하수의 암모니아는 악취와 함께 하천의 부영양화(녹조)를 일으킨다. 토양 산성화와 미세먼지의 원인이 되기도 한다.
현재 하수 내 질소 성분은 하수처리시설을 통해 암모니아로 전환된 후 질산화·탈질공정을 거쳐 질소가스 형태로 대기 중으로 배출된다. 고온·고압 조건을 요하는 하버·보슈법으로 생산돼 전기 소모도 많다. 국내 하수처리시설에서 사용된 전력사용량(2019년)이 3650GWh로 총 전력 공급량의 0.7%에 달할 정도다. 이 중 30% 이상의 전력이 암모니아를 포함한 수중 질소 제거에 쓰였다.
암모니아는 비료나 요소수 생산에 사용되나 전량을 수입에 의존하고 있다. 따라서 하수의 암모니아를 회수해 사용할 수 있다면 탄소 배출 저감 효과가 기대된다.
하지만 세계적으로 회수 과정에서 발생하는 암모니아 누출로 인한 악취나 소재의 기술적 한계 등으로 인해 상용화 기술을 찾기가 어렵다.
이에 강성원 한국건설기술연구원 환경연구본부 박사팀이 하수로부터 손쉽게 암모니아를 제거해 활용할 수 있는 흡착소재를 개발했다. 강 박사는 “이 흡착제는 다양한 오염물질이 섞여 있어도 암모니아를 효과적으로 흡착해 간단한 재생과정을 통해 고농도 암모니아수로 바꿔 수소·비료 등을 생산하는 데 활용할 수 있다”고 설명했다.
이 흡착제는 이온교환수지에 CuHCF라는 나노물질이 결합된 나노복합체로 제작 과정이 단순하고 대량생산이 가능하고 반영구적으로 쓸 수 있다. 강 박사는 “CuHCF는 나노입자라 수처리에 직접 적용 시 사용한 후 회수가 어려워 실용화에 한계가 있었다”며 “이 흡착제는 1~2㎜ 입자로 구성돼 수처리에 활용할 수 있는 특징을 갖고 있다”고 했다.
김병석 건설연 원장은 “이 흡착제가 하수처리장에 보급된다면 전력 소비량과 온실가스 배출량을 획기적으로 저감할 수 있을 것”이라고 기대했다.
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