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녹조! 바로 알고 대처하자

블루골드 산업 선도하는 '기회로'

  • 웹출고시간2016.09.27 19:54:45
  • 최종수정2016.09.27 19:57:56
[충북일보] 미국 항공우주국(NASA)에 따르면 지난 7월의 세계 평균 기온이 기상관측 이후 가장 높아 역사상 가장 무더운 달로 기록됐다.

올해 우리 지역에서는 잠시나마 무더위를 식혀줄 비 소식까지 뜸하여 폭염의 기세가 추석 전까지 계속됐다.

이런 이상고온과 부족한 강우 영향으로 8월 초부터 대청댐에서는 조류경보제가 발령되는 등 녹조 문제까지 더해져 찜통더위에 지쳐있는 400만 충청인들에게 식수에 대한 불안감까지 가중시켰다.

하지만, 물·생태 분야 전문가들은 인간을 포함한 지구상 생물의 기원인 조류에 대해 우리 국민들이 지나치게 걱정하고 있고, 이로 인해 불필요한 사회적 갈등이 반복되고 있다고 지적하고 있다.

이에 따라 녹조현상에 대한 이해 증진을 통해 깊어진 갈등을 봉합할 수 있도록 조류 발생의 정확한 원인, 순기능과역기능, 그리고 정부와 K-water가 추진하고 있는 대책 등을 차례로 살펴본다.

◇ 조류는 없어져야 할 유해생물이 아니다.

조류(藻類, Algae)는 강이나 바다, 호수, 연못과 같은 물속에 사는 작은 생물로서 햇빛과 이산화탄소를 이용해 산소를 만들어 내는 광합성 작용을 한다.

가장 오래된 조류는 약 35억년 전에 출현해 최초로 대기 중에 산소를 공급하기 시작함에 따라 원시동물이 탄생하는 계기가 됐다. 현재 과학계에서는 지구 전체 산소의 50~80%가 조류에 의해 만들어지고 있는 것으로 추정하고 있다.

물벼룩과 같은 1차 소비자의 주요 에너지원으로서 수생태계 먹이사슬을 유지하는데 중요한 역할도 조류가 담당하고 있다. 최근에는 화석연료를 대체할 수 있는 바이오연료와 건강보조식품으로도 유용하게 활용되어 높은 각광을 받고 있다.

조류는 색소 함유 정도에 따라 크게 규조류, 녹조류, 남조류, 기타 조류로 구분된다. 일반적으로 수온이 10℃ 이하인 겨울∼봄철에는 규조류가 주로 출현하여 갈색을 띄고, 10∼20℃인 봄∼초여름철에는 녹조류에 의해 옅은 녹색, 그리고 20℃이상이 되는 여름철에는 남조류가 우점하면서 짙은 녹색으로 변하는 추세를 보인다.

녹조현상(綠藻, Algal bloom)이란 위 조류 중에서 남조류가 과도하게 성장하여 물의 색깔이 짙은 녹색으로 변하는 현상으로서 물 속에 질소, 인 등의 영양염류가 충분하고, 20℃ 이상의 고수온이 지속될 때 주로 발생하게 된다.

이런 녹조현상은 우리나라에서만 나타나는 것이 아니라 추운 극지방을 제외한 세계 대부분의 지역에서 인구증가와 산업화에 따른 오염물질 유입량 및 기후변화로 빈번히 발생되고 있다.

적조(赤潮, Red tide)는 갈색을 띄는 규조류 또는 와편모조류가 해안가에서 대량 발생하여 양식장에 영향을 미치는 현상이다.

일부 남조류는 생명활동에 필요한 물질을 합성하고 분해하는 대사과정에서 미량의 냄새 유발물질과 독소물질 생성한다.

대표적인 냄새 유발물질로는 지오스민과 2-메틸이소보르네올(2-MIB)이 있다. 두 성분 모두 인체에 영향은 없지만 수돗물의 맛을 떨어뜨리고 불쾌감을 유발할 수 있어 먹는물 수질감시 항목으로 관리 중이다.

환경부는 간이나 신경계에 영향을 미치는 독성물질(마이크로시스틴, 아나톡신)을 배출하는 것으로 알려진 남조류 4종을 유해남조류로 지정해 '조류경보제'를 운영하고 있다.

남조류가 출현하는 국내 상수원을 대상으로 모니터링 결과 독소물질은 거의 검출되지 않고 있다. 일부 검출되더라도 평균 농도가 0.5㎍/L(㎍/L : 십억분의 일 수준) 수준으로 극미량에 불과하다. 또 일반적인 정수처리 과정에서 독소물질이 99% 이상 제거되므로 수돗물에서 독성물질이 세계보건기구(WHO)의 권고기준인 1.0㎍/L을 초과할 가능성이 극히 낮다는 것이 전문가들의 의견이다.

◇ 녹조 저감은 비점오염원 관리부터

강이나 호수에서 대량으로 발생된 조류를 제거하려면 막대한 비용이 소요되고, 높은 제거효과도 기대하기 힘들다.

