수처리 플라즈마장치

플라즈마 수질정화는 플라즈마 기술을 활용해 물속의 오염물질을 분해하거나 제거하는 혁신적인 정수 기술입니다.

플라즈마 수질정화의 원리

플라즈마는 고체, 액체, 기체에 이어 제4의 물질 상태로, 높은 에너지를 가진 이온화된 기체입니다. 물 처리에서는 주로 두 가지 방식으로 활용됩니다:

1. 직접 플라즈마 처리

• 물에 직접 플라즈마를 생성하여 오염물질 분해
• 고에너지 전자와 라디칼이 유기 오염물질을 직접 파괴

2. 간접 플라즈마 처리

• 플라즈마로 오존, 과산화수소 등 활성 산화물질 생성
• 생성된 산화물질이 오염물질을 분해

주요 장점

• 광범위한 오염물질 제거: 유기물, 박테리아, 바이러스, 내분비계 교란물질 등
• 화학물질 무첨가: 별도의 화학 약품 없이 처리 가능
• 빠른 처리 속도: 기존 방법 대비 단시간 내 처리
• 잔류물 없음: 처리 후 유해한 부산물 최소화

최신 연구 동향과 상용화 현황에 대해 더 자세한 정보를 찾아보겠습니다.검색한 최신 정보를 바탕으로 플라즈마 수질정화 기술에 대해 더 자세히 소개해드리겠습니다.

플라즈마 수질정화 기술 소개

핵심 원리

플라즈마 기술을 활용해 실제 산업 현장의 방류수 속 미규제 미량 오염물질을 효과적으로 분해할 수 있는 혁신적인 수처리 기술입니다. 물속에서 직접 플라즈마를 생성, 다양한 화학반응을 촉진시키는 수중 플라즈마 기술을 적용하여 작동합니다.

수중 플라즈마 메커니즘:

• 수중에서 플라즈마를 발생시킬 때 생성되는 오존, UV와 같은 다량의 산소 활성종을 이용해 방류수 속 난분해성 미량 오염물질의 분자 구조를 파괴, 정화하는 원리
• 플라즈마 환경 속에 놓인 소재의 표면에 활성종들이 충돌하여 오염물질과 표면사이의 결합을 파괴
• 산소 플라즈마는 O+, O-, O2+, O2-, O(산소원자), O3, 이온화된 오존, 여기된 O2 및 자유 전자 등 다양한 반응성 기체종들로 구성

최신 연구 성과 (2024-2025)

한국핵융합에너지연구원의 혁신적 연구:

• 성균관대, 아주대, 다이텍연구원과의 공동연구를 통해 기존의 수처리 방식으로 분해 효율이 낮은 난분해성 미량 오염물질을 수중 플라즈마 기술을 활용, 효과적으로 분해할 수 있는 새로운 기술을 확보

실제 처리 성과:

• 모의 폐수가 아닌 실제 산업 현장에서 기존의 수처리 공정을 마친 방류수로 실험을 진행
• 실제 제약·전자·염색 산업 현장의 방류수 속에 포함된 잔류의약물질, 농약류, 과불화합물 등 미규제 미량 오염물질을 파악하고 플라즈마 처리를 수행
• 제거율: 모든 잔류의약 물질은 비검출 수준으로 감소했으며, 농약류는 87% 이상 제거되는 것을 확인

생태 안전성 검증

수중 오염에 민감한 제브라 피시를 활용, 수중 생태독성을 평가한 결과 플라즈마 처리를 한 수중 환경에서 배아 독성이 크게 감소하고 부화율이 증가했습니다.

기술적 장점

1. 화학물질 무첨가: 플라즈마 발생 시 오염물질 제거에 필요한 UV, 오존 등이 함께 생성되어 화학물질의 투입 없이 효율적이고 경제적인 처리가 가능
2. 난분해성 물질 처리: ppt(1조분의 1) 혹은 ppb(10억분의 1) 수준의 난분해성 오염물질까지 효과적으로 제거
3. 환경 친화성: 부산물 최소화 및 유해 잔류물 없음

상용화 전망

연구원은 이번 연구 성과를 바탕으로 시간당 1.5톤, 6톤, 10톤의 방류수에 수중 플라즈마 기술의 효과를 검증하는 실험을 진행했으며, 시간당 30톤 수처리가 가능한 시스템 개발을 통해 향후 상용화를 위한 기반을 마련할 예정입니다.

응용 분야

• 산업폐수 처리: 제약, 전자, 염색 산업 등의 고도 정화
• 내분비계 교란물질 제거: 환경호르몬 등 미량 오염물질
• 슈퍼박테리아 대응: 극미량의 오염물질이라도 장기간 축적될 경우 슈퍼박테리아 혹은 생물의 중성화 등 수중 생태계에 영향을 미칠 수 있어 이를 제거하기 위한 기술
• 농약류 및 잔류의약물질 처리

플라즈마 수질정화 기술은 기존 수처리 방법으로 제거하기 어려운 극미량 오염물질까지 효과적으로 처리할 수 있는 차세대 친환경 정수 기술로, 향후 수자원 보호와 수중 생태계 안전에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.