특집  2017년 하반기 물종합기술연찬회


대전시 상수도사업본부·단양군, 환경부장관상 수상


㈜한일네트워크엔지니어링, 상수도관망 유지관리 기술 개발 성과 인정
롯데케미칼㈜, 차세대 하·폐수 멤브레인 공정 개발해 최우수상 선정


[우수사례] ‘물관리·신기술 실용화 우수사례발표’ 최우수상 사례 소개

▲ 지난 8월 31일 울산광역시에 위치한 MBC 컨벤션에서 열린 ‘2017 하반기 물종합기술연찬회 물관리 우수사례 및 신기술 실용화사례 발표대회’에서 최우수상(환경부장관상) 수상자들이 시상식 후 시상자인 이영기 환경부 상하수도정책관(가운데)과 기념촬영을 하고 있다.

지난 8월 31일 울산광역시에 위치한 MBC 컨벤션에서 열린 ‘2017 하반기 물종합기술연찬회’에서는 ‘물관리 우수사례 및 신기술 실용화사례 발표대회’가 있었다. 이날 발표대회에서는 △백장현 대전광역시 상수도사업본부 주무관(맑은물 공급 분야) △김재봉 단양군 상하수도사업소 주무관(업무개선 분야) △김상기 ㈜한일네트워크엔지니어링 대표이사(우수기술 실용화 분야) △강효석 롯데케미칼㈜ 수석(환경신기술 실용화 분야) 등이 최우수상 수상자로 선정되어 환경부장관상을 수상했다.

맑은물 공급 분야 최우수상으로 선정된 ‘세종시 상수도 공급관망 안정을 위한 송수방식 개선을 통한 맑은물 공급사례’에서는 저렴한 사업비와 경험을 앞세워 세종시의 상수도 공급권을 따낸 대전광역시 상수도사업본부가 송수방식을 가압방식에서 자연유하 방식으로 바꿔 상당한 유지관리비를 절약하는 데 성공한 사례를 발표했다.

업무개선 분야 최우수상으로 선정된 ‘단양군 맑은물 공급 위한 업무개선사례’에서는 읍·면 간 소규모 수도시설 업무 협업체계 구축, 농어촌 생활용수 개발사업, 지방상수도 현대화사업 등을 통해 양질의 생활용수를 공급하고 급수난을 해소한 사례를 소개했다.

우수기술 실용화 분야 최우수상을 수상한 ㈜한일네트워크엔지니어링은 ‘상수도관망 유지관리기술 개발 및 적용사례’를, 환경신기술 실용화 분야 최우수상을 받은 롯데케미칼㈜은 ‘차아염소산나트륨으로 처리한 슬러지와 침지형 분리막을 이용한 질소(N)·인(P) 처리기술 개발 및 적용사례’를 발표했다. 4개 분야에서 최우수상을 받은 각 기관의 우수사례를 소개한다.

송수방식 개선 통한 세종시 맑은물 공급사례
백 장 현 대전광역시 상수도사업본부 주무관

대전시, 세종시 2단계 수돗물 공급권 취득

■ 맑은물 공급 분야 최우수상  지난 2007년 3월 대전광역시와 행정중심복합도시건설청은 ‘대전광역시에서 수도공급시설을 설치하여 예정지역 내 배수지까지 원활한 수압 및 유속이 유지되어야 한다(제4조 2항)’는 내용을 담은 상수도 공급 협약을 체결했다. 세종시 1단계 용수공급 관망을 검토한 결과, 일일 공급량 4만㎥를 초과할 경우 세종시 제1·2·3 배수지에 공급이 어려워 대전시 관내 노은지역에 세종시 상수도 공급을 위한 가압시설을 건립하게 되었다.

대전광역시 유성구 죽동에 설립된 세종가압장은 물공급량이 증가하면서 전력사용량도 지속적으로 증가했고 이는 유지관리비 부담으로 이어졌다. 전력사용량 및 전기요금은 2012년 각각 40만2천858㎾h, 9천214만2천130원에서 2016년 504만6천750㎾h, 5억9천885만3천260원으로 대폭 상승했다. 이 외에도 펌프 피로도 증가 등 잦은 고장으로 인한 대수선 9회, 상수도 1단계 용수공급 단수사고 6회 등 공급시설 운영상 문제가 상존했다.

2015년에는 세종시 2단계 수돗물 공급권을 놓고 대전시, 세종시, K-water가 경쟁했다. 대전시는 세종시와 K-water의 약점인 풍부한 시설관리 경험과 저렴한 소요 사업비를 내세웠으며, 이에 앞서 2011년에 이미 2단계 급수를 위한 수도정비 사전계획을 수립하여 환경부의 승인을 받아놓은 상태였다. 그 결과, 이변 없이 대전시가 상수도 공급자로 선정됐다.

