특집  2016년 상반기 물종합기술연찬회


금호산업㈜, 환경신기술 실용화 사례 최우수상 수상

상수 분야 최우수상, 한국환경공단 수도통합서비스센터
하수 분야, 강릉시 하수과·우수기술 실용화 분야, ㈜문창 환경부장관상 받아

 

▲ 지난 4월 28일 정선 하이원리조트 컨벤션호텔에서 열린 ‘2016년 상반기 물종합기술연찬회’의 「물관리 우수사례 및 신기술 실용화 사례 발표대회」에서 최우수상(환경부장관상)을 수상한 수상자들. 사진 왼쪽부터 현승진 한국환경공단 수도서비스통합센터 과장(상수도 분야), 정구중 강릉시 하수과 주무관(하수도 분야), 최동찬 금호산업㈜ 상무(환경신기술 실용화 분야), 문선호 ㈜문창 기술이사(우수기술 실용화 분야).

지난 4월 28일 정선 하이원리조트 컨벤션호텔에서 열린 ‘2016년 상반기 물종합기술연찬회’에서는 「물관리 우수사례 및 신기술 실용화 사례 발표대회」가 있었다. 이날 발표대회에서 현승진 한국환경공단 수도서비스통합센터 과장(상수도 분야), 정구중 강릉시 하수과 주무관(하수도 분야), 최동찬 금호산업㈜ 상무(환경신기술 실용화 분야), 문선호 ㈜문창 기술이사(우수기술 실용화 분야) 등이 최우수상 수상자로 선정되어 환경부장관상을 수상했다.

상수 분야 최우수상인 ‘강원 남부권 지방상수도 통합운영사례’에서는 한국환경공단에서 추진 중인 강원 남부권(영월·정선·평창·태백) 지방상수도 통합운영 위·수탁사업을 추진함에 있어 2012년 6월 사업개시 후 지금까지의 성과와 지방상수도 통합운영의 지향점, 그리고 향후 사업의 발전방향을 소개했다.

또 하수 분야 최우수상인 ‘강릉시 하수처리장 개선사례’에서는 강릉시 공공하수처리시설에서 하수처리장 악취저감을 위해 노력하고, 강릉·주문진·정동진·옥계하수처리장 및 소규모 공공하수처리시설에 모두 통합감시제어 시스템을 구축하여 시설비·운영비를 절감한 사례, 찾아가는 하수처리장 프로그램 및 지역 내 대학생들의 진로토론 및 현장실습의 장을 마련하여 지역의 젊은이들에게 환경의식을 고취시킨 사례 등을 발표했다.

특히, 환경신기술 실용화 분야 환경부장관상을 수상한 ‘유기성폐기물 혐기성소화기술 실용화 사례’에서는 금호산업㈜이 개발하여 환경신기술을 인증받은 ‘KH-ABC(Kumho Anaerobic Biogas Cogeneration) 바이오가스화 기술’의 실용화 사례를 소개했다. 이 기술은 음식물류폐기물, 가축분뇨 및 하수슬러지와 같은 고농도 유기성폐기물을 준건식 단상(단일반응조) 수평형 혐기소화조를 이용하여 바이오가스(메탄)를 생산하는 기술로서 혐기성소화조의 유효용적 감소를 방지하고, 소화조 일체형 생물탈황 장치를 이용해 탈황설비의 용량을 감소시켜 안정적인 소화조 운전을 가능하게 한 기술이다.

우수기술 실용화 분야 최우수상으로 선정된 ‘면진 STS 보온일체형 물탱크 개발 실용화 사례’에서는 ㈜문창이 STS(스테인리스) 물탱크에 면진 시스템을 도입한 개발기술을 소개했다. 이 기술은 물탱크와 지반을 격리시킴으로써 상시 또는 지진 시 발생될 수 있는 저수탱크의 파손을 방지하여 재해발생 시 생존을 위한 사회기반시설로서의 역할을 지속적으로 수행할 수 있는 것이 특·장점이다. 4개 분야 최우수상 사례를 소개한다.


