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1 J. Korean oc. Environ. Eng., 38(7), 387~394, 2016 Technical Note IN , e-in 국내하천 / 호수에적용된조류저감기술의조사및평가 Investigation and Evaluation of Algae Removal Technologies Applied in Domestic Rivers and Lakes 변규덕 김가영 이인주 이새로미 * 박재로 * 황태문 * 주진철 Kyu Deok Byeon Ga Young Kim Inju Lee aeromi Lee* Jaeroh Park* Taemun Hwang* Jin Chul Joo 한밭대학교건설환경공학과 * 한국건설기술연구원환경플랜트연구소 Civil & Environmental Engineering, Hanbat National University *Korea Institute of Civil Engineering & Building Technology, Environmental & Plant Engineering Research Institute (Received May 16, 2016; Revised May 30, 2016; Accepted June 7, 2016) Abstract : Commercial 28 algae removal technologies that have been applied in domestic rivers and lakes with green tide were investigated, analyzed and classified. The classification of algae removal technologies was based on the three criteria (i.e., principle, flow rate of water body, and application period). Also, algae removal technologies were evaluated in terms of cost effectiveness, field applicability, effect durability, and eco friendliness. From the analysis results, technologies using physical, chemical, biological, and convergent controls were 32.2%, 25%, 21.4%, and 21.4%, respectively. The 75% of technologies have been applied to stagnant water body ( 0.2 m/s). Also, algae harvesting ship with dissolved air flotation, conveyor belt and filtration processes and natural floating coagulant were found to have better field applicability, compared to other technologies. However, proper algae removal technology in specific rivers and lakes should be chosen after the evaluation of long-term pilot scale field test. Also, development of energy and resource recovery technologies from algae biomass is warranted. Key Words : Algae Biomass, Algae Removal Technologies, Classification, Cost Effectiveness, Field Applicability, Green Tide 요약 : 실제하천과호소에서적용된상용화된 28 개조류저감기술의현장적용자료를조사하고, 이를평가 (evaluation) 분석 (analysis) 하여분류 (classification) 하였다. 분류기준은공법구분, 적용수체의유속, 적용시점의 3 가지기준에의해분류하였으며, 각조류저감기술은경제성, 현장적용성, 효과지속성, 수생태안전성을기준으로평가를실시하였다. 공법원리별로분류시물리적공법이 32.2%, 화학적공법이 25%, 생물학적공법이 21.4%, 복합처리공법이 21.4% 를차지하였다. 조사된조류저감기술의 75% 는유속 0.2 m/s 이하의정체된호소, 저수지, 소형하천을대상으로적용되었다. 가압부상장치와컨베이어벨트및탈수장치를탑재한이동식녹조제거선과광물기반천연부유응집제기술이타기술대비현장적용성은우수한것으로조사되었다. 