하수재이용 시장 연간 3조 원 신흥공업국 고성장 예상

하수재이용 시장 연간 3조 원 신흥공업국 고성장 예상: 2015년까지 공업용 하수재이용 시장 연평균 13% 상승; 편집국 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2012-05-02 19:21:26

지난 2010년 제9차 녹색성장위원회는 세계 물 시장규모에 대해 지난 2010년을 기준으로 약 4,828억 달러(579조 원)로 추정되고 있다는 보고서를 펴냈다.

이 보고서에서 녹색위는 오는 2025년에는 세계 물 시장 규모가 8,650억 달러(1,038조 원)까지 성장할 것이라고 분석했다.

이 가운데 특히 재이용수 분야가 급성장세를 보이고 있는데 지난 2007년 10억 달러에서 2025년 210억 달러로 21배나 증가될 것으로 전망했다.

현재 세계적으로 상하수도 분야는 영세성과 비효율성 해소를 위해 통합화·광역화 추진이 대세를 이루고 있는 가운데, 향후 인구밀집형 도시의 부상으로 인해 재이용수 수요증대와 물시장의 과점시장 붕괴에 따른 전문 물기업들의 무한경쟁 체제가 이뤄질 것으로 보인다.

특히 세계적으로 막여과를 이용한 고도처리 및 지능형 물생산·공급시스템으로 기술이 발전하고 있는데 막여과시스템 시장은 2007년 61억 달러에서 2016년에는 303억 달러의 성장이 예상되는 등 연평균 19.6%의 성장세를 보일 것으로 전문가들은 전망하고 있다.

국외 물 재이용 관련 기술 현황

세계의 지역별 총 도시 하수재생설비는 약 3,000여 개 이상으로 확인되고 있다. 이 가운데 일본이 1,800개 이상으로 가장 많은 설비를 보유하고 있으며 북미(835개), 오세아니아(456개), 유럽(234개) 순으로 나타나고 있다.

라틴 아메리카 지역은 주로 농경관개용 물 재이용이 두드러지며 80% 이상의 도시하수처리설비가 2차 처리 공정으로 사용되고 있다.

중동 및 지중해 지역에서는 50% 이상의 설비가 2차 처리 기술이며 걸프 지역 국가들은 식량작물 관개, 조경관개 또는 지하수 충진을 위해 고도하수처리기술을 사용하기 시작했다.

한외여과나 역삼투압 여과와 같은 분리막을 활용한 공정이 현재 쿠웨이트의 Sulaibiyah에 위치한 하수처리플랜트에서 적용돼 무제한적 비식수용 재생수를 생산하고 있다.

유럽, 오세아니아와 북미 지역은 현재 농경 관개, 지하수 충진, 환경 및 친수용수와 관련해 도시용수 재이용을 위해 3차 처리 공정을 적용하고 있다. 유럽에서는 식수와 같은 수준의 수질을 생산하기 위한 다층개념(multi-barrier concepts)의 공정이 적용되고 있다.

현재 하수재이용 시장규모는 아직 미미한 수준이나 신흥국 중심의 높은 성장세가 예상되고 있는 상황에서 전 세계 하수재이용 시장은 연간 3조 원에 불과하며, 하천 유지, 농업, 주거, 상업 용수가 대부분을 차지하고 있다.

따라서 향후 글로벌 공업용 하수재이용 시장은 장기적인 물 부족, 산업체의 필요성, 경제성 향상으로 중국·인도 등 신흥공업국에서 높은 성장세가 예상되고 있다.

이런 상황을 감안했을 때 지난 2010년을 기준으로 해서 2015년까지의 전체 시장은 연평균 6%의 성장과 공업용 하수재이용 시장은 연평균 13%의 성장이 전망되고 있다.

현재 물 부족이 매우 심각한 중동 및 북아프리카 지역의 이스라엘, 이집트, 이란, 요르단, 쿠웨이트, 리비아, 모로코, 오만, 카타르, 시리아, 아랍에미리트 등의 국가들은 80% 이상의 매우 높은 재이용률을 보이고 있다.

싱가포르, 호주, 미국 캘리포니아와 플로리다, 유럽의 스페인, 이탈리아, 독일 등의 지역은 수자원의 수입의존도가 높고 가뭄 등으로 인한 물 부족 스트레스를 받고 있는 지역으로서 대부분 10% 이상의 하수처리수 재이용률을 나타내고 있다.

