자원전자(주), 세계 첫 비접촉식 플라즈마 수처리 시스템

김한결 기자 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2014-12-04 07:20:46
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자원전자(주)는 전직원 40여 명 중 25%의 임직원이 연구개발 분야에서 근무하고 있다. 또한 어느 대기업도 부럽지 않은 고가의 첨단장비를 구비, 신기술 개발에 사활을 걸고 있다. 

 

대기업 연구원 출신인 이민기 대표는 뚝심으로 한 우물을 파고, 일찍부터 연구개발에 투자를 아끼지 않은 덕분에 요즘 같은 불황에도 알짜배기 기업으로 자리 잡고 있다. 2012년 기술보증기금의 ‘기보 vision’에서 국내 500개 기업 중의 하나로 선정될 만큼 외부에서도 그 역량을 인정받고 있다. 

 

이 회사는 오랫동안 축적된 연구 노하우로 안정되고 부가가치가 높은 비접촉식 플라즈마 수처리 시스템을 완성했다. 특히 냉장살균이 가능한 이 기술은 식품산업의 멸균시스템에 획기적인 비용절감효과를 가져다 줄 전망이다.

ⓒ 환경미디어

 

이 대표는 향후 이 기술을 식품산업에 적용할 때 시너지 효과와 함께 신시장 개척의 활로가 열릴 것을 기대하고 있으며, 그의 소망인 식품산업 진출에도 한 발짝 다가서고 있다.


‘녹조라떼’ 해결해 줄 

비접촉식 플라즈마 수처리 시스템 ‘PLATUS’
매년 무더운 날씨가 지속되는 여름철이면 유속이 느린 하천이나 호수에는 플랑크톤이 대량 번식하여 녹조현상이 나타난다. 

 

‘녹조라떼’라는 신조어가 생겼을 만큼 녹조문제는 관련 종사자뿐 아니라 국민 전체에게 큰 골칫덩어리다. 이러한 시점에 플라즈마를 이용해 녹조사태를 해결해 줄 신기술이 개발돼 이목이 집중되고 있다. 

 

환경기술 선진국의 경우 오존과 플라즈마를 이용한 수처리가 확대되고 있으나 국내는 아직 걸음마 단계의 분야이기 때문이다.

 

자원전자 이민기 대표는, 고주파 인버터 및 수처리 플라즈마 장치 전문업체로 세계최초 ‘비접촉식 플라즈마 수처리 시스템’을 개발했다. 

 

환경공단과의 공동개발 사업 1호로 알려진 이 기술은 2011년 8~12월 대청호 상류에 설치됐다. 하루에 700톤을 처리하는 과정에서 시범 적용한 결과, 조류제거 효율이 최대 99.6%라는 효과를 나타냈다.


이 대표는 “댐, 저수지 등의 인공호소에 영양염류의 과다 유입과 수온 상승이 과다한 조류 발생을 가져왔다”며 “수질개선의 필요성과 함께 저비용으로 오염물질을 안전하게 처리할 수 있는 원천 기술의 필요성을 느껴 플라즈마를 이용한 수처리 방식을 개발했다”고 전했다.


PLATUS(비접촉식 플라즈마 수처리 시스템) 란?
자원전자가 자랑하는 ‘PLATUS(Plasma Water Treatment, a Unique System)’는 ‘콜드형 플라즈마 방전관’과 ‘고효율 공진형 인버터 전원장치’를 융합시킨 제품으로서 플라즈마를 이용해 4대강 녹조제거, 상·하수도 고도수처리, 산업폐수 및 공기 정화 등에 적용 가능한 새로운 친환경 제품이다.

 

<사진설명 : 자원전자(주)의 비접촉식 방전관(좌)과 PT-1000 구조(우)>

 

‘PLATUS’는 플라즈마에 의한 강한 전압으로 수중 오염물질을 분해하고 유해세균을 사멸하는 기능을 갖추고 있다. 산소 7L/min 주입시 35g/hr의 오존을 생산해낼 수 있는 PLATUS의 핵심요소는, 비접촉으로 인해 전극 마모가 없어 상온에서 안정적으로 고효율 오존을 발생시키는 것이다. 또한 고농도 오존과 전해수 및 광에너지를 이용한 3중 수처리 기능이 동시에 동작하는 기술이다.