따라서 조류 성장의 에너지원인 오염물질의 유입을 최소화할 수 있는 예방조치가 합리적이다. 지속적인 하·폐수 처리시설 확충 및 방류수 수질기준 강화를 통해 국내의 점오염원 관리는 이제 선진국 수준에 도달했다.

하지만 적극적인 점오염원 관리정책 시행에도 불구하고, 강우 시 농경지와 도로 등 비점오염원에서 조류 성장에 충분한 영양물질이 공급되고 있어 해마다 여름철이면 녹조 문제가 반복되고 있다.

K-water는 금강유역환경청, 대전지방국토관리청, 지자체 및 환경단체와 함께 강우가 시작되기 전인 5월부터 주요 오염원에 대한 집중점검을 통해 하천변에 방치된 축산분뇨에 비가림시설을 설치하는 등 빗물에 오염물질이 금강으로 흘러들어가지 않도록 녹조 발생 예방대책을 추진하고 있다.

수초재배섬의 모습.

K-water는 대청호 녹조 확산의 시발점인 소옥천과 문의수역에 대표적인 비점오염원 저감시설인 인공습지(15만5천㎥)와 수초재배섬(1만2천㎥)을 설치해 운영 중이다. 부레옥잠, 꽃창포 등 수질정화 식물을 이용하여 녹조 발생의 제한인자로 주목되는 '인' 성분을 최대 90% 이상 감소시키는 효과 뿐 아니라 멸종위기종인 흰물떼새와 토종 물고기 등의 서식처로서의 기능도 추가로 확인됐다.

◇ 녹조, 제대로 감시하기 위해 드론이 떴다

그동안 대청호를 포함한 넓은 금강 수역의 녹조 발생 상황을 정확히 파악하기에는 한계가 있었다.

특히 선박을 이용하지 않고는 사람이 직접 접근하기 어려운 수역은 관리의 사각지대로 놓여 있었다.

K-water는 이런 문제점을 개선하기 위해 최근 드론(소형 무인항공기)을 도입해 주기적인 점검 및 영상자료 확보에 주력하고 있다. 드론의 도입으로 녹조 발생 시 보다 신속한 대응이 가능해졌다. 확보된 영상자료는 수환경 변화 및 수질개선 효과 등을 위해 객관적으로 분석하는데 활용될 것으로 기대된다.

◇ 신개념, 펄스(Pulse) 방류 기법 활용

펄스 보 방류는 1991년 호주에서 남조류가 대량 발생했을 때 적용됐다. 국내에서는 지난 해 금강과 낙동강에서 1차 시범도입한 결과 수질개선 가능성이 높은 것으로 평가됐다. 펄스 방류란 일정한 주기로 보(洑)의 물을 일시적으로 방류하여 하천의 수류흐름이 변화를 주는 운영기법을 말한다.

여름철 하천은 고수온·저밀도의 상층부와 상대적으로 저수온·고밀도 하층부의 혼합이 거의 없이 안정화되는데 이로 인해 상층부에서는 녹조가 대량으로 성장하기 알맞은 조건이 형성된다. 펄스 보 방류를 통해 수체내 난류 발생시켜 상하층을 물리적으로 혼합시킴으로서 녹조가 발생하기에 불리한 조건을 형성됨에 따라 녹조 발생이 억제되는 것이다.

올해에는 통합 물관리 관점에서 금강 3개 보 자체의 저장 물량 뿐 아니라 상류 대청댐의 가용수량까지 함께 이용하는 댐·보 연계 운영 펄스 보 방류 기법으로 확대해 추가적인 개선효과가 기대된다.

◇ 녹조 발생 특성별로 맞춤형 기술 적용

저수지와 하천에서는 물 흐름이 약한 만곡부와 오염도가 높은 지류에서 주로 녹조 발생이 시작된 후 본류로 점차 확산되는 경향을 보인다.

K-water는 정체수역에 물 순환장치를 설치해 녹조 발생 수준도 감소시키고, 산소량이 적은 심층부까지 공기를 공급함으로서 수질이 개선되는 효과를 기대하고 있다. 현재 대청댐에는 수면포기장치 10기, 수중포기장치 33기가 설치되어 운영 중이다.

금강 보에는 성능이 더욱 개선된 마이크로버블을 포함한 11기의 물순환장치가 도입되어 운영 중이다. 또 소옥천과 같이 조류 발생이 심각한 지류 하천에는 조류 방지막을 2중으로 설치하여 본류로 확산을 억제하고 있다.

◇ 녹조제거선 확대 도입

K-water연구원들이 조류와 관련한 연구와 동정을 쉼없이 진행하고 있다.

ⓒ K-water
녹조제거선은 K-water가 한국과학기술연구원(KIST), 중소기업과 공동으로 개발한 기술이다.

