환경친화적 정수기술 도입으로 수돗물 불신 해소
자동운전 UF막여과 시스템 … 바이러스까지 제거
조합공정별 수처리 효율 뛰어나고 경제성 우수
▶▷막여과 실증 플랜트 참여 소감과 기술 수준은 …
좋은 물을 만드는 일이기에 남 보다 앞서 참여하였다. 현재 국내 상수도 보급률은 90%를 넘고, 대도시의 경우에는 100%에 가깝다. 최근에는 절수운동으로 물 사용량이 줄고, 노후수도관 교체로 누수율이 줄어 정수장 증설 필요성이 점점 감소되고 있다.
그러나 수질적인 측면에서 재래식 공법도 현재의 수질 기준을 맞출 수 있다고는 하나, 수돗물에 대한 불신은 아직도 여전하다. 또한 장기적으로 병원성 미생물에 대한 제거와 소독부산물 저감의 상반된 목표를 동시에 만족하는 선진국 수준의 정수 수질 기준이 요구되고 있다. 이에 대우건설은 상하수도 사업의 선도업체로서 향후 20년 이상의 수질목표를 고려한 장기적인 안목에서 신 개념의 정수처리 기술개발을 위하여 항상 노력 중이었다.
국내 상수원수의 최적인 공정 개발을 위한 서울시의 막여과 실증 플랜트 사업계획은 대우건설의 정수처리기술을 검증할 수 있고, 신기술의 적용에서 시행착오를 줄이는 중요한 기회로 판단하여 적극 참여하게 되었다.
▶▷UF를 선택하게 된 데는 어떠한 이유가 있으며 형식은 어떠한가
정수장에서 막여과 공정을 도입하는 목적은 입자성 물질 제거에 있다. 제거대상 물질을 기준으로 보면 0.001 내지 0.01 미크론의 입자제거가 가능한 막을 한외여과(UF), 약0.1 내지 0.2 미크론의 입자 제거가 가능한 막을 정밀여과(MF)라 한다. 이러한 제거 능력을 적용할 경우 UF는 바이러스까지 제거 가능하나, MF는 박테리아 및 병원성 원생동물 정도 까지만 제거 가능한 수준이다.
대우건설에서는 믿고 마시는 물의 개념에 초점을 맞추어 처리수질에 중점을 둔 UF를 우선적으로 고려하였다. 그러나, 처리 생산수량면에서 UF가 상대적으로 공경이 큰 MF보다는 적으므로, 운영비 측면에서 MF에 비교하여 유리하다고 할 수 없다. 따라서 대우건설은 처리수질과 경제성의 상반된 양면에서 국내 원수에 최적인 공정을 도출하기 위하여 MF에 대한 시험도 고려하고 있다.
막의 형식에 대하여는 내압식, 외압식, 침지식 등이 있으며, 대우건설에서 채택한 외압식을 비롯하여 세가지 형식 모두 서울시 실증 플랜트에 참여하고 있다. 일부에서는 이번 시험 결과에서 각 형식의 우열이 나타날 것이라는 의견도 있으나, 공정 구성이 서로 다르기 때문에 비교 평가되기는 쉽지 않을 것으로 판단된다.
▶▷갈수기에는 …
갈수기는 막의 운전에는 상수 원수의 조류개체수 증가에 대한 대비와 맛, 냄새 등을 유발하는 유기성 용존물질(DOC)의 제거에 중점을 두어야 할 것이다.
실증플랜트에서 1-3월에는 막 공정의 원수 직접 처리 성능을 평가하기 위하여, 한강원수를 전처리 없이 막으로 공급하여 처리효율을 시험하였다. 그러나 2월 초부터 한강 원수로부터 다량의 조류개체수가 유입되었으며, 막의 운전 압력이 정상값을 상회하여 불안정하게 운전되었다.
이에 약간의 응집제를 투입하여 침전시키는 전처리로서 막의 운전을 안정시킨 바 있다. 따라서 저수온기 및 조류개체수 증가시 전처리 없는 막 운전은 어려울 판단된다. 그러나 이번 실증 플랜트에서 전처리 공정의 단순화 가능 정도는 새로운 연구과제로 생각된다. 본격적인 갈수기인 4, 5월은 소독부산물 전구물질 제거 및 맛, 냄새 유발 물질 제거가 최우선 과제이다.
이를 위해서는 용존성 유기물질(DOC) 제거가 필요하며, 후공정인 활성탄 흡착으로 대차할 수 있도록 하였다. 운전결과 맛, 냄새 유발 물질인 Geosmin과 MIB의 경우 막여과수의 경우 약 20ng/ℓ이 검출되었으나, 활성탄 흡착수의 경우 검출되지 않는 등 조합 공정의 우수성을 확인하였다.
▶▷막여과공법에 대해 소개해 달라.
막여과 공정은 입자성 물질을 제거하기 위한 공정이다. 지금까지의 운전결과를 보면 탁도의 경우 0.05NTU이하, 입자수의 경우 10개/㎖이하 등 매우 우수한 성능을 나타내고 있다. 병원성 미생물의 경우 염소 소독에 상당한 내성을 가진 지아디아, 크립토스포리디엄의 제거에 대하여 막의 우수성은 매우 많이 보고되고 있다.
