해외신기술


에너지 생성 폐수를 비료·전기·열공급에 활용

독일 프라운호퍼연구소, ‘DEUS 21 프로젝트’ 폐수처리 개념 개발
물사용 감소·폐수처리·천연비료 추출 위해 베트남 다낭서 적용


독일 프라운호퍼(fraunhofer)연구소의 연구진은 베트남 다낭(Da Nang)에서 물사용 감소와 폐수처리, 해안선을 따라 비료를 추출하기 위한 개념을 발전시키고 있다. 인구가 급증하고 있는 아시아 도시들의 요구조건에 맞추기 위해 연구진은 독일의 복합적인 물관리에 적용되고 있는 아이디어를 채택했다. 전 세계에서 도시화는 빠르게 진행중이며, 아시아는 특히 인구가 급증하는 추세로 식량 제공 및 물과 에너지의 공급이 가능한 곳은 어디든 쓰레기 재활용을 현명하게 하는 것이 필요하다.

스투트가르트에 있는 독일 프라운호퍼 계면공학 및 바이오테크놀러지 IGB 실험실의 연구진은 아시아 지역에서 물, 에너지 및 천연비료 공급을 지원하고자 수행했던 ‘DEUS 21 프로젝트’에서 개발한 폐수처리 개념을 베트남에 적용하기 위해 채택했다.

▲ 베트남 다낭시의 주민들은 농작물 재배에 정제폐수를 사용할 수 있다.

독일 국제협력회사(German Society for International Cooperation GmbH, GIZ)의 후원 아래 ‘아시아 도시의 통합자원관리 : 도시 넥서스(Urban Nexus)’ 프로젝트는 현재 베트남 다낭의 약 20만 명의 주민과 함께 해안 육지를 따라 혁신적인 인프라구조를 구현할 예정이며, 가을에 시작된다. 이에 약 500명이 거주하는 가정의 110개 도면들이 기준 파이프보다 훨씬 적은 지름을 가진 진공 파이프로 만들어진 새로운 하수 네트워크에 연결되었다. 폐수는 펌프로 추출되며, 기차 및 항공기에서 사용하는 방법과 비슷하다.

다낭의 폐수는 종종 처리되지 않은 채 배수로로 배출되어 해변을 오염시킬 위험이 있으며, 연구진이 개발한 것과 같은 귀중한 자원도 그대로 버려지게 된다. 앞으로 폐수는 처음으로 호텔의 주방에서 생성되는 쓰레기들과 함께 처리될 것이며, 생성된 바이오가스는 호텔의 부주방에서 요리하는 데 사용될 예정이다. 또한 처리된 물은 도시농업에 사용되므로 농부들이 지하수나 저수지의 물을 사용하지 않아도 된다.

저수지의 물은 가뭄동안 많은 양의 담수가 사용되면 해수와 같이 보다 많은 염분을 가지게 될 위험이 있으나, 처리된 폐수 내에서 발견되는 영양분이 천연비료로 사용될 수 있다는 장점이 있다. 또한 새로운 시스템은 적은 노력으로 물, 에너지 식량의 공급에 대한 시급한 문제를 해결한다.

IGB의 Marius Mohr 박사는 “한 가구 당 하루에 생산되는 45L의 양은 이전에 독일의 수처리 고장에서 생산하던 바이오가스의 두 배를 생산하는 것”이라고 말한다. 이 개념은 폐수를 생물학적으로 정화하는 것으로 “시스템의 핵심은 협기성 바이오 반응기이며, 내부에서 폐수의 유기물질들이 바이오가스로 발효된다”고 Mohr 박사는 설명한다.

바이오 반응기는 분리막 여과기와 연계되어 박테리아를 포함해 보다 큰 입자들이 반응기 내부에 남게 된다. 비용이 많이 소요되므로 다낭시에서 초기 계획에는 포함시키지 않았으며, DEUS 21 프로젝트의 개념은 폐수와 내부에 포함된 자원의 재활용을 최대화하기 위해 개발되었다.

협기성 바이오 반응기에서 생성된 바이오가스는 요리를 하는 데 사용될 수 있고, 전기자동차에 전기와 열을 공급하는 데에도 사용될 수 있다. 뿐만 아니라 공정 이후에 폐수는 상대적으로 따뜻한 상태로 남으므로, 장거리 난방 네트워크를 통해 열에너지 활용으로 먼 거리에 있는 보다 추운 지역의 가정에 열을 공급하는 것이 가능하다. 

 Marius Mohr 박사는 “폐수처리의 또 다른 산물로서 질소·인 비료는 침강공정과 이온 교환을 통해 이루어질 수 있다”고 덧붙였다. 시스템은 많은 다른 지역에서도 실행될 수 있는데, 특히 하수도나 하수처리 시스템이 없는 지역에도 가능하다. “이는 또한, 건조하거나 반건조한 지역의 수요에 맞게 채택될 수 있기 때문에 물이 거의 없는 지역에 수출하는 데 적합하다”고 Mohr는 말했다.


[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015년 9월 7일
원문출처 :
http://www.fraunhofer.de/en/press/research-news/2015/september/wastewater-to-irrigate-fertilize-and-generate-energy.html]


  [『워터저널』 2015년 10월호에 게재]

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