발생현장에적합한 (site-specific) 맞춤형조류저감기술의도입은 pilot 규모의장ㆍ단기운전을통해효율을검증후최종도입하는것이바람직하다. 또한, 회수된조류바이오매스를생물자원화를통해에너지회수형조류저감기술등의신속한개발및보급이필요하다. 주제어 : 조류바이오매스, 조류저감기술, 분류, 경제성, 현장적용성, 녹조 1. 서론 최근우리나라는기후변화현상과비점오염원의증대에따른질소 (N), 인 (P) 등영양물질의지속적인수계유입으로 인해주요하천및호소등에연중조류 (algae) 가과다증식 하여녹조 (green tide) 가지속적으로발생하는것으로보고되고있다. 1~7) 조류는 1 차생산자로서생태계의중요한역 할을담당하나수계내대량증식을통해녹조현상을일으 킨다. 이로인해수계내탁도가증가하고, 이취미를유발해 수질을저하시켜정수처리과정에도악영향을미치며, 사멸 시산소고갈과침전물형성등수생태계내생물서식환경악화, 가축과인간에게독성을나타내기도한다. 8,9) 조류가성장하는조건은수온 (water temperature), 광량 (light intensity), 영양염류 (nutrients), 유속 (water velocity), 성층화 (stratification) 등여러환경요인들의영향을받으며, 특정 조류종에의해유발되는독성물질로인해수계의오염위험이증가하므로, 녹조를사전에예방하고제거하기위해다양한공법의조류저감기술이개발되고있다. 1~12) 이러한녹조를예방하기위해서는위치적조건에따라외부오염원차단과내부오염원제거가있으며, 외부오염원을차단하는공법은수계로유입되는점 비점오염원의유입을최소화하며유입전영양염류를제거하여차단하는공법이적용되고, 내부오염원제거는수계내조류성장을촉진하는환경요인들을교란시키거나조류를직접제거하는공법이해당된다. 최근까지내부오염원제거를위한수계내조류발생원인물질과조류의직접처리를위한다양한조류저감기술이개발되었으며, 이기술들은원리 (principle) 에따라물리적 (physical), 화학적 (chemical), 생물학적 (biological), 복합적 (converged) 공법으로구분할수있다. 1~12) 일반적으로물리적공법은많은비용과장치가요구되고다량의바이오매스 (bio- Corresponding author jincjoo@hanbat.ac.kr Tel: Fax:

388 J. Korean oc. Environ. Eng. 변규덕 김가영 이인주 이새로미 박재로 황태문 주진철 mass) 및부산물등이발생하며, 화학적공법은 2 차오염 및수생태계에대한직 간접적피해가있는것으로보고 되고있으며, 생물학적공법은현장적용시시공간적변이 와계절적, 수리적영향에따라조류저감효율이큰영향을 받는것으로보고되고있다.

2 388 J. Korean oc. Environ. Eng. 변규덕 김가영 이인주 이새로미 박재로 황태문 주진철 mass) 및부산물등이발생하며, 화학적공법은 2 차오염 및수생태계에대한직 간접적피해가있는것으로보고 되고있으며, 생물학적공법은현장적용시시공간적변이 와계절적, 수리적영향에따라조류저감효율이큰영향을 받는것으로보고되고있다. 1~5) 또한, 대부분의처리공법들 이일시적 / 부분적효과를거둘수있으나장기간지속가능 하지 (sustainable) 않다는단점이있으며, 계절적, 수리적환 경인자의변화가큰하천본류등에서는성공적인적용사례가드문것으로조사되고있다. 3~7) 따라서수계내에서 조류저감효과가높으며, 수생태계에직 간접적위해가없 으며조류성장을억제할수있는조류저감기술개발이필 요한실정이다. 또한, 복잡한현장에서현장적용성이우수 한조류제거를위해다양한조류저감기술의경제성 (costeffectiveness), 현장적용성 (field applicability), 효과지속성 (effect durability), 수생태안전성 (eco friendliness) 을고려한 현장맞춤형 (site-specific) 조류저감기술에대한평가를통 해조류저감기술선정시활용할수있는의사결정지원시 스템이요구된다. 매년대규모녹조발생과확산으로조류경보제운영, 조 류감시선도입, 조류제거시설 인력등의비용은지속적 으로증대되었지만, 대부분한시적으로시행되는녹조관 리이며, 운영효과대비높은비용이소요되고있다. 1~5,10) 또 한, 현재개발된기술은소규모호소의녹조저감효과만검 증되었으며, 대규모하천에서의녹조저감효율에대한검 증과관리자가활용할수있는조류저감기술편람및통합 관리매뉴얼등의가이드라인제시는미비한실정이다. 따 라서녹조발생시기, 수체규모및유속, 오염원의지속유 입여부등에따라어떤조류저감기술을적용해야할지에 대한가이드라인이제시되어있지않다. 본연구는위에서언급한조류저감기술의문제점을보완하기위해현재개발되어있는국내조류저감기술을평가 (evaluation) 분석 (analysis) 후분류 (classification) 하였다. 