[창간 17주년 특집] Ⅱ. 제35회 2021년 하반기 물종합기술연찬회
여수시·부천시, 상수도 및 하수도 분야 최우수상
(상하수도사업단)(환경사업단)
경주에코물센터·㈜그린텍·㈜하이클로, 환경부장관상 수상
(물산업 육성 분야) (우수기술 실용화 분야) (우수제품 상용화 분야)
2021 하반기 물종합기술연찬회 ‘물관리 우수사례 및 우수기술 실용화 발표대회’서
[우수사례] ‘물관리 우수사례 및 우수기술 실용화 발표대회’ 최우수상 사례 소개
지난 11월 10일 경주 라한호텔 컨벤션홀에서 개최된 ‘2021년 하반기 물종합기술연찬회’에서 ‘물관리 우수사례 및 우수기술 실용화 발표대회’ 최우수상 시상식이 열렸다.
이날 ‘물관리 우수사례 및 우수기술 실용화 발표대회’에서는 △정일석 여수시 상수도과 수도시설팀장(상수도 분야) △추다은 부천시 하수과 주무관(하수도 분야) △양재태 경주시 에코물센터 하수기술팀장(물산업 육성 분야) △이정곤 ㈜그린텍 대표이사(우수기술 실용화 분야) △김현택 ㈜하이클로 대표(우수제품 상용화 분야)가 분야별 최우수상 수상자로 선정되어 환경부장관상을 수상했다.
5개 분야에서 최우수상을 받은 각 기업·기관의 우수사례를 소개한다.
맑고 깨끗한 수돗물 공급을 위한 추진사례
정 일 석 여수시 상하수도사업단 상수도과 수도시설팀장
막 여과 공법은 모래보다 작은 공극 크기(0.01㎛)의 막을 이용해 물을 정수하는 기술로, 부유물은 물론 병원성 미생물, 바이러스까지 제거할 수 있는 최첨단 고도정수처리 공법이다. 설치가 완료되면 둔덕정수장은 하루에 9만2천㎥, 학용정수장은 4만2천㎥의 원수를 고도 정수해 시민에게 공급할 수 있다. 또 처리수질의 안정성이 향상되고 처리약품이 줄어들어 기존시설 대비 유지관리비 등을 약 20% 절감할 수 있다.
여수시는 2014년 수도정비 기본계획 수립 후 정수장 활용 변경으로 시설장비 및 확장·운영 계획이 현실과 상이하다는 문제가 있었다. 이에 여수시는 실질적인 급수량을 토대로 적정 시설 규모와 급수구역을 반영해 수도정비 기본계획을 2018년에 변경해 수립했다. 여수시는 상수도 수요량의 예측과 장·단기 계획에 의한 상수도시설의 체계적이고 계획적인 정비를 통해 기존 상수도 시설과 장래 수도시설 투자의 효율성을 제고했다.
미급수지역에 지방상수도 공급사업 확대
여수시는 도서·농어촌 등 미급수지역의 주민 생활여건을 개선하기 위해 2019년부터 지방상수도 공급사업을 추진 중이다. 이들 지역은 당초 지하수를 개발한 소규모 마을상수도를 사용하고 있었으나 지하수 고갈, 염분 유입 등으로 식수난에 시달려 왔다.
특히, 화양면과 돌산읍 소라면, 율촌면 지역은 시내와 근거리에 위치하고 있음에도 지방상수도가 공급되지 않아 민원이 끊이지 않았다. 이에 사업비 총 111억 원을 투자해 급·배수관로 44㎞ 및 가압시설을 신설해 3개 마을 3천593세대 6천531명 주민들에게 안전하고 깨끗한 양질의 수돗물을 공급했다.
한편, 해안으로 형성된 여수시는 염분으로 인한 상수도관 부식이 빨라 누수가 자주 발생한다. 이에 여수시는 수돗물 공급 과정 감시체계를 구축해 누수 등 사고를 미연에 방지하고 사고 발생 시 신속한 대응이 가능하도록 정보통신기술(ICT)을 접목한 스마트 관망관리 시스템 구축 작업에 착수했다.
시는 사업비 약 106억 원을 투입해 2022년까지 수질관리, 수질감시, 위기대응 시스템 구축사업을 추진하고 있다. 사업이 완료되면 누수와 수질사고 예방이 가능해져 유수율을 높일 수 있고, 시민에게 안정적인 상수도를 공급해 수돗물 공급 신뢰 향상 및 시민건강 증진에 기여할 수 있다.
부천시 하수처리장의 에너지 전환 사례
추 다 은 부천시 환경사업단 하수과 주무관
목표 달성 전략의 일환으로 시는 우선, 하수처리장에서 다량 소비되는 전력을 절감하기 위해 시설 개선에 나섰다. 생물반응조 공정을 개선하고자 수중포기기 교체 및 산기관, 내부반송펌프를 설치해 연간 전력비 3억4천200만 원을 절감하고 수처리 효율도 향상시켰다. 24시간 가동되는 1차·2차침전지 슬러지수집기 또한 고효율 감속기로 교체해 전력비 약 1억3천500만 원을 절감했다.