또한 UF의 경우 바이러스까지 제거가 가능하므로 염소소독제의 사용을 없애거나 최소화시킴으로서 염소소독에 의한 부산물을 저감할 수 있으며, 염소 냄새에 따른 수돗물 기피 현상을 없앨 수 있다. 또한 운전의 자동화가 가능하며, 전처리 공정을 최소화 할 수 있으므로 매우 경제적이며, 자동화된 정수장의 건설이 가능하다.
그러나 정수처리 공정에서 막여과가 전능은 아니다. 근본적으로 맛, 냄새 등을 유발하는 용존성 물질 제거에는 한계가 있으므로, 응집 및 활성탄 흡착 등 신개념의 공정 조합 기술이 필요하다.
▶▷사후관리는?
1년을 운영하면 우리의 상수 원수 처리에 맞는 기본적인 운영기술을 갖출 수 있을 것이다. 그리고 우리나라의 정수처리공법에 맞는 운영지침서도 만들 수 있다. 막여과의 경우 원수와 처리수의 경계가 극히 작기 때문에, 만일 분리막 파손등과 같은 사고 생길 경우에는 바로 처리수질에 영향이 나타날 수 있다.
사실 이 점이 막시설 도입을 주저하는 분들의 주된 걱정이다. 따라서 이러한 리스크에 대비하여 시설의 계열화 및 막파손감지, 주기적인 결함시험(Integrity test) 등의 관리 지침 준비 등에는 철저함을 기할 예정이다. 그리고 막공정은 자동화가 가능하여 보다 체계적인 운영과 관리인력을 줄일 수 있지만, 대신 보다 전문 기술을 가진 인력이 관리해야 되는 점도 간과해서는 안될 것이다.
▶▷화학세정부분과 동력 소모량은 어떠한가.
운영 개시 후 5개월 이상 되었으나, 운전 압력이 초기와 비슷하여, 막오염은 아직 생기지 않는 것으로 보이며, 따라서 화학세정의 필요성도 생기지 않았다. 동력 소모량은 서울시 수도연구소에서 계측 중이며, 5개사 모두가 비슷하다고 들었다.
▶▷하는 일이 남달라 자부심과 긍지를 느낄 것 같은데…
상하수도 분야에서만 20년 이상 근무하였다. 그리고 이번의 막여과 실증 플랜트 운영은 우리나라의 정수처리공정기술의 큰 전환점이 될 수도 있을 것이다. 과거에도 물처리를 천직으로 항상 열심히 하였다고 생각한다.
그러나 이번의 일은 막여과 기술이 국내에 정착될 수 있는가 하는 기로로 우리 담당 직원과 함께 특히 무거운 책임감을 느끼고 있다. 또한 신기술의 전면에 나서 새로운 길을 개척한다는 면에서는 매우 큰 자긍심도 느끼고 있기도 하다.
마지막으로 프로젝트에 참여하고 있는 서울시 수도연구소를 비롯하여, 5개의 업체 모두 때로는 경쟁 관계일 수도 있지만, 우리나라의 정수처리공법의 한단계 도약을 위해서는 서로 힘을 합친다면, 막여과 시장은 조기에 형성될 것이라고 여긴다. 그리고 우리나라의 정수처리기술의 발전에 특히, 막여과 기술발전에 조금이라도 기여될 수 있기를 바란다.
유명기업 돌아보고 호주 냉코사 MF방식 채택
기존시설 재활용쪾유지비 저렴 … 경제성 앞서
30년 환경사업 노-하우로 정수처리업계 선도
▶▷태영의 침지식 막여과 시스템 선택 배경은?
5개사가 모두 막을 이용한 공법을 택하고 있다. 초기 사업제안서 제출시에는 각 사별로 처리공정에서 뚜렷한 차별성이 있었다. 그러나 시간이 지날수록 업체간의 공정이 점점 비슷해지는 경향을 보이고 있다.
막여과는 여과 방안 중 하나로 모래여과의 대안으로 조명받고 있다. 본 사업과 관련된 계획은 대용량 정수장에 80개 항목의 수질기준을 만족하기 위한 신개념의 기술을 도입하고자 한다. 한강의 경우 계절별로 원수의 수질이 다르다. 예컨대 겨울의 경우 온도가 내려감에 따라 물점성의 차이가 발생하게 되고, 여름에는 탁도가 높아지는 변화요인이 생기게 된다. 따라서 원수의 변화에 적절하게 대응할 수 있는 막을 찾는 것이 우선적으로 필요하다. 또한, 적정한 설비 투자비와 경제성 있는 운영관리비에 초점을 맞춰 선정해야 한다.
최적의 막을 선정하기 위하여 세계를 직접 다 돌아다녀 봤다. 모듈 방식과 침지식 방식, 내압과 외압 방식 중에 태영은 침지식 MF를 선택했다. 이러한 이유로는 침지식의 경우 기존 정수처리공정에서 모래여과지를 대체할 수 있기 때문에 기존시설을 재활용할 수 있다. 이러한 점을 감안한다면 추가적인 부지가 필요 없기 때문에 더 경제적이라는 판단 때문이다.
