녹조 제거에 효과적인 광물 성분 연구 보고서

1. 요약

• 이 보고서는 녹조 제거에 효과적인 광물 성분을 종합적으로 분석한 연구 결과를 다룹니다. 국산 장석사암, 고령토, 소나무 목초액, 마이팅션, 제올라이트, 조개껍데기 분말 등이 주요 성분으로 소개되며, 각 성분의 특성과 효과를 다양한 실험 및 현장 적용 사례를 통해 구체적으로 설명합니다. 연구는 환경 친화적인 녹조 제거 방법을 제시하며, 특히 입도 및 성분별 녹조 제거 능력, 비용 효율성, 생태계 영향 등을 평가합니다. 이러한 연구 결과는 향후 실질적인 녹조 제거 노력에 중요한 기초 자료로 활용될 수 있습니다.

2. 장석사암을 이용한 조류 제거 연구

• 2-1. 장석사암의 특징 및 조류 제거 효과

• 국산 장석사암(고령토)을 이용한 천연 조류(algae) 제거능을 평가하는 연구가 중소기업청의 후원과 대전대학교의 산학협력으로 진행되었습니다. 이 연구에서는 천연 조류 제거제를 개발하여 현장에서 바로 사용할 수 있도록 하였습니다. 장석사암의 조류 제거 능력은 다양한 입도별로 정량적으로 평가되었고, 조류의 밀도와 종류에 따른 제거능도 기존의 황토 및 무기응집제(PACl)와 비교되었습니다. 실험 결과, 장석사암은 입도에 따라 조류 제거 능력이 달라졌으며, 이는 상수원을 포함한 호소에서 조류 대발생 억제 및 수질 개선에 효과적임이 입증되었습니다. 또한, 녹조 및 적조 피해를 95% 이상 제거할 수 있는 가능성도 확인되었습니다.

• 2-2. 기존 황토 및 무기 응집제와의 비교

• 장석사암을 이용한 연구에서는 고령토의 조류 제거능을 기존 황토 및 무기응집제(PACl)와 비교하여 평가하였습니다. 연구에 따르면, 장석사암은 기존 황토보다 높은 조류 제거 능력을 보였으며, 이는 환경 친화적이고 비용 효율적인 대안이 될 수 있음을 시사합니다. 일본과 한국을 비롯한 여러 나라에서 오랫동안 연구된 기존 황토와 비교하여, 국산 장석사암은 더 나은 수질 개선 효과를 제공하였습니다.

• 2-3. 수질 개선 및 상수원 보호

• 장석사암의 투입이 수질 변화에 미치는 영향을 조사한 결과, 상수원을 포함한 호소에서 조류 대발생 억제 및 수질 개선에 긍정적인 효과를 보였습니다. 특히, 국산 장석사암을 이용한 조류 제거제는 상수원 보호구역에서 이취미 제거 및 물고기 떼죽음 예방에도 효과적임이 입증되었습니다. 이를 통해 안정적인 상수도 공급에 기여할 수 있는 것으로 평가됩니다.

3. 고령토를 이용한 녹조 제거 방법

• 3-1. 고령토의 입자 크기와 녹조 제거 효과

• 본 방법은 고령토의 입자 크기가 0.18~2㎜일 때 최적의 녹조 제거 효과를 발휘합니다. 고령토는 담수 표면에 살포되어 담수에 포함된 녹조와 흡착하여 침강함으로써 녹조를 제거하는데, 이 과정에서 녹조 성장에 필요한 인산염과 강한 결합을 형성하는 알루미늄의 함량이 높아 플랑크톤의 재활성화를 효과적으로 방지할 수 있습니다.

• 3-2. 흡착 및 침강을 통한 녹조 방제

• 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법은 고령토가 물에 투입되어 녹조와 흡착, 침강하여 녹조제거를 실현합니다. 이 방법은 인산염과 결합하여 녹조 성장을 억제하며 재활성화를 방지합니다. 고령토의 입자 크기 뿐만 아니라 흡착력과 침강력을 이용한 방제 효과가 탁월합니다.

• 3-3. 경제성 및 현장 적용 사례

• 고령토를 대량 살포하더라도 경제적인 장점이 있으며, 기존의 황토 대비 효과적이면서도 비용 절감에 기여할 수 있습니다. 고령토는 경제적이고 현장적용이 용이하여 많은 담수 환경에서 활용될 수 있는데, 이는 관련 사례들에서 입증되었습니다.

