파쇄과정에 사용된 물의 처리를 위해 투입하는 일부 화학물질을 제거하는데 도움이 되는 새로운 공정을 개발하였다.

 

지하의 층을 파쇄하여 천연가스를 회수하기 위해서는 다량의 물이 필요하며, 단일 정(Well)에 필요한 물의 양은 15백만 리터로 추정되고 있다. 현재 미국 내에는 시추되고 있거나 허가를 받은 수천 개의 정이 존재하고 있다. 이러한 많은 정에 다량의 물을 사용한다는 것은 텍사스 Ealeford와 같이 셰일(Shale) 퇴적층을 갖고 있으면서 가뭄에 시달리는 지역에서는 문제가 될 수 있다.

 

또 다른 문제는 폐수 발생이다. 파쇄과정에 사용된 물의 약 10~50%가 돌아오는데, 여기에는 지하에 존재하는 염, 금속뿐만 아니라 때로는 방사능 물질, 화학 첨가제 등을 포함한 오염물이 들어있다. 펜실베이니아와 같은 지역은 지질학적으로 지하 저장이 적합하지 않아 이러한 폐수 처리가 어려운 상태이다.

 

Ecosphere의 공정은 오존을 기반으로 하는 처리기술을 이용한다. 이 기술은 파쇄 시 사용되는 물에 일반적으로 이용하는 살생제(Biocide)와 디스케일링제(Descaling Agent)를 대체한다. 오존 자체는 안정적인 물질이 아니다.

 

그러나 Ecosphere사의 기술은 현장에서 오존을 생산할 수 있기 때문에 이송할 필요가 없어 누출이 적다는 장점이 있다. 또한 수송에 필요한 연료를 저감할 수도 있다. 이러한 공정을 통해 유정이나 가스정 개발사들은 사용했던 물을 재활용할 수 있어 물 소비량 및 폐기물의 양을 저감할 수 있을 것으로 기대된다.

 

수처리에 오존을 사용하는 기술은 새로운 일은 아니다. 그러나 지금까지 오존 기술은 높은 비용을 요구했기 때문에 활용성이 그리 높지 않았다. Ecosphere사는 처리공정에 필요한 오존의 양을 약 90%까지 줄이는 방안을 도출하였다.

 

이러한 절감은 다양한 방법들을 조합함으로써 가능해졌다. 첫 번째는 공동현상(Cavitation)을 이용하는 것이다. 우선 이 회사가 개발한 구조물 내부에 물을 통과시켜 작은 기포를 만들고 이를 충돌시킨다. 이때 더 많은 공동현상을 위해서 초음파를 사용한다. 이러한 방법들을 통해 물속에 있는 생물학적 오염물을 분리하고, 효율적으로 오존을 만들 수 있다. 그리고 자유라디칼(Free Radical)을 만들어서 수처리 과정을 돕는다. 이 기술의 마지막 단계는 물에 전류를 흘려 보내는 것이다.

 

이러한 과정은 물속에 있는 일부 염을 침전시킬 수 있다. Ecosphere사는 자신들의 공정이 UV 처리공정이나 탈염 공정과 같은 다른 경쟁 공정에 비해 훨씬 경제적이라 밝혔다.

 

Ecosphere사의 기술을 사용하고 있는 파쇄전문회사인 Southwestern Energy의 James Bolander는 “Ecosphere의 공정을 이용하여 물 사용을 줄이는 것에는 한계가 있다. 일부의 경우에 파쇄정에서 나오는 모든 물을 처리할 수도 있지만, 파쇄과정에 사용된 대부분의 물은 정에 남아 있으며, 다음 정을 개발하기 위해서 보다 신선한 물로 교체되어야 한다”고 말했다.