▶▷UF와의 차이점 및 MF의 장점에 대해…
투과율(Flux)의 경우 UF가 MF보다 작다. 즉, MF의 경우 적은 단위면적에서 UF와 동일한 생산량을 얻어낼 수 있다는 얘기다. 따라서 같은 양의 물을 생산하고자 할 때 단위면적을 UF보다 최소화할 수 있기 때문에 사용되는 모듈도 적게 들고 설치면적이 적게 소요된다. 일부에서 UF방식이 여과가 더 잘된다는 주장을 하지만 MF방식을 통해서도 상수도연구소에서 제시하는 목표수질을 충분히 맞출 수 있다. 바이러스 제거율이 UF 5~6log, MF가 3~4log라는 이론적인 수치가 있지만, 미국 EPA의 먹는물 수질기준에 따르면 1~4log의 바이러스 제거율만 있으면 된다고 되어 있다. 따라서 MF만을 적용해도 기준 이상의 수질을 유지할 수 있다는 이야기다. 우리 공정의 또 다른 특징이라고 한다면 원수 수질에 따른 공정의 가변적 운전과 소독을 2번 한다는 것인데 기존방식의 염소소독과 UV소독을 조합하여 선정하였다. 우리 공정은 회수율의 측면에서 95%이상을 보이고 있다. 만톤을 기준으로 할 때 95%의 회수율에서는 배출수가 500톤, 10만톤이면 5000톤이 발생한다. 따라서 회수율이 높게 된다면 유실수(배출수)가 줄고, 처리용적율이 줄어 약품처리 등 부수적 비용의 지출이 줄어든다.
▶▷태영이 선정한 호주 멤코(Memcor) MF방식의 특징은?
현재 본 사업에 차여한 5개 회사 중 3개사가 MF방식을 채택하고 있다. 직접 호주 현장을 가서 확인한 뒤 멤코(Memcor)의 MF를 선택했다. 이유는 호주에 가보니 12만 6천톤의 호수 원수를 이용하여 여과하는 시설을 갖추고 있었으며, 물을 아끼기 위해 배출수 회수에 노력하고 있었다. 이곳에 설치해둔 농축설비에 착안해 침전공정과 막 공정 후단에 농축조를 설치하였다. 우리 방식은 압력식이 아니라 당기는 저압흡입방식이라서 다른 시스템과 비교할 때 동력비가 적게 든다. UF를 이용하더라도 맛쪾냄새 유발물질과 같은 용존성 오염물질에 대한 처리는 힘들다. 한강수계의 원수수질 특성, 처리수질의 안전성, 운전성 및 경제성 등을 전반적으로 고려하면, MF 및 입상활성탄 조합공정이 최적의 공정이라고 생각한다.
막공정의 운영은 초기 시설투자비보다 연간유지관리비까지 함께 고려해 전체공정 운영비를 책정하는 것이 중요하다고 생각한다. 막의 구매비용은 현재까지는 고가이나 대량생산 및 막공정의 표준화 및 대중화로 단가가 매우 낮아질 것으로 기대된다.
▶▷태영의 정수장 막여과 시스템 설치 현황은 어떠한가.
포천 이동정수장의 경우 모듈 타입의 UF방식을 채택했다. 간이상수도개념에서 응집쪾침전쪾여과기만 있기 때문에 땅을 굴착할 필요 없이 UF모듈을 채택했다. 복류수(지하수)의 경우 지표수와는 달리 탁도 및 수질 변화가 적기 때문이다. 따라서 UF, MF 중 무엇을 선택하는가의 문제는 현지 여건에 따라 다를 수 있다. 즉 설치비와 유지관리비까지 고려한 LCA 개념의 도입이 필요하다. 올 8월 시운전이 끝나면 준공할 예정이다. 시흥과 동일한 모델인 아사이 카세이 막(외압)을 사용했다. 포천은 UF막을 선택하고, 구의는 MF막을 선택했는데 외국의 다양한 모델 중에 현지 조건에 맞는 것을 제대로 선택할 수 있는 노하우를 가지고 있어야 한다. 그리고 지금의 선택에 자부심과 만족을 하고 있으며, 결과에도 만족하고 있다. 현재 포천시에서도 반응이 좋은 것으로 알고 있다. 이와 마찬가지로 12월까지 구의정수장의 시운전을 통해 한강수계에 막공정의 적용성이 우수하다는 인식이 확산되기를 바란다.
▶▷조류에 대한 대책은 무엇인가.
조류는 혼화쪾응집쪾침전공정의 처리효율을 떨어뜨리고 맛쪾냄새를 유발하는 문제점이 있다. 이를 위해서 우리 공정은 막공정 전단에 혼합쪾응집쪾침전의 전처리공정과 막공정 후단에 입상활성탄 공정을 두고 있다. 다량의 조류가 유입되더라도 전처리공정과 막공정에서 완벽하게 제거할 수 있다. 또한, 맛쪾냄새 유발물질은 후단의 입상활성탄(GAC)공정에서 완벽하게 흡착제거 할 수 있다. 막의 운전과정과 관련된 모든 내용을 보여주는 열린 자세로, 막여과 시설의 한 단면을 아크릴로 제작하였기 때문에 막의 여과과정과 역세척과정을 그대로 볼 수 있다. 이는 모든 정수처리과정에서의 투명성을 확보하겠다는 의지이기도 하다. 직접 보고 확인한 뒤 구매해야 돈을 주고 사더라도 안 아깝지 않겠나(하하).
