[미래를 이끌 이공계 학과2010] 이공계 유망학과 <18>- 환경공학과

오염감지센서에서 차세대 에너지까지···환경문제 해결앞장

환경공학은 환경오염을 방지하거나 오염을 최소한으로 줄이기 위해 필요한 처리기술을 연구 · 개발한다.

물과 공기의 질을 사람과 생물이 살아가기에 적절한 상태로 유지시키고, 폐기물 소음 진동 악취 등의 발생을 줄여 생활환경을 쾌적하게 만들기 위한 학문이다.

환경공학은 우리나라에 1960년대 후반부터 도입되기 시작했다.

당시엔 우리나라의 환경오염 문제가 심각하지 않았지만,1970년대 후반 급속한 경제성장으로 환경오염이 심화돼 환경공학의 중요성이 대두됐다.

1974년 서울시립대에 위생공학과가 신설돼 오늘날의 환경공학 내용을 교과과정으로 채택했다.

1980년 위생공학과의 이름을 환경공학과로 바꾼 서울시립대를 비롯해 현재 강원대 경북대 광운대 동아대 영남대 전남대 전북대 충남대 등에 환경공학과가 개설돼 있다.

환경은 21세기 최대 이슈다. 이는 공학에서도 예외가 아니다.

아무리 훌륭한 제품을 만드는 기술을 개발하더라도 생산이나 사용 과정에서 환경에 악영향을 미친다면, 그 기술을 채택하려는 회사는 없을 것이고,소비자도 그런 제품을 외면할 것이기 때문이다.

이처럼 환경은 모든 공학의 전제조건이 됐다.

그만큼 환경공학의 역할이 중요해진 것이다.



⊙ 환경공학이 바꿀 미래 모습

환경공학이 우리 생활에 어떻게 기여할지는 환경공학이 만들어낼 미래 도시의 모습을 그려보면 잘 알 수 있다. 미래 도시에는 곳곳에 다양한 형태의 작은 센서들이 부착될 것이다.

대표적인 게 수소 센서다.

차세대 에너지인 수소는 폭발 위험성이 크기 때문에 수소 누출을 감지할 수 있는 센서가 꼭 필요하다.

산화티탄 나노튜브를 이용해 수소 센서를 만들면 미량의 수소에도 민감하게 반응해 수소를 검출할 수 있다.

산화티탄 특유의 산화력은 유기물에 의한 센서의 오염도 방지해준다.

미래의 공장은 모두 실시간 원격 환경 모니터링 시스템을 갖춰 공장으로부터 누출될지 모르는 오염 물질을 24시간 감시하게 된다. 누출 사고가 발생하더라도 신속하게 대처하기 위해서다.

현재의 센서는 감지할 수 있는 물질의 종류가 제한적이고 민감도가 높지 않지만,가까운 미래에 다양한 종류의 오염 물질에 대한 미량 검출까지 가능한 다목적 오염 감시 센서가 출현할 것으로 예상된다.

센서는 황사 피해도 줄일 수 있다.

황사는 철 알루미늄 카드뮴 납 등을 포함하고 있어 대기중 중금속 농도를 높인다.

황사 센서를 이용하면 황사의 경로를 정확히 예측하고 황사에 포함된 성분을 알아냄으로써 사람들이 대비할 수 있게 하고,오염 물질 제거를 위한 중요한 자료도 얻을 수 있다.

한 걸음 더 나아가 오염 물질 센서가 소형화돼 개인 휴대가 가능하다고 상상해보자.

주변의 환경오염 정도가 실시간으로 개인에게 보고돼 무색 무취의 각종 오염 물질로부터 자신을 보호할 수 있게 될 것이다.

이런 고성능 센서들이 보편화된다면 환경오염 물질에 의한 대규모 인명 피해는 역사 속에서만 존재하는 이야기가 될 것이다.

⊙ 미래 에너지 기술에도 기여

가까운 미래에는 가장 효과적인 대체 에너지로 연료전지가 쓰일 전망이다.

