경기도보건환경연구원이 필수 하수처리과정의 하나인 암모니아 제거에 필요한 전기에너지를 25% 정도 절감하는 신기술을 세계최초로 개발, 특허등록을 마쳤다.

경기도보건환경연구원은 지난 4일 이런 내용을 담은 ‘암모니아 함유 하‧폐수에서 암모니아를 부분질산화하는 방법’ 기술을 특허 취득했다고 21일 밝혔다.

주로 분뇨와 음식물 찌꺼기에서 많이 발생하는 암모니아는 하수 처리과정에서 대부분 제거된다. 제대로 처리되지 않을 경우 하천이나 호수 생물에 독성을 유발할 뿐 아니라 녹조의 주요 원인이 되기 때문이다.

암모니아는 물속에서 산소를 만나면 미생물에 의해 아질산성질소(NO2)로 바뀌게 된다. 여기서 한 차례 더 산소를 공급해 주면 질산성질소(NO3)로 바뀌고, 여기에 탄소를 공급하면 공기 중에 흔한 질소로 바뀌면서 하수에서 제거된다. 때문에 하수처리장에서는 수조 바닥에 배관을 설치하고 송풍기로 대기 중의 공기를 강제로 주입, 산소를 공급하는 과정을 거친다.

이번에 경기도보건환경연구원에서 개발한 기술은 두 차례에 걸쳐 산소를 공급해 암모니아를 제거하는 기존 과정을 한 단계로 단축하는 것이 핵심이다. 연구원은 암모니아 제거 기능을 가진 미생물을 선택적으로 제어함으로써 과정 단축에 성공했다고 설명했다. 이처럼 처리 과정이 줄어들면서 기존 방식 대비 25%의 전기료를 절감할 수 있게 됐다. 특히, 이 기술은 온도가 낮은 경우에도 안정적으로 암모니아를 제거할 수 있어 겨울철 처리효율이 낮은 국가도 적용할 수 있다는 장점이 있다.

윤미혜 경기도보건환경연구원장은 “이 기술은 한국과학기술정보연구원(KISTI)에서 미래유망기술 10선 중 하나로 소개한 바 있는 아나목스 기술의 초석이 될 수 있어 더욱 가치가 높다”면서 “관련 기술을 민간에 보급해 수질개선과 물기업의 이윤 창출이 가능하도록 노력하겠다”라고 말했다.

아나목스 기술은 암모니아와 아질산을 1:1로 반응시켰을 때 질소가스로 변하는 특성을 이용한 첨단 기술로 현재 선진국 위주로 개발 중이다. 개발에 성공할 경우 암모니아제거에 필요한 산소를 62.5%까지 절약할 수 있을 뿐만 아니라 온실가스인 아산화질소(N2O)를 전혀 발생시키지 않을 수 있어 미래형 기술로 인정받고 있다. 경기도보건환경연구원은 이번 특허 기술을 좀 더 발전시키면 아나목스 기술을 현실화 시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다.

한편, 경기도보건환경연구원은 국내 물 기업의 경쟁력 강화를 위해 2013년부터 수처리 기술개발 사업을 진행 중이다. 현재까지 10개의 특허를 출원하고 2건의 기술을 민간에 이전했다. 특히, 2017년에는 녹조를 예방할 수 있는 ‘미세조류의 광합성을 이용한 하수처리 기술’을 개발, 특허청이 선정한 특허기술상인 홍대용상을 지자체 최초로 수상한 바 있다.