강원 남부권 지방상수도 통합운영사례
현승진 
한국환경공단 수도서비스통합센터 과장

▲ 현승진 한국환경공단 수도서비스통합센터 과장이 황계영 원주지방환경청장(오른쪽)으로부터 ‘물관리 우수사례 및 신기술 실용화 사례’ 상수 분야 최우수상(환경부장관상)을 수상하고 있다.

강원 남부지역 상수관망 최적관리 시스템 구축

■ 상수 분야 최우수상 지방상수도는 사업 주체가 지자체인 까닭에 규모가 작은 군소 지역의 경우 열악한 재정 여건으로 시설 노후화 개선 및 신규 투자가 어려운 실정이다. 특히 높은 생산원가 대비 낮은 요금 구조로 인해 만성적 적자 구조 형태를 갖게 되면서 타 지역과 수도서비스 격차가 벌어져 결과적으로 주민을 위한 서비스 질 향상이 어려워지는 악순환이 발생하고 있다.

전문기관을 통한 지방상수도 위·수탁사업은 이러한 현실에 대한 대안 중 하나로, 많은 지자체가 이미 실행하고 있으며 중앙정부의 예산 지원도 지자체의 위·수탁사업 지원 추세를 가속화시키고 있다.

이러한 가운데 한국환경공단은 대기·수질·토양 등 환경 이슈 전반을 아우르는 전문기관으로서 지난 2012년 강원 남부권 지방상수도 통합운영 사업을 맡으며 수도운영사업을 시작해 현재까지 약 3년간 영월·정선·평창 및 태백시의 상수도 업무를 우수하게 수행해 왔다.

 
사업기간은 모두 20년으로 2012년에 사업을 시작한 영월·정선·평창군은 2032년, 2015년에 사업을 시작한 태백시는 2035년에 사업이 종료될 예정이다. 한국환경공단이 수행하는 업무는 △운영관리 △시설개선 △고객 및 요금(검침 등) 관리 등으로 기존 40%대에 머물러 있던 유수율을 85∼87%로 제고하는 것을 목표로 하고 있다.

공단은 보유하고 있는 인프라를 활용해 △관망개선사업 △상수관망 최적관리 시스템 구축 △측정망 등 타 분야 선진사례 도입 △시스템 보안 평가 및 대책 마련 △계약·후생 등 행정지원 △자체 감사 모니터링체계 운영 등을 지원했으며, 이러한 인프라를 공유함으로써 통합위기대응능력을 제고했다.

▲ 한국환경공단 수도서비스통합센터는 영월·정선·평창·태백 등 강원 남부지역의 지방상수도 통합운영사업을 하고 있다.

영월·정선·평창 유수율 평균 34.2% 높여

아울러 통합운영 시스템을 구축해 강원 남부 4개 지역의 정수지 및 배수지의 통합 원격감시·제어가 가능토록 했으며, TSC(Total Service Center)와 LSC(Local Service Center) 간 유기적 협력체계를 구축했다. 또한 상수관망 유지관리 시스템을 통해 관망 및 운영인력 등을 관리하고 유·누수 분석 모의 시뮬레이션을 도입해 운영 리스크를 저감했다.

이 외에도 분기별 1회씩 종합기술점검반을 운영하고 통합 표준 매뉴얼을 제작해 적용했으며, 분야별 통합 위기대응훈련을 실시하는 등 언제 발생할지 모르는 다양한 유형의 상수도 위기에 미리 대응할 수 있도록 했다. 이를 통해 영월·정선·평창 등 3개 지역의 유수율을 각각 83.1%, 80.1%, 69.7%까지 끌어올려 평균 34.2%의 제고 효과를 달성했고, 연간 685만1천㎥의 생산량을 절감해 총 204억 원의 생산비용을 절약했다.