▲ 맑은물 공급 분야 최우수상 수상자로 선정된 백장현 대전광역시 상수도사업본부 주무관이 이영기 환경부 상하수도정책관으로부터 환경부장관상을 수여받고 있다.

2040년까지 유지관리비 167억원 절약 기대

펌프방식을 따른 기존 세종시 생활용수 공급에서 많은 문제가 발생하자 대전시는 가압방식이 아닌 자연유하 방식을 채택하여 수돗물 공급의 안정화를 꾀했다. 세종시 제2·3·4 배수지에 자연유하 공법을 적용함으로써 연간 운영예산 대폭 절감은 물론 공급관로 관로압 상승 및 하강에 따른 관로 피로도를 저감시켜 시설물 내구연수 증가에도 기여했다.

이처럼 세종시는 송수방식을 개선함으로써 △도시기반시설 공동 이용으로 예산 절감 △유지관리비 최소화 도모 △세종시 자체 취·정수시설 운영 불필요 △상수도 시설운영 노하우 전수 △공급가 인상률 최소화 실현 등의 다양한 성과를 거둘 수 있었다. 2040년까지 유지관리비(전기료 및 수선비) 약 167억7천200만 원을 절약하여 시민의 세부담을 대폭 경감할 수 있을 것으로 기대된다.

아울러 가압시설 상황실에 24시간 4교대 감시체계를 편성하여 야간과 휴일에도 공백 없이 근무하도록 조성함으로써 단수나 시설물 고장 등 긴급상황 발생 시 감시 제어를 통해 사고를 예방할 수 있게 되었다.

이 외에도 지진과 같은 재난·재해로부터 가압시설의 안정을 도모하기 위해 「시설물의 안전관리에 관한 특별법」에 의거, 정밀안전 진단을 실시하여 위험에 대비하고 있으며 저등급 시설물은 일찍이 보수공사를 완료했다. 시설물 자체인력 정기 점검은 매년 2회 실시된다.

단양군 맑은물 공급 위한 업무개선사례
김 재 봉 단양군 상하수도사업소 주무관

읍·면 간 소규모 수도시설 업무 협업체계 구축

■ 업무개선 사례 분야 최우수상  단양군 상하수도사업소는 급수난 및 수질 관련 민원이 매년 증가하자 이를 해소하고 양질의 생활용수를 공급하기 위해 지난 2014년 9월 읍·면 간 소규모 수도시설 업무 협업체계를 구축했다. 체계적인 업무 분담을 토대로 문제 발생 시 각 읍·면의 능동적 대처와 신속한 응급 복구가 가능해졌고 자연스레 지역주민의 불편도 최소화되었다.

또한 내실 있는 상수도 행정을 기반으로 질 좋은 서비스를 제공하고자 타 지자체 상수도부서의 시설직 배치 현황 및 업무 분담 사례를 적용하여 지난 2015년 1월 시설직 한 명을 충원했다. 이처럼 단양군은 지방상수도 업무와 소규모 수도시설 업무를 분리함으로써 업무의 효율성 및 행정 공신력을 제고할 수 있었다.

지형적 영향으로 석회암 지대가 많은 단양군은 계곡수나 지하수를 수원으로 사용하는 소규모 수도시설 급수지역에 깨끗한 지방상수도를 공급하고자 농어촌 생활용수 개발사업을 실시했다. 그러던 중 지난 2011년 가곡면 농어촌 생활용수 개발사업에 총 사업비 216억 원 중 28억 원이 집행되고 188억 원이 남았다.

문제는 면 단위 사업인 농어촌 생활용수 개발사업을 다른 면 지역의 상수도시설 확장 사업으로 변경하지 못하도록 되어 있어 잔여 예산은 오도가도 못하는 상황이었다. 이에 단양군은 4년 만인 지난 2015년 7월 가곡면과 같은 급수계통에 속하는 어상천면, 영춘면까지 사업구역이 확대될 수 있도록 사업비 집행 변경에 대한 환경부 승인을 얻어내는 쾌거를 이뤘다.

▲ 업무개선 사례 분야 최우수상 수상자인 김재봉 단양군 상하수도사업소 주무관의 수상 모습.