조 류저감기술중현재실험실규모에서개발되었으나현장적 용을통한검증이시행되지않은기술은배제하였으며, 실 제중소형하천과호소에서적용되고있는상용화된기술 을대상으로객관적자료를조사 평가하였고, 평가된기술 에대해분석을통하여분류작업을실시하였다. 분류기준 은 (1) 공법구분 ( 물리적, 화학적, 생물학적, 복합적 ), (2) 적 용수체의유속 ( 정체, 흐름 ) (3) 적용시점 ( 사전예방, 초기, 대량발생및회수 ) 의 3가지기준에의해분류하였다. 또한, 다양한현장에서확보된객관적자료를조사해각조류저감기술의경제성, 현장적용성, 효과지속성, 수생태안전성을 고려한현장맞춤형조류저감기술에대한평가를실시하였 다. 본연구를통해수행된조류저감기술평가 분석 분 류를통해조류저감기술활용도를높이고다양한현장에서 적용가능한맞춤형녹조제어기술의선정시기본가이드 라인자료로활용될수있을것으로판단된다. 2. 최근조류저감기술연구및개발동향 매년녹조의발생으로인한수질악화에따른국민불안과 사회적논란이지속되면서녹조는핵심사회문제로대두되 고있다. 따라서녹조로부터안전한상수공급과삶의질 향상을위해환경부 - 미래부 - 국토부등의정부부처에서현재연구과제를진행하고있다. 13) 현재녹조연구는 6 개기관에서 3 개분야 ( 녹조예측, 녹조 사전 사후관리, 정수장녹조관리 ) 19개과제 (491.8억원 /4 년, 기관별자체예산 ) 가추진중에있으며, 각부처에서는 녹조제거기술의적용처및적용기술등에차별성을두어사회문제를공동으로해결하기위해상호협력하고있다. 14) Fig. 1 에제시되었듯, 환경부에서는효과적인조류경보제운 Fig. 1. cope and content of research & development for algae removal technology. 14) Journal of KEE Vol.38, No.7 July, 2016

J. Korean oc. Environ. Eng. 국내하천 / 호수에적용된조류저감기술의조사및평가 389 Fig. 2. Recent trends in patents of algae removal technology.

국토부는하천, 댐등에발생하는녹조를대상으로하천구조체 ( 대형댐, 보, 하도, 하상등 ) 를활용한녹조관리기술개발및하천설계기준에조류저감기술을반영하는것을주요목표로두고있다. 현물관리체계가다원화되어있으므로, 소관영역별개발된기술의현장적용성과녹조제거효율의우수성을확보하기위해서는개발기술의융합, 현장상호검증등의부처간협력이필수적으로요구된다. Fig.

현재개발되어있는많은조류저감기술들은조류의식물성, 부유성 단세포성특징들을이용한것으로, 초음파및식물추출물등을활용한분해기술, 응집제등을활용한침강기술, 부상분리 여과등을활용한분리기술, 녹조제거선박등의직접회수등으로구분할수있으며, 최근에는녹조대량발생후회수하는기술개발보다녹조를예방하는기술개발이활발하게이뤄지고있다. 하지만 Fig.

3 J. Korean oc. Environ. Eng. 국내하천 / 호수에적용된조류저감기술의조사및평가 389 Fig. 2. Recent trends in patents of algae removal technology. 15) 영을위한실시간녹조모니터링고도화를위하여녹조예측및모니터링시스템개발 고도화, 녹조의사전제어로써주요비점오염원인인 (P) 제거 관리기술, 효과적정수처리를위한녹조제거기술개발을중점적으로연구하고있다. 미래부에서는정수장을중점으로취수구부터정수처리공정까지녹조제거를위한핵심기술을개발하는데목적을두고있다. 국토부는하천, 댐등에발생하는녹조를대상으로하천구조체 ( 대형댐, 보, 하도, 하상등 ) 를활용한녹조관리기술개발및하천설계기준에조류저감기술을반영하는것을주요목표로두고있다. 현물관리체계가다원화되어있으므로, 소관영역별개발된기술의현장적용성과녹조제거효율의우수성을확보하기위해서는개발기술의융합, 현장상호검증등의부처간협력이필수적으로요구된다. Fig. 2에제시되었듯이녹조제거기술개발은대규모녹조발생등이이슈가되면서최근 5년간증가하는경향을보이고있으나, 15) 실제현장에적용되어활용되고있는기술들의조류저감효율은기대에미치지못하고있는실정이다. 현재개발되어있는많은조류저감기술들은조류의식물성, 부유성 단세포성특징들을이용한것으로, 초음파및식물추출물등을활용한분해기술, 응집제등을활용한침강기술, 부상분리 여과등을활용한분리기술, 녹조제거선박등의직접회수등으로구분할수있으며, 최근에는녹조대량발생후회수하는기술개발보다녹조를예방하는기술개발이활발하게이뤄지고있다. 하지만 Fig. 3에요약되었듯이조류성장은매우다양한환경요인 (environmental factor) 에의해영향을받으며, 1~11) 이 는수문과기후, 호수유역및형상, 물리적, 화학적및생 물학적요인에따라조류의증식과대량발생이결정되기 때문에발생현장에적합한맞춤형조류저감기술의도입이 필요함을의미한다. 그러나, 대부분의조류저감기술이단기 적대응안이며, 여전히현장적용에대한실효성이낮으며, 발생현장에적합한기술에대한선택이어렵다는문제점이해결되지않고있다. 따라서현장에서녹조를제거하기위 한대책은지역적특성을고려하여현장에적용할수있는 적정조류저감기술의선정을필요로하고신속한대처를위 해서는조류발생에대한지속적인모니터링및예측모델을 이용해사전에대처할필요가있다. Fig. 3. Primary environmental factors affecting growth of microalgae. 5) 대한환경공학회지제 38 권제 7 호 2016 년 7 월