4. 천연광물질 기반 녹조 제거 제품 마이팅션

• 4-1. 마이팅션의 주요 성분과 작용 방식

• 마이팅션은 정우티엔에스가 천연광물질에서 추출한 성분으로 개발한 녹조 제거 제품입니다. 주요 성분으로는 마그네슘, 칼륨, 아연 등이 포함되어 있습니다. 마이팅션은 물로 희석하여 녹조가 번성하는 수역에 뿌려 사용합니다. 이 제품은 유해 남조류의 핵을 치환하면서 분해되고, 천연 상태로 녹조를 제거하기 때문에 생태계에 미치는 영향이 적습니다.

• 4-2. 한국농어촌공사 실험 결과

• 2024년 6월경, 한국농어촌공사 경기지역본부의 의뢰로 경기도 광주에 위치한 홍중저수지에서 마이팅션을 사용한 실험이 진행되었습니다. 이 실험에서 마이팅션은 1주일 만에 녹조를 제거하는 효과를 보였습니다. 이로 인해 마이팅션은 정부의 공인 인증을 받았으며, 생태독성 실험을 통해 안전성도 입증되었습니다.

• 4-3. 생태계에 미치는 긍정적 영향

• 정우티엔에스는 마이팅션이 생태계에 미치는 영향이 적다고 발표하였습니다. 천연광물질에서 추출한 성분으로 제작된 마이팅션은 유해 남조류를 효과적으로 제거하면서도 자연 상태로 분해되어 생태계에 긍정적인 영향을 미칩니다. 이러한 장점을 바탕으로 마이팅션은 여러 환경 관련 기관과 기업에 판매되고 있으며, 다양한 현장에서의 사용이 확대되고 있습니다.

5. 소나무 목초액을 이용한 녹조 제거 방법

• 5-1. 소나무 목초액의 특성과 효과

• 본 발명은 소나무목초액을 포함하는 친환경 조성물을 적용하여 녹조류를 응집, 침전시키지 않고 용융, 분해, 소멸시켜 제거함으로써 수질 개선과 2차오염 방지를 목표로 합니다. 소나무목초액은 저온에서 추출된 목초액으로, 강산의 pH2.5를 띄며, 물속 유기물을 빠르게 분해하며 친환경적입니다.

• 5-2. 친환경적인 조성물 구성

• 녹조제거조성물은 전체 부피비율 100% 중 80%의 소나무목초액과 10%의 제올라이트 분말 (입자크기 1~5mm), 10%의 조개껍데기 분말 (입자크기 1~5mm)을 혼합하여 최소 2시간 이상 교반하여 완성됩니다. 이 조성물은 물에 2000~40,000배로 희석하여 사용되며, 녹조지역의 물 유입구에 방류하거나 직접 살포합니다.

• 5-3. 수질 개선 및 2차 오염 방지

• 본 발명에서 제안하는 녹조제거조성물은 기존의 응집, 침전 방식이 아닌 생리적 저해 방식을 활용합니다. 소나무목초액의 강산성과 제올라이트, 조개껍데기 분말의 혼합물은 녹조류를 용융, 분해하여 녹조 발생을 억제하고 제거합니다. 이는 수질 개선에도 탁월한 효과를 보이며, 2차 오염을 완전히 방지하여 수생생물에 안전합니다. 실험 결과, 40,000배 희석한 조성물이 매우 효과적이라는 것이 확인되었습니다.

6. 녹조 현상 발생 및 예방 방안

• 6-1. 녹조 현상의 정의 및 발생 조건

• 녹조(綠潮)는 부영양화된 호수나 유속이 느린 하천이나 정체된 바다에서 부유성의 조류가 대량 증식하여 수면에 집적하여 물색을 현저하게 녹색으로 변화시키는 현상입니다. 이는 부영양화로 인해 물에 질소(N) 및 인(P)과 같은 플랑크톤의 번식에 필요한 영양염류가 많이 쌓여 일어납니다. 이러한 영양염류는 주로 공장 폐수나 가정 하수 등에 많이 포함되어 있으며, 특히 연못처럼 물이 고여있는 환경에서 더 빠르게 진행됩니다. 녹조의 발생 조건은 영양염류, 수온, 햇볕이라는 세 가지 주요 요소로 구성됩니다. 이 조건들이 갖추어지면, 녹조가 발생하고, 특히 유속이 느리거나 물이 정체된 곳에서 잘 일어나는 경향이 있습니다.

• 6-2. 기존 대응 방법과 문제점

• 녹조 문제를 해결하기 위한 응급조치로는 일반적으로 CuSO4(황산구리)를 사용합니다. 이 방법은 비교적 간단하고 즉각적인 효과를 기대할 수 있지만, 추가적인 환경오염을 일으킬 수 있는 단점이 있습니다. 또한 황토를 살포하여 조류를 응집시키고 제거하는 방법도 존재합니다. 하지만, 이 방법도 응집되어 가라앉은 조류가 부패하면서 새로운 오염을 일으킬 수 있다는 문제가 있습니다.

