지난 2008년 10월 (주)팬아시아워터 법인이 설립되면서 출발한 (주)팬아시아워터(대표이사 조규곤)는 현재 물 환경산업계의 다크호스로 부각되고 있다.
이미 법인 설립 이전부터 선진기술보유국인 미국 등에서 기술이전 계약을 맺기도 했다. 회사 설립 초기에는 강변여과와 막여과 두 가지를 중점 육성사업으로 추진해왔다. 현재 팬아시아워터는 수자원사업부, 수처리사업부, 환경사업부, 해외사업부로 구성되어 운영된다.
수자원사업부에서 담당하고 있는 강변여과는 미국에서 활성화된 기술로 지자체와 산업시설에서 활용된다. 이 부서에서는 방사형 수평집수정의 조사와 설계, 시공과 유지관리뿐만 아니라 강변여과수 개발지구의 지질조사와 현장시험 등을 실시하고 있다.
방사형 수평집수정 기술 활용 강변여과수 홍수기와 갈수기 관계없이 연중 일정한 수량·수질 확보
수처리사업부는 강변여과와 함께 중요하게 추진되는 막여과 설비를 담당하는 부서로 막여과 파일럿 설비 운영과, 시설의 설계·시공·유지관리 업무를 담당하고 있다.
즉 정밀여과(MF) 정수시설의 설계 및 시공과 운영 및 유지 관리 등을 수처리사업부에서 담당하고 있다. 환경사업부는 폐기물을 활용한 에너지 자원화를 위한 하수슬러지의 처리 및 감량화, 반류수의 인제거, 바이오가스 활용 등을 추진하는 부서로 파일럿(Pilot)운영, 시설의 설계와 시공·유지관리를 맡고 있다.
해외사업부는 해외 물 산업 선진국들의 기술 도입과 기술협력 관리 및 해외시장 개척에 나서고 있다. 강변여과수는 하천이나 호소의 인접지역에서 비교적 장기간 동안 하상충적층을 자연적으로 통과하여 여과된 지표수와 배후의 지하수를 취수하는 원수를 말하는데, 이러한 취수방법을 간접취수 방식이라 한다.
이 기술은 1810년 영국의 글래스고우 수도국에서 처음으로 도입한 것으로, 19세기 중반 들어 유럽에서는 간접취수방식을 수도시설로 공식 채택해 사용하고 있다.
특히 독일과 네덜란드 등 선진 유럽의 경우 강변여과수 취수의 의존도가 높고 안정적인 정수장을 운영 중에 있다. 최근에는 미국에서 간접취수방식의 강변여과수 개발에 적극적인데, 소독부산물 및 원생동물 병원체 등 오염물질의 효과적인 처리가 장점으로 밝혀지면서이다.
국내의 경우 취수원의 다변화와 간접취수방식의 장점이 부각되면서 강변여과수 개발을 적극 검토하고 있다. 강변여과수의 특징으로는 홍수기와 갈수기에 관계없이 연중 일정한 수량과 수질의 확보가 가능한 점이다.
또 지표수의 돌발적인 수질오염 사고에 충격부하 저감으로 능동적 대처가 용이하며, 정수공정이 단순하다. 이 때문에 정수비용이 절감되고, 소독부산물의 감소로 정수장 운영에 효율적이고 경제적이다.
특히 크립토스포리디움이나 지아디아 같은 지표수의 병원성 미생물의 제거와 급수인구 증가에 따른 취수시설 확충에 효율적이며 경제적 시공이 가능한 점도 주요 특징으로 꼽힌다. 때문에 상수원 보호구역 해제로 인한 민원 문제가 해결 가능하고, 생물학적 오염물질의 자연제거 역시 가능하다.
조규곤 대표이사는 강변여과수 개발의 필요성을 이렇게 강조한다.
“강변여과수는 홍수기 및 갈수기의 수질과 수량변화에 민감하거나, 돌발적인 수질사고가 발생할 때 직접적인 피해가 가중되는 지표수 직접 취수에 의한 문제점이 해소된다는 점과, 수도권과 낙동강 유역 등 산업화 지역의 깨끗한 수질의 수도 원수 확보, 광범위한 상수원 보호구역의 효율적 관리 차원에서 이 기술이 필요합니다.”
현재 강변여과수 취수시설의 종류로는 수직정호(Vertical well), 경사정호(Slope well), 방사형 수평집수정(Radial collector wells)이 있다.
그런데 수직정호와 경사정호는 1일 취수량이 3천㎥ 이하이며, 시설 수명이 짧은 단점이 있다. 때문에 방사형 수평집수정이 대안으로 제시되고 있다. 방사형 수평집수정은 집수정(우물통)을 일정 심도까지 잠함시킨 후, 주대수층 구간에서 수평방향으로 다수의 정호를 방사상 형태로 설치해 집수정 내부로 지하수가 유입되도록 해 취수하는 시설이다.
이 기술은 1905년 미국 아이오와 주립대학 레오 레니(Leo Ranney) 교수에 의해 수평정호 시공기술로 개발됐다. 이것을 가장 많이 활용하는 분야가 강변여과수 취수시설이다. 강이나 호소의 인접지역에서 비교적 장기간동안 하상충적층을 자연적으로 통과해 여과된 지표수와 배후의 지하수를 취수하는 시설이다.
