현대사회는 수환경에 대한 패러다임이 ‘산업발전의 시대’에서 ‘수질환경 개선의 시대’를 지나 ‘수생태 복원, 보전의 시대’로 변화하고 있다. 경제성장을 위해 환경오염이 무시되는 시대도 아니고, 사람의 건강을 위한 최소한의 수질을 정화하는 단계도 아니다. 수환경과 관련된 모든 생명이 건강하고 아름답게 지속가능한 발전을 이루도록 노력해야하는 시대인 것이다. 이에 우리나라도 저탄소 녹색성장을 기치로 자연친화적 사회발전을 화두로 삼고 있다. 이러한 자연친화적 가치가 중요시되는 시점에서 수생태 복원 기술이야 말로 가장 자연적이고도 최첨단의 기술이라 할 수 있다.

(주)아썸은 수생태복원 기술의 선두 기업으로서 인공식물섬, 인공습지, 어류산란시설, 수상생태공원 등 다양한 수생태복원 기술을 보급하고 있다. 부속 ‘호소생태연구소’에서 지속적인 연구개발을 통해, 생태공학적 중수도 시스템, 천적생물을 이용한 적·녹조 제어 시스템 등 다양한 수생태복원 기술을 개발해 20여개의 신기술 및 특허를 보유하고 있다.

이중 수생태 복원, 저수지 수질개선, 어족자원 보호, 경관 창출 등에 활발하게 적용되고 있는 어류산란장, 천적생물 이용기술, 생태공학적 중수도 시스템에 대해 자세히 알아보기로 한다.

어족자원증대…어류산란장

기존의 인공식물섬 자체가 훌륭한 어류산란장이나 더욱 고효율로 어류의 산란을 유도해 어족자원을 증가시키고자 할 때에는 추가로 어소 등을 부착해 조성한다.

어류는 기본적으로 산란할 수 있는 장소가 확보돼야만 종의 영속성을 유지할 수 있으며 산란장이 확보되지 않는 종은 현재 살고 있는 개체들이 줄어들다가 출현하는 개체들의 수명이 완료되면 멸종하게 된다. 국내의 대부분의 저수지가 매년 반복되는 수위변동에 의해 호안의 어류산란처가 파괴됐으며 멸종위기에 있는 어류의 종류가 증가하고 있어 어류산란장은 생태복원을 위해 매우 중요한 시설이다.

(주)아썸의 어류산란장은 어족자원보호를 포함한 생태복원 및 수질정화를 할 수 있도록 개발됐다.

▲생태복원능력_동물플랑크톤은 생태복원에 매우 중요한 먹이연쇄의 최종단계 미생물이며 인공산란장의 뿌리부에서 안정하게 은신하고 유해한 식물플랑크톤을 섭취해 개체수가 증가한다. 이 때문에 동물플랑크톤을 먹이로 하는 어류가 모이게 되고 어류산란장하부의 뿌리부와 어소에 산란을 하게 된다. 알에서 부화한 치어가 성장해 어족자원이 증대하게 되고 양서류, 파충류, 조류가 서식하게 되어 건강한 생태계가 유지된다.

▲어란부착능력_인공산란장의 핵심인 식생기반재와 어소는 코코넛섬유의 재질이며 이는 비표면적이 넓고 표면이 거칠어 어란부착효율이 우수하며 노랑꽃창포의 뿌리부는 시간이 경과할수록 방대해져 어란부착면적은 지속적으로 증가한다.

▲환경지속성_인공산란장은 자연정화능력을 극대화시켜 생태복원 및 수질정화를 실시한다. 따라서 건강한 생태계를 조성하는 미생물 및 식물이 안정적으로 서식할 수 있는 공간과 영양분을 제공해 효과가 발생하며 현장에 적응한 자연 그대로의 생물에 의해 기능이 발생하기 때문에 스스로 증식하며 우점해 지속적으로 기능을 발휘한다.

