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미생물을 이용한 탈취기술 BIO-CAT
작성일 : 12/08/31
글쓴이 : Hanki 조회 : 6,940


<일간투데이 2012. 08. 19>


수도권 상수원인 팔당호 취수원에서 독성물질이 검출되고 낙동강에서도 녹조가 상류까지 번지면서 식수원은 물론 하수처리장에서 발생되는 악취로인해 주변의 피해가 확산되고 있다.


당국은 "수돗물을 끓여 먹으면 안전하다"고 하지만 식수 오염에 대한 불안감은 좀처럼 줄어들지 않고 있다.

상수 공급에 비상이 걸리고 전국에 가동되고 있는 하수 처리장 및 정수장 주변이 악취로 인해 민원이 폭주하면서 이에 대한 당국의 완벽하고 안전한 정수처리 시설 설치 필요성의 목소리가 높아지는 가운데 하수, 폐수, 분뇨, 음식물처리장 및 쓰레기처리장 등에서 발생하는 악취를 특수여과 장치인 담체에 통과시키면서 물과 이산화탄소만 남고 냄새없는 청정공기로 배출되는 장치가 개발 상용돼 주목받고 있다.

순수 국내 기술로 개발돼 이미 실용화되고 있는 미생물 탈취기(바이오 캣)는 서울보건환경연구원 등 공인기관의 성능검사 결과 악취 제거율 97% 이상 판정을 받은 악취 제거의 탁월한 기능을 갖고 있다는 것이 전문가들의 평가다.

이 탈취기를 생산하는 없체는 1990년 일본 한 세미나에서 러시아(당시 소련) 예비역 장군으로 부터 "미생물을 이용한 실내공기정화시스템을 갖춘 러시아 핵잠수함이 미국 잠수함보다 잠수 시간이 길다"에서 힌트를 얻어 '미생물을 이용한 공기 정화'에 관심을 갖게 되었다.

업체 대표는 "러시아 과학 아카데미 연구원 비탈리 주코프 박사가 그 분야에 권위자라는 얘기를 듣고 2년 넘게 기술이전 전수를 위해 접촉하였으며 1년에 20번이상 러시아와 한국을 오고가는 노력 끝에 1993년 주코프 박사와 본격적으로 공동연구를 시작한지 4년 뒤 기존 탈취기에 비해 성능히 훨씬 뛰어난 '바이오 캣'이라는 제품을 개발하여 서울보건환경연구원 등 공인기관의 성능검사 결과 악취 제거율이 97%이상인 제품을 개발하게 되었다"고 말했다.

악취 제거의 탁월한 성능을 발휘하며 전국 주요 정수, 음식물 처리자에서 그 효능을 입증하고 있는 미생물탈취기(바이오캣)는 하수, 폐수, 분뇨, 음식물처리장 및 쓰레기처리장 등에서 발생하는 악취를 습식다중 회전판 전처리 장치에 통과시켜 악취가스에 남아있는 이물질을 제거한 후 40여 종류 이상의 미생물이 서식하고 있는 폴리우레탄으로 만든 특수여과 장치인 담체에 통과시키면서 물과 이산화탄소만 남고 냄새 없는 청정공기로 배출되는 장치이다.

기존방식인 활성탄 흡착법(활성탄에 냄새나는 가스를 통과시켜 악취를 제거하는 방법)이나 약액 세정법(산화제 약품을 이용하여 악취를 제거하는 방법), 일반 미생물 탈취법(미생물이 서식하는 담체(다공성세라믹, 석회석, 조개패 등)을 통과시켜 악취를 제거하는방법)과는 비교할 수 없는 정화 능력의 미생물 탈취설비로 이미 2005년 세계적 과학전문 생명 공학지에 바이오 캣은 획기적인 기술로 소개되었고 악취와 유기물질을 제거하는 장치로는 국내최초로 1999년 건설 교토부로부터 신기술 인증을 획득하고 2008년에는 지식 경제부로부터 신제품(NEF)인증을 받는 등 이미 관련 업계에서는 높은 신뢰를 얻고 있다.

크게 두 개의 구조를 가지고 있는 바이오 캣의 작동원리는 의외로 간결하고 확실하다.