향후 공단은 구축·개선 및 안정화 단계를 넘어 수도시설 선진화를 목표로 사업을 발전시킬 계획이다. 특히 유수율 제고를 위한 방안을 적극 구현하기 위해 관망감시 시스템을 도입해 체계적 관망 관리를 수립하고 누수탐사 및 검침 등의 인력도 확대·전문화할 예정이다. 이와 함께 지역사회와의 상생과 협력을 위한 노력도 계속할 방침이다.


강릉시 하수처리장 개선사례
정구중 
강릉시 하수과 주무관

▲ 정구중 강릉시 하수과 주무관의 하수 분야 최우수상(환경부장관상) 시상 모습.

악취발생 크게 줄여 혐오시설 이미지 탈피

■ 하수 분야 최우수상 총 인구 21만9천여 명 중 하수처리인구가 19만2천600여 명으로 87.9%의 하수도 보급률을 확보하고 있는 강릉시는 강릉·주문진·정동진·옥계 등 공공하수처리장 4개소와 구정·강동·사천·향호·연곡 등 소규모 하수처리장 5개소를 포함해 모두 9개의 시설을 보유하고 있다.

강릉시는 그동안 하수처리시설의 대표적인 시민 불편사항이었던 공공하수처리장의 악취저감을 위해 꾸준히 노력해 왔다. 이를 위해 연간 400만 원의 EM(유용한 미생물군, Effective Micro-organisms) 수급비용을 들여 EM을 직접 배양해 악취의 원인이 되는 시설을 매일 집중 관리함으로써 악취로 인한 민원을 크게 감소시켰다.

EM 종균과 당밀, 물을 일정한 비율로 혼합한 액을 37.5℃에서 7일간 배양한 후 이를 30℃에서 3일간 추가로 숙성시키는 과정을 통해 얻은 약액을 분뇨처리장 및 탈수기동 호퍼실, 분뇨 투입구, 기계실 등에 살포한 결과 악취 민원 발생이 크게 감소했다. 또한 인근 지역의 악취발생시설에도 이를 보급해 지역 간 동반 악취저감 효과를 달성했다.

▲ 강릉시는 하수처리장에 설치된 태양광 발전시설, 하수슬러지에서 발생되는 소화가스 재이용시설 등을 시민들에게 저탄소 녹색체험공간으로 제공하고 있다.
▲ 강릉시에서 운영 중인 하수처리장. 왼쪽부터 강릉·주문진·정동진·옥계하수처리장 전경.

분산된 하수처리장 운영 집약화…시설비·운영비 절감

강릉시는 강릉·주문진·정동진·옥계하수처리장 및 소규모 공공하수처리시설을 모두 통합감시제어 시스템으로 구축, 처리시설을 집약화함으로써 시설비 및 운영비를 절감했다. 인터넷 및 CCTV를 통한 영상감시 통합운영으로 시스템 감시를 최적화했을 뿐만 아니라 전문화된 관리체계로 안정적인 처리수질을 확보하고 수질개선을 도모했다.

이와 함께 찾아가는 하수처리장 프로그램 운영 및 지역 내 대학생들의 현장실습의 장을 마련해 젊은이들에게 환경의식을 고취시키는 한편, 지역 봉사활동 및 환경캠페인 등의 프로그램으로 지역 주민들에게 혐오시설로 인식된 하수처리장의 부정적 이미지를 개선하는 데 이바지했다.

뿐만 아니라 하수 찌꺼기에서 발생하는 소화가스를 재이용해 저탄소 녹색운영을 실현했으며, 시설에 태양광 발전시설을 설치해 전력비 절감 효과와 녹색 이미지를 동시에 달성했다. 이로써 꾸준한 주민 홍보와 더불어 주민초청 간담회를 통해 지역 주민과의 소통을 원활히 해 주민 의견을 수렴하는 환경기초시설로서 자리매김했다.

 
유기성폐기물 혐기성 소화기술 실용화 사례
최동찬 
금호산업㈜ 상무

▲ 최동찬 금호산업㈜ 상무(연구소장)의 환경신기술 실용화 분야 최우수상(환경부장관상) 시상 모습.

