[이달의 과학기술자상] 박석순 이화여대 교수

팔당호 '수질개선 해법' 찾아내

3차원 시변화 모델이용 팔당호 흐름등 분석

'경안천 인 성분 과다유입이 녹조주범' 규명

"팔당댐 중앙 심층 취수가 가장 깨끗" 제시도

박순석 이화여대 환경공학과 교수가 팔당호 수질 개선의 해법을 찾아낸 연구실에서 연구원들과 함께 포즈를 취하고 있다.

경안천과 팔당호가 만나는 지점의 계절별 오염도를 나타내는 그래픽. 수질이 악화될수록 빗금친 모습으로 바뀐다. 팔당호의 수질이 겨울·여름철에 비해 봄·가을철에 크게 나빠지고 있음을 보여준다.

'수도권 2,200만 인구가 생명수인 팔당호의 수질을 개선할 수 있는 해법을 찾았다'

새해 첫 달의 과학기술자상 수상자가 생명공학(BT)ㆍ나노(Nano) 등 첨단분야가 아닌 '환경' 분야에서 나왔다. 팔당호를 연구한 박석순 이화여대 환경공학과 교수가 바로 그 주인공이다.

국내 최대의 광역상수원인 팔당호의 수질은 지난 90년대 이후 산업화ㆍ수도권 과밀화 등의 영향으로 급속히 악화됐다. 지난 몇 년간 정부와 경기도가 수조원을 투입, 수질 개선에 노력했지만 매년 녹조현상이 반복되는 등 가시적 성과를 얻지 못해왔다.

박 교수는 환경에 관한 방대한 데이터를 가지고 정밀한 3차원 시변화 모델을 작성, 컴퓨터 작업을 통해 4계절 바뀌는 팔당호의 물 흐름과 수질 변화 특성을 규명해 나갔다.

"팔당호는 형상이 좁고 긴데다 유역 특성과 유량이 서로 다른 세 지류에서 각기 다른 방향으로 물이 유입돼 물 흐름과 수질 분포는 매우 균일하지 못한 상태다. 그럼에도 그동안 팔당호 조사는 시ㆍ공간적 제약이 많은 현장조사 위주에 머무르는 한계가 있었다"는 게 박 교수의 지적이다.

박교수의 연구결과는 정부와 경기도를 깜짝 놀라게 했다. 팔당호 수질 악화의 주범이 전혀 예상하지 못한 '경안천' 으로 나타났기 때문이었다. 용인과 광주를 가로지르는 길이 26.8㎞의 경안천은 예전부터 오염도가 심한 하천으로 인식돼 왔지만 팔당호 유입수량이 워낙 적어(1.6%) 정부와 지지자체 모두 중요성을 간과하고 있던 터였다.

박 교수는 "경안천이 팔당호에 합류하면 완전 혼합된다는 기존의 생각과 달리 오염도가 심하고 수온이 높은 경안천은 팔당호와 제대로 섞이지 못한 채 수질 악화를 초래하고 있었다"고 설명했다.

팔당호의 녹조현상은 인(T-P) 성분의 과다 유입이 주 요인이었고, 특히 경안천 유역의 인 유입 변화에 가장 민감하게 반응하고 있었던 것이다. 따라서 녹조를 없애기 위해서는 경안천 유역에서 들어오는 인을 우선 관리해야 한다는 게 박 교수가 내린 결론이다.

이와함께 맑은 물을 얻기 위해서는 어느 위치에서 물을 끌어와야 하는지도 처음으로 제시됐다. 박 교수는 "팔당댐 남단 광역상수도 취수장 3곳을 확인한 결과수질이 나쁜 경안천 물이 취수되고 있었다"며 "경안천 물의 흐름 경로를 피한 팔당댐 중앙 부분의 심층에서 취수하는 게 가장 안전한 방법"이라고 제안했다.

이 같은 박교수의 연구 성과는 실제 팔당호 현장에 적용되기 시작했다. 경기도는 지난해 박 교수를 경기도 팔당수질개선분과 위원장으로 위촉, 경안천을 살리기 위한 생태습지 조성 등의 작업에 본격 착수했다.

박 교수는 "생태습지가 경안천에 조성되면 연꽃, 부레옥잠과 같은 환경정화 식물을 통해 팔당호 유입 전 오염도가 상당히 줄어들 것"이라며 "취수원 위치 변경 등 아직 해결되지 않은 문제들도 정부에 지속적으로 건의, 수도권 주민들이 안심할 수 있는 물 관리 시스템을 만드는 데 힘을 보탤 것"이라고 말했다.

"에코타운 만들어 먹는 물 불안해소를"

● '사용한 물 막여과 공법 이용 재활용' 신도시 적용 구상

박석순 교수는 수질 개선을 위한 학문적 노력과 함께 국가 물 관리 시스템의 변혁을 예고하는 대형 프로젝트를 구상 중이다. 식수에 대한 국민적 불신을 극복할 수 있는 '에코타운' 조성이다.

에코타운의 개념은 단순 명쾌하다. 가정이나 사무실에서 쓴 물을 하수관을 통해 바로 버리지 않고 다시 건물 내에서 순환, 재활용 하는 방식이다.

박 교수는 "일반적으로 가정에서 사용하는 물중 화장실용 30%를 제외한 식수ㆍ설거지ㆍ목욕용 등 70%의 잡용수가 간단한 막 여과 공법만으로도 재활용될 수 있다"며 "재활용된 물을 다시 화장실ㆍ청소ㆍ세차ㆍ조경용수 등으로 사용하면 하수배출량과 상수도 사용량은 물론 정부의 하수관거 설치비용도 크게 줄일 수 있다"고 설명했다.

현재의 물 순환 체계는 자연에서 취수한 물을 사용하고 하수처리해 다시 강으로 보낸 뒤 이를 하류에서 재취수, 사용하는 반복 구조다. 이 때문에 소비자들은 늘 물의 안전성을 믿지 못하는 딜레마가 계속되고 있다는 게 그의 지적이다.

그는 "앞으로 수도권 등에서 건설되는 신도시에 에코타운 개념이 적용될 경우 20세기에 시작된 산업사회의 물 순환 체계가 근본적으로 바뀌게 될 것"이라고 말했다. 하지만 실제 에코타운을 현실화하기 위해서는 해결해야 할 숙제가 있다.

바로 고비용 문제다. 잡용수를 현장에서 처리하기 위해서는 건물 내 파이프를 추가로 설치해야 하는 등 건설비용이 높아지고 유지비용도 추가로 발생하게 된다.

박 교수는 그러나 "재활용으로 인해 하수처리 비용이 지금보다 감소하고 앞으로 지열ㆍ태양력 등 신재생에너지를 활용해 유지비용을 줄여 나갈 수 있다는 점에서 가까운 시일 내에 에코타운이 현실화할 수 있을 것으로 기대하고 있다"고 말했다. 박 교수는 4일 국회 전문가 세미나에 초청돼 이 같은 내용을 담은 '팔당수질 개선과 에코타운 조성방안'을 발표한다.