고효율 설비도 도입해 설치했다. 하수처리시설의 생물반응조 내 적정 미생물 농도를 유지하기 위해 반송펌프와 유입펌프에 24시간 가동되는 고효율 인버터를 설치해 연간 전력비를 각각 1억6천300만 원, 1억5천500만 원 줄였다. 하수처리시설 전체 조명 또한 고효율 LED램프로 점진적으로 교체해 소비전력을 크게 절감했다.
하수처리장 내 폐에너지, 재생에너지로 전환
부천시는 이와 함께 ‘신재생에너지 생산기지로 진화하는 하수처리시설’을 목표로 하수처리과정에서 발생하는 바이오가스, 폐열, 태양광에너지 등 탄소중립을 위한 신재생에너지 발굴에 노력을 기울였다.
환경부가 공모한 에너지자립화 사업을 따내는 데 성공, 1단계 사업에서 음폐수 전처리수 소화조 투입 및 슬러지 가용화설비를 설치해 소화가스 발생량을 늘리고, 이를 발전·슬러지소각시설 연료대체 등으로 활용해 에너지자립률을 6.3%에서 32.6%로 향상시켰다. 현재 2단계 에너지자립화 사업에 선정되어 사업을 추진 중에 있으며, 소화가스 추가 증대를 통한 신재생에너지 생산량 증대로 에너지자립률을 55% 이상 높일 계획이다.
또한 부천시는 굴포하수처리시설에서 발생하는 바이오가스 발전기 폐열과 재이용수 하수열, 기타 잉여열 등 미활용에너지를 회수해 지역난방 열원으로 공급하는 사업을 추진했다. 특히, 하수처리공정에서 발생하는 발전기 폐열 등을 난방에너지로 공급해 연간 3천100만 원의 세외수입을 올리고 온실가스는 연간 1만5천 톤을 감축하는 등 경제적·환경적으로 큰 효과를 누리고 있다.
경주시 물 정화기술의 개발 및 사업화 사례
양 재 태 경주시 에코물센터 하수기술팀장
또한 물정화기술 2호 ‘경주시 분할주입식 SBR공법(GK-SBR)’을 ㈜금호건설과 공동으로 연구개발하는 데 성공, 의곡 공공하수처리장 개선사업에 적용해 성능 테스트를 하는 등 현장 적용성을 높였다. 2020년에는 베트남 동아인구 지역에 이동식 하수처리장치(50㎥/일) 시설을 수출해 현재까지도 현지에서 뜨거운 호응을 얻고 있으며, 베트남 땀증에 1천㎥/일 규모 폐수처리장사업에 공법 선정이 되는 쾌거를 거뒀다.
물정화기술 개발·사업화로 시 수익 4억원 창출
경주시는 물정화기술의 개발 및 사업화를 추진해 시 수익 약 4억 원을 창출했으며, 글로벌물산업 육성도시로 글로벌 경쟁력을 구축하는 데 박차를 가하고 있다. 향후 ㈜금호건설과 환경부 환경신기술 인·검증을 공동추진해 신기술 인·검증을 취득해 국내 공공하수처리장의 적용성을 높이고 깨끗한 물 재생을 통해 공공의 이익에 기여함과 동시에 시 수익을 창출할 계획이다.
또한, 베트남과 콜롬비아, 필리핀 등 지방정부의 자체 개발한 물기술을 통해 개발도상국에 진출해 국제적인 물부족 해결 및 물복지 구현에도 이바지할 계획이다. 한편, 경주시는 하수고도처리 공법과 수질연구실의 하수급속처리시설 등을 견학 장소로 제공해 홍보하고 있다. 그동안 다녀간 인원만 1만 명 이상이며 관내 유치원, 초·중·고교생은 물론 일반 시민들까지 견학함으로써 환경 교육과 홍보에 큰 기여를 하고 있다.
또한 물 관련 심포지엄 및 워크숍 등에 참여해 하수처리 공정 운영, 경주시 자체 연구개발우수사례를 알리고 관계 공무원 및 물 관련 전문가들과의 정보 공유·보급에 힘쓰고 있다. 이 밖에도 하수처리공정, 자체 연구개발 사례 등을 지역 주민에게 홍보하고 자체 견학코스를 개발해 활용하고 있다.
수중카메라가 부착된 IoT 펌프개발 및 적용사례
이 정 곤 ㈜그린텍 대표이사
그런데 수중펌프는 물 속에 넣어 사용하는 제품인 만큼 고장에 민감하다. 또한 이물질이 유입되면 유량 및 펌프효율 감소, 이상소음 및 진동발생, 전동기가 과부하 등의 문제점을 갖고 있다. 이는 진동으로 인한 베어링, 씰 등 부품 파손, 펌프 성능 저하, 전동기 부하로 인한 에너지 사용량 증가 등으로 이어져 유지관리비 부담으로 작용한다.
