‘막분리 고도정수처리시스템 개발·상용화’ 위한
정부 ‘에코스타 프로젝트’ 참여

건설기술 선진화 위해 매년 매출액의 30∼40% 기술개발연구비로 투자

▲ 장현갑 대우건설기술연구원 원장.

그 동안 건설전반에 관한 신기술·응용기술 연구 및 실용화, 축적된 기술자료와 연구성과를 바탕으로 한 설계·시공에 관한 기술 보급 및 지원, 국내외 건설기술 관련 단체와의 기술협력 및 교류를 통한 기술정보 수집 등 건설기술 선진화를 위해 끊임없이 노력해온 대우건설 기술연구원은 하수도처리 분야에서 1997년 생물학적 질소·인을 동시에 제거할 수 있는 기술인 ‘DNR(Daewoo Nutrient Removal) 공법’을 개발, 국내 최초로 대규모 하수처리장에 적용하는 등 현재까지 25개 하수처리장에 새로운 기술을 적용했으며, 국내 최고 수준의 하수처리 기술 및 시공능력을 인정받고 있다.

이러한 하수처리 기술력을 바탕으로 막 분리 공정과 생물반응조를 결합한 ‘DMBR (DaewooMembrane Bio-Reactor) 공법’을 개발하여 2005년 5월 환경부 환경신기술(제124호) 및 검증(제76호)을 획득했다.

아울러, 하수처리공정에서 배출되는 슬러지를 마이크로 열풍을 이용하여 효율적이고 경제적인 감량화(부피감량률 67∼75%, 함수비 20∼60%)로써 하수슬러지의 재이용 및 최종 처분을 용이하게 할 수 있는 ‘DSM(Daewoo Sewage Sludge Volum Reduction Technology Using Microwaves) 하수슬러지 감량화 기술’을 개발, 열풍만 사용하는 기존공법에 비해 약 1.5∼2배 이상의 효율 증대와 운전 시 발생하는 악취저감으로 민원 문제를 해 결할 수 있도록 했다.   
 
비굴착 토양오염 복원기술 개발

폐수처리 부분은 기존의 혐기성 소화공법의 문제점인 메탄생성 미생물의 증식 속도가 느려 반응조의 용량이 커지고 처리효율이 낮아 제한적으로 사용했던 점을 보완, 자체기술로 UASB 공정과 유사한 ‘DABS(Daewoo Anaerobic Bio-immobilization System)공법’을 개발, 에너지 절감 및 대체에너지를 생산할 수 있는 기술로 발전시켜 산업자원부 에너지관리공단의 대체에너지 시범 보급사업을 삼진정밀화학(주)에 적용했다.

이와 함께 제지, 축산, 주정폐수 등과 같이 고농도 유기성폐수 및 고농도 황산염을 함유한 유기성폐수만를 고효율 처리하기 위해 산형성조와 메탄발효조로 상분리한 ‘DMBR공법’의 업그레이드 형태인 ‘D-TABS(Daewoo Two Phase Anaerobic Bio-immobilization System)’을 개발했다. ‘D-TABS 공법’은 기존의 단상 DASB 공법에 비해 약 20∼30%의 효율증대가 가능하다.

이밖에도 토양오염 복원 분야에서 기존 토양증가 추출 및 생물복원의 단점인 복원 장기화를 개선할 수 있도록 고온공기를 이용하여 오염물의 휘발 및 이동성을 증가시켜 고농도의 유류 및 유기용제 등의 유기화합물 오염 토양을 비굴착으로 복원 가능케 한 ‘DTRS(Daewoo Thermal Remediation System) 공법’, 다이옥신과 같은 특정 유해물질을 포함한 소각로 배출 유해가스를 고효율로 동시처리 가능한 대기오염방지 기술인 ‘DBF(Dual Bag Filter) 공법’ 등을 개발하여 환경오염 개선 및 예방에 연구 역량을 집중해 왔다.