▲수면부유·고정기술_인공산란장의 하부에는 다공성 부력판이 설치돼 13.9kg/m²의 안정적인 부력을 가지며 수면에 부유한다. 또한 국내의 대형저수지는 계절적 강우량 및 용수사용 편중으로 저수위와 만수위의 차가 크게는 약 40~50m정도 된다. 인공산란장은 설치된 위치에 그대로 있어야 하며 수위높이대로 올라갔다 내려감을 반복해야 하므로 현장특성을 고려해 수중앙카와 와이어를 이용한 유동성 고정장치를 설치한다.

▲식물배양기술_인공산란장의 식생기반재는 식물이 안정적으로 활착할 수 있도록 식물을 식재할 수 있는 pot가 있고 코코넛화이버에 의해 안정하게 지지된다. 파로호와 같은 1급수의 빈영양호에서는 영양분 농도가 낮아 수면에서 식물이 성장할 수 없으나 어류산란장의 식생기반재는 수중의 영양분을 고농도로 흡착 저장해 식물이 이용할 수 있도록 한다.

▲자연환경에 강한 내구성_저수지에서는 연속적으로 파랑이 충격을 주기 때문에 일체형의 판으로 산란장을 조성할 경우 단시간 내에 파손되며 식물이 물에 휩쓸려 유출되는 현상이 발생한다. 따라서 아썸의 어류산란장은 단위유닛으로 조립돼 파랑의 크기에 상관없이 물결을 따라 유연하게 대처해 파손되지 않는다.

천적생물 이용기술

호소에 있어서 가장 심각한 수질오염문제는 부영양화에 따른 녹조현상이다. 녹조현상은 자정작용 이상의 영양염류가 수계로 유입돼 식물플랑크톤이 번성하는 현상을 말하며, 바다에서는 적조현상으로 나타난다. 녹조현상 방지를 위해서는 유입되는 영양염류를 제거하거나, 호소 내의 영양염류 및 식물플랑크톤을 밖으로 제거하거나, 식물플랑크톤이 증식하지 못하도록 해야 한다.

아썸의 천적생물 응용기술은 상기한 방법 중 식물플랑크톤이 증식하지 못하는 방법을 적용했다. 녹조발생 억제를 위해 응집제, 황토, 살조제, 황산동 등의 약품을 사용하는 것은 식물플랑크톤뿐만 아니라 수중의 미생물, 원생동물 등에도 영향을 미쳐 생태 건강성을 오히려 해칠 수 있다. 따라서, 천적생물 응용기술은 자연친화적인 먹이사슬을 이용하는 방법으로 식물플랑크톤의 상위에 존재하는 즉, 식물플랑크톤을 먹이로 포식하는 천적생물을 이용하는것으로 수계에 천적생물의 밀도를 높여줌으로써 녹조 또는 적조의 발생을 억제하는 것이다.

동물플랑크톤은 식물플랑크톤을 먹이로 포식하며, 반대로 어류의 먹이원이 된다. 대상 수계에 이러한 동물플랑크톤의 농도를 높여줌으로 식물플랑크톤의 농도를 저감시키는 방법이다.

천적생물 배양장치는 원수분리조와 식물플랑크톤배양조, 동물플랑크톤배양조로 나눌수 있다. 원수분리조에서는 각반응조로 유입되는 유량을 일정하게 조절하며 식물플랑크톤과 동물플랑크톤을 미세 스크린막에 의해 분리하여 각배양조로 보낸다. 식물플랑크톤조로 유입된 조류(algae)는 일정한 체류시간이 경과한 후 급속히 개체밀도가 증가하며 동물플랑크톤의 먹이로 이용된다. 고밀도로 개체수가 증가한 동물플랑크톤은 일정량씩 수역에 방류되어 녹조를 억제하며 급속히 녹조가 증가하여 녹조현상이 발생한 경우에는 전량을 일시에 투입함으로써 단시간내에 녹조를 제거한다.

