최근 기후변화로 인한 극단적인 집중호우 현상이 잦아짐에 따라 전 세계가 홍수와 가뭄에 시달리고 있는 가운데 지하수 오염물질로 알려진 '질산성 질소'가 수질관리의 새로운 패러다임으로 제시됐다. 이를 통해 안정적 수자원 확보를 위한 인공함양(aquifer storage and recovery, ASR) 기법에 전환점을 될 것으로 보고 있다. 

KIST(한국과학기술연구원)는 이승학 물자원순환연구단 책임연구원이 이끄는 연구팀이 오염물질로 알려진 '질산성 질소'에 의해 땅속 수질 자정 효과가 향상되는 현상을 발견했다고 19일 밝혔다. 

전 지구적 기후변화로 홍수와 가뭄 같은 자연재해가 반복되면서 연중 안정적인 수자원을 확보하는 일은 '물 안보'라 불릴 만큼 중요 과제로 자리 잡았다. 인공함양(ASR)은 물 안보의 주요 기술로, 땅속에 지하수 형태로 보관하던 물을 수자원이 부족할 때 뽑아서 쓰는 기법이다.

인공함양기법을 실제로 적용하려면 지하수의 수질을 예측하고 관리해야 한다. 함양수에 포함된 유기 오염물질은 토양에 존재하는 미생물과 철산화광물과 상호작용을 하면서 분해된다. 분해 과정에서 철산화광물에 변이가 나타나면서 수질 자정작용이 중단되곤 한다.

연구팀은 함양수에 질산성 질소가 공존하는 경우 이로 인해 새로운 형태의 철산화광물이 생성돼 일반 화학반응으로 예측되는 유기 오염물질 제거율보다 훨씬 높은 제거율을 보인다는 걸 발견했다.

질산성 질소가 공존하는 환경에서는 유기 오염물 분해를 지속할 수 있는 새로운 종의 철산화광물이 생성돼 자정작용을 지속할 수 있는 시간이 늘어났다. 질산성 질소는 애초 지하수 오염물질로 알려졌지만, 연쇄반응 중에 스스로 분해돼 제거된다는 사실도 함께 밝혀냈다.

이승학 KIST 박사는 "수질 오염물질로만 알려진 질산성 질소의 긍정적인 역할을 처음으로 확인한 연구결과"라며 "이를 토대로 인공함양 주입수 전처리 과정에 질산성 질소의 잔류 허용기준을 도입하는 등, 기존 수질관리 패러다임을 획기적으로 바꾸는 인공함양 수질관리기법 개발을 추진 중"이라고 전했다. 

이번 연구는 과학기술정보통신부(과기정통부)의 '기후변화영향 최소화 기술개발 사업'과 KIST 'K-Lab 프로그램'의 지원받아 수행됐다.