▶▷태영과의 인연과 태영의 환경사업에 대해 소개해 달라.
(주)태영 입사하기 전 두산기계, LG기계에서 10여년간 근무하였고, 수처리 및 대기분야 등 환경관련 Project 설계 및 시공업무를 수행해오며 나름대로의 Know-How를 축적했다. 그러한 경험을 토대로 국내 상쪾하수도관련 설계쪾시공쪾운영분야에서 부동의 위치를 확보하고 있던 (주)태영에서 보다 넓은 세계를 경험하고 싶었다. 주위 분의 소개와 개인적인 의지를 갖고 ’99년 2월 1일 태영에 입사하여 현재 환경사업본부에서 근무하고 있다.
2010년 이후 인류는 심각한 ‘물’부족을 겪을 것이라고 한다. 이에 (주)태영은 SBS와 함께 ‘물은 생명이다’라는 캠페인을 벌이고 있으며, 더불어 이러한 미래를 대비하기 위해 앞장서 환경프로젝트를 추진 환경기초시설의 설계쪾시공쪾시설물의 위탁운영 및 S.O.C 민간투자 사업 등 종합적인 환경 사업체계를 구축하고 있다. 특히 태영은 환경기초시설 분야 중 하수 및 정수처리시설 분야에서 국내 일류의 설계 및 시공사로서 실적을 쌓아왔다. (주)태영이 추진한 주요 프로젝트는 구리쪾성남쪾수원쪾군장쪾구미 등의 하쪾폐수처리시설, 문경가은쪾남양주진건쪾전주시 하수처리장 등의 SOC사업, 강북쪾성남복정쪾일산쪾포천이동 등의 정수처리 사업, 양산쪾김천쪾증평 등 하수처리장 위탁사업 등 수십여 건에 달하고 있다.
또한 차세대 환경사업분야로 기대되는 Membrane을 적용한 정수고도처리 및 하쪾폐수(MBR)처리분야에 있어서 그간의 축적된 경험과 기술을 살려 모든 이들이 깨끗하고 맑은 환경속에서 풍요로운 인간의 삶을 누릴 수 있도록 책임과 역할을 다할 것이다.
지켜봐 주십시오. 태영 화이팅!
침지식 UF방식 채택으로 응집과 여과를 한번에 처리
전처리공정인 침전지가 불필요 … 좁은 부지에 설치 가능
환경연구소 운영으로 ‘물’관련 독보적 기술력 자랑
▶▷ 한화/새한의 침지식 UF 막여과시스템의 장점은 무엇인가.
침지식 UF 막여과 방식은 응집공정이후에 별도의 침전지를 거치지 않고 바로 막여과 처리하는 방식이라 할수 있다. 구의정수장에 설치한 시스템은 침지식 막여과 방식으로 장점이라면 가압식 여과 방식에 비해 탁도가 높은 물을 처리하는데 유리하다는 것이다. 국내의 하천이나 댐지역의 상수 원수는 장마철에 10여일 정도가 300`~500 NTU를 기록하게 되는데 이를 고려해봤을 때 고탁도에 강하고, 기존 외국의 사례에서 보듯이 사용실적이 많아 신뢰도가 검증된 UF막을 채택한 점이 강점이라 하겠다.
침지식 UF 막여과 시스템이 고탁도에 강한 것은 분리막을 수조에 침지시킨 상태에서 강하게 공기를 불어넣으면서 운영하므로 공기방울세척기의 원리와 같이 공기방울이 막표면을 세척하기 때문에 구조적으로 가압식 여과방식 보다 오염에 강할 수밖에 없다.
전처리공정인 침전지가 불필요하므로 기존의 응집 침전 방식에 필요한 부지의 50%정도의 부지에 막여과 시스템을 설치할 수 있다. 당사에서 채택한 분리막은 내약품성이 강하며, 막이 잘 끊어지지 않는다. 막에 사용되는 가닥에 볼링공을 매달아두어도 멀쩡할 정도로 질기고 강하다. 전시장에 이를 전시해 두었으니 눈으로 직접 확인해볼 수 있다.
한화/새한의 막여과 고도정수처리 시스템의 장점을 요약하자면 설치부지가 적게 드는 컴팩트형이며, 국내 상수원수의 특징인 고탁도에 유리하다는 것이다. 또한 흡입펌프를 사용하므로 동력비도 적게 든다. 운영비의 경우 국내 S전자에 설치돤 50,000톤/일 규모의 막여과설비의 사례를 보면 순수 운영비가 44원원/톤이며 분리막 교체주기를 7년으로 고려하여 교체비까지 포함할 경우 70원/톤으로 국내의 정수처리 단가에 비해 훨씬 저렴하다고 할 수 있다. 대규모로 설치한다면 운영비용은 더 떨어지게 될 것이다. 초기 시설 투자비의 경우 분리막 값 때문에 투자비용이 10%~ 20%정도 더 들지만 분리막 값은 5년전에 비해 1/3이하이며 점차 떨어지는 추세로 향후 분리막 시장이 활성화 되어 분리막이 다량 보급시 분리막 공급가는 더 떨어질 것으로 예상되므로 점차 투자비 차이가 줄어들 것이다. 하지만 설치부지 적게 필요하기 때문에 현재의 상황에서라도 부지비용까지 고려해서 투자비를 산정한다면 초기투자비가 오히려 기존 방식보다 더 저렴 할 것이다.
