미국 Houston 대학 환경공학 연구팀은 현재 가정용 정수 시스템에서 사용되고 있는 "막 여과장치(membrane filters)"를 수도사업소와 같은 대규모 시설에 적용시키려는 연구를 진행하고 있다.
본 대학 환경공학과 Chellam 박사는 "막 여과장치"에 대한 그 간의 연구 내용을 American Waterworks Association (http://www.awwa.org/ace2002/) 연차 회의에서 6월 20일 발표할 예정이다. 이 회의에서 Chellam 박사 연구팀은 오염물질이 여과장치에 침전되는 기작과 그들이 여과장치의 기공(pores)을 막아 물의 흐름에 어떠한 영향을 미치게 되는가에 대한 내용도 발표할 예정이다.
연구팀은 여러 가지 종류의 시판 "막 여과장치"를 대상으로 이들의 성능을 조사하고 대규모 시설에의 적합성 여부를 타진하였다. 여러 가지 막들은 다양한 물질로 구성되어 있으며 기공의 크기 또한 다양하기 때문에 여과해 낼 수 있는 오염물질의 크기 또한 다르다. 따라서 연구팀은 각 상황에 적합한 막 구성 물질과 기공 크기의 조합 조건을 최적화하는 데에 연구 목적을 두고 연구를 진행하였다.
Chellam 박사는 "막과 오염물질 간의 복잡한 상호작용을 이해하게 되면 여과장치에 어떤 특성이 필요한지를 결정할 수 있게 된다. 따라서 궁극적으로는 정수해야 할 대상이 지표수이던 지하수이던 간에 오염물질 제거를 위한 맞춤식 여과장치를 설치할 수 있게 될 것"이라고 말했다.
"우리는 cryptosporidium과 같은 원생동물(protozoa)을 제거할 수 있는 막을 가지고 있는데, 이 원생동물은 지난 1993년 Milwaukee 수도 사업소에 유입되어 몇 몇의 사망자와 수천 명의 환자를 발생시킨 적이 있다. 그러나 이러한 "막 여과장치"는 가격이 비싸기 때문에 대규모 시설에 광범위하게 사용되기는 어려울 것"이라고 Chellam 박사는 말했다.
우선 유기물이 물에 용해되어 있으면 물의 변색이 일어난다. 물을 소독하기 위해 염소를 첨가할 경우 색깔을 띄고 있는 유기물과 염소가 결합하여 암을 유발시키는 물질들을 형성할 수 있기 때문이다. 최근의 연구 결과에 의하면 이들 결합 물질들이 기형과 유산을 초래할 수 있다고 한다.
현재 미국에서는 색깔 형성 유기물을 물로부터 일차적으로 제거시킨 후 염소를 첨가하고 있다. 그러나 Chellam 박사에 의하면 이러한 기존의 방법으로는 문제가 되는 유기물의 50%만이 제거된다고 한다.
"우리는 천연 유기물의 90% 이상을 제거시킬 수 있는 나노여과(nanofiltration) 막에 관해 연구하고 있다. 가정용 정수기에 사용되고 있는 여과 장치도 수 달 혹은 수 년 내에 이러한 "나노여과 막"으로 교체될 것으로 생각된다. 그러나 "나노여과 장치"는 하루에 수백만 갤런의 물을 여과하는 대규모 시설에는 비용이 많이 들기 때문에 적용이 어렵다"고 Chellam 박사는 말했다.
"우리 연구팀의 연구 목적은 발암 물질의 생성을 감소시킬 수 있는 방법에 대한 연구 이외에도 이러한 유기물에서 발생되는 여러 가지 현상과 여과 장치를 막는 기작에 관한 연구 및 여과된 이 후의 유기물들의 변화에 관한 것이다. 나아가서 장기적으로는 공학자들이 우리의 연구 결과를 사용하여 향상된 대규모 시스템을 디자인할 수 있게 되는데 목적이 있다"고 Chellam 박사는 말했다.
"여과 장치가 세균이나 기타 유기물 등의 오염물질과 반응하는 기작을 잘 이해함으로써 보다 효율적인 여과 장치가 개발될 수 있을 것이며, 궁극적으로 막 기술 비용이 저렴하게 될 것이며 대규모 시설에 대한 적용도 더욱 용이하게 될 것"이라고 덧붙였다. Chellam 박사는 올 해 National Science Foundation으로부터 375,000 달러의 연구비를 받아 막에 관한 연구를 진행하고 있다.
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