4 390 J. Korean oc. Environ. Eng. 변규덕 김가영 이인주 이새로미 박재로 황태문 주진철 3. 국내조류저감기술현황및분류 본연구는다양한조류저감기술가운데현장적용된객관적자료의확보및상용화되어있는 28개의기술에대해중점조사를진행하였다. 조사된조류저감기술들은기술의원리, 제원, 처리공정, 현장검증자료를평가 분석하여각기술을공법별, 적용수체유속별, 녹조발생시기별로분류하여정리하였다 (Table 1). 공법별분류는수질및수생태계보전에관한법률시행규칙제 7조에의거한 [ 별표 5] 를참고하여분류하였으며기술중여러공법을동시에사용하는공법은복합처리공법으로분류하였다. 수체유속별분류는유속 0.2 m/s를기준으로정체 (stagnant) 와흐름 (flow) 으로분류하였다. 적용시점별분류는사전예방단계 (precautionary period), 녹조발생초기단계 (initial period), 녹조대량발생및회수단계 (bloom & harvesting period) 로 3그룹으로실시하였다. 녹조가발생하지않은수체로사전예방단계에서적용되는기술은수체의성층현상을파괴하여조류가증식할수있는환경조건을억제하는기술과조류증식에원인물질이되는질소 (N), 인 (P) 과같은영양염류를제거하는공법이다. 녹조발생초기단계 (initial period) 는어느정도조류가발생하였지만심각하지않은단계로수체에서조류를간단하게제거할수있는공법이해당된다. 녹조대량발생및회수단계 (bloom & harvesting period) 는조류가번성하여녹조개화에의해사람에게심미적인불쾌감과악취를유발하며수생태계에직접적인악영향을미칠수있는단계로대량으로조류를회수및제거할수있는공법이적용되었다 국내조류저감기술의공법별분류본연구에서조사된 28개의조류저감기술을공법원리별로분류시물리적공법이 9개로 32.2%, 화학적공법이 7개로 25%, 생물학적공법이 6개로 21.4%, 여러가지공법을동시에사용하는복합처리공법이 6개로 21.4% 에해당되었다 (Fig. 4(a)). 물리적공법은주로녹조가발생하기전이나녹조발생초기에사용할수있는기술들이대부분으로, 가장많이쓰이는기술이수체의성층현상을파괴하여조류가증식할수있는환경조건을억제하는기술로써수체강제순환, 수중폭기, 인공희석등이이용되고있다. 그밖에조류차단막, 초음파등의장ㆍ단기적기술이사전예방단계, 녹조발생초기단계에주로적용되었다 (Fig. 4(b)). 화학적공법은보편적으로사용되고있는응집제 (Al, Fe, Ca 등 ) 를대체하여생물학적위해성이없는광물기반천연응집제를활용한조류저감기술이대부분을차지하며, 녹조대량발생및회수단계에대규모녹조현상에대한단기적대응기술에주로적용되었다. 응집제를통한조류저감기술개발의동향은단순히조류를응집시켜침전 불용화하는방식에그치지않고응집후조류를수체에서제거하기위한자가부상응집제개발등으로응집후부상에요구되는 Table 1. Classification of algae removal technologies based on the principle, the flow rate of waterbody, and the application period1~7,10,11) No Algae control technology Category I 1 Mixed microbial culture B Mixed bacteria culture attached on clay Mixed microbial culture in titanium balls Zeolite coagulant with attached microbial culture Biomanipulation with zooplankton 6 Naphthoquinone product C 7 8 Natural coagulant with additional minerals Bentonite coagulant with additional minerals Category II Waterbody flow rate Application period B B/C Microbial culture B B C Coagulant C 9 Natural floating coagulant C Algae harvesting ship with filtration Algae harvesting ship with dissolved