‘제26회 세계 물의 날’ 특집   2018년 상반기 물종합기술연찬회

김포시·정선군, 환경부장관상 수상
    (상하수도사업소)(수질환경사업소)                                        

㈜티에스케이워터, 하수 최적 운영관리 위한 처리시설 개선·원가절감 성과 인정
마인드원㈜, 강우시 유량제어 가능한 하수도 통합운영관리시스템 개발 우수 평가

[우수사례] ‘물관리·신기술 실용화 우수사례 발표’ 최우수상 사례 소개

지난 2월 8일 강원도 정선군 하이원리조트 컨벤션호텔에서 열린 ‘2018년 상반기 물종합기술연찬회’에서는 ‘물관리 우수사례 및 신기술 실용화사례 발표대회’가 있었다. 이날 발표대회에서는 △최성기 김포시 상하수도사업소 수도행정계장(상수도 분야) △전영일 정선군 수질환경사업소 주무관(업무개선 분야) △강광원 ㈜티에스케이워터 파주시 통합운영관리사업소 소장(하수도 분야) △차희원 마인드원㈜ 대표이사(신기술 실용화 분야) 등이 최우수상 수상자로 선정되어 환경부장관상을 수상했다.

상수도 분야 최우수상으로 선정된 ‘김포시 안전하고 깨끗한 수돗물 공급 사례’에서는 경기도 지자체 최초로 고도정수처리공정을 도입해 조류 등 수질오염 사고에 대응하고, 정수장 보안경비 강화, 수돗물 안심확인제, 녹슨 상수도관 교체사업, 상수도 블록시스템 구축 등을 통해 맑고 깨끗한 수돗물을 안정적으로 공급하고 수돗물에 대한 주민들의 불안을 해소하는 데 성공한 사례를 발표했다.

업무개선 분야 최우수상으로 선정된 ‘정선군 공공하수도 정밀점검 및 노후관 정비로 인한 업무개선사례’에서는 공공하수도 정밀점검을 통한 노후관 정비, 공공하수도 오접·불량으로 인한 불명수(不明水) 유입 차단, 하천변 설치 차집관로 보강을 통한 하천수의 하수관 유입 차단 등으로 토양 및 수생태계 오염을 방지하고 양질의 생활용수를 공급한 사례를 소개했다.

하수도 분야 최우수상을 수상한 ㈜티에스케이워터(TSKwater) 파주시 통합운영관리사업소는 ‘최적의 운영관리를 위한 처리시설의 개선 및 원가절감사례’를, 신기술 실용화 분야 최우수상을 받은 마인드원㈜은 ‘하수도 통합운영관리시스템 개발 및 적용사례’를 발표했다. 이날 4개 분야에서 최우수상을 받은 각 기관의 우수사례를 소개한다.

 김포시 안전하고 깨끗한 수돗물 공급 사례 
 최 성 기 김포시 상하수도사업소 수도과 수도행정계장 
 

■ 상수도 분야 최우수상  김포시는 1996년에 준공된 고촌정수장에 경기도 지자체 최초로 고도정수처리공정(전오존, 입상활성탄 F/A 여과수)을 도입하여 안전한 수돗물을 공급하고 있다. 팔당 제1취수장을 취수원으로 한 고촌정수장은 2천200㎜에 이르는 원수관로(파주)와 1천350㎜에 이르는 원수관로 2중화로 김포대교 인근 하저터널을 통해 고도처리정수를 유입하는 방식을 활용하고 있다. 고도정수처리는 여과와 소독으로 구성되는 표준 2차처리 공정으로 해결되지 않는 맛·냄새물질 등을 처리하기 위해 기존 정수처리공정에 추가 도입하여 구성되는 공정이다.

