자연의 어머니이자, 모든 생명체의 근원인 ‘토양’의 오염이 심각한 수준에 이르고 있다. 토양오염은 그 자체에 그치지 않고 우리 주거생활에 밀접한 영향을 미친다는 점에서 심각성을 깨닫고 하루빨리 대책을 세워야 한다. 오염된 토양은 지력을 약화시켜 쌀을 비롯한 농작물의 생산량을 크게 감소시킨다. 또한 정화 기능을 상실해 오염물질이 여과 없이 깊숙한 땅 속으로 흘러들어 흙 속의 미생물 생태계를 파괴하고 지하수를 더럽힌다. 당장 눈에 보이지 않는다고 토양오염을 방치하면 인간에게 돌아오는 것은 재앙뿐임을 잊지 말아야 한다.

토양오염의 심각성이 대두됨에 따라 건설업체들이 토양정화 등 환경 관련 부문에 앞 다퉈 진출하고 있다. 건설업계에 따르면 삼성물산 건설부문은 최근 토양정화업ㆍ지하수정화업을 사업목적에 추가한다고 공시했다. 지난해 말에는 서희건설이 토양정화업을 사업목적에 포함했고 한라건설도 오염토양 정화사업 및 폐광산 환경 정화사업이란 목적으로 토양정화업을 정관에 넣었다. 업계에서는 이 같은 움직임에 대해 향후 토양정화사업의 성장 가능성이 높아 해당 분야를 선점하기 위한 것으로 보고 있다.
삼성경제연구소에 따르면 오는 2010년 국내 토양오염 정화시장 규모는 1조5,000억 원에 달할 것으로 추정된다. 지난 2001년 개정된 토양 환경보전법에 의하면 땅 매입자가 오염된 땅을 정화해야 하고 올해부터는 주유소나 공장 등 오염물질 저장시설의 누출 검사가 의무화되면서 관련 시장규모는 갈수록 커지고 있다. 또한 미군기지 이전에 따라 향후 2~3년 내에 우리나라에 반환될 토지만 해도 36개 기지(1,218만평)와 훈련장(3,939만평) 등 총 5,167만평이나 되는데 이 땅을 개발하기 위해서는 토양 정화가 필수적이다.

환경부로부터 환경신기술 인증
점토성의 오염토양을 정화하는데 있어 기존의 정화기술보다 효율적이면서 비용면에서도 경제적인 방법으로 전기역학적 처리기술(EK, electrokinetic soil remediation)이 최근 관심의 대상 되고 있다. 전기역학적 기술은 토양의 오염지역 내에 배열된 전극을 통해 직류 전류 및 전기장을 형성시킴으로써 토양 입자 사이의 세공 유체(pore fluid)에 전기삼투와 전기영동 등의 현상을 유도하는 방법이다. 전기역학적 정화기술에 의한 토양 오염물 제거에 대한 연구는 90년대 들어와 네덜란드, 미국 등의 연구자들에 의해 수행되어 왔고 현장적용 및 평가도 다수 진행되었다. 최근에는 일본에서 네덜란드로부터 원천기술을 도입하여 일본 내 화학공단지역에서 대규모 현장작업을 수행하고 있는 등 현장적용이 전 세계적으로 활발히 시도되고 있다.
이러한 시기에 펄스 동전기(Enhanced Pulse Electrokinetic)를 이용해 오염토양을 정화하는 신기술이 개발돼 화제가 되고 있다. 환경부 차세대핵심환경기술개발사업의 지원을 통해 펄스파워 적용 원천기술을 보유하고 있는 고등기술연구원은 참여기업인 그린프라(주)와 협력하여 상용화를 위한 막바지 개발에 열을 올리고 있다. 또한 공동으로 ‘펄스 동전기’ 사업화에 박차를 가하기 위해 롯데건설(주), 그리고 토양정화업체 중 최고의 기술력을 보유하고 있는 (주)에코필이 함께 참여하여 환경부의 환경신기술 인증을 취득하였다.
펄스 동전기 기술(Pulse Electrokinetic)은 직류전원 대신 순간적인 펄스전원(Pulse Power)으로 다양한 물리·화학적 현상을 일으켜 유류 및 중금속 오염토양을 정화하는 기술로, 그 동안 오염정화가 어려웠던 점토질의 토성에 적용성이 우수한 것이 최대 장점이다.
이번에 환경신기술로 인증 받은 이 기술은 기존의 직류전원 적용 대비 소비전력은 3배가 줄어들고, 처리시간은 2배가 단축되어 비용절감 측면에서 획기적일 뿐만 아니라, 유류, 유기물, 중금속 등 복합 오염지역에서도 동시 정화가 가능하다.
환경에 대한 관심이 높아지면서 처리가 까다로운 오염물질에 대해서도 완벽한 정화처리가 요구되고 있는 시점에서 펄스 동전기 기술을 도입함으로써 중금속, 폐윤활유 등 근래 대두되고 있는 모든 오염물질에 대한 완벽한 처리가 가능하게 되었으며 비용 및 기간 면에서도 획기적으로 절감할 수 있는 신기술로 인정받고 있다.

