플라즈마 장치의 기능 및 원리

플라즈마는 물질의 제4의 상태로, 기체에 높은 에너지를 가하여 이온, 전자, 라디칼 등 활성종(Reactive Species)들을 생성한 상태를 의미한다. 수질환경 개선을 위한 플라즈마 장치는 주로 수중 또는 수상에 직접 플라즈마를 발생시켜 이러한 활성종들을 이용, 오염물질을 분해하고 제거한다.

주요 기능은 다음과 같다:

• 강력한 산화력: 플라즈마 발생 시 생성되는 하이드록실 라디칼(•OH), 오존(O₃), 과산화수소(H₂O₂) 등은 강력한 산화력을 지녀 난분해성 유기오염물질(NOMs), 의약물질, 내분비계 교란물질(EDCs) 등을 효과적으로 분해한다. 특히 하이드록실 라디칼은 불특정 유기물에 대해 비선택적으로 반응하여 광범위한 오염물질 제거에 탁월하다.
• 살균 및 소독: 플라즈마에 의해 생성되는 활성종들은 박테리아, 바이러스, 조류(Algae) 등 미생물의 세포벽을 파괴하거나 DNA를 손상시켜 강력한 살균 및 소독 효과를 나타낸다. 이는 염소 소독의 부산물 생성 문제를 해결할 수 있는 대안으로 주목받는다.
• 응집 및 침전 촉진: 플라즈마는 수중 미세 입자들의 표면 전하를 변화시키거나 응집을 유도하여 부유 물질 및 콜로이드 입자의 침전 효율을 높일 수 있다.
• 냄새 제거: 수중에 용해된 휘발성 유기화합물(VOCs)이나 황화수소 등 악취 유발 물질을 플라즈마 활성종이 분해하여 냄새를 효과적으로 제거한다.

플라즈마 장치의 효과

플라즈마 장치 기술은 수질환경 개선에 다음과 같은 다양한 긍정적인 효과를 가져온다:

• 높은 오염물질 제거 효율: 기존 처리 방식으로는 제거하기 어려웠던 난분해성 유기물, 미량 오염물질, 잔류 의약물질 등에 대한 높은 제거 효율을 보인다.
• 친환경적 처리: 화학물질 사용을 최소화하거나 대체하여 2차 오염물질 발생 위험을 줄인다. 이는 환경 규제 강화 추세에 부합하는 장점이다.
• 다양한 수질 조건에 적용 가능: pH, 온도 등 수질 인자에 비교적 덜 민감하여 다양한 산업폐수 및 생활하수 처리에 유연하게 적용될 수 있다.
• 모듈화 및 소형화 가능성: 장치 설계가 비교적 간단하고 모듈화가 용이하여 현장 적용성이 높으며, 분산형 수처리 시스템 구축에도 유리하다.
• 운영 비용 절감 가능성: 장기적으로는 화학 약품 구매 비용 및 슬러지 처리 비용 절감을 통해 운영 효율성을 높일 수 있다.