또 대용량 지하수 취수시설로도, 조합집수정 취수시설, 해수간접 취수시설, 대용량 인공함양 주입시설 등에 활용된다.
슬러지 해양 배출 금지에 따른 하수슬러지 감량을 통한 바이오가스 생산 기술 개발
한편, (주)팬아시아워터에서 중점적으로 추진하고 있는 것이 하수슬러지 처리기술이다.
슬러지란 정수, 하수, 산업폐수, 분뇨 등의 처리과정에서 물리·화학적으로 분리시킨 최종산물을 말한다. 일반적으로 처리공정에 투입돼 증식된 불용성 고형분인 미생물 덩어리다.
(주)팬아시아워터가 조사한 국내 하수슬러지의 발생량을 보면 지난 1998년에 144만 2천 여 톤이지만 지속적으로 늘어 2005년에는 257만 4천여 톤, 올해는 현재까지 대력 282만 톤에 이른다. 그 가운데 해양배출이 2005년에 발생량의 76.8%에 이르는 198만여 톤이었으며, 현재는 61.2% 가량이 바다로 버려졌다.
반면 하수슬러지의 재활용 비율은 1998년에 전체 발생량의 2%에 불과한 3만4천310톤, 2005년에는 10.7% 가량인 27만 5천여 톤에 불과하다. 하수슬러지는 기존에 소각하거나, 건조, 탄화, 고화의 방법으로 처리해 왔다.
이중에 탄화는 하수슬러지 폐열을 이용해 1차 건조 후, 공기가 차단된 탄화로에서 건류시켜 탄소분과 탄화물로 만드는 공정이다. 또 고화기술은 하수슬러지에 고화재를 혼합해 일정 기간 양생시켜 흙과 같은 물성으로 변화시켜 일일복토재 등으로 활용하는 것이다.
이들 기존처리방법의 문제는 하수슬러지 재처리 과정에서 에너지 소비가 많다는 점과, 고가의 처리시설 설치비용 소모, 시설의 잦은 고장으로 운영과 유지가 어려운 점, 생산된 재활용품의 용도가 한정돼 있다는 점이다.
특히 런던협약 ‘96의정서’ 발효에 따라 하수슬러지를 포함한 폐기물의 해양배출기준이 대폭 강화되고 있으며, 내년부터 하수슬러지의 해양배출이 전면 금지된다. 이에 따라 정부에서 기존 하수슬러지의 해양투기와 매립을 대신할 처리기술에 대한 검토 시점에 와 있는 실정이다. 이런 상황과 맞물려 팬아시아워터는 하수슬러지 원천 감량화를 목표로 기술 개발에 적극 나서고 있다.
조 대표가 밝힌 슬러지 감량 기술에는 생물학적 처리방법으로 고온 호기성 소화, 혐기성 소화가 있다. 화학적 처리에는 초음파·오존·전해·알칼리 약품처리와 과산화수소와 철 촉매반응의 방법을 활용한다.
물리적 처리에는 고속파쇄와 임계처리가, 복합처리에는 알칼리 처리와 기계파쇄 방법이 있는데 화학과 물리적 처리방법을 동시에 활용하는 것이다. 이외에도 감압파쇄와 가열과 초음파를 동시에 하는 복합처리기술도 있다.
이 가운데 혐기성 소화(Anaerobic Digestion)의 특징은 극도의 혐기성 상태로 중온(30-35℃)에서 가동 되는 것이다. 이 기술은 폐슬러지와 고농도 유기성 폐기물의 처리를 위해 이용되며, 유기성 기질의 생물학적 전환으로 메탄가스를 회수할 수 있는 장점이 있는 반면, 슬러지의 감량율이 그다지 높지 않다는 단점을 안고 있다.
그러나 고온호기성 소화는 고온 호기성 미생물을 이용해 슬러지를 분해하고 유기물을 산화시켜 슬러지를 감량하는 기술로 슬러지 감량 비율이 대단히 높다.
아울러 외부에서 유입되는 에너지 없이 미생물로부터 발생하는 자체 산화열(45-65℃)에 의해 유기물을 산화시킴과 동시에 고온에 의한 병원균 사멸과 호기성 처리에 의한 영양염류의 제거를 기대할 수 있다. 이 기술은 이미 유럽과 북미지역에서 입증되었다.
선진 해외기술과 기술협력, 관련 특허 취득
(주)팬아시아워터는 일찍부터 선진 해외기술 협력에 주력해왔다. 그로 인해 미국의 Layne Christensen Company와 Ranney Collector Wells, GSI Water Solutions, PMC BioTech, Clean Water Services 같은 해외의 전문기술 회사들과 협약을 통해 기술을 도입해 왔다. 이 가운데 Layne Christensen Company는 미국 내에서 10년간 수도 사업 분야 1위, 건설도급순위 11위 기업으로 세계건설회사 부문 ‘톱100’ 중에서 상위권에 진입해 있는 나스닥(NASDAQ) 상장사이다.