연료전지는 연료의 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 전환하는 장치다.

여기에 쓰일 연료로 가장 가능성이 큰 후보가 수소다.

산소와 반응한 뒤 부산물로 물만 남는 수소는 청정 에너지의 대표 주자다.

미래의 에너지는 모두 수소 에너지로 대체될 가능성이 높다.

현재는 수소를 고압의 대형 연료탱크에 저장해 취급하고 있지만,미래엔 그보다 수십배 작은 저장 매체에 수소를 담아 휴대폰 배터리를 바꾸듯이 이용하게 될 테니 안전성도 강화된다.

관건은 적은 비용을 들여 수소를 대량으로 생산하는 것이다. 여기서 환경공학이 기여하게 된다.

물을 전기분해하면 수소와 산소로 나눠져 수소를 얻을 수 있다.

물을 분해하기 위한 전기 에너지는 고효율 · 고집적의 태양전지로부터 얻을 수 있으며,광촉매를 이용하거나 광합성을 하는 미생물이 물을 직접 분해해 수소를 생산하는 일도 가능해질 것이다.

분뇨나 기타 산업폐기물도 미래의 귀중한 자원이 된다.

유기물로부터 생물공학적 방법을 응용해 연료용 알코올이나 메탄가스 또는 수소와 같은 재생성 무공해 에너지, 즉 바이오 에너지를 얻는 것이다.

환경공학자의 손을 거치면 현재의 쓰레기도 미래의 자원으로 변신하게 되는 것이다.

⊙ 교육 내용 및 진로

환경공학과에 진학해 배우는 주요 과목은 환경 생태학,환경 미생물학,수질관리 및 산업폐수처리 공학, 상 · 하수도 공학,대기오염 관리 공학,폐기물 처리공학,소음진동 공학 등이다.

환경 생태학은 개체군 및 생태계의 기본 원리와 인간 활동이 이들 자연집단에 영향을 미치는 경로를 다룬다. 환경 미생물학은 환경공학의 여러 공정에 미생물을 응용하는 방법에 대한 것이다.

수질관리 및 산업폐수처리 공학은 수질 규제의 목적과 방법,수질 기준，수질의 여러 가지 용도 등을 다룬다. 산업폐수처리를 위한 접근 방법과 업종별로 필요한 폐수처리 공정도 가르친다.

상 · 하수도 공학은 수자원 관리，단위 정수장치들의 원리와 시스템 내에서의 운전 방법 등 상수도 시스템의 공학적 접근 방법을 연구한다.

상수공급계통 하수차집계통 등에 수반되는 펌프장，배수지，관망의 설계 및 정수장，하수처리장 설계，경제성 분석방법 등을 다룬다.

대기오염 관리 공학은 지구 대기권에서 일어나는 기상，기후변화 현상 및 주요 대기오염 물질의 대기권에서의 물리화학적 반응，생태계에 미치는 영향 등에 대해 종합적으로 연구한다.

폐기물 처리공학은 인간과 생태계에 유해한 폐기물의 취급 · 저장 · 처리에 필요한 공학적인 이론과 기술을 다룬다.

소음진동 공학은 소음진동의 발생과 측정，생활환경에 미치는 영향，방지장치의 설계 및 종합관리 방안 등을 연구한다.

환경 문제는 지구 차원의 문제가 된 지 오래다.

이에 따라 환경공학 전공자들이 할 일이 계속 증가하고 있다.

탄탄한 공학기초와 전공 지식,업무처리능력을 보유한 환경 전문인력에 대한 수요가 지속적으로 늘고 있는 것이다.

환경공학 전공자들은 수질 대기 폐기물 악취 소음진동 기후변화 등 환경공학의 다양한 세부 분야별로,연구소 공공기관 건설회사 운영관리업체 환경영향평가기관 등 다양한 곳에 진출하고 있다.

장경영 한국경제신문 연구위원 longrun@hankyung.com