한국연구재단·LINC+사업단 지원 … ‘인라인 와류 용해장치’로 산소전달 효과 극대화

동아대 토목공학과 상하수도시스템 연구실 팀원들의 부산 사하구 괴정천 연구조사 활동 모습. 동아대학교 제공.

동아대학교(총장 이해우)는 박성혁 토목공학과 교수가 한국연구재단 및 LINC+(링크플러스) 사업단 지원으로 괴정천 등 부산 도심하천 악취제어 시스템 개발에 관한 연구를 활발히 수행했다고 6일 밝혔다.

이번 연구는 괴정천과 동천, 학장천 등 부산의 도심하천에 비교적 적은 예산으로 손쉽게 악취를 해결할 수 있는 새로운 기술을 현장에 적용해 그 효과를 증명해낸 사례로 눈길을 끈다. 박 교수 연구팀은 이번 연구 결과를 종합적으로 정리한 영상도 제작했다.

박 교수와 동아대 토목공학과 상하수도시스템 연구실 석사과정생 2명, 연구학점제를 이수중인 학부생 6명 등이 참여한 연구팀은 지난 2017년부터 최근까지 △사물인터넷 기반 산소용해 기술을 이용한 하천의 능동형 악취제어 시스템 개발 △괴정천 하구의 악취제어를 위한 산소전달 시스템 최적설계 기술개발 △괴정천 하구의 악취제어 현장검증 및 저면오니 제거 시스템 개발 등 연구 과제를 수행했다.

부산 사하구 도심을 가로질러 낙동강 하구로 연결되는 괴정천은 각종 오염물질이 쌓여 부산에서 악취가 가장 심한 하천 중 하나다. 이 문제 해결을 위해 부산시는 지난 2017년 11월 괴정천 하구 생태하천 공사를 완료했지만 하수관로를 통해 유입되는 각종 오염물질 유입을 근본적으로 차단하지 못해 악취는 계속됐다.

동아대 박 교수 연구팀은 하천의 퇴적오염물질과 부유오염물질 분해 과정에서 소모되는 산소가 부족한 것을 악취 발생의 원인으로 파악했다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 ‘인라인 와류 산소 용해장치’를 통해 산소를 하천수에 주입, 순환해 하천 전체를 혐기성에서 호기성으로 전환하는 연구를 시작했다.

박 교수는 “전국 22개 댐에 356개의 수중폭기 장치가 이용되고 있는데, 기존의 산기장치나 폭기장치 등을 오염물질이 심하게 퇴적되는 하천 환경에 적용할 경우 기공이 막히는 현상이 발생했다”며 “이번 연구에 적용된 장치는 원통형 구조물 내부에 다단의 와류와 난류를 발생시켜 이를 통해 산소가 물에 전달되는 효율과 속도를 극대화했다”고 설명했다.

미세한 공기방울을 직접 물속에 주입하는 수중폭기 방식보다 산소전달 속도가 3배 이상 빠른 인라인 와류 산소 용해장치를 하천에 적용했을 때 나타나는 결과를 1년 이상 현장에서 연구한 결과, 용존산소가 2~3등급 증가해 복합악취가 약 70% 감소하는 효과를 보였다. 뿐만 아니라 부영양화(강·바다·호수 등 수중생태계에 영양물질이 증가해 조류가 급속히 증식하는 현상)를 유발하는 인의 농도도 50% 가량 감소시키는 결과가 나타났다.

박 교수는 “이미 발생한 악취를 제거하는 후처리 기술이 아닌 악취가 발생하는 악조건(혐기성)을 좋은 조건(호기성)으로 변화시켜 악취의 발생 자체를 막는 선제적 기술이라고 할 수 있다”며 “앞으로 부산에서 생태하천 복원 공사가 많이 이뤄질 텐데, 이번 기술 적용을 기대한다”고 밝혔다.

그는 또 “무더운 여름에도 매주 괴정천 현장을 방문해 샘플링하고 분석한 석사과정 연구원들과 학부생들에게 고맙다”고 말했다.

정순형 선임기자 junsh@busan.com

정순형 선임기자 junsh@busan.com