고촌정수장은 40만 김포시민의 먹는물 공급원으로, 24시간 무사고와 단절 없는 철저한 보안경비를 요하는 국가중요시설이다. 그러나 제한된 「경찰관직무집행법」을 수행한다는 것을 제외하고는 민간 경비원과 다를 바 없는 청원경찰은 근무연수 증가에 따른 진급제도가 유명무실하고 오히려 근무 의욕이 저하되어 세심하고 다양한 경비서비스에 부응하지 못한다는 문제점을 가졌다.
이에 김포시는 2017년 기준 용역비 약 2억8천431만5천 원을 투입해 경비원으로서 자질과 품위를 갖춘 전문 경비업체 용역 7명을 경비인력으로 배치한 결과, 보안경비가 강화되는 등 관련 예산도 약 39% 절감하는 효과를 냈다.

저소득층 가정 내 급수관 개량사업 전액 지원

최근 시민들의 먹는물에 대한 관심이 높아짐에 따라 김포시는 수돗물 불신을 해소하기 위해 각 가정을 방문해 무료로 수질검사를 실시한 후 그 결과를 확인케 하는 ‘수돗물 안심확인제’를 운영하고 있다. 1차 항목에서 △잔류염소 △철·구리 △탁도, pH 등을 검사하고, 2차 항목에서는 1차 항목 결과를 토대로 일반세균, 총대장균군, 암모니아성질소, 아연, 망간, 염소이온(1차 항목 검사결과 부적합 시 시행) 등을 추가로 검사한다. 2015년 실시 이래 당해연도에 863건, 2016년 959건, 2017년 1천82건 등 총 2천904건의 검사를 진행했으며, 시민들의 수돗물에 대한 부정적인 인식을 개선하고 음용률을 높이는 데 기여하고 있다.

또 20년 이상된 면적 130㎡ 이하 주택의 공용배관 및 가정 내 급수관의 개량지원을 통해 양질의 수돗물을 공급하는 데 주력하고 있다. 주택 면적에 따라 지원금액이 다르기는 하나, 기초생활수급자나 차상위계층 등 저소득층의 자가주택은 개량비 전액을 무료로 지원하고 있다. 김포시는 현재까지 총 3천904세대에 13억1천482만2천 원을 지원했다.

지난 2017년 12월에는 4차 산업혁명에 부응하는 스마트한 물관리 기법의 도입을 위해 한국정책학회와 한국행정연구원이 공동 주최한 동계학술대회에서 △위치정보 정확도를 통한 이상징후 감지로 사고 예방 △IoT(사물인터넷)·AR(증강현실)·VR(가상현실)을 적용한 MR(복합현실) 기반의 ‘운영관리-사고대응 역량’ 강화 △유사 시 골든타임(Golden Time) 확보를 위한 원격 현장관리 등과 관련하여 전문가들과 토론하고 의견을 수렴하는 등 신(新)사업 발굴에 힘쓰고 있다. 

 공공하수도 정밀점검·노후관 정비 통한 업무개선사례 
 전 영 일 정선군 수질환경사업소 주무관 

배수설비 중요성 조기 인식…하수관거 정비 총력

■ 업무개선 분야 최우수상  배수설비는 공공하수도와 개인하수도를 연결하는 매우 중요한 시설로, 발생하수가 공공하수도로 유입되는 시작부분이자 주민생활에 가장 밀접한 하수도 시설이다. 게다가 시공부실 등 하자 발생에 따른 문제점을 빠르게 확인할 수 있어, 체계적이고 양심적인 시공관리가 요구되고 있다.

정선군은 이와 같은 배수설비의 중요성을 일찌감치 인식하고 하수관거 정비에 총력을 기울이고 있다. 하수관거는 일반적으로 오수관거와 우수관거로 분류된다. 오수관거는 처리구역의 오수를 처리시설로 이송하기 위한 차집시설이며, 우수관거는 강수를 신속히 배출하여 도시 침수에 대비하기 위한 치수시설을 말한다. 따라서 하수관거 정비는 하수관거의 신설부터 교체, 개량, 보수·보강 등을 모두 아우르는 개념이며, 하수의 원활한 배제를 유도하고 시설물의 수명을 연장하는 것을 목표로 한다.