녹조 발생 지역에 천연조류제거물질을 살포하면 뭉쳐진 녹조 덩어리가 수면 위로 떠오르게 되는데 이들을 수거하여 물과 분리시킴으로서 녹조를 제거하도록 구성돼 있다. 지난 해 대청호에 국내 최초로 도입되어 39t의 조류를 수거하는 실적을 보였다. 올해는 백제보를 비롯한 4개소(충주댐, 보령댐, 백제보, 죽산보)에 추가로 도입되어 톡톡히 효과를 보고 있다.

◇ 다중방어체계로 안전한 수돗물 공급

상수원에서 저감 노력에도 불구하고, 일부에 조류 및 대사물질이 취수장까지 도달할 수 있다. 일반 시민들이 가장 걱정하고 불편해 하는 부분이다.

하지만 우리가 마시는 수돗물은 이중, 삼중의 다중방어체계(Multi barrier)를 거친 후 공급되고 있어 안심할 수 있다.

△선택취수 : 수심별 수질조사를 통해 최고 수질의 원수를 취수한다.

수돗물에 이·취미나 독성을 나타낼 수 있는 남조류는 대부분 상층부 5m 이내의 수심에서 서식한다. 이를 배제하기 위하여 녹조 발생상황에 따라 수심별 수질조사를 통해 조류의 영향이 거의 없는 최고 수질의 수심에 위치한 수문을 통해 원수를 확보하게 된다. 15m 이상 충분한 취수 수심이 확보되는 다목적댐의 경우에는 여름철 수온이 낮은 시원한 심층수를 수돗물로 사용할 수 있어 그 효과가 배가 된다.

△정수처리 : 2중 3중의 처리과정을 거친다.

대청댐을 원수로 사용하는 금강수계의 모든 광역상수도 정수장은 분말활성탄+응집+침전+여과+소독으로 구성된 표준정수처리 공정으로 구성되어 있다. 상수원에서 유입된 녹조는 침전과 여과과정에서 완벽히 걸러지고, 냄새물질은 활성탄을 투입하면 충분히 제거된다. 또한, 독소물질 역시 분말활성탄과 소량의 소독제(염소)에 의해서도 쉽게 제거된다.

△실시간 수질감시 : 과학적이고, 선제적인 대응체계를 갖추고 있다.

정수장에 도달한 원수는 가장 먼저 '냄새자동측정장치'와 'On-line 조류감시장치'를 통해 실시간으로 수질 상태를 모니터링하게 된다. 많아야 하루 1~2회 수동으로 수질분석 했던 과거에 비해 조류대응 신속하고, 선제적인 대응이 가능하게 된 것이다.

수돗물 생산부터 공급되는 전과정은 각 정수장의 통합운영센터의 감시시스템에 의해 24시간 실시간으로 관리되고 있다. K-water는 녹조 발생 상황이 시작되면 냄새물질과 독소물질일 매일~매주 간격으로 조사하여 수돗물의 안전성 여부를 철저히 확인하고 있다. 추가적으로 250항목도 정기적으로 감시 중이다.

◇중소기업과 동반성장

인구증가와 산업화에 따른 오염물질 배출량 증가, 올해와 같은 이상고온 현상이 빈번해지면서 녹조 문제가 우리나라 뿐만 아니라 추운 극지방을 제외한 세계 대부분의 지역에서 발생하고 있다. 최근 중국과 동남아시아를 비롯한 개발도상국에서는 본격적으로 녹조 문제에 대한 대책을 마련하기 시작했다.

녹조 관련 물 시장 성장 추세에 맞춰 우리나라의 중소기업들도 다양한 녹조 저감기술을 속속 개발하고 있다. K-water는 다목적댐과 4대강 보의 녹조 발생 구간을 녹조저감기술 검증의 장(張)으로 제공하여 강소기업으로 동반성장할 수 있도록 지원하고 있다. 금강수계에서는 대표적으로 초음파, 태양광물순환수초섬, 보릿짚을 이용한 녹조제어 등 다양한 기술을 적용하고 있다.

◇ 미래 물 위기 극복하고, 글로벌 리더로 도약할 때

세계경제포럼에서 발표한 '글로벌 리스크 리포트(Global Risk Report) 2016'에서는 향후 10년 내 가장 우려되는 문제로 1위 물위기, 2위 기후변화 적응 실패, 3위 극심한 기상이변을 제시했다.

물 분야 해외사업 전문가인 K-water의 박원철 충청지역본부장은 "우리의 미래가 향후 물을 얼마나 잘 다스리고 효과적으로 이용하느냐에 따라 달라질 것"이라며 "대표적인 물 관련 위기인 녹조 문제를 걱정의 눈으로만 보기보다는 블루골드로 불리우는 물 산업을 선도하기 위한 기회로 생각하고, 효율적인 녹조관리 시스템과 새로운 기술이 개발될 수 있도록 정부와 산·학·연이 모두 힘을 모아야 할 때"라고 강조했다.

/ 엄재천기자 jc0027@naver.com
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