| 초록 |
□ 연구개요 수중에서 단기간에 소멸하는 일반적인 미세기포와 달리 200nm 이하의 크기를 가지는 초미세기포(Ultra Fine Bubble, UFB)는 기존 기포의 단점을 보완하여 수중에서 2개월 이상(최대 4개월) 형태를 유지가 가능한 기포이다. UFB에 의해 발생되는 강한 산화기에 의한 살균 작용 및 하천과 호소에 존재하는 조류를 제어 함과 동시에 UFB가 식물의 영양분(질산염)을 전달하는 매개체로 작용하여 영양분 흡수를 활성화시켜 식물 생장 촉진에 많은 도움을 주는 공법이다. 본 연구에서는 다양한 장점을 지니고 있는 UFB를 자기장 진동 충격파를 기반으로 한 UFB 발생장치를 개발하고자 하였으며 UFB를 식물 생장(농업) 및 조류 제어(수처리) 현장에 적용하여 UFB의 현장 적용성을 평가하고자 하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 실험실 규모의 자기장 진동 충격파를 이용한 수중의 Ultra Fine Bubble(UFB) 생성장치를 기반으로 5시간 1톤 규모의 자기장 진동 충격파를 제작하였다. 기존 성능과 동일하게 200nm 이하의 크기를 가지는 UFB를 1mL당 1억 9천만개 이상 생성하였으며, 수중에서 4달 동안 형태를 유지가 가능하다. UFB에 의해 발생되는 superoxide anion 라디칼(O<sub>2</sub><sup>−</sup>·), hydroxyl 라디칼(·OH), singletoxygen(<sup>1</sup>O<sub>2</sub>)등과 같은 강한 산화기를 띄는 라디칼에 수중에 존재하는 대장균을 99% 이상의 살균 효율을 얻었다. 2차년도에는 농업 분야의 딸기 농장에 UFB를 적용하여 UFB의 딸기 생장 정도 분석을 실시하였다. UFB가 딸기의 영양분인 질산염의 흡수를 촉진시켜 UFB수를 기반으로 제조한 양액의 경우 일반지하수를 기반으로 제조한 양액보다 딸기의 영양분인 질산염을 더 많이 흡수됨에 따라 딸기의 생장이 촉진된 결과를 확인하였다. 3차년도에는 조류가 형성된 저수지에 UFB 발생장치를 적용하여 UFB에 의한 조류 제어 실증실험을 진행하였다. 수십억 개의 UFB가 주입되면서 질소와 인을 흡입한 조류를 완벽하게 제어하였으며, 초미세기포 발생 시 생성된 Free 라디칼을 통해 나노 사이즈의 부유물질 및 오염물질을 화학적으로 분해 및 살균의 메커니즘을 통해 조류를 제어한 것으로 판단된다. 또한 UFB는 크기가 매우 작아 수중에서 장기간 형태를 유지할 수 있어 기존의 조류 제어 방법과 달리 조류의 번식이 낮은 상태로 장기적으로 제어가 가능하며, 초미세기포를 통해 조류가 발생된 저수지의 원수를 처리하게 된다면 지속적으로 조류 재발생이 일어나지 않아 장기적으로 조류를 제어할 수 있을 것으로 판단된다. 이를 통해 UFB는 살균, 농업, 수처리 등과 같이 다양한 분야에 적용이 가능한 기술이라고 판단된다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구에서는 자기장 진동 충격파를 이용하여 화학약품을 사용하지 않고 친환경적으로 UFB를 생성시키는 시스템을 개발하였다. 수중의 조류 또는 세균 제거 시 인체에 유해한 화학약품을 다량으로 사용하거나 식물 생장 분야에서도 많은 양의 비료, 농약과 같은 화학약품들을 과다하게 사용하여 생태계 환경에 문제를 발생시킨다. 그러나 본 연구에서 개발된 UFB는 친환경적이며 슬러지 제로의 공법으로 현대인들의 Needs에 아주 적합한 기술로 볼 수 있다. 또한, 대장균과 같은 세균 제거 분야에서는 아주 높은 효율로 살균할 수 있으며, 농업 분야에서는 양액의 사용량을 줄임과 동시에 식물 생산이 촉진되어 좋은 품질의 식물 재배가 가능하다. 또한 조류 제어와 같은 수처리 분야에서는 나노 사이즈의 조류 및 난분해성 유기오염물질을 제거할 수 있을 뿐만 아니라 지속적으로 오염물질을 제어하여 장기적으로 생태계 환경을 유지가 가능한 기술로서 농업 및 수처리 분야에 적용하게 된다면 경제적, 환경적인 문제를 해결할 수 있는 전도유망한 기술이라고 판단된다. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