국내 실정 적합하고 운영 안정성 우수한 기술 개발

■ 환경신기술 실용화 분야 최우수상 기존에 국내에서 개발·적용된 유기성폐기물 혐기성소화 기술은 대부분 저농도 원료에 대한 수처리 개념의 기술로, 에너지화(바이오가스화)의 목적으로 적용된 일부 기술은 대부분 해외에서 들여온 사례가 많다.

이에 국내 적용을 위한 세부적이고 정확한 운전기술 및 경험이 부족해 국내 실정에 어울리지 않는다는 문제점이 지적됨에 따라 금호산업㈜은 국내 실정에 적합하고 운영 안정성이 우수한 자체 기술을 개발했다.
2005년부터 유기성폐기물을 처리해 에너지를 회수할 수 있는 혐기성소화 기술개발을 시작해 경기도 안성시에 바이오가스 연구시설 설치를 계획하고, 2008년부터 본격적으로 연구시설을 운영했다. 이러한 초기 연구시설은 장기적인 운영안정성을 평가하기 위해 현재까지 하루 5톤 규모로 약 7년째 안정적으로 운영되고 있다.

▲ 금호산업㈜은 국내 실정에 적합하고 운영 안정성이 우수한 유기성폐기물 혐기성 소화기술을 개발했다. 사진 왼쪽부터 안성바이오가스 연구시설, 밀양 파일럿 플랜트(Pilot Plant), 인천 송도 실증 플랜트.

본격적으로 플랜트 운영을 시작한 2008년에는 환경부 ‘Eco-STAR 프로젝트’에 참여해 음식물류폐기물, 가축분뇨, 하수슬러지 등의 병합 폐기물 처리를 위한 혐기소화 기술을 경남 밀양 하수종말처리장에서 검증했다. 보다 안정적인 기술을 완성시키고자 혐기소화조 효율 향상을 위한 교반장치를 개선하는 한편, 혐기소화 반응조의 유체유동 해석을 통해 안정적인 교반 성능을 확보했다.

혐기소화반응조 내부에는 혐기소화 미생물 부착성장을 위한 하단 여재를 개발해 적용했으며, 내부 분할막에 의한 단계적 소화를 유도했다. 소화폐액 배출 시 동시에 유실되는 혐기소화 미생물을 농축시켜 재이용할 수 있는 시스템을 개발, 이를 통해 소화조 운영 및 유기성폐기물 분해 효율을 높였다.

 
 
교반장치 수평축 개선해 상하 교반 효율 향상

금호산업㈜은이러한 기술 보완을 통해 2013년부터 인천 송도에 상용화 규모(21톤/일)의 플랜트를 설치·운영해 2014년 7월 환경신기술 인증 제441호 ‘상하교반장치와 생물탈황설비가 결합된 수평형 혐기소화조를 이용한 유기성폐기물 바이오가스화 기술’과 2014년 12월 녹색기술 인증 제GT-14-00231호, 2015년 9월 환경신기술 기술검증 제185호를 획득했다.

이 기술은 고농도 원료를 이용한 수평형태의 일체형 소화조를 적용했으며 수평축 교반에 의한 상하 교반 효율을 향상시켰다는 점에서 큰 의의를 갖는다. 또한 탈황시설이 일체형으로 구비되어 배관부식 및 악취 발생을 방지했으며, 기존에 적용된 수직 원통형 구조와 달리 수평 장방형 구조가 적용되어 유기물 부하율을 약 3배까지 높게 운영할 수 있어 부지면적이 적게 소요되는 장점이 있다.

금호산업㈜은 공공사업뿐만 아니라 축산영농조합, 화훼단지, 과수재배단지 등에서 발생하는 유기성폐기물을 이용해 바이오가스를 생산하고, 하절기 전력생산 및 동절기 열원공급을 통한 에너지타운 개념의 민간제안 사업도 현재 추진 중이다. 향후 해외사업화를 위해 한국환경공단, 한국환경산업기술원 등과 협력해 해외 바이오가스화 시설의 수주를 목표로 꾸준히 노력하고 있다.