하수관거를 정비하면 우선 도시환경 개선, 보건위생 향상 등을 통해 주민들의 삶의 질이 개선된다. 또 하수처리 효율이 증대됨에 따라 하수 유입량이 감소(건설비용 절감)하고 불명수(不明水)의 유입을 막을 수 있다. 이는 결과적으로 도시 침수를 예방하고 토양·지하수 오염 및 도로침하 등을 방지할 수 있어 생태계 보호 효과도 불러온다.

다만, 하수관거 정비 시에는 기상·토질·지하수 등 자연적 제약, 지하매설 정도, 지하수와 토양 상태, 주민들과의 밀접 정도, 작업공간 등 시공 상의 특성을 고려해야 하며, 이를 토대로 시공방법을 선정해야 한다. 이에 사전조사를 통해 경제성을 충분히 따져보고 현지여건을 고려한 다양한 시공방법을 구상해 보아야 한다. 또 선진 적용사례를 참고해 시공방법을 선정할 수도 있으며, 새로운 공법을 적용할 경우 전문가의 의견을 충분히 검토해야 한다.

공공하수도 정밀점검 통한 오접·불량 하수도 보강

현재 정선군은 수생태계 보전을 위해 공공하수처리시설 및 공공하수도를 설치·운영하고 있으나, 인력과 비용 대부분이 공공하수처리시설 관리에 투자되고 있다. 반면 공공하수도에 대한 유지관리는 상대적으로 투입비용이 적어 노후 하수관 깨짐으로 오수 유출 시 토양오염 및 땅 꺼짐 현상이 발생할 가능성이 높다. 이에 정선군은 공공하수도 정밀점검을 통해 오접·불량 하수도를 보강함으로써 토양오염을 방지하고 공공하수처리시설을 안정적으로 운영해 나가고 있다.

또 강수량이 집중되는 여름철에는 하천유량이 증가함에 따라 하천변에 설치된 차집관로(맨홀) 점검 및 불량 맨홀 보수를 철저히 하고 있다. 이를 통해 하천수가 공공하수도로 유입되는 것을 막아 생활하수를 안정적으로 처리하고, 생활오수의 하천 유출을 막아 수생태계 오염을 방지하는 등 환경보호에 기여하고 있다.

특히, 배수설비 막힘·역류 등과 관련하여 많은 민원이 발생함에 따라 가정 내 생활하수 처리요령을 주민들에게 적극 홍보하고 유지보수에도 힘쓰고 있다. 그 결과, 배수설비와 관련한 생활민원을 조기에 해결하고 공공하수도를 안정적으로 운영해 나가고 있다. 

 최적의 운영관리 위한 처리시설 개선 및 원가절감 사례 
 강 광 원 ㈜티에스케이워터 파주시 통합운영관리사업소장 

파주시 공공하수처리시설 7개소 통합관리대행

■ 하수도 분야 최우수상  ㈜티에스케이워터 파주시 통합운영관리사업소는 ㈜우호건설, 청록엔지니어링㈜과 함께 파주의 △공공하수처리시설 7개소(운정, 통일동산, 금촌증설, 문산증설, 적성, 파평, 탄현) △소규모 처리시설 5개소 △중계펌프장 및 맨홀펌프장 20개소 △차집관로 45.59㎞ 등을 통합관리대행 한 결과, 처리효율 증대, 운영비용 절감, 작업환경 개선, 민원발생 예방 등의 효과를 달성했다.

그 예로 파주 운정 공공하수처리시설의 경우, 전기실 등 시설이 지하에 설치된 탓에 공공하수처리시설 특성상 발생되는 부식성 가스로 PLC(프로그램 제어기), 인버터 등 전자부품 고장이 잦았다. 이에 ㈜티에스케이워터는 전기실 내부로 신선한 외부공기를 급기(給氣)하기 위해 급기펜 및 덕트를 설치하고 외부공기를 공급·순환시켜 부식성 가스 제거에 성공했다. 특히 월 2∼3회 발생하던 설비고장을 반기 1∼2회 발생으로 약 90% 이상 감소시켰다.