이를 해결하기 위해 ㈜그린텍은 지난 2017년 수중카메라를 장착한 IoT(사물인터넷) 수중펌프를 개발했다. 세계 최초의 스마트 펌프를 개발하겠다는 일념으로 2년간의 시행착오를 거친 끝에 얻은 값진 성과다. 이 펌프는 수중카메라 및 디스플레이를 통해 펌프 내 이물질의 실시간 감지가 가능하다. 또 근거리 유선통신(RS485, Ethernet) 방식을 도입해 스마트폰이나 제어실에서 펌프 상황을 실시간으로 감시·제어할 수 있다.
국내 처음으로 유럽 CE규격 인증 획득
수중카메라에는 펌프 내 유입되는 모래, 자갈 등 마모 유발 물질에 대비해 카메라 전방 유리를 최고의 내마모성 재질인 공업용 사파이어 글라스를 적용했다. 좁은 렌즈 주변공간을 투명실리콘으로 충진 가능한 구주로 설계해 김서림을 방지했으며, 센서를 내장해 펌프에 이물질이 끼거나 베어링 온도가 정상치를 벗어나면 실시간 이상 유무를 모니터를 통해 알려준다.
이러한 카메라를 장착한 수중펌프는 진공, 고압력에서 사용 가능한 제품으로 기존 제품을 적용할 수 없던 산업 및 공업 현장에 다목적으로 적용이 가능하다. ㈜그린텍은 수중펌프 기술을 해양 풍력발전이나 플랜트 등 새로운 사업 분야에 적용해 새로운 시장을 개척할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
㈜그린텍의 IoT 수중펌프는 국내 산업통상자원부 신제품인증(NEP) 등 특허는 물론이고 미국, 캐나다, 유럽 9개국 특허를 취득하는 데에도 성공했다. 특히, 펌프업계로는 국내 처음으로 유럽 CE규격 인증을 획득했다. 현재 캐나다에 실제 샘플을 보내는 등 구체적인 사업화가 진행 중이며, 글로벌 펌프 업체인 윌로(WILO)사에 제품을 납품하고 있다.
전해조 직접냉각방식 1종 차염발생장치 상용화 사례
김 현 택 ㈜하이클로 대표
액화염소는 「화학물질관리법」, 「산업안전보건법」등 관련법이 강화됨에 따라 운영자들이 액화염소를 사용하는 데 어려움을 겪고 있으며, 유지비용 또한 증가함에 따라 액화염소를 완벽히 대체할 수 있는 차아염소산나트륨(NaOCl, 이하 차염)이 주목받고 있다.
환경부는 수처리제 고시에 따라 2015년부터 차염 품질을 ‘1종’과 ‘2종’으로 규정하고 있다. 2종 차염은 1종 차염에 비해 유해물질인 암유발물질이 8.3배, 빈혈유발물질이 5배 많이 함유되어 있어, 안전하고 고품질의 수돗물을 생산·공급하기 위해서는 꼭 1종 차염으로 소독해야 한다.
㈜하이클로의 ‘전해조 직접냉각방식 1종 차염발생장치’는 유해물질 생성의 주원인인 생산차염의 온도상승을 최소화하기 위해 전해조 내부에 천공방지 열교환관을 직접 설치해 유해물질 생성을 억제시킨 국내 유일의 차염발생장치다.
생산차염 온도상승 최소화해 유해물질 생성 억제
㈜하이클로는 또 2015년 K-water 횡성 송정정수장에 장치를 납품한 뒤 고장 발생건수가 0건으로 나타나 안정성을 입증했다. 또한 유지관리가 매우 단순해 편리하며 무인 운영이 가능하고 독성물질이 발생하지 않아 취급이 용이하다. 내구성도 뛰어나 전극 수명은 10년 이상이다. 특히, 대규모 정수장에도 적용할 수 있다.
이러한 우수성을 인정받아 ㈜하이클로는 중기부 성능인증(20-ABZ0513)을 받았으며, 차염발생장치로는 국내에서 처음으로 조달청 우수제품(2020227)으로 지정됐다. 이 밖에도 K-마크와 우수발명품으로 선정된 바 있으며, 조달청 해외진출유망기업(G-PASS)에도 선정됐다.
㈜하이클로의 차염발생장치는 지난 2020년 7월 기준 전국 정수장 및 배수지 200여 개소, 하수처리장 21개소, 수영장 76개소, 전국 1천여 개 학교 급식소 및 대규모 단체급식소에 설치되어 있다.
아울러 미국 오스틴 시티(Austin City)정수장(944만7천500㎥/일) 외 5천여 개소, 영국 헌팅턴(Huntington)정수장(150만㎥/일), 일본 도쿄 아사카정수장(170만㎥/일) 등 해외 정수장에도 납품되며 수출 실적을 올리고 있다.
㈜하이클로는 해당 기술을 미래 물산업 발전의 신성장 동력원으로 선정하고 이를 위해 고용 증진과 R&D 투자를 강화하는 등 지속가능한 미래의 성장 기반을 구축하기 위해 역량을 강화할 계획이다.
[『워터저널』 2021년 12월호에 게재]