▶▷ 그동안의 정수시설 공사 실적은
한화 건설은 20003년에 국내최초로 시흥 정수장에 3,600톤/일 규모의 분리막 정수시설을 설계, 시공한 바 있고 기존의 응집 침전 방식에 의한 400,000톤/일 규모의 천안시 정수장을 시공한 실적이 있다. 당사가 채택한 Zenon사의 분리막 적용실적은 국내는 S전자 50,000톤/일 규모의 정수처리시설을 대표적으로 꼽을 수 있으며, 250,000톤/일 규모의 싱가포르 체스트낫 정수장등이 침지식 분리막 여과방식으로 건설되었다.
분리막을 선택할 때는 국내 실정에 맞는 제품을 적절히 잘 선택해야 한다고 생각한다. 분리막의 경우 하나가 끊어져도 미생물 오염에 의한 위험도가 높기 때문에 기술력에서 검증된 외국 상품을 사용하고 있지만 향후 국내 생산 분리막도 장기간 사용실적을 축적하여 신뢰도와 안정성이 입증 된다면 실제 적용도 가능할 것이다. 국내 막 성능의 우수성이 검증된다면 이후 교체시기 때 막을 국내 상품으로 교체하는 것도 충분히 고려해 볼 수 있다고 생각한다.
▶▷ 갈수기 조류 발생시 대응책은?
크립토스포리디움, 지아디아 등은 모래여과시설로는 완벽하게 처리되지 않는다. 1993년 미국에서발생한 밀워키 정수장 사고는 크립토스포리디움에 의한 수인성 집단발병사건으로 밀워키시민 160만명이 크립토스포리디움을 함유한 수돗물에 노출되어 40만명(25%)이 발병하였고 면역력이 없는 에이즈환자 100여명이 사망한 사례가 있다. 여과 정수 처리기술은 기존의 모래여과 기술 보다 수십 수백배의 탁도 제거 능력을 가지고 있다. 분리막 정수처리기술은 조류를 99.9999%까지 제거 할 수 있어 분리막 자체가 조류 발생에 대한 대응기술이라고 할 수 있다. 물론 조류가 다 걸러져도 냄새와 맛은 그대로 물 속에 용존해 있을 가능성이 있다. 따라서 조류 다량 발생시는 맛 냄새를 제거 하기 위해 분말활성탄 처리 공정을 설치함으로써 고도정수 처리가 가능하다.
▶▷ 한화건설 한화환경연구소에 대해 …
한화 환경연구소는 한화그룹의 환경보전운동인 ECO YHES 운동의 환경기술지원 기능을 가지고 1990년에 환경기술센터로 출발하여 현재까지 운영해 오고있다.
그동안 쌓인 노하우를 바탕으로 소극적 환경관리에서 적극적인 사회 환경보전으로의 전환을 위해 환경사업에 참여하게 되었다. 폐수, 하수 등 ‘물’처리기술을 중심으로하여 국내 최초 하수고도처리 신기술인 HDF Process, 분리막을 이용한 HS-aMBR 시스템 등 수처리분야의 독보적 기술을 확보한 바 있고 최근 상수분야 연구를 시작하여 종합적으로 수처리 관련 기술을 개발하여 특화하고 있다. 그 동안의주요 사업화 실적으로는 HDF proces를 적용하여 화성, 파주, 서천, 군포, 태안등 9개처리장 총용량 84,000톤/일의 하수처리장을 수주하여 가동 및 시공 중에 있다.
연구소에는 슬러지 처리기술, 음식쓰레기 처리기술, 토양오염복원기술 등을 보유하고 있으며 향후 비점오염원 처리기술, 생태계복원기술 등으로 그 영역을 확대시켜나갈 계획이다.
▶▷엔지니어로서 국내 오수쪾하수 처리 분리막 기술 및 시설을 평가한다면?
엔지니어는 현실적 수준에서 된다, 안된다에 대해 명확하게 말해주어야 한다. 이런저런 경우의 수를 이야기 하는 것은 실력있는 기술자가 아니라고 할 수있다. 국내막의 경우 현재 기술로서 오수, 하수 처리에서는 안정성이 상당히 입증되고 있다. 3~4년 정도 장기간 사용사례도 있기는 하나 5~7년동안 실제 사용할 수 있느냐의 문제는 가능성은 있으나 시간이 더 필요한 실정이다. 이와는 달리 상수처리에 사용하기에는 아직 충분한 검증이 되지 않았기 때문에 사용에 신중할 필요가 있다. 국내품은 2~3년후 기술이 검증된 다음에는 가격 경쟁력이 생기기 때문에 사용 가능하다고 생각한다.
▶▷ 기술을 가지고 독자적으로 사업 하는 것은 어떤가?
(하하)기술만 가지고 독자적으로 사업에 성공하기는 힘들다. 개인이 사업을 한다면 ‘기술’과 ‘사람’은 해결될 수는 있겠지만 자본을 확보하기가 어렵기 때문이다. 사업을 수주하려면 실적이 있어야 하므로 관을 상대로 하는 사업은 수주 자체를 받기 힘든 것이 사실이다.
