수처리 조합공정은 연구단 전체의 승패를 책임질 기반기술입니다

편집국 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2013-08-07 00:40:48
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지난해 7월 스마트워터그리드연구단이 출범한 지 1년이 지났다. 국토교통부의 건설기술혁신 사업으로 ‘세계 최고 수준의 물 복지국가 실현’이라는 비전 실현을 위해 2016년까지 4년간 국고 217억원이 투입되는 스마트워터그리드연구단. 본지는 지난 2012년 10월(통권 286호) 최계운 연구단장과의 인터뷰를 진행한 바 있으며, 세부과제별 책임자 및 참여기업들을 만나 그간의 진행상황과 앞으로의 비전을 소개하고자 한다. 이번호에는 (재)한국계면공학연구소 우달식 대표(1-1 연구책임)를 만나보았다.

“수처리 조합공정 및 워터루프 연계기술을 개발하는 1-1과제는 연구단 전체의 승패를 책임지는 기반기술”라는 우달식 대표는 “연구단에서는 그간의 진행상황과 향후 연구성과를 바탕으로
2016년 연구단 사업이 종료됨과 동시에 대규모의 사업단으로 확대시키고자 하는 계획을 갖고 있는 것으로 알고 있다”고 강조한다.

스마트워터그리드연구단은 원거리상수원만이 아닌 인근의 하천수, 지하수, 빗물, 해수, 하수처리수 등 다양한 수자원을 활용하여 깨끗한 식수와 생활용수, 공업용수, 하천유지용수 등 용도에 맞는 수처리 및 순환 공급시스템 개발을 수행하는 조직. 계면공학연구소가 맡고 있는 1-1 세세부과제는 ‘수자원 연속활용을 위한 신도시 Micro그리드 최적 수처리 조합공정 및 워터루프 연계기술 개발’이다.

1-1 과제, 스마트워터그리드연구단의 첫 단추
다시 말해 (1-1)에서 신도시 MicroGrid 단위의 수처리 조합공정의 기본 골격을 완성하면, (1-2)에서 신도시 멀티워터루프 시스템을 구축하고 (1-3)에서는 이에 대한 파일럿 플랫폼을 구축 및 수출형 패키지 상품으로 개발. (1-4)는 다시 이를 실증할 테스트베드 설계기술을 개발하는 것이 1세부
과제의 골격인 셈. 첫 단추를 잘 꿰어야 하듯, 계면공학연구소가 수행하는 과제가 잘 진행되어야 1세부가 순차적으로 진행될 수 있다는 것이다. 더욱이 1세부 없는 2,3세부는 생각할 수 없기
에 우달식 대표는 한시도 긴장의 끈을 놓을 수 없는 실정이다.

다양한 수질과 용도별 맞춤 공정 수립
“물이 섞이면 물의 성질도 바뀌다보니 기존 방식으로는 적용이 불가능하고, 변화된 수질에 맞게 다양한 수처리 조합공정을 구축하는 것이 이번 연구의 핵심”이라는 우달식 대표는 “섬유상필터와 미세여과를 결합한 방식으로 비용은 저렴하면서도 막 공정과 유사한 수준의 수질생산이 가능하게 됐다”고 설명한다. 수요자의 요구에 맞게 다양한 품질의 물을 공급하기 위해서는 수처리과정에서의 에너지소모와 생산비용을 줄이는 것이 중요한 요인.

마시는 물과 공업용수를 같은 수질로 생산하는 것은 불필요한 손실을 야기하기 때문이다. 분리막 방식이 수질은 가장 깨끗하지만 생산비용도 높은 만큼, 사용용도에 맞는 다양한 처리방식을 도입하는 것도 우 대표가 풀어야 할 숙제였던 것. 하지만 지난해 참여 기업이었던 제일모직이 빠지게 되면서 새롭게 합류한 유천엔바이로의 신기술이 이 문제를 해결한 셈이다.

현재 (재)한국계면공학연구소가 공동연구기관을 맡고 있는 1-1세세부 과제의 참여기업은 유천엔바이로, 백년기술, 피앤아이, 나루기술, 유젠시스 등 5개기업. 우 대표는 이들 기업과 신도시 수자원 공급을 위한 부품소재 및 지능형 수처리 조합 공정개발. 그리고 물 생산 시스템과 지능형 워터루프 연계기술을 개발하고 있다.

Water Blending을 통해 용도별 수처리 조합공정
기존의 수자원 확보기술 연구는 단일 수원을 대상으로 국한시켰다. 하지만 이번 스마트워터그리드 연구에서는 수요처의 다품종 고품질의 용수생산에 적합하도록 기존 수자원과 대체 수자원과의 WaterBlending을 통해 용도별 수처리 조합공정의 최적화 연구를 수행하고 있는 것. 최적 수처리 조합공정을 구성하기 위해서는 BlendingWater의 수량과 수질 및 목표 수질에 대한 기준 설정이 우선적으로 필요하다. 기준 및 범위가 설정되지 않으면 수자원의 조합이 너무 다양해지기 때문이다.
“안정적인 수량공급과 수처리의 효율 향상, 경제적인 생산을 위해 수질적 측면에서 고려되어야한다”는 우 대표는 “기존의 지표수(하천수, 호소수 등)에 빗물, 지하수, 하수처리수, 해수 등 대체수자원과의 Water Blending을 통해 수질 효과를 분석하고, 이에 맞은 수처리 조합공정이 구성되어야 한다”고 덧붙인다.

수처리 조합공정에서의 유입수의 Water Blending은 수질효과를 극대화시켜 처리공정에서의 유입부하를 줄여 에너지 및 약품사용량을 저감시킬 수 있다. 또 공정 내에서의 Water Blending은 각 단위 공정에서 수량 및 수질을 배분하여 수요처에 맞게 경제적으로 생산할 수 있으며, 처리수의 Water Blending은 단일수원을 사용함으로써 수자원이 부족할 경우 이용할 수 있다.

“다양한 대체수자원 중 빗물은 연수이기 때문에 세탁에 유용하며 석회염이 없으므로 취사에도 바람직하나, 공기 중의 먼지와 같은 불순물 및 다양한 오염물질을 함유하고 있다”는 우 대표는 “Na+, K+, SO42-,Mg2+, Ca2+ 등의 주된 이온물질들이 포함되어 있는 빗물은 도시의 용수생산을 위한 미래의 수자원으로 사용가치가 매우 높다”고 설명한다. 그러나 빗물임에도 불구하고 색도가 높고, 토지이용특성에 따라 중금속이 다소 높게 검출될 수 있어, 이를 처리할 수 있는 수처리용 부품 소재 활용연구가 필요하다고 지적한다.

11월까지 파일럿플랜트 구축 목표
특히 오는 11월을 디데이로 파일럿플랜트의 기본 골격을 완성하기 위해 우 대표는 한숨 돌릴 틈도 없이 연구에만 매진하고 있는 실정. 11월12일부터 14일까지 인천 송도 컨벤시아에서 개최되는 제1차 SWGIC(SmartWater Grid International Conference)에 참석하는 외국 전문가들에게 이 파일럿플랜트를 선보이기 위해서다. 글로벌 시장을 놓고 치열한 경쟁을 펼치게 될 이들은 한편으론 한국형 스마트워터그리드를 구매하게될 주요 고객도 될 수 있기 때문이다.

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