• 6-3. 예방을 위한 방향성 제시

• 녹조의 예방을 위해서는 영양염류, 수온 및 햇볕이라는 세 가지 발생 조건 중에서 특히 영양염류와 수온을 제어하는 것이 중요합니다. 영양염류의 경우, 질소(N) 및 인(P)과 같은 물질이 하천으로 들어오는 것을 막아야 합니다. 이는 공장 폐수 및 가정 하수 등의 처리를 통해 가능하며, 물이 고인 곳에서 이러한 성분이 플랑크톤을 불러 모으기 때문에 유속을 늘려 질소와 인 등의 영양염류가 쌓이지 않도록 해야 합니다. 수온은 수량을 늘리거나 대규모 댐을 건설하는 등의 방법으로 낮출 수 있습니다. 햇볕의 제어는 거의 불가능하기 때문에 이 부분은 실질적인 대책이 어려운 상황입니다.

7. 결론

• 이번 연구 보고서에서는 다양한 천연 광물 성분들이 녹조 제거에 효과적임을 입증하였습니다. 장석사암은 상수원 보호와 수질 개선에 기여하며, 고령토는 현장 적용이 용이하고 경제적입니다. 또한 소나무 목초액은 강산성과 유기물 분해 능력으로 2차 오염을 방지하고, 마이팅션은 유해 남조류 제거와 생태계 보전에 유의미한 효과를 보여줍니다. 제올라이트와 조개껍데기 분말 역시 소나무 목초액과 혼합 사용 시 그 효과가 극대화됩니다. 이 연구는 환경 친화적이고 경제적인 녹조 제거 방법의 효용성을 입증하며, 관련 기술의 발전 가능성을 제시합니다. 다만 각 성분의 장기적인 생태적 영향 및 다양한 환경 조건에서의 효능에 대한 추가 연구가 필요합니다. 향후 이러한 기술들이 더 많은 현장에 적용되어 환경 문제 해결에 실질적으로 기여할 수 있기를 기대합니다.

8. 용어집

• 8-1. 장석사암 [광물]

• 장석사암은 조류 제거제로 사용되며, 환경 변화로 악화되는 조류 현상에 대응하기 위해 고안된 천연 물질입니다. 입자 크기에 따른 제거 효과가 있으며, 상수원 보호와 수질 개선에 기여합니다.

• 8-2. 고령토 [광물]

• 고령토는 알루미늄 성분이 인산염과 결합하여 수계 플랑크톤의 재활성화를 방지합니다. 경제적이고 현장 적용이 용이하며, 흡착과 침강을 통해 녹조를 효과적으로 제거할 수 있습니다.

• 8-3. 소나무 목초액 [유기물]

• 소나무 목초액은 유기산성 물질로, 조류 제거 및 수질 개선에 효과적입니다. 물속의 유기물을 분해하여 악취를 제거하고, 조류의 생리작용을 억제합니다.

• 8-4. 제올라이트 [광물]

• 제올라이트는 규산염 광물로, 조류 제거와 악취 제거에 효과적입니다. 소나무 목초액과 혼합하여 사용할 경우, 유기산성이 중화되고 수질 개선 효과가 강화됩니다.

• 8-5. 조개껍데기 분말 [광물]

• 조개껍데기 분말은 조류 제거에 도움을 주며, 소나무 목초액의 산성 성분을 중화시키는 역할을 합니다. 조류 제거 후 수 생태계에 미치는 악영향을 최소화합니다.

• 8-6. 마이팅션 [제품]

• 마이팅션은 정우티엔에스에서 개발된 녹조 제거 제품으로, 천연광물질인 마그네슘, 칼륨, 아연 등을 포함합니다. 유해 남조류의 핵을 치환 및 분해하여 생태계에 긍정적인 영향을 미칩니다.

9. 출처 문서

• 킬알거 연구성과 | gnkkoreahttps://www.gnkkorea.com/blank-1
• KR20170068738A - 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법https://patents.google.com/patent/KR20170068738A/ko
• 천연광물질서 추출한 녹조 제거 '마이팅션' 농어촌공사 실험 통과http://www.watermaeil.com/news/articleView.html?idxno=2260
• 녹조 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전https://ko.wikipedia.org/wiki/녹조
• KR20140105163A - 녹조제거조성물 및 녹조제거방법https://patents.google.com/patent/KR20140105163A/ko