지방상수도 현대화사업 선정…395억원 확보

건설된 지 30년이 넘은 단양정수장은 노후 가속화로 인하여 시설용량(2만㎥/일) 대비 생산용량이 56%(2012∼2015년 평균 1만1천265㎥/일)에 불과해 향후 2∼3년 내 여름철 극성수기 시 제한급수를 검토해야 하는 상황에 이르렀다. 2014년부터 환경부에 심각성을 적극적으로 건의해 온 결과, 지난 2016년 8월 지방상수도 현대화사업 시범사업으로 선정되어 사업비 395억 원을 확보하는 성과를 거뒀다.

또한 대체로 열악하고 노후화된 미인가 자가 수도시설의 수질관리 미흡으로 주민의 건강 악화가 우려됨에 따라 단양군은 올해부터 2024년까지 7년간 총 56억 원을 투자해 지원사업을 추진한다. 이 사업은 단양군에 인가된 관내 소규모 수도시설 168개소 이외에 미인가 자가 급수시설 34개소(4가구 이상 집단거주지역)를 대상으로 시행된다. 취수원, 배수지, 송·배·급수관로를 개량하고 주기적으로 수질검사를 실시하여 양질의 생활용수를 공급함으로써 지역주민의 삶의 질을 향상시키고자 한다.

지난 5월에는 마을주민의 고령화 및 농번기 일손 부족으로 소규모 수도시설의 관리가 소홀해지자 효율적인 수질관리를 위해 보안시설을 도입하기 위한 방안을 마련했다. 독극물 투입 등 외부 위험요인에 즉각적으로 대처하기 위해 배수지 출입자에 대한 정보를 수집할 수 있는 센서와 CCTV를 설치하고 수도시설의 이상 유무, 누수 여부를 실시간으로 감시할 수  있는 소규모 수도시설 통합관리시스템을 구축함으로써 향후 주민에게 안정적인 생활용수를 공급 가능할 것으로 기대된다.

상수도관망 유지관리기술 개발 및 적용사례
김 상 기 ㈜한일네트워크엔지니어링 대표이사

의정부시에 상수관망 위탁관리기법 적용

■ 우수기술 실용화 분야 최우수상  과거에는 기능직 공무원이 장기간 상수도관망 관리를 담당하며 민원을 해결해 왔으나 최근 기능직 공무원이 일반직으로 전환되면서 순환보직을 따르게 되었다. 이로 인해 지속적인 사업 연계가 어려워졌을 뿐만 아니라 상수도관망에 대한 경험이 단절되어 깊은 수리학적 전문 지식을 쌓기 힘들어졌다.

이러한 배경 하에 ㈜한일네트워크엔지니어링은 기존 공적 개념의 상수관망 관리에서 부족한 상수관망 관리기술의 전문성을 보완하고 지자체별 관리 경험의 지속성을 유지할 수 있는 상수관망 위탁관리기법을 개발했다. 상수도관망 전문유지관리를 실시하고 있는 지자체가 점차 증가하는 가운데 ㈜한일네트워크엔지니어링은 의정부시에 이 기법을 도입·적용해 큰 성과를 거뒀다.

의정부시는 유수율을 제고하기 위해 2002년 3단계에 걸친 관망도 작성에 돌입했고 이를 바탕으로 2006년 지리정보시스템(GIS)과 블록시스템을 구축했다. 2007년에는 블록시스템의 주요 자료를 원격으로 전송하기 위한 시스템을 완료했으며 문제블록을 대상으로 유수율 제고사업을 추진했다. 또 매년 불량관 및 노후 계량기를 교체하는 등 의정부시는 지속적인 투자를 아끼지 않고 있다.

▲ 김상기 ㈜한일네트워크엔지니어링 대표이사의 우수기술 실용화 분야 최우수상 수상 모습.

블록간 수압차 이용해 단수 없이 고립 여부 확인

그 결과, 의정부시의 유수율은 2002년 84.1%에서 2009년 91.3%로 향상됐다. 이에 더해 2010년부터 ㈜한일네트워크엔지니어링이 본격적인 상수도관망 유지관리 서비스를 제공하면서 2015년 말 의정부시는 유수율 96.2%를 달성, 전국 상위권의 유수율을 유지하는 결실을 거뒀다.

아울러 ㈜한일네트워크엔지니어링은 상수도관망을 체계적으로 관리하고자 여러 실용 기법 및 장비를 개발했다. 통상적으로 블록의 고립 여부를 검증하기 위해 사용하던 기존 기법‘제로 테스트(Zero Test)’는 해당 블록 내 경계부분을 차단하고 블록 내 수압이 제거되는 것을 계측함으로써 블록의 고립 여부를 확인하다보니 단수를 수반했다.