세계 도시 하수 재생설비 3,000여 개

하수재이용 처리기술은 재이용수의 용도에 맞는 수질과 경제성에 따라 다양한 공정이 사용될 수 있다. 영양분 제거를 포함하는 2차 처리수는 간접식용 작물을 위한 제한된 농경관개와 식품 공업을 제외한 냉각수용에 적용되며, 3차 처리는 무제한적 농경관개, 조경관개, 공업용수로 사용된다.

또 역삼투막과 고도산화처리에 의해 생산된 처리수는 음용수와 견줄 만한 수질로 가정용과 초고순도의 물을 필요로 하는 공업용수로 사용된다.

중동 및 지중해 지역에서는 50% 이상의 설비가 2차 처리 기술이며, 한외여과나 역삼투압 여과와 같은 분리막을 활용한 고도 하수처리기술을 사용하기 시작했다.

소독 공정에는 염소소독이 주로 사용되나 중동 지역위주로 UV나 오존처리 공정이 개발 및 사용되고 있다.

유럽, 오세아니아와 북아메리카 지역은 도시용수를 위한 물 재이용을 위해 2차 처리보다는 수질기준이 ‘타이틀22 기준’에 근거해 3차 처리 공정을 더 많이 적용하고 있다.

유럽에서는 식수와 같은 수준의 수질을 생산하기 위한 다층개념(multi-barrier concepts)의 공정이 적용되고 있다.

국내 재처리 공정 적용사례를 살펴보면 가장 많이 사용되고 있는 처리공정은 모래여과다. 하천유지용수의 경우 생물학적 고도처리기술에 의해 처리된 처리수의 단순공급, 공업용수의 경우 분리막인 정밀여과막과 역삼투압막 공법이 주로 사용된다.

주요 국가별 물 재이용 사례들
1. 미국

미국의 하수 재이용은 관개용수로의 이용 및 간접적인 먹는 물 생산을 위한 하수 재이용 프로젝트 등 다양한 목적으로 시행되고 있다.

지역적으로는 캘리포니아 및 플로리다 지역과 같은 남부지역에서 활발히 진행되고 있다. 또한 미국 대부분의 주에서 지하수가 주 식수원으로 쓰이고 있어 물 재이용수의 지하수원 유지를 위한 지하수 충진용으로도 쓰이고 있다.

캘리포니아나 플로리다처럼 바다와 인접한 주의 경우 해수침해로부터 지하수를 보호하기 위한 목적으로도 사용하고 있다.

WateReuse Foundation이 전체 50개 주의 물 재이용수 관련시설에 대한 조사를 2008년 실시했다. 이 자료에 의하면 18개 주에서 제출된 498개소의 데이터를 분석한 물 재이용 현황이 2006년도 기준으로 플로리다가 226만 1,000㎥/일 사용량을 보이고 있고, 다음으로 캘리포니아가 90만 2,000㎥/일로 두 번째로 많은 사용량을 보이고 있다(표 1).

물 재이용수의 주된 용도를 보면, 농업용수 및 관개용수로 가장 많이 쓰이고 그 외 지하수 충진, 공업용수 용도 등으로 사용되고 있다(표 2).

2. 일본
일본은 1979년 주로 도시업무용 화장실 세척용수로 재이용 시범사업이 실시됐으며, 1998년 사용된 재이용수는 연간 약 13만㎥ 수준으로 재이용수의 약 40%는 이중배관으로 수송되어 화장실 세척용수, 도시조경용수 등으로 사용됐다(Ogoshi et al, 2000).

후쿠오카의 연면적(floor space) 3,000~5,000㎡ 이상의 신축 건물 및 도쿄의 연면적이 3만㎡ 이상의 신축 건물은 재이용수 사용이 필수이며, 오치아이 물재생센터, 아리아케 물재생센터, 시바우라 물재생센터에서는 니시신주꾸, 나까노, 사카노웨지구, 임해 부도심지구, 시오도메지구에 수세식화장실 용수로 하수 재이용수를 공급하고 있다(Yamagata 외, 2003).

한편, 도쿄의 경우 연면적(floor space) 1만㎡ 이상이거나, 건면적(footprint space) 3,000㎡ 이상의 경우 빗물 이용 시설을 의무화하고 있다(Yamagata 외, 2003).

지난 2005년 4월 하수처리수의 재이용 수질기준 등에 관한 매뉴얼(2005)을 공표한 일본은 이와 함께 수처리 재생형 물환경 창조사업, 리사이클 추진사업, 재생자원활용형 하수처리수를 활용하는 신세대 하수도 지원사업제도 등을 창설했다.