또한 기술개발기간과 비용의 확보도 문제이다. 예를 들면 HDF process의 경우 5 년간 20억의 기술개발비가 소요됐는데 정부지원 6억, 한화가 14억 정도 투자하여 개발 하였다.
개발 완료한 이후에 개발된 기술을 사회에서 얼마나 믿어 주느냐가 큰 관건인데 개인이 개발한 것과 한화가 개발한 것은 대외 신뢰도에서 큰 차이가 있다. 한화가 모체로서 보증해주기 때문에 기술의 신뢰성이 한층 확보되어 개발기술의 상업화가 가능했다고 생각한다. 그점에 있어서는 한화에 근무하게 된 것도 성공의 요인이자 행운이며 이에 감사하고 있다. 기술개발에 성공하기 위해서는 기술자는 개발 아이디어를 회사는 자금과 신뢰를 주는 윈-윈 전략이 필요하며 항상 자신감을 갖고 회사에 필요한 사람이 되도록 끊임없이 자기계발에 힘써야 한다고 생각한다.
서울시 막여과 실증플랜트에 참여한 유일한 중소기업
정밀여과막(MF)를 이용한 막여과 고도정수처리 시스템
20년간 막여과 ‘한우물’ 기술 결실
10여년 전부터 막여과 정수처리 납품실적 보유
생산수 탁도 0.04∼0.05정도로 안정적
주식회사 비룡(대표이사 원교/www.biryong.co.kr)이 서울시 상수도연구소에 설치한 막여과 정수처리설비의 설치비용은 현재 실증플랜트에서 나타난 추후 보완부문까지를 고려해 약 3억원 정도라는 게 실무관리자인 하태상 부장의 설명이다.
실증플랜트에 적용된 막여과 정수처리 설비는 1일 500㎥을 생산할 수 있는 용량으로 ’03년 12월초에 시운전을 마치고 운영한 결과, 지난 5월 30일 기준으로 원수의 탁도 14~15NTU에 대해 막여과 처리수가 0.058NTU를 기록하고 있었고, 수온 12℃정도에서 운전압력은 68KPa정도였다.
또한 시운전후 약 6개월 동안의 운전결과를 보면 생산수의 회수율은 설계치의 90%를 상회하는 92∼93%정도로 기대이상의 결과를 나타내고 있고, 생산수의 탁도는 0.04∼0.05정도(서울시의 자체 측정결과)로 안정적인 결과를 보여주고 있다.
실증플랜트에 적용된 여과막의 종류는 케이싱수납형 중공사 막모듈로써 공칭공경이 0.1㎛의 정밀여과막(MF)이며, 소재는 PVDF(폴리불화비닐)로 내약품성 및 기계적 강도와 신도가 아주 우수한 특성을 지니고 있다.
특히 본 실증플랜트에 적용된 막은 대규모처리용량에 적합하게 고안된 것으로 1일 1만㎥의 처리규모의 경우에도 설치면적이 16㎡(폭 4.3m,에 길이 3.7m) 정도로 설치면적에 대한 경제적 우수성을 지니고 있다.
주식회사 비룡은 본 실증플랜트에서 ‘먹는물에 대한 안전의 중요성에 대비하여 내약품성 및 기계적 강도와 신도가 아주 우수한 최첨단 막소재인 PVDF재질의 막을 사용한 것이 특징’이라고 강조하고 있으며, 항시 생산수의 수질을 감시하기 위하여 산란광방식의 탁도계와 레이저방식의 미립자측정기를 설치하였다.
전처리설비로는 분말활성탄 설비가 설치되어 있는데, 이는 서울시의 한강원수의 특징 중 연평균 약 3주정도의 일정기간 동안 이ㆍ취미가 발생하는데 이를 제거하기 위해 활성탄여과공정을 도입하게 된다.
입상활성탄설비의 경우에는 설치공간(직경 2m, 높이 4m) 및 유지관리 측면에서 다소 어려운 점이 있는 반면, 설비의 설치공간이 컴펙트하고 일정기간만 가동해야하는 특성을 고려하여 분말활성탄 공법을 설계하게 되었다고 하부장은 밝힌다.
이수은 과장은 “운영관리시스템도 완전 컴퓨터로 원격감시제어가 가능하도록 완전 무인자동화 시스템이 구축되어 있으며, 설비의 문제발생에 대비하여 자체 관리팀을 구성하여 상시 감시시스템을 갖추어 대처하고 있다”고 말한다.
경제적 운전공법 적용해 전력사용량 최소화
또한 비룡의 실증플랜트는 운전경비를 최소화하기 위하여 인버터형 모터 등을 사용하여 경제적인 운전공법을 적용하여 전력사용량을 최소화 한 것이 특징이다. 실제 확인된 전력사용량은 지난 6개월동안 16,067KW로 1㎥생산하는데 약 0.27KW정도로 아주 저렴하고 경제적이다.
그러나 이러한 실증플랜트의 안정적인 운영에도 불구하고 운전시에는 걱정요소가 전혀 없는 것은 아니다. “5개사 중 지난해 12월초 저희가 가장 먼저 시운전 및 정상가동을 하였습니다. 당시 탁도가 약 3NTU정도였지만, 한강수계의 특징이 우천시 단시간에 약 14∼40NTU정도로 탁도가 변화하여 이에 대한 안정적인 대처방안이 관건입니다”며, 이러한 문제점을 해결하기 위해 각 참여사들이 본 실증플랜트에 심혈을 기울였다고 하부장은 밝혔다.