air flotation Dissolved air flotation device with skimming Zooplankton Naphthoquinone P/C Harvesting /F P/C ship /F P/C 15 Microbubble device with coagulant & harvesting 16 Water circulation ship P Water circulation device with spraying Water circulation device with impeller Water density current generator urface water circulation device P/C /F P /F P Water /F circulation P /F P /F 21 Floating artificial wetlands B Wetland 22 Artificial wetlands B 23 Pressurized filtration P Filtration 24 Disk filtration with coagulants C 25 Mobile ultrasonic device P Ultra 26 Fixed ultrasonic device P sound 27 Photodegradation device with adsorbents C 13 Microbubble device P Microbubble Microbubble device with 14 ozone P/C Photodegradation 28 Plasma device C Plasma P : Physical Control : tagnant ( 0.2 m/s) C : Chemical Control F : Flow (>0.2 m/s) B : Biological Control : Precautionary Period : Initial Period : Bloom & Harvesting Period Journal of KEE Vol.38, No.7 July, 2016

J. Korean oc. Environ. Eng. 국내하천 / 호수에적용된조류저감기술의조사및평가 391 (a) Based on principle of technology (b) Based on main process of technology Fig. 4.

생물학적처리는조류가증식하는데필요한영양염류에대한경쟁기술과먹이사슬을통해조류를섭식하여제거하는기술등이개발되었다. 조류증식에필요한영양염류를제거하는방식은식생을이용하여질소, 인을제거하는생태적기술인습지나인공식물섬이적용되고있다. 먹이사슬을이용한기술은조류를섭식하는동물플랑크톤 (zooplankton) 및담수패류를이용하는방식으로기존에물벼룩 (Daphnia sp.

복합처리공법은물리적, 화학적, 생물학적공법을다양하게융합한기술로각공법의장점을융합하여다양한조합으로현장에적용되고있다. 이러한복합처리공법은물리적공법의여과, 화학적공법의응집, 생물학적공법의분해의장점을융합하여하천및호수현장에적용되었다.

5 J. Korean oc. Environ. Eng. 국내하천 / 호수에적용된조류저감기술의조사및평가 391 (a) Based on principle of technology (b) Based on main process of technology Fig. 4. Classification of algae removal technology based on principle and main process of technology. 별도장치가없어도적용가능한기술이현장에적용되었다. 또한최근에는생물유래살조물질 (naphthoquinone 등 ), 과산화수소수및광촉매를이용한기술들이일부수체에적용되었다 (Fig. 4(b)). 생물학적처리는조류가증식하는데필요한영양염류에대한경쟁기술과먹이사슬을통해조류를섭식하여제거하는기술등이개발되었다. 조류증식에필요한영양염류를제거하는방식은식생을이용하여질소, 인을제거하는생태적기술인습지나인공식물섬이적용되고있다. 먹이사슬을이용한기술은조류를섭식하는동물플랑크톤 (zooplankton) 및담수패류를이용하는방식으로기존에물벼룩 (Daphnia sp.) 을풀어놓아섭식하는방식이일부단점을갖고있으므로수체의물을양수하여물벼룩이서식하는반응조탱크로주입하여조류를섭식- 방류하는방식도적용되고있다. 또한살조미생물및바이러스 (virus) 및원생동물 (Protozoa) 에의한섭식방식도일부소규모현장에서적용되었다 (Fig. 4(b)). 복합처리공법은물리적, 화학적, 생물학적공법을다양하게융합한기술로각공법의장점을융합하여다양한조합으로현장에적용되고있다. 이러한복합처리공법은물리적공법의여과, 화학적공법의응집, 생물학적공법의분해의장점을융합하여하천및호수현장에적용되었다. 