고도정수처리기술 2011년 상용화

▲ 정부가 추진중인 ‘중대형 막분리 고도정수처리 시스템 기술개발 및 상용화’ 주관을 맡고 있는 대우기술연구소 막여과 실증플랜트. 서울시 상수도연구소에 설치되어 있다.

▲ 막여과 고도정수처리시스템 처리공정도.

대우건설은 ‘중대형 막분리 고도정수처리 시스템 기술개발 및 상용화’ 프로젝트에서 최적의 전처리-분리막-입상활성탄 및 배출수 처리 시스템을 도입한 조합공정으로서 중·대규모 정수장에 적합한 대용량, 저에너지 처리시스템을 개발할 예정이다.

즉, 기존의 정수 및 고도정수처리 시스템보다 경제적이고 효율적이며 기술 집약적인 처리공정으로 현안문제인 맛·냄새 유발물질, 소독부산물 및 유해한 유기물질과 함께 바이러스 및 원생동물과 같은 병원성 미생물을 제어하여 안전한 먹는 물을 시민에게 공급해줄 수 있는 친환경적 기술을 개발하는 것으로, △1단계[2004. 12∼2005. 05(6개월)] 기술개발 기반구축 △2단계[2005. 06∼2007. 05(2년)] 요소기술 및 통합 시스템 개발 △3단계[2007. 06∼2009. 05(2년)] 시스템 최적화 및 시범사업화 △4단계[2009. 06∼2011. 05(2년)] 시스템 상용화로 되어 있다.

 수처리선진화사업단은 막분리 고도정수처리기술을 개발, 상용화할 경우 초기에 연간 초기에는 연간 400억 원이 판매될 것으로 예상하고 있으며, 특히 수질오염과 물 부족 지역인 중국 및 동남아 지역에 수출 유망 제품으로 사업화 5년 이내에 200억 원 이상의 수출이 가능할 것으로 내다보고 있다.

대우건설 기술연구원은 특히 매출액의 30∼40%를 기술개발 연구비에 투자하고 있다. 올해의 경우 매출목표를 571억7천200만 원으로 책정했지만 기술개발비는 무려 216억8천800만 원에 이른다. 내년에도 578억6천만 원의 매출목표 중 40%(231억4천400만 원)를 연구비로 책정했다.

이처럼 대우건설 기술연구원은 기술개발에 집중 투자한 결과 기술선진화에 대한 공로를 인정받아 △과학기술부 주관 ‘우수기업연구소 대통령상’(2000) △제5회 환경부 환경기술상 수상(2001) △과학기술훈장(2004) 등 많은 상을 수상했다.


국내최초 생물학적 영양소 제거기술

● 하수고도처리 기술 DNR Process  ‘DNR 공법’은 국내 최초의 생물학적 영양소 제거공정으로 기존 A2/O 공법에서 반송슬러지 내에 포함된 질산성 질소에 의해 혐기조에서 인 방출이 저해를 받아 인 제거율이 낮은 단점과 VIP 공법의 2차 내부반송 시에 발생되는 운영 시 문제점을 보완하였으며, 하수관거가 대부분이 합류식인 국내 저농도 하수에 적용하여 우수한 처리효율을 보였다.

▲ 대우건설 기술연구원에서 개발한 ‘DNR 공법’을 적용하고 있는 사천하수처리장 전경.

국내 특허 7건, 미국 특허 1건, 일본 특허 1건 등 9건의 국내외 특허를 출원했으며, 건교부 신기술(1998. 3) 및 과기처 신기술(1996. 5)을 취득했다. 현재 경남 사천(1만8천 톤/일), 경주 감포(7천500톤/일), 강원도 고성 거진(4천500톤/일), 천안(기존 7만 톤/일, 신설 8만 톤/일), 평택 성환(3만6천 톤/일), 울산 언양(10만 톤/일), 목포 북항(4만6천 톤/일) 등의 하수처리장에 설치 운영 중에 있다.