또한 이 과장은 “하절기 집중호우시 고탁도 원수에 대한 대책이 무엇보다 중요하다”면서 이에 대비하여 전처리 설비가 있으나 원수의 고탁도로 인한 급격한 과부하로 계내 압력상승 등의 문제점이 발생 가능하지만 전처리 설비의 역세정 주기의 조정 등으로 해결이 가능하다며 이에 대한 빈도 등은 실증플랜트를 운전하면서 최적의 운전조건을 찾아 대처하여야 한다고 말했다.
20여년의 오랜 노하우·기술력 보유
주식회사 비룡은 막여과 정수처리 설비 부문에서 20여년의 오랜 노하우와 기술력을 보유하고 있으며, 우리나라와 유사한 일본의 막여과 시스템 기술을 접목하고 있다. 일본 막여과 정수처리 설비의 시장점유율 약 70%정도를 지니고 있는 일본의 수도기공주식회사와 기술을 제휴하고 있다는 것이 이원교 대표이사의 설명이다.
무엇보다 주식회사 비룡은 선도적 시장개척정신으로 신속하게 정부가 막여과사업을 주도하기 이전인 '95년부터 일부 고급아파트에 상수 및 지하수를 정수하여 공급하는 막여과 정수처리 중앙공급시스템의 1일 300~500㎥규모의 실적을 다수 보유하고 있다.
이미 일본에서 ’91년 후생성주관으로 산·학·연 합동으로 추진한 수도수 정수기술-MAC21프로젝트에서 검증된 막모듈 기술을 도입하여 막여과 정수처리를 한 설비의 실적이 있다. 기술력에 있어서는 대기업에 결코 뒤지지 않는 충분한 경쟁력을 확보하고 있으며, 이에 이번 서울시 막여과 정수처리 실증플랜트에 대기업과 어깨를 나란히 할 수 있는 계기가 되었다.
최근 막 가격 하락에 따라 대규모 설비에서도 경제성이 있게 되었다는 이사장은 “이번 실증 플랜트에 적용된 시스템은 기존의 정수시설로는 제거되지 않는 크립토스포리디움, 지아디아와 같은 원생동물 등이 막여과로 100%제거가 가능하여 생수 수준의 먹는 물을 만들 수 있는 완벽한 시스템”이라고 강조했다.
특히, 비룡은 대표적인 프로젝트로 한국수자원공사와 공동으로 막여과 정수설비 연구 프로젝트를 1년 6개월 동안 공동 연구하여 실용화에 성공하였으며, 이미 김천 지례정수장에 1일 300㎥의 막여과 정수설비를 설치하여 시범사업으로 가동 중에 있다. 이밖에도 8년전 현대자동차 아산공장에 1일 5천㎥ 규모의 폐수 재이용 및 무방류 설비를 막처리 기술로 처리하는 업그레이드 된 기술력을 입증시켜주고 있다.
주식회사 비룡이 이러한 막여과 정수처리 설비의 독보적인 기술력을 갖추게 되기까지는 나름대로의 이유가 있다. 기술력 향상을 위한 끊임없는 기술개발 투자노력도 성장엔진으로 작용했지만, 전체 40여명의 직원 중 엔지니어링파트에 거의 절반인 18명의 기술력을 투입해 기업 사활에 과감한 승부수를 던진 이 사장의 뚜렷한 목표의식이 더 큰 빛을 발했기 때문이다.
주식회사 비룡이 중소기업으로서 이번 5개사의 막여과 실증플랜트 운영에 대기업과 어깨를 나란히 한 것은 모든 중소기업의 서러움을 한꺼번에 날려버린 쾌거가 아닐 수 없다. 이러한 결실은 그동안 노력해온 비룡의 값진 노력의 산물이기에 그 감회는 이사장뿐만 아니라 모든 직원들에게 더욱 가슴 뭉클한 감동으로 다가오고 있는 것이다. 글 / 이준채 기자
검증된 안정성 축적된 노하우 장점
대형모듈 설치 … 관리포인트 줄여 간편운전 가능
크리스탈 프로세서 공정 맛·냄새 제거 탁월
UF 방식 장기적 고도정수처리에 부합
멤브레인은 일반적으로 다양한 원수에 적용할 수 있는 여러 가지 재질이 있다. 이른바 정밀여과로 알려진 MF는 부유성 입자와 박테리아등의 분리가 가능한 수준의 재질이다.
데그레몽이 선택한 UF 방식은 MF방식보다 더 미세한 정수처리가 가능하다. 데그레몽측은 UF 멤브레인 방식을 택한 배경에 대해, 정수와 미생물제거 처리에 적합한 최적의 공극크기와 필수 영양염류를 보존할 수 있다는 장점을 들었다.
또한 막여과 방식의 도입은 결국 장기적으로 고도정수처리를 추구하는 일이기 때문에 MF방식은 사회적 요구와 향후 기준강화에 따라 추가적 비용을 필요로 할 수 있는 단점이 있다고 한다.