국내 산업 연구의 허브’로 거듭나다
‘펄스동전기’의 원천기술을 보유하고 있는 IAE고등기술연구원(www.iae.re.kr)은 산학연 공동체로 구성되어 실용적 핵심기술을 연구개발하고 있는 민간연구기관으로 지난 1992년 과학기술부의 인가를 받아 설립되었다.
대기업은 물론 벤처중소기업, 대학교, 연구기관 등의 다양한 조합원의 경쟁력을 향상시키기 위한 연구와 중소기업 지원연구 개발 활동 등을 통해 독립적인 민간연구기관으로 성장하고 있다. 이처럼 기업의 경쟁력 향상은 물론 공학교육의 새로운 길을 열어가고 있는 IAE고등기술연구원은 독립 민간연구기관으로서는 최초로 연구개발 분야에 대한 ISO9001:2000 품질경영시스템인증을 획득하는 쾌거를 얻기도 했다. 효율적이고 고객지향적인 연구개발 활동을 수행하고 있는 IAE고등기술연구원은 제품기술센터를 비롯해 로봇·생산기술센터, 플랜트엔지니어링센터, 엔지니어링정보기술센터, 플라즈마기술센터, 포토닉스 및 RF마이크로웨이브센터, 기술이전, 창업보육센터로 구성되어 다양한 연구개발 활동을 하고 있다.
기술력은 곧 힘이다. 국가의 경쟁력이 기술에서부터 나오고 있는 시대적 상황 속에서 우리나라의 학교기관이나 기업, 연구소가 단독으로 전문성과 실용성을 모두 갖추는 일은 아직까지는 역부족이다. 그러나 새 시대의 요구에 부응하는 새로운 기술을 개발해 내기 위해서는 연구원 각자의 능력은 물론 연구방법과 연구조직도 새로워져야 한다. IAE고등기술연구원은 이러한 시대적 요청에 부응하기 위해 설립된 산학연공동체로서, 핵심기술 분야의 연구개발로 기업의 경쟁력을 향상시키며 공학교육의 새로운 차원을 열어가고 있다.

IAE고등기술연구원 최창식 수석연구원·팀장 인터뷰
끊임없는 연구와 기술개발로 기업 및 국가의 경쟁력 향상에 앞장설 터’

■개선된 펄스 동전기기술의 원리에 대해
기존 동전기 기술의 문제점을 보완하고 현장 적용성 및 경제성을 높이기 위하여 기존의 동전기 기술에서 전원의 공급 방식을 개선하고 이를 적용하기 위한 전극 및 전극셀을 개발하였다. 또한 유류 등의 유기물질 처리 효율을 높이기 위하여 기존의 세척제 효율을 향상시킴과 동시에 유류분해에 효과적인 미생물 제재를 개발하여 개선된 펄스동전기 시스템에 연계처리 하였다.
동전기 기술의 핵심은 전류의 공급량을 일정하게 유지시켜주는 것으로서 오염원의 제거속도가 전류의 세기와 비례하게 된다. 그러나 직류전원을 이용하여 전류의 공급량을 일정하게 유지시키는 것은 토양의 진기전도도가 동전기 현상에 의하여 점차적으로 감소하기 때문에 전압의 상승을 초래하게 되며 따라서 전극이 쉽게 소모되고 전력소비가 증가하게 되는 현실적 어려움이 발생한다. 토양의 전기도도 감소를 줄이기 위하여 전해질을 연속적으로 투입할 수 있으나 이로 인한 운전비용이 증가하게 되며 전해질로부터 공급된 이온이 염류를 형성하여 중금속의 이동을 저해 하여 처리효율이 감소하게 되는 문제점이 있다.
펄스동전기 기술은 기존의 직류전원을 대체하여 펄스형태로 전류를 인가하였을 때 순간적인 고에너지가 토양에 투입되어서 쉽게 말해 ‘밀고 당기는’ 순차적인 역할을 수행하여 오염원의 이동속도 및 처리효율의 상승을 유도하게 된다. 펄스 파워 발생 기술은 전기에너지를 저장하였다가 매우 짧은 시간 (수 마이크로초;usec)에 방출하여 순시 대전력을 획득 제어할 수 있는 기술로서, 동일한 1J의 에너지라도 이것을 1sec동안 방출하면 파워는 1W가 되지만, 펄스 형태로서 1usec(10-6sec) 동안에 방출하면 파워는 1MW(106W)가 되는 것이다.
순시 대전력을 토양에 안정적으로 투입하기 위해서는 전극의 성능과 수명이 매우 중요하다. 따라서 펄스동전기 기술은 높은 전류밀도(0.1kA/㎡)에서도 10년 이상의 장기간 수명을 유지할 수 있는 불용성 촉매 전극을 개발하여 적용하였으며 개발 전극을 효과적으로 이용할 수 있도록 전극의 형태 및 전극셀의 연결 구성을 설계하였다.