먼저 '습식다중 회전판 처리기'로 각종 하수처리장과 같으 환경시설 또는 산업시설로부터 발생되는 악취 및 유해 휘발성물질(VOC)이 함유된 악취가 유입되는 경로 도중인 미생물 반응조에 공급되기 전에 상하부로 구비된 바이오 회전원판 조립체와 더불어 스프레이 노즐을 구비하여 고온의 폐가스와 이물질이 다량 함유된 성분 유입시 상하부 바이오 회전원판에 형성된 수막에 의해 폐가스의 온도가 미생물이 생육하기 적절한 온도로 열 교환되며 스프레이 노즐에서 분사되는 물에 의해 이물질 및 유해악취를 제거하여 처리효율을 향상시키는 장치이다.

'습식다중 회전판 처리기'의 세부구조를 살펴보면 상.하의 다중회전판과 상부에 스프레이 분사기능으로 구성되어 있고 유체 흐름을 균등하게 통과시켜 이물질 제거효율과 미생물이 생육할 수 있는 최적의 습도와 온도를 공급하며 미생물 반응부의 처리 전 상태에서 불안정한 상태로 유입되는 유체를 안정적인 층류상태로 전환하는 역할을 한다.

처리원리는 저속 기어드 모터(30RPM)에 열전도율이 높은 상,하 금속 회전판(스텐레스 재질)을 10~20mm 간격으로 설치하여 회전판 사이로 공기를 통과시키며 하부 회전판의 30%는 항상 탱크 내부 저장수에 잠겨서 회전되고, 상부 회전판 상부에는 스프레이 분사기능이 있어 상.하 회전판에 부착된 이물질을 완벽히 세척한다. 하부로 침적된 이물질은 자동타이머에 의해 주기적으로 하부로 배수되어 제거되는 원리이다.

또 하나는 '미생물 반응부'이다.
이것은 미생물과 악취를 접촉시켜 정화 처리하는 반응부로서 온도조절장치(Heater), PH 조절장치(PH controller), 분무장치(Spray), 악취성분을 흡착하여 미생물로 분해 제거하는 메디아인 담체로 구성되어 있다.

우선 온도조절(Heater)와 PH조절장치의 역할로는 특히 동절기에 외부기온의 강하로 인해 미생물들의 활성이 저하되는 것을 막이 위해 온도조절장치인 히터를 이용하여 처리효율을 높이며, 미생물들은 고유의 일정 범위내 PH조건에서 최적 활성화를 유지하기 위함이다.

PH저하 원인으로 악취성분의 미생물에 의한 산화과정이나 황화물등의 유입물질에 기인하나는데 이를 해결하기 위해 완충용액을 공급하여 미생물의 활성도가 좋은 PH6~8로 자동 조절한다.

담체 상부에 설치된 분무장치(Spray)는 미생물이 생육하기 좋은 상태로 수분을 공급하며 미세하게 분무된 물은 악취성분과 반응하여 용해되어 1차로 오염물질이 제거된다.

메디아인 담체는 미생물이 서식하는 장소로써 고분자 물질인 폴리우레탄 재질로 규칙적이고도 개방형 다공구조를 갖는 생물학적 필터용 망상 용적화 담체이며 압력손실이 매우 낮고 국소적인 압력손실과 담체내부의 폐색현상이 거의업고 단위부피당 여재의 충전율을 높일 수 있어 미생물의 농도를 극대화 시킬 수 있다.

또한 악취가 균일하게 여재층을 통과할 수 있어 미생물과 반응시간ㅇ 충분하고 미생물의 부착성도 양호하며 물리적 및 화학적 내구성이 우수하고 형태의 변화가 없어 교환주기가 10년 이상 장기사용이 가능하여 동종의 타 탈취설비보다 유지관리비가 적게 소요되는 장점까지 가지고 있다.

자연계에서 추출하여 전문 시설을 갖춘 환경연구소에서 악취 및 VOC의 종류에 따라 선별 식종된 미생물의 사용으로 농도부하에 관계없이 악취는 95%이상, VOC는 90%이상의 일정한 처리효율을 얻을 수 있으며, 악취 및 VOC가 장기간 공급  되지 않을 경우 이들을 건조와 함께 상온보관 하여 장기간 BIO-CAT의 운전을 정지할 수도 있다.

탈취설비 내부 압력손실은 공극률이 높고 악취가스를 균일하게 통과시킬 수 있는 여재의 사용과 특수 미생물과 별도 공급되는 영양염류 사용으로 미생물 이상증식을 억제하여 압력손실을 최소화 하였다.

바이오 켓은 미생물 반응조내 반응속도가 빨라 타 장치에 비해 크기가 작고 시스템이 간단하여 건설비용 역시 타 장치와 비교하여 저렴하며, 내구성에 있어서는 스테인리스 사용으로 거의 반영구적이며 외관이 미려한 것이 특징이다.