UV-LED/chlorine 기술에 의한 맛·냄새 유발물질 및 미량유기물질 제거 = UV-LED/chlorine process for degradation of T&O matters and trace organic compounds

국문 초록 (Abstract)

맛, 냄새 유발물질은 표준정수처리 방법으로는 처리가 어렵기 때문에 이를 제거하기 위해서는 고도처리가 필요하다. 그 중 고도산화공정(Advanced Oxidation Process, AOP)은 UV, H2O2, O3 등을 사용하여 라디칼 물질을 발생시켜 유기물을 제거하는 방법으로, 난분해성 유기물 제거에 효과적인 방법으로 각광받고 있다. 본 연구는 기존 UV 램프를 대신하여 UV/LED를 사용하였으며, 255 ㎚와 285 ㎚에서 파장에 의한 맛, 냄새물질 제거율을 비교하였다. 대부분의 연구에서 대상 맛, 냄새 유발 물질로 Geosmin과 2-methylisoborneol(2-MIB)를 사용하는데 본 연구에서는 2,4,6-trichloanisole(TCA), 2-isopropyl-3-methoxypyrazine(IPMP), 2-isobutyl-3-methoxypyrazine(IBMP)를 대상 물질로 선정하여 실험을 진행하였다. 이 물질들은 식수로 사용되는 자연수에서 주로 발생하며 이들 물질은 공중보건에 직접적인 영향을 끼치지는 않지만, ng/L의 낮은 역치를 가지며 미각과 악취 문제를 발생시킨다. 대상 물질을 정량화하기 위해 SPME-GC/MS 방법을 사용하였다. 분석은 GC/MS(TraceGC ultra/Polaris Q, Thermo, USA)와 Autosampler(TriPLUS AS, Thermo, USA)를 사용하였다. SPME Fiber는 50/30 ㎛ Stable flex divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane (DVB/CAR/PDMS) (Supelco, Bellfonte, USA)를 사용하였다. 시료는 N 정수장 모래여과수에 pH는 7과 9로 조정하여 각각의 맛, 냄새 물질을 100 ㎍/L로 제조하여 사용하였다. UV-LED 직접조사와 UV-LED/염소의 두 가지 방법에서 맛, 냄새 물질의 제거를 비교하였다. LED 조사장치는 PearlBeam(TM) Collimated Beam Device(AquiSense Technologies, USA)를 사용하였다. 맛, 냄새 유발물질의 제거 기작과 UV-LED 공정에서의 분해정도를 분석하기 위하여 LED 강도, pH, 염소 주입량을 달리하여 다양한 조건에서 실험을 진행하였다. LED 파장은 255 ㎚, 285 ㎚로 하였고 UV-LED에서 자외선 조사량은 0, 400, 600 및 1000 mJ/㎠로 조절하였으며, 염소 농도는 0, 1.2, 2.5, 5 ㎎/L로 주입하여 비교 분석하였다. 실험 결과 UV-LED/염소에서 pH 7, 염소 주입량 1.2 ㎎/L의 조건에서 파장 255 ㎚는 IPMP, IBMP, TCA에 대해 각각 22 %, 31 %, 45 %의 제거율을 보였으며, 파장 285 ㎚는 각각 35 %, 52 %, 56 %의 제거율을 보였다. IPMP, IBMP, TCA 물질 파장 255 ㎚ 조건보다 파장 285 ㎚에서 제거율이 10 % 정도 높은 것으로 나타났다. 고농도의 염소 주입 조건에서는 더 높은 제거율을 보였으며 UV를 사용한 실험과 비슷한 효율을 얻을 수 있을지는 추후 연구를 통해 규명할 것이다.