최근에는, 가압부상장치와컨베이어벨트및탈수장치를탑재한현장가압부상방식의이동식녹조제거선과응집제살포및부상하는조류회수를동시에진행하여조류저감효율을크게개선시키고처리용량을증진시킬수있는기술이다수현장에적용되고있다 (Fig. 4(b)) 국내조류저감기술의수체유속에따른분류조류저감기술의수체유속에따른분류는기술적용후조류저감효과를구현할수있는수체의유속에따라분류하였다. 수체유속별분류는갈수기의평균유속 0.2 m/s를기준으로 (stagnant) 와 F (flow) 로분류하였으며, 3~5) 는유속이없는정체수역으로주로호소, 저수지, 소형하천을의미하고 F는비교적유속이있는중대형하천을의미한다. 조사된조류저감기술의 75% 는갈수기의평균유속 0.2 Fig. 5. Classification of algae removal technology based on flow rate of water body. m/s 이하의정체된호소, 저수지, 소형하천을대상으로적 용되었으며, 주로동물플랑크톤, 물벼룩, 살조미생물및바 이러스및원생동물에의한포식을통한생물학적공법과 광물기반천연응집제, 생물유래살조물질등의주입에의 한화학적공법, 미세기포와가압부상및초음파에의한물 리적공법등이적용되었다. 이에반해, 가압부상방식의이 동식녹조제거선과수체강제순환, 수중폭기, 여과등은유 속의흐름에크게영향을받지않고다양한현장 (stagnant/ flow) 에적용되었다 (Fig. 5). 물의체류시간이비교적긴유속 0.2 m/s 이하의정체된 호소, 저수지, 소형하천의경우, 조류성장 kinetics 에필요 한영양염류물질전달이용이하므로조류의과다성장과축 적이쉽게발생하여녹조가발생하였으며, 대부분의조류저 감기술은이러한유속이느리고체류시간이비교적긴정체 된호소, 저수지, 소형하천을중심으로적용되었으나, 일부 기술은대형하천보의상류정체수역에적용된사례도보 고되고있다 국내조류저감기술의조류발생시기별적용에따른분류 조사된조류저감기술의시기별분류에따르면, 녹조발생 전예방단계와초기단계에적용된기술이 80% 에해당되고 녹조대량발생및회수단계에적용된기술이 20% 에해당된 다. 녹조가발생하지않은수체로사전예방단계에해당하는 대한환경공학회지제 38 권제 7 호 2016 년 7 월

6 392 J. Korean oc. Environ. Eng. 변규덕 김가영 이인주 이새로미 박재로 황태문 주진철 기술은조류가증식할수있는환경을파괴하여조류의증식을방해하는기술로수체를교반하여성층현상을파괴하는기술과식물, 미생물을이용하여조류가증식하는데필요한영양염류를사전제거하는기술등이주로적용되었다. 녹조발생초기단계는어느정도녹조가발생하였지만조류경보기준미만으로수체에서녹조현상에기인하는조류를간단하게제거할수있는기술로수체를교반하여성층현상을파괴하고초음파및플라즈마를이용해조류를분해하는기술과식물, 미생물및동물성플랑크톤을이용하여조류의증식억제및섭식을통하여제어하는기술등이주로적용되었다. 녹조대량발생및회수단계는조류가번성하여대발생단계로대량으로조류를제거및회수할수있는공법이이에해당한다. 주로광물기반천연응집제를활용한조류저감기술이대부분을차지하며, 최근에는생물유래살조물질, 과산화수소수를이용한기술들이일부수체에적용되었다. 또한, 현장가압부상방식의이동식녹조제거선과급속응집부상및회수공법등이녹조대량발생및회수단계에적용되었다. 조류저감기술의적용시기별구분은예방, 초기, 대량발생및회수단계로명확히구분하기가난해하므로 Table 1과같이중첩하여분류하였으며, 이러한조류저감기술의적용시기별분류는 Fig. 2에제시된녹조제어기술의출원동향과동일하게예방과초기대응기술의비율이높게나타났다. 대부분의예방과초기대응기술이주로물리적, 생물학적공법이적용된반면, 대량발생및회수대응기술로는화학적공법이대부분을차지하였다. 즉, 조류가대량발생후에는신속처리및대응할수있는공법으로다양한응집제살포후조류바이오매스를회수하는공정이널리적용되고있는것으로확인되었으나, 이러한기술은현장적용성은우수하나효과지속성, 수생태안전성에일부논란을야기하고있는것으로조사되었다. 현재국내녹조에관련된정책은녹조가대량발생후녹조를회수하는데초점을두고있으나, 녹조현상을초기에예방 제어하기위해서는녹조가발생전예방이나녹조발생초기에선제적으로대응하는것이더욱중요하다고판단된다. 따라서녹조발생전예방기술과초기단계에적용할수있는기술을상시설치 운영할필요가있으며, 초분광센서를장착한드론 경비행기와조류감시선을상시운영하여녹조발생우심지역에대한모니터링을강화하여녹조의공간적분포현황을정확하게분석하여녹조발생에선제적으로대응해야한다. 4. 국내조류저감기술의기술평가 다양한현장에서확보된객관적자료와조류저감시설을운영하는현장운영자들의설문조사를토대로각조류저감기술의경제성, 현장적용성, 효과지속성, 수생태안전성을주요지표로평가하여 Table 2에요약하였다. 