한편, 탈수기 응집제 희석 및 청소용수를 상수로 사용하는 적성 공공하수처리시설에는 용수비와 용수사용량이 과다 발생하는 점을 해결했다. 기존 응집제 희석·청소용 상수 저장탱크를 개선하고 배관작업을 통해 처리수를 재이용수로 사용하도록 한 결과, 월 평균 250∼300㎥의 수돗물 사용량이 현재 6∼8㎥로 97% 가량 절감됐다. 연간 절약된 비용은 268만3천 원으로 당초보다 86.8% 줄어든 양이다.

처리효율 증대·운영비용 절감·안전사고 예방 등 효과

문산 증설 공공하수처리시설에는 지하실 제어용 판낼 환기시설과 분배조 수중펌프 임펠러 구조를 개선했다. 이 하수처리시설은 송풍기 등 주요설비가 지하에 설치되어 있어 여름철 설비에서 발생하는 고열로 인해 작업환경 개선이 필요했다. 또 하수 악취와 부식성 가스 유입으로 PLC, 인버터 등 전기부품 부식으로 유지관리비가 증가하는 상황이었다. 이에 ㈜티에스케이워터는 외부의 신선한 공기가 송풍기 및 제어설비에 공급되도록 급기(給氣) 설비를 설치하고, PLC 등 전기 제어설비 고장률을 대폭 감소시켰다.

또 펌프 입구가 막혀 유량감소와 과부하로 모터와 인버터가 빈번한 점검 작업이 필요한데다 펌프가 동시에 고장날 경우 처리장이 마비될 가능성이 있다고 예상됨에 따라, 수중 그라인더 펌프에서 수중 스프르트(spurt) 펌프로 변경하고 펌프의 입구가 오픈된 나선형 임펠러(impeller)로 교체했다. 그 결과, 모터와 인버터 수리비가 연간 약 300만 원 줄었으며, 막힘 현상이 없어 유입수의 안정적인 이송이 가능해졌다. 안전사고 위험 또한 줄어들었다. 또 고효율 펌프 사용으로 가동 대수를 줄임으로써 연간 전력비가 4천634만 원 절약될 것으로 기대된다.

한편, 통일동산 공공하수처리시설은 멤브레인 산기관의 장기간 사용에 따라 반응조 용존산소의 농도가 저하되고 부분적인 담체 정체 현상을 보였다. 용존산소 농도를 유지하기 위해 송풍기를 가동하는 방법도 고려해 봤으나, 전력비가 많이 들어 이러지도 저러지도 못하는 상황이었다. 이에 ㈜티에스케이워터는 멤브레인 봉형 산기관 768개를 전량 교체(반응조 준설 포함)하여 담체 정체현상을 해소하고 전력비를 연간 약 3천133만6천 원 선으로 줄였다.

총인(T-P)처리시설 역세수조 배관 또한 개선했다. 기존에 이 하수처리시설은 총인 공정에서 역세수를 수중펌프를 이용해 1차 침전지 분배조로 반송하는 역할을 하고 있었으나, 실제로 발생되는 역세수가 설계량보다 많아 역세펌프 과부하로 총인처리시설 운영상 어려움이 있었다. 이에 자연 유하에 의한 역세수 반송 배관공사를 실시한 결과, 역세펌프 가동시간이 줄어들어 연간 전력비 약 373만3천 원 절감효과와 더불어 최적의 방류수질을 확보하는 데 성공했다.