데그로몽은 지난 20여년간 UF방식으로 전 세계 25개국 200여 플랜트에 현재까지 설치·운용하고 있다는 점을 들어 시스템의 안정성은 이미 검증된 사항이라고 강조한다.
그러나 현실적으로 색도 및 이취미등을 유발하는 용존성 물질은 MF나 UF 단일 공정으로만 완전한 제거가 불가능하다. 그래서 UF나 MF를 이용하면 기존정수처리공정에서와 같이 산화, 활성탄 흡착등의 공정과 조합이 필요한 것이다.
이를 위해 데그로몽은 CRISTAL Process로 명명한 고유의 공정을 통해 제거 효율을 극대화하고 있다고 한다. 이 공정은 막 단독 공정시의 유기물 제거율 5∼25%를 50∼70%까지 높여주고, 색도와 맛 냄새 제거율도 85%이상 가능케 해준다.
특히 농약 및 살충제와 같은 위험요인은 100% 제거가 가능하다. 또한 막여과의 일차적 목적인 상질의 물공급과 더불어 물의 맛과 냄새를 제거하는 궁극적 목표를 위해, 별도의 실험팀을 운용할 만큼 CRISTAL Process의 운용 신뢰도는 높다고 한다.
경험과 노하우가 안정성을 보장할 것
이들의 자신감은 또한 세계 각국에 설치된 200여 막 플랜트가 말해주는 현장경험과 노하우라고 강조한다. 막 설비는 단기간의 설치가 가능하지만 수십년을 내다보는 투자의 개념이 중요하다는 것이다.
장기간 운영에 대한 문제 해결능력과 노하우도 오랜 시간에 걸쳐 축적된 이들만의 장점이라고 말한다. 25년 가까이 경험하면서 보완해 온 문제 해결능력은 하루아침에 쌓을 수도 쉽게 공개할 수도 없는 그들만의 노하우라는 설명이다.
게다가 데그레몽 아쿠아소스는 단순한 막공급회사가 아닌 수처리전문 회사로, 생산된 멤브레인은 지속적인 연구 개발을 통해 안정성을 확보한 멤브레인으로 현재까지 평가받고 있다고 한다.
대개 침전지 후단과 정수이후의 수질을 측정할 때 탁도계를 사용하게 되는데, 이때 타사와 달리 최종 정수에 데그레몽이 레이저탁도계를 사용하는 이유도 처리 효율에 대한 자신감이 있기 때문이라고 설명했다.
현재 데그레몽은 플랜트상 CA(Ce llulose Acetate)막을 사용하고 있다. 이 재질의 특징은 높은 투과유속이다. 투과유속이 높다는 것은 그만큼 처리용량이 많다는 것을 의미한다.
그런데 CA막은 제 1세대의 오래된 막으로 인식되면서 그에 못지 않은 오해도 많다. 이들이 주장하는 CA막의 장점은 수명이 타 재질에 비해 길고 투과유속이 많으며, 막의 지속성이 오래 보장되는 점이다. 막의 지속성이란 어떠한 외부적 환경에도 처리능력이 쉽게 저하되지 않고 꾸준한 성능을 유지하는 것을 의미한다.
또한 UF 막의 형태는 IN-OUT 방식으로 비교적 막힘이 덜하고, 슬러지가 쉽게 제거되는 장점이 있다. 또한 국내에서 막여과를 본격 적용하게 되면 사실상 ‘대용량’플랜트가 요구되는데, 이때 데그로몽의 특징인 대형모듈과 투과유속이 많은 재질의 특징은 약점이 아니라 강점으로 작용할 것으로 전망했다.
대형모듈의 장점 적극 활용 … 탁도별 다양한 처리공정 가능
이들은 무엇보다 운영관리상의 용이성을 장점으로 꼽았다. 단일 모듈당 여과 면적이 넓고 모듈 수량을 최소·최적화 할 수 있어 대형정수장의 고도처리에 적합하다는 것이다.
온데오 아쿠아 소스의 대형 모듈은 완전 자동 운전제어가 가능하며 전체 모듈의 수량을 감소시킬 수 있다. 모듈수가 작다는 것은 관리포인트와 면적이 작아진다는 것을 의미하기도 한다.
따라서 관련 부속과 부품이 상대적으로 적고 단순하며, 동력비 면에서도 경제성을 획득할 수 있다. 또한 고장 발생시에도 문제가 된 모듈만 차단이 가능해 전 공정을 정지시킬 필요가 없는 장점이 있다. 이처럼 단순한 관리포인트는 향후 막여과 기술을 소규모 처리시설에 적용함에 있어 장점으로 부각될 가능성이 높다.
계절별 원수수질 변동에 따라 다양한 처리공정을 병행하거나 단독공정으로 처리할 수 있는 점도 데그로몽 만의 장점으로 들었다. 즉 원수의 수질상태에 따라 5개의 공정 중 선택, 탁도의 변동에 따라 적절한 운전방법으로 가변적 자동 운용이 가능하다는 것이다.
현재 데그레몽은 전 세계적으로 약 1,000,000 ㎥/ 일 이상의 생산용량 설치 실적을 바탕으로, 한외 여과막에 의한 정수처리분야에 가장 오래된 역사를 보유하고 있다. 연륜에서 우러나오는 노하우가 국내 업체와의 경쟁적 지식 교류를 통해 더욱 다져질 것으로 기대된다.
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