셰일가스 추출(shale gas extraction)에서 발생하는 오염된 물을 처리하는데 연간 50억 달러의 비용이 소모되고 있는 것으로 예측되고 있다. 이제, 미국의 한 연구팀이 이제 이 비용을 30~40%까지 줄일 수 있는 새로운 기술을 개발하는데 성공했다.

수압파쇄법(Hydraulic fracturing)은 지하 암석 지대에서 오일이나 가스를 추출하기 위해 이용하는 기술로, 매년 200억 배럴 이상의 오염된 물을 발생시키는 것으로 알려져 있다. 지하주입(underground injection)과 같이 엄청난 양의 오염수를 처리하는 현재의 방법은 지진의 원인이 되기도 하는 등 매우 큰 위험성을 내포하고 있다. 이 오염수를 재사용하는 것은 이러한 문제의 해결책이 될 수 있지만, 염(salt)이나 유기 탄화수소(organic hydrocarbon)와 같은 오염물을 제거하는 데는 많은 중간 단계를 필요로 한다.

콜로라도대 볼더캠퍼스(University of Colorado Boulder)의 Zhiyong Jason Ren와 동료 연구자들은 에너지를 생산하는 동시에 오염수로부터 염분과 유기 오염물을 동시에 제거할 수 있는 기술을 개발하는데 성공했다. 이에 대해 그는 "이 기술의 뛰어난 점은 현재 오염물을 제거하기 위해 필요한 여러 단계의 정제 공정을 한 단계의 공정으로 줄일 수 있다는 것이며 이는 하나의 돌로 여러 마리의 새들을 동시에 잡는 것과 유사하다"고 말했다.

이 프로세스의 핵심은 염수제거 가능세포(desalination cell)에 있다. 이 세포들은 박테리아가 유기탄화수소를 분해하며 만들어내는 전자들을 이용한다. 세포에 존재하는 두 개의 전극은 이 작은 배터리가 만들어내는 전자들과 상호 작용한다. 만들어진 에너지는 염과 전하를 띠는 유기물을 제거하는데 이용될 수 있으며 이 과정을 보다 잘 유도할 수 있는 염 농도구배(salinity gradient)를 만들어낸다.

이와 관련해, 이스라엘 주커버그 물 연구소(Zuckerberg Institute for Water Research)의 수처리 전문가인 Yoram Oren은 이번 연구에 대해 매우 감명을 받았다고 말하며 "이 기술은 가스와 오일을 생산하는 과정에서 발생한 오염수를 처리하기 위한 종합적 기술이다. 만약 이 기술이 상업화된다면 수처리 분야나 환경 보호 분야에 큰 공헌을 할 수 있을 것"이라고 덧붙였다.

이 기술은 현장에서의 물의 재사용을 가능하게 할 수 있기 때문에 집진시설이 필요없고 운반 차량으로부터 오염물의 양을 줄일 수 있으며 산업적으로도 유용하다. 이에 대한 보다 자세한 연구 결과는 [C Forrestal et al, Environ. Sci.: Water, Res. & Tech., 2015, DOI: 10.1039/c4ew00050a]을 참고하기 바란다.

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』