 하수도 통합운영관리시스템 개발·적용사례 
 차 희 원 마인드원㈜ 대표이사 

강우시 유입하수량 통제 가능한 통합시스템 개발·실용화

■ 신기술 실용화 분야 최우수상  국내 합류식 또는 불완전분류식 하수도의 경우 차집관로 내 차집시설의 기능 노후화로 비가 내리면 유량제어가 되지 않는다는 것이 가장 큰 문제점이다. 특히, 불명수의 과다 유입으로 우천 시 오수정체가 발생함은 물론, 하류지역의 차집시설에서 고농도의 오수가 하천으로 유출되어 방류수역 오염 등 환경사고가 끊이지 않고 있다.

하수관로의 기능을 양호하게 유지하면서 관로사고, 하천의 수질오염, 하수처리시설의 기능 개선과 관련해 신속한 대응력을 갖출 수 있는 하수도 통합운영관리시스템 구축이 필요한 실정이었다. 이에 마인드원㈜은 차집관로의 수위변화와 월류현상, 중계펌프장·처리장 운영조건을 고려한 강우 시 유입하수량을 통제할 수 있는 ‘하수도 통합운영관리시스템’을 개발하는 데 성공했다.

해당 시스템은 마인드원㈜이 지난 17년간 개발한 하수도 관련 솔루션들의 기술력을 집약한 기술로, 특히 강우 시 하수관망의 도시하수유출모델을 분석하여 불명수 유입을 효율적으로 제어함으로써 하수처리의 효율 증대 및 공공수역의 수질보전을 목적으로 한다. 이 시스템은 GIS 관망정보를 활용한 하수관망관리와 하수관로의 문제점을 모니터링·분석할 수 있는 하수관로 모니터링, 차집시설의 원격자동제어를 위한 차집시설 모니터링, 펌프장의 원격감시를 위한 펌프장 감시 등의 기능을 통합한 시스템이다.

공공하수처리시설 운영 효율성 향상 기대

주요 기능은 크게 차집시설 모니터링, 하수관로 모니터링, 펌프장 관리, 하수관망관리로 분류된다. 차집시설의 적정 운영을 위해 사전에 대상 처리구역 관거에 대한 모델을 구축하고 사전 모의를 통해 주요 차집설비의 적정 운영 수위를 도출한다. 도출된 수위를 차집설비 제어수위로 설정하여 운영을 수행하며, 실제 강우 시 계측된 자료와 운영현황을 모니터링한다.

이를 통해 사전 설정된 차집설비 가동수위가 적정하지 않거나 한계수위를 초과하여 운영하게 되는 경우에는 대안 수립을 위하여 운영결과를 반영한 후 모델을 추가 수행하여 제어방안을 도출하게 되며, 적정 운영이 가능한 것으로 판단될 경우에는 제어방안을 유지하도록 하여 차집시설이 효율적으로 가동되도록 운영한다.

사전 모의를 통해 설정된 수위를 적용해 차집설비에 대한 운전을 실시한 후 축적되는 실제 계측데이터와 운영결과를 검토해 차집설비 가동수위 등에 대한 보완이 필요한 경우에는 실측자료와 운영현황을 모델에 추가 반영해 모델 검·보정 및 추가 모의를 실시한다. 즉, 주요 차집설비에 대한 운영수위 변경이 필요한 경우 제어 수위를 변경토록 하고 상태 유지가 필요한 경우에는 현 상태를 유지하면서 데이터가 추후 축적될 경우 추가적인 검·보정 및 모의를 수행하도록 한다.

하수도 통합운영관리시스템은 지난 2015∼2017년에 걸쳐 국내 최초로 부산광역시에 구축 완료되어 150여 개 차집시설의 원격제어, 150여 개 펌프시설의 원격감시, 41개 지점의 유량 모니터링 및 분석, 부산광역시 UIS(도시정보시스템)와 연계되도록 했다. 향후 하수관로 및 부대설비의 효율적인 운영과 함께 공공하수처리시설의 운영 효율성을 향상시키는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.  

[『워터저널』 2018년 3월호에 게재]