면진 STS 보온일체형 물탱크 개발 실용화 사례
문선호   (주)문창 기술이사

▲ 문선호 ㈜문창 기술이사의 우수기술 실용화 분야 최우수상(환경부장관상) 시상 모습.

국내 최초 STS 저수탱크에 면진 시스템 적용

■ 우수기술 실용화 분야 최우수상  ㈜문창은 ‘면진이 가능한 STS 보온일체형 물탱크’를 개발한 공을 인정받아 신기술 실용화 분야 최우수상을 수상했다. 이 기술은 물탱크와 지반을 격리시킴으로써 상시 또는 지진 발생 시 초래될 수 있는 저수탱크의 파손을 방지하도록 물탱크 구성에 면진(免振) 시스템을 도입한 기술이다.

㈜문창은 물탱크의 면진 설계를 통해 △지진에 따른 진동의 영향 발생 시 위험 수준을 고려한 구조물의 거동성능 향상 △물탱크 집수 및 배수시설의 장애 최소화 △물탱크 구성 중 구조(보강 브레이싱, 용접부) 및 비구조 요소(단열재)의 손상변형 최소화 △물탱크의 지진력에 따른 가속응답 최소화를 목적으로 기술개발에 노력해 왔다.

또한 개발된 기술의 효과를 극대화하기 위해 저수조(물탱크) 본체의 내구성을 향상시켰다. 기술에 적용된 소재인 스테인리스강은 콘크리트, 플라스틱수지 등 다른 재질에 비해 미생물 번식이 어렵고 청소 및 유지관리가 편리하며, 물을 오랜 기간 동안 변질 없이 저장할 수 있다. 그러나 금속을 사용해 열 전달률이 높은 까닭에 단열성능, 동파방지에 미흡하다는 단점이 있다.

▲ 면진 시스템을 적용한 STS 사각 물탱크.

㈜문창은 이를 해결하기 위해 현장조립식 스테인리스 물탱크의 패널부를 스테인리스 패널·보온재·보온커버·보강재 일체형 패널로 제작해 단점을 최소화했다. 이를 통해 금속 재질의 단점을 보완했을 뿐만 아니라 납품·설치의 용이성 및 패널의 두께절감으로 인한 원가절감까지 동시에 달성했다.

또한 기존 단열성능만을 위한 폼 보강 개념에서 벗어나 허니컴(Honey comb) 타입의 격자보강 프레임을 폼 내부에 매입해 휨 강성을 향상시켰다. 이로써 물탱크 구조물 본체 제작 과정에서 기존 물탱크의 수압저항을 위해 요구되었던 보강강판 두께를 줄이고, 전체 물탱크 구성의 보강을 위한 내부격자 프레임 절감 효과를 통해 단면의 증가 없이 보온과 강성 보강을 가능케 했다.

개발된 면진받침(탄성받침)은 △압축강도시험 △전단계수시험 △전단부착시험 △200만회 압축피로시험 등의 꼼꼼한 성능특성시험을 통과해 기능을 입증했다. 이 기술은 물탱크 내부에 설치되는 격자 환봉이 제거됨에 따라 기존 내부보강형 SMC 대비 평균 5.1%, PDF 탱크 대비 평균 7.5%, 스테인리스 물탱크 대비 평균 20.5%의 비용 절감이 가능할 뿐만 아니라, 모든 공정을 표준화된 설계제작으로 진행해 타 공법 대비 약 20%의 공사기간 단축 효과를 얻는 등 경제적 파급효과 또한 크다.

면진 시스템을 갖춘 최초의 물탱크 제조기술로서 사회기반시설 전반에 재해·재난 대비 면 시스템 적용 기반을 마련했다는 점에서 큰 의의가 있으며, 향후 외부보강 시스템을 통해 국내 기술시장 확대 및 해외 기술수출을 선도할 계획이다.

[『워터저널』 2016년 5월호에 게재]

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