이 회사를 통해 ‘강변여과 및 막여과 설비에 관한 독점적 기술이전 및 상호협력’을 체결한 바 있다. 또 Ranney Collector Wells는 100여년의 역사를 가진 강변여과수 개발 전문기업으로, 특히 방사형 수평집수정 시공분야에서 세계 최고의 기술력을 인정받는 회사다.
(주)팬아시아워터는 이 회사와도 ‘독점적 기술이전 및 상호협력’ 관계를 맺었다. 미국 내 지질조사 전문기관인 GSI Water Solutions은 한국지질자원연구원과 함께 제주도 인공함양 프로젝트를 수행한 업체로, (주)팬아시아워터와 ‘강변여과 개발에 따른 조사/설계분야 독점적 상호협력’을 체결했다. 그리고 지난 10년간 Zero 슬러지화 성공의 업적을 이룬 PMC BioTec과도 협력관계를 맺고 있다.
이와 함께 (주)팬아시아워터의 강변여과 기술 실적을 보면 2010년초 경남 김해시에서 방사형 수평집수정의 우물개발 시범사업을 실시했다. 이 현장에서는 수평정호 카메라 검층 및 대형양수시험과, 수평정호 주변 대수층의 투수성 증대, 수평정호 스크린의 자연골재 여재층 형성, 사후 장기간의 수평정호 내부 미세립자 슬라임 방지 등의 작업이 이뤄졌다.
2010년 9월부터 12월까지는 경남 의령군에서 ‘의령군 강변여과수 개발사업 기본 및 실시설계 지반조사용역’도 참여했다. 그리고 올해 6월에 끝낸 ‘국토부 미래핵심기술 R&D 기획’에 이어 ‘창원시 수평정호 설치공사’가 한창 진행 중이다.
하수슬러지의 감량 실적을 보면 2010년 1월부터 8월까지 ‘삼성전자 탕정산업단지 폐수종말처리장 파일럿 설비’를 통해 고온호기성분해 방식으로 하루 폐수 300톤가량 시설용량을 갖춰 80%의 슬러지 저감율을 기록했다.
대전시설관리공단 하수종말처리장에서 실시하는 환경기술개발사업은 고온호기성분해 기술로 슬러지 저감률을 80% 이상으로 높였다. 하루 처리 용량도 하수 500톤가량이다.
2010년 차세대 핵심환경 기술개발사업으로 실시한 ‘하·폐수 고도처리 및 핵심요소기술’사업은 하수처리장에서 배출되는 슬러지를 획기적으로 저감하기 위한 HED 시스템(혐기성소화, 고온호기성 반응, 화학적 가수분해의 3개 단위공정을 통합한 토탈시스템) 실증설비를 설치·운영하여 하수슬러지 80% 이상 감량과 메탄가스 발생을 극대화시킬 수 있는 최적 시스템 설계와 운전기술을 입증했다.
조 대표이사는 이와 관련된 설명에서 이같이 밝혔다.
“2011년 차세대 에코이노베이션 기술개발사업인 ‘환경산업선진화 기술개발사업’은 하수처리장 방류수의 총인 농도를 저감할 수 있는 획기적인 대안으로 하수슬러지 감량화·농축 과정에서 방출되는 고농도 탈수여액으로부터 고형물 형태(struvite)로 총인을 회수하고 남은 여액만을 하수처리 공정으로 반송하는 기술을 개발하는 것을 목표로 내년 3월까지 진행됩니다.”
현재 팬아시아워터는 전문건설업 분야에 기계공사업, 상하수도설비공사업을 비롯해 일반건설업에 토목공사업과 엔지니어링활동주체, 수질방지시설업 등 5개의 등록증을 소유하고 있다.
아울러 그동안 취득한 특허로는 수평정호 시공장치 및 그 시공방법(특허 제10-0927461호), 정호 관내 검사장치(특허 제10-0945074호), 정호 내부 세척장치(특허 제10-0920079호), 하수슬러지 처리방법(특허 제10-0905908호) 등을 보유하고 있다. 그 외 회사가 보유하고 있는 주요 기술과 장비로는 우물통 유압침설공법 및 장치, 수평정호 굴착공법 및 장치, 우물개발 Air-Blast공법 및 장치, 3만 톤/일 대형양수시험 장비, 하수슬러지 감량 Pilot Plant, 막여과 정수 Pilot Plant 등이다.
(주)팬아시아워터 조규곤 대표이사는 “특히 하수슬러지는 바다에 버리지 못하게 되면서 그 처리에 초점이 돼 왔는데 이를 처리장 안에서 감량해야만 더 경제적이고 환경오염도 줄일 수 있다. 따라서 팬아시아워터는 하수슬러지를 80-90%까지 감량하는 것을 목표로 삼고 있다”면서 “앞으로 좀 더 전문적인 기술과 경험, 지속적인 연구개발과 투자로 대한민국이 세계 최고의 수자원 개발 기술을 보유한 국가가 되도록 노력하는 물 환경산업 선두기업으로 거듭나겠다”고 포부를 밝혔다.
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