동물플랑크톤을 이용한 천적생물 시스템은 상기한 방법 외에 다양하게 변화되어 적용된다. 예를 들어 배양된 동물플랑크톤을 해당 수계로 방류하지 않고, 분리해 양어장의 먹이로 공급하거나 바이오디젤로 생산한다. 이러한 방법은 천적생물에 의해 수계의 녹조를 저감시키는 것이 아니라 수계의 식물플랑크톤과 영양염류를 동물플랑크톤의 체내로 축적시켜 제거하는 방법이 된다. 이러한 경우에는 식물플랑크톤과 동물플랑크톤의 특정 종을 선별해 식종하게 되는데, 식물플랑크톤은 동물플랑크톤에 포식되기 쉬운 크기가 작은 종이 주로 이용되며, 동물플랑크톤은 어류의 먹이로서 가치가 있거나, 바이오디젤을 생산하기 유리한 종을 선택한다. 동물플랑크톤 외에 식물플랑크톤을 포식하는 천적생물로는 조개류가 이용되고 있다. 말조개, 펄조개 등과 같은 패류는 여과섭식방법으로 물을 빨아들여 여과 후 내뿜으면서 여과된 유기물을 섭취한다. 이 과정에서 식물플랑크톤이 조개에 여과되어 포식되는 것이다. 해당 수계에 이러한 패류의 서식환경을 조성하고, 패류와 식물플랑크톤이 쉽게 접할 수 있도록 하는 것이 패류를 이용한 식물플랑크톤 제어기술의 핵심이다. 발명특허 ‘패류서식장치 및 이를 포함하는 수질정화 시스템’이 이러한 핵심기술을 상품화해 특허 등록한 기술이다.

생태공학적 중수도 기술

생태공학적 중수도 기술은 인공습지의 수처리기능을 극대화시켜 수생식물과 미생물의 상호작용을 이용해 재이용수를 생산해 내는 기술이다. 인공습지는 자연친화적인 기법으로서 전력비, 약품비 등의 유지관리비용이 거의 들지 않고, 생태복원, 서식처제공, 녹색공간 창출, 학습장 활용 등의 장점을 지니고 있다. 반면, 체류시간이 길고, 동절기 제거효율이 떨어지는 문제를 안고 있다.

아썸은 이러한 인공습지의 단점을 보완하기 위해 진화했다. 먼저 중수도를 필요로 하고, 적용되고 있는 지역이 도심지역인 관계로 조성부지의 한계가 따르게 된다. 결국 긴 체류시간을 확보하기 곤란하며, 짧은 체류시간 내에서 처리돼야 하기 때문에 시스템의 처리효율이 높아야 한다.

아썸 생태공학적 시스템은 이러한 문제 해결을 위해 인공습지를 기본 골격으로 부착미생물공법, 침강지 공법, 생물막여과법을 접목해 미생물에 의한 생물학적 처리효율을 강화 하였고, 물리적 침강 및 여과효율을 극대화했다.

24~48시간의 체류시간을 필요로 하는 인공습지 시스템에 비해 아썸은 4~8시간 내외의 체류시간동안 처리되도록 효율을 향상시켰다. 아울러 겨울철 시스템의 안정화를 위하여 온실을 적용했다.

아썸 생태공학적 중수도시스템은 온실내부에 생물학적 처리기능이 강화된 고효율 인공습지 기술을 구성한 시스템이라 할 수 있는데, 온실내부에 조성되는 특성을 살려 주민친화시설로 이용된다.

또한 온실에 태양광이 집적돼 열에너지가 상승하는 것을 회수해 급탕, 난방에 이용할 수 있도록 연계해 구성된다.

아썸 생태공학적 중수도 시스템은 사람의 거주공간내에 조성돼, 버려지는 하수를 자연친화적 기법으로 정화해 재이용할 수 있도록 만들며, 초록의 온실을 제공해 주민의 취미생활 공간, 여가활동 공간, 휴게공간을 제공하고, 에너지를 회수해 재이용함으로써 에너지를 절감하고 나아가 지구환경을 개선시키는 중요한 미래지향적 기술이다.

이 시스템은 아파트, 빌딩, 주택 등의 중수도, 하폐수처리장 후단 고도처리, 비점오염 저감시설, 생태하천이나 생태공원의 수처리시스템 등 여러 분야의 수처리에 접목할 수 있다.

출처_한국건설신문(www.conslove.co.kr)