모든평가지 Table 2. Rating of algae removal technology in terms of field applicability, economic evaluation, effect durability, and eco friendliness Field Economic Effect Eco friendliness No Algae control technology applicability evaluation durability 1 Mixed microbial culture Mixed bacteria culture 2 attached on clay Mixed microbial culture in 3 titanium balls Zeolite coagulant with 4 attached microbial culture 5 Biomanipulation with zooplankton 6 Naphthoquinone product 7 8 Natural coagulant with additional minerals Bentonite coagulant with additional minerals 9 Natural floating coagulant Algae harvesting ship with filtration Algae harvesting ship with dissolved air flotation Dissolved air flotation device with skimming 13 Microbubble device Microbubble device with ozone Microbubble device with coagulant & harvesting 16 Water circulation ship Water circulation device 17 with spraying Water circulation device 18 with impeller Water density current 19 generator urface water circulation 20 device 21 Floating artificial wetlands 22 Artificial wetlands 23 Pressurized filtration Disk filtration with 24 coagulants 25 Mobile ultrasonic device 26 Fixed ultrasonic device Photodegradation device 27 with adsorbents 28 Plasma device : Poor : Fair : Good Journal of KEE Vol.38, No.7 July, 2016

7 J. Korean oc. Environ. Eng. 국내하천 / 호수에적용된조류저감기술의조사및평가 393 표는각지표별상대평가후정량화된수치 (1~5점) 로강제배분후정규분포의표준화를통해 Z값을산정후 3 그룹 (poor, fair, good) 으로각각분류하였다. Table 2에제시되었듯, 가압부상장치와컨베이어벨트및탈수장치를탑재한현장가압부상방식의이동식조류제거선과응집제살포와부상바이오매스의회수기술이현장적용성은가장우수한것으로조사되었으나, 초음파와플라즈마를활용한기술은비교적현장적용성이좋지않은것으로조사되었다. 경제성부분에서는미생물제제, 일부광물기반천연응집제및수류순환장치등이비교적저비용으로현장적용되었으나, 생물유래살조물질과가압부상방식의이동식녹조제거선및초음파장치등은고비용으로조사되었다. 살조및천적살포와같은녹조제어기술의효과지속성은대부분의기술들이적용후 2주까지는효과가지속되었으나, 그이후로는미미한것으로나타났다. 마지막으로, 수생태안전성을고려한결과미생물제제, 광물기반천연응집제와상시운영되는수류순환장치등은우수한반면, 합성고분자응집제의주입과응집 여과및초음파와플라즈마기술등은금속기반응집제의수용체내축적및스트레스로인한수생동물의회피등으로수생태계에부정적영향을끼치는것으로조사되었다. 하지만, 조류성장은수문과기후, 호수유역및형상, 물리적, 화학적및생물학적요인에따라조류의증식과대량발생이결정되기때문에발생현장에적합한 (site-specific) 맞춤형조류저감기술의도입이요구되며, 단순히경제성, 현장적용성, 효과지속성, 수생태안전성만고려해서산정하는것은안정적인조류저감효과를보장할수없다. 따라서본기술평가자료는조류저감기술선정시의사결정에요구되는참고자료로활용하는것이바람직하며, 조류저감기술선정은실제현장에도입하기전에현장에서 pilot 규모의장ㆍ단기운전을통해효율을검증후최종도입하는것이바람직하다. 5. 결론 실제하천과호소에서적용된상용화된 28개조류저감기술의현장적용자료를조사하고, 이를분석 (analysis) 하여분류 (classification) 하였다. 