3. 호주

호주의 1인당 연간 물 사용량은 130만ℓ(1.3million liters)로 세계 3번째로 물 소비량이 높은 국가이다(Water Recycling in Australia, 2006).

호주의 전체 재이용수는 2001년 1억 6,600만㎥(EU RTD project EVK1-CT-2002-00130, 2006)이며 2004~2005년 약 424Gℓ(Australian Bureau of Statistics, 2004)로 증가했으며 재이용수의 66%가 농업용수로 사용됐다.

호주의 각 주별 물 재이용 현황을 살펴보면 호주의 총 물 소비량의 32%를 사용하고 있는 뉴사우스웨일스 주가 약 1억 9,400만㎥(Australia Capital Territory 포함할 경우 1억 9,600만㎥)의 가장 많은 물을 재이용하고 있다. 빅토리아 주, 퀸즈랜드 주는 각각 1억 3,000만㎥, 5,200만㎥을 사용한 것으로 보고됐다(2004~2005년 기준).

하수처리수의 재이용량은 뉴사우스웨일스가 6,150만㎥로 가장 많이 사용했으며, 이는 하수처리수 재이용 총량 1억 6,650만㎥ 대비 약 38%에 해당된다. Queensland주와 Victoria주는 각각 3,800만㎥, 3,010만㎥의 하수처리수를 재이용했다(2001~2002년 기준).

4. 유럽 및 이스라엘

유럽은 절반 이상이 물 스트레스 국가에 속하고 있어 유럽 국민의 약 70% 이상이 물부족 문제에 직면하고 있다(OECD, 2003).

국가별 수자원의 주요 용도를 살펴보면 포르투갈, 스페인, 이탈리아, 그리스, 사이프러스, 이스라엘 등 남유럽과 남동유럽의 경우 농업용수가 전체 물 사용의 약 45~85%이상이다.

산업이 발전한 서유럽(독일, 벨기에, 프랑스 등)은 전력발전소·냉각수가, 북유럽은 공업용수가 전체 물사용량의 가장 큰 비율을 차지하는 반면 농업용수의 사용량은 매우 미미하다. 덴마크, 몰타, 영국, 체코 등은 공공용수가 전체 물사용량의 45~70%이상을 차지하고 있다.

유럽의 재이용수는 9억 6,300만㎥/y로 하수처리수의 약 2.4%가 재이용됐다. 이중 그리스, 이탈리아, 스페인은 하수처리수의 재이용률이 5~12%인 반면 이스라엘, 몰타, 사이프러스의 경우 각각 83%, 60%, 100%의 높은 재이용률을 보이고 있다.

기존 대체 수자원으로서의 하수처리수 재이용수 기여율이 대다수 유럽국가의 경우 1% 미만이나, 몰타와 이스라엘의 경우 각각 10%와 18%의 대체 수자원으로 재이용수가 사용됐다. 재이용수 대부분이 농업용수(70%)이며 지하수 충진용으로 약 17%의 재이용수가 사용됐다.

스페인은 물 사용의 대부분이 농업용수(69%)로 사용되며 하수 재이용수의 76%가 농업용수 대체 수자원으로 사용되고 있고, 최근에는 스페인 지중해 연안 골프장의 관개용수로 재이용수 사용이 증가하고 있다.

이탈리아도 스페인과 마찬가지로 농업용수가 주요 수자원 사용 용도며 하수 재이용수의 88%가 농업용수로 사용되고 있다. 이스라엘은 전체 물 사용량의 51%가 농업용수로 사용됐으며 하수 재이용수의 58%가 농업용수로, 추가적인 관개용수 공급을 위해 하수 재이용수의 42%가 지하수 충진용수로 사용된다.

이스라엘의 대규모 지하수 충진 프로젝트인 Dan-Region Reclamation Project는 생물학적으로 처리된 하수처리수 1억 2,200만㎥(2000년 기준)를 지하수층으로 충진한 후 토양대수층처리를 거쳐 재 취수하여 네게브 사막의 농업용수로 사용된다.

수자원의 주 사용용도가 공업용수인 네덜란드 경우 하수 재이용수의 대부분이 공정수, 보일러용수 등의 공업용수와 일부는 하천유지용수로, 폴란드의 경우 하수 재이용수의 100%가 공업용수로 사용된다.

독일의 수자원은 대부분 공업용수 및 발전용으로 사용됐으나 하수 재이용수는 주로 농업용수 및 하천유지용수로 사용된다. Braunschweig Rieselfelder(독일)에서는 평균 7M㎥/a의 하수처리수를 재처리하여 습지 건천화 방지를 위해 사용되고 있다.