다양한 분야에 적용이 가능한 PLATUS

PLATUS의 적용 가능한 분야는 매우 다양하다. 여름철 조류대발생 경보상태에서 93% 가까이 조류제거가 되어 상수원 조류제거 설비로 활용이 가능하며, 일반세균과 총 대장균군의 경우 99.8% 이상 멸균하는 성능을 지니고 있기에, 물과 물놀이시설에도 적용이 가능하다. 또한 고효율 오존발생기로 축산시설 멸균소독, 축분 냄새제거, 산단폐수 난분해성 물질 분해 및 색도 개선에도 도움을 준다.


이외에도 정수 및 하수의 고도수처리, 음용수 멸균처리, 과채류 등 잔류 농약 제거, 세정식 흡수탑 바이러스 및 세균제거, 공기중 냄새 및 VOC 등 독성 유해가스 제거 등에 유용해 앞으로 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.


PLATUS는 부천 굴포천 하수처리장 Pilot(2011년 1~6월), 대청호 조류저감 시설(2011년 9월~현재) 시흥시 소래저수지 녹조제거(2012년 9월~2013년 6월), 제주도 서귀포시 핀크스 골프클럽 조류저감 시설(2014년 6월~현재) 등에 현장 적용해 효과를 증명하고 있으며, 조만간 부평 정수장에도 그 모습을 드러낼 예정이다. 

 

 

 <비접촉식 플라즈마 방전관과 고효율 공진형 인버터의 역할>


① PLATUS 외관 ② PLATUS 내부, 비접촉식 플라즈마 방전관

③ 하단의 짧은 방전관은 초기 제품으로 기술이 진화하며 상단의
긴 방전관으로 바뀜

비접촉식 플라즈마 방전관과 고효율 공진형 인버터는 PLATUS의 핵심기술이라고 할 수 있다. 방전관의 경우 내·외부관의 이중 구조로 돼 있으며, 내부 전극과 외부 전극이 절연돼 있기 때문에 전류가 흐르지 않는다. 

 

그러므로 전기 분해에 의한 전극 마모가 없어 영구적이며, 물에 2차 오염이 없는 것이 특징이다. 또한 내부 전극과 외부 전극에는 3kV의 고전압이 걸리지만 절연 변압기 사용으로 전원이 분리되어 안전성도 겸비하고 있다.

 

방전관은 산소를 고전압 방전영역에 주입하면 플라즈마 상태로 되어 오존가스를 생성시키고, 생성된 오존을 처리원수와 함께 방전관 내부로 통과시키면 고전압에 의해 OH-라디칼, 과산화수소 등 산화성물질이 만들어져 오존 및 용존산소가 높은 고품질 처리수로 변화되는 동작 원리다. 

 

결국 수중세균의 세포막, 세포벽 구성물질과 OH-라디칼 반응에 의해 지질을 과산화시켜 세포를 사멸하고 오존 및 수방전 에너지에 의해 난분해성 물질이 분해되는 것이다.


인버터의 경우 소형이지만 고효율로 미세 출력 선형제어가 가능하고 반영구적인 특징이 있어 전체 시스템의 출력과 운전제어를 담당하고 있다. 또한 마이컴 제어, RS485통신 유선제어, 수압에 따른 방전 출력 제어, 누수에 따른 방전 출력 제어, 고장 자가진단 기능, 센서 및 보호기능 등 다양한 기능이 탑재되어 있어 시스템의 안전성과 효율성을 극대화 했다.


이민기 대표는 PLATUS의 장점에 대해 “전기로 처리하기 때문에 매우 경제적이고 슬러지와 생태독성이 없는 매우 안전한 친환경 수처리장치”라고 말한다. 이외에도 플라즈마 방전관의 수량에 따라 자유로운 맞춤형 용량 설계가 가능해 다양한 분야에 적용이 가능한 장점을 갖고 있다.

 

✚ PLATUS의 특징

-플라즈마에 의한 강한 전압으로 수중 오염물질을 분해하고 유해세균을 사멸하는 기능
-산소 7L/min주입시 35g/hr의 오존을 생산해내는 고효율 오존 발생장치
-고효율 용해조 이용 고농도 오존수 생성


✚ PLATUS의 장점
-기체 방전에 의해 생성되는 오존과 액체상 방전에 의해 생성되는 과산화수소, OH-라미칼 등의 높은 산화력을 가진 성분들을 이용하여 수중의 난분해성 물질 및 조류 제거, 유해세균 사멸
-전기 이외 별도의 화학약품이나 소모품이 들어가지 않아 처리비용이 매우 경제적이며 슬러지와 생독성(TU)이 없는 안전한 친환경 수처리 장치
-플라즈마 방전관의 수량 증가에 따라 처리용량의 변경이 자유로우므로 맞춤형 용량 설계 가능

 

[환경미디어 김한결 기자] 

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