이로 인해 주민의 물사용을 제한함으로써 민원이 발생하는 것은 물론 단수 후 재통수에 따른 혼탁수가 발생해 골머리를 앓았다. 이에 ㈜한일네트워크엔지니어링은 기존 기법의 문제점을 최소화한 ‘수압분석에 의한 블록고립 추정방법(특허 제10-1630268호)’을 개발했다. 이는 대상블록과 인접블록의 수두 차이를 이용하여 고립 여부를 확인한다.

또한 아파트 등 다량 사용 수용가의 물사용에 따른 인근 지역의 수압저하 현상을 분석하기 위한 실용 장비로 급수패턴측정기(HF-COUNTER)를 개발하여 유수율 향상에 기여했다. 이처럼 ㈜한일네트워크엔지니어링은 상수도관망 최적관리 및 현대화를 위해 지속적으로 노력하고 있으며 그동안 개발한 기술을 활용해 효율적인 상수도관망 유지관리사업을 확대해 나가고 있다.

질소·인 처리기술 개발 및 MBR시설 적용사례
강 효 석 롯데케미칼㈜ 수석

적정 pH 유지해 질소·인 처리 효율 극대화

■ 환경신기술 실용화 분야 최우수상   환경부가 하천 수질을 개선하기 위해 방류수 수질 기준 강화를 골자로 한 「하수도법」 시행규칙을 개정한 결과, 2012년부터 총인 기준이 2㎎/L에서 0.2㎎/L로 10배 강화되었다. 개정된 「하수도법」 시행규칙이 차질 없이 시행될 수 있도록 환경부는 해당 공공하수처리시설의 총인 처리시설 설치 사업을 적극 지원했고, 총인 처리 응집제 사용량 및 투입 비용이 크게 증가했다.

이에 따라  롯데케미칼㈜은 △별도의 응집제 주입 없이 총인을 0.2㎎/L 이하로 제거 △차세대 수처리 공정 및 저(低)에너지 UF 분리막 국산화 △맞춤형 재이용 공정을 위한 요소기술 개발 등을 새로운 연구 목표로 삼았다. 응집제 사용량을 절감하여 경제성을 확보한 맞춤형 하·폐수처리 공정 및 재이용 기술 개발에 열중했던 롯데케미칼㈜은 마침내 ‘차아염소산나트륨(NaOCl)으로 처리한 슬러지와 침지형 분리막을 이용한 질소·인 처리기술’을 개발하는 데 성공했다.

해당 기술은 잉여 슬러지와 차아염소산나트륨을 적정 비율로 혼합하여 알칼리 슬러지를 제조한 뒤, 이를 멤브레인(MBR) 생물반응조에 적정 주기로 주입하여 질소와 인의 처리 효율을 극대화시키는 기술이다. 특히 적정 pH를 유지하여 추가 응집제 주입 없이 고도 처리함으로써 질소와 인의 방류수 수질기준을 만족한다.

▲ 강효석 롯데케미칼㈜ 수석이 환경신기술 실용화 분야 최우수상을 받고 있다.

2016년에 환경신기술 인증 및 기술검증 획득

환경부의 글로벌탑 환경기술개발사업을 통해 개발된 이 기술은 2015년 11월부터 2016년 4월까지 6개월간 경기도 용인시 구갈레스피아 내 파일럿 플랜트(pilot plant)에서 총 30회에 걸쳐 현장 평가를 받았다. 그 결과, 기술의 성능을 인정받아 2016년 10월에 환경부 환경신기술 인증(제509호) 및 기술검증(제203호)을 획득했다.

나아가 2016년 12월부터 2017년 5월까지 용인시 영덕레스피아에서 NPR 공법을 사용하던 기존 4개 계열 중 1개 계열에 UF 중공사 분리막을 적용한 하수처리 실증화시설을 구축해 운영했다. 최종 시운전 결과, 일일 최대 3천250㎥의 하수 처리가 가능한 것으로 밝혀졌으며 막간차압(TMP) 평균은 기준치(-0.4㎏f/㎠) 이하인 -0.044㎏f/㎠로, 시설 운전의 안정적인 상태를 확인할 수 있었다.

이처럼 해당 기술은 △총인처리 비용 절감 △안정적인 질소처리 △차아염소산나트륨 처리 슬러지에 의한 미생물 영양원 공급 △국산 분리막 성능 확보 등 많은 장점을 자랑한다. 기술의 우수한 경쟁력을 바탕으로 롯데케미칼㈜은 현재 노후화된 폐수종말처리시설 개량 사업 및 산업폐수 재이용수 공급 사업을 적극 추진 중에 있으며, 향후 국내 물산업 발전에 기여할 것으로 기대된다. 

[『워터저널』 2017년 9월호에 게재]

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