하수처리수, 중수도로 재활용 가능

● 분리막을 이용한 DMBR 하수고도처리공법  ‘DMBR 공법’의 공정은 기존의 무산소조와 호기조의 수평배열방식을 침지식중공사막을 설치한 호기조와 무산소조의 수직형태로 배치한 단일 반응조로 구성되어 있다.

유입하수는 유입수 내의 유기물을 탈질반응의 탄소원으로 우선적으로 이용하도록 하기 위해서 무산소 영역으로 유입되어 하부의 슬러지 층에서 탈질이 진행된 후 상부의 호기조로 이동하여 유기물 제거 및 질산화 과정을 거치게 되며, 다시 호기조에서 발생하는 수류의 흐름만을 이용한 무동력 내부반송에 의해 무산소조로 재순환 되도록 했다.

긴 SRT로 운전되는 MBR 공정의 특성상 생물학적 인 제거에 한계가 있기 때문에 DMBR공법에서는 인을 화학적 방법으로 제거하고자 철염(FeCl₃)을 호기조에 직접 투입했으며, 주기적인 공기역세를 통해 막 오염을 최소화하고 안정적인 투과유속을 유지하도록 하였다. 또 막모듈 하단부에 일체형 산기관을 설치하여 미생물에의 산소공급과 막 표면에 부착된 슬러지를 제거하도록 했다.

특히 DMBR 공법에서 적용된 침지식 중공사막은 PTFE(polytetrafluoroethylene) 재질로서 인장강도, 내압성 및 내약품성 등이 매우 우수한 막이다. 처리성능을 나타내는 투과유속은 25LMH 이상의 고 플럭스로 운전이 가능하고 약품세정 후 95% 이상의 높은 회복율을 나타내며 장기간 대기 중에 노출시킨 후 재사용이 가능한 영구 친수화된 막으로써 유지관리가 용이하다.

DMBR 공법을 적용할 경우 BOD 99.0%, CODMn 89.0%, COD 90.3%, SS 99.4%, T-N 81.0%, T-P 88.3% 등의 오염물질 처리효율을 볼 수 있다.

슬러지 처리비용 70% 절감

● 상향류식 혐기성 DABS 폐수처리공법  ‘DABS 공법’은 시스템 내에 접촉재, 충진재, 유동입자 등 생물막을 부착시키는 여재를 이용하지 않고, 슬러지 자신이 갖고있는 응집(Aggregation, Agglomeration)기능을 이용하여 침강성이 우수한 입상슬러지(Granular sludge)를 형성시켜 고농도의 혐기성 미생물을 반응조 내에 배양하여 유기성 폐수를 처리하는 일종의 자기고성화(Self-immobilization) 방식의 메탄발효 공법이다.

따라서 혐기성 미생물의 자기고정화 기능(입상화)을 이용하여 높은 부하율의 유기폐수를 처리하여 부산물로 발생되는 메탄(CH₄: 70∼80%)의 회수로 에너지 절감 효과를 얻을 수 있는 경제적인 공법이다.

특히 시스템의 구조가 간단하고 부하변동에 강하며 유입폐수가 반응조 하부에서 유입되어 반응조 내부의 슬러지층을 통과하면서 연속적으로 처리된다. 전분폐수, 축산폐수, 식음료폐수, 제약폐수, 유가공폐수, 피혁가공폐수, 제지폐수, 낙농폐수, 어패류가공폐수, 채소가공폐수 등에 적용이 가능하다.

(주)풍진화학(100톤 반응조), 연세우유(10톤 반응조), 고려 피혁(10톤 반응조), 축산기술연구소(50톤 반응조), (주)진로발효(700톤 반응조), 삼성정밀화학(주)(1천300톤 반응조) 등에 현장 적용했다.       <문의= (031) 250-11111>