분류기준은 (1) 공법구분 ( 물리적, 화학적, 생물학적, 복합적 ), (2) 적용수체의유속 ( 정체, 흐름 ) (3) 적용시점 ( 사전예방, 초기, 대량발생및회수 ) 의 3가지기준에의해분류하였으며, 각조류저감기술은경제성 (cost effectiveness), 현장적용성 (field applicability), 효과지속성 (effect durability), 수생태안전성 (eco friendliness) 을주요지표로상대평가후정규분포의표준화를통해분류하였다. 공법원리별로분류시물리적공법이 9개로 32.2%, 화학적공법이 7개로 25%, 생물학적공법이 6개로 21.4%, 여러가지공법을동시에사용하는복합처리공법이 6개로 21.4% 를차지하였다. 조사된조류저감기술의 75% 는유속 0.2 m/s 이하의정체된호소, 저수지, 소형하천을대상으로 적용되었으며, 이동식녹조제거선과수체강제순환, 수중폭 기, 여과등은유속의흐름에크게영향을받지않는현장 에적용되었다. 가압부상장치와컨베이어벨트및탈수장 치를탑재한현장가압부상방식의이동식녹조제거선이현 장적용성은가장우수한것으로조사되었으나, 경제성부 분에서는미생물제제, 일부광물기반천연응집제및수류 순환장치등이비교적저비용으로현장적용가능한것으로 조사되었다. 녹조발생억제효과지속성측면에서는적용 기술들대부분이단기간 (2 주이내 ) 효과는지속되었으나장 기적효과는없는것으로조사되었다. 발생현장에적합한 (site-specific) 맞춤형조류저감기술의도입은경제성, 현장 적용성, 효과지속성, 수생태안전성만고려해서산정하는 것보다, pilot 규모의장ㆍ단기운전을통해효율을검증 후최종도입하는것이바람직하다. 또한, 회수된조류바 이오매스를바이오에너지, 식물비료, 퇴비화등생물자원 화를통해기존조류저감기술과차별화된에너지회수형조 류저감기술등의신속한개발및보급이필요하다. Acknowledgement 본연구는국토교통부물관리연구개발사업의연구비지원 ( 과제번호 15AWMP-B ) 에의해수행되었습니다. References 1. hin, J. K., Yi, H.., Jeong,. A. and Hwang,. J. Construction of environmental friendly special-purpose ship for the removal of blue-green algae, Korean J. Limnol. oc., 42, 404~406(2009). 2. hin, J. K., Kim, H., Kim,. W., Chong,. A., Moon, B. C., Lee,. H. and Choi, J. W., A practical new technology of removing algal bloom, Korean J. Limnol. oc., 47, 214~218(2014). 3. Ministry of Environment, Algal removal master plan from domestic fresh water, (2010). 4. Ministry of Environment, Improvement of algal management strategy through algal expert forum, (2013). 5. Korea Environment Corporation, Algae removal technologies for the healthiness of aquaculture, (2012). 6. Gyeonggi Research Institute, A tudy on the Traveling Route and Control Method of Eutrophication ources in Han River Basin, (2015). 7. Oh, H. K., Lee, H. C. and Cha, J. Y., Estimating the Value of Water Quality Improvement Using the Contingent Valuation Method: A Case tudy on Bloom Forming Algae, J. Environ. Policy and Admin., 23, 115~135(2015). 8. Environmental Protection Agency (UEPA), The Lake and Reservoir Restoration Guidance Manual, 2nd Edition. EPA- 440/ (1990). 대한환경공학회지제 38 권제 7 호 2016 년 7 월

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03-ÀÌÁ¦Çö 25 3 (2004 9 ) J Korean Oriental Med 2004;25(3):20-31 1), 2), 3) 1) 2) 3) Grope for a Summary Program about Intellectual Property Protection of Traditional Knowledge (TK)etc. Discussed in WIPO Hwan-Soo