주목받는 기업 ㈜부강테크
㈜부강테크, 생물여과기술로
대형 하수처리시설 완전지하화의 표준이 되다
도시의 가치를 높이는 초고속 하수처리기술, 유입부터 방류까지 3시간
도심 속에 갇힌 노후화된 하수처리시설은 도시개발 계획 시 걸림돌이다. 최근 환경부에서는 환경신사업 모델로 지역혐오시설인 하수처리장을 지하화하고, 지상을 주민친화시설로 계획할 것을 권고하고 있다. 하수처리시설을 지하화하게 되면 악취 차단, 도시 미관 개선, 주민 편의 등 긍정적 효과를 볼 수 있기 때문이다.
그러나 대형 하수처리시설을 지하화하는 것이 쉽지가 않다. 그 첫 번째 이유는 높은 공사비 때문이고, 두 번째는 바로 제한된 부지면적에 있다. 특히 도시집중화 현상으로 도심 속에 갇혀버린 하수처리시설의 경우 좁은 부지면적은 지하화 사업 수행에 제한요소가 될 수밖에 없다.
최초의 하수처리시설이 건설된 20∼30년 전과 지금은 설계조건이 많이 다르다. 과거와 달리 우·오수 관거 정비로 인해 증가한 유입수질은 시설 부지를 증가시키는 요인이 되었고, 고도처리시설을 추가 또는 증설해야만 강화된 방류수 수질기준을 맞출 수 있다.
더구나 합류식 지역의 경우 강우 시 수계오염을 방지하기 위해 하수처리량의 두 배에 해당하는 미처리 하수(초기우수)를 처리하는 간이공공하수처리시설까지 기존 부지 안에 계획해야 하는 상황이기 때문에 부지절감형 기술이 절실히 요구되고 있다. 따라서 부지절감형 기술은 기존 시설 면적 감소뿐만 아니라 경제적 차원에서도 매우 중요한 요인이 된다.
중랑물재생센터 시설현대화사업은 부지집약형 신기술을 도입하여 고도처리기술을 통한 수질개선뿐만 아니라 강우 시 미처리된 하수의 처리방안을 갖췄다. 또한 상부에 하수도과학관 등 시민 편의시설을 두어 훨씬 더 가치 있는 목적으로 부지를 활용한 지하화의 좋은 사례로 소개하고자 한다.
부지 절감 60％, 25만㎥/일 중랑물재생센터 준공
1976년에 지어진 우리나라 최초의 하수처리장인 중랑물재생센터가 2008년 1단계 시설현대화사업을 시작한 후 약 10년이 흐른 지난 3월 마침내 준공됐다. 국내외 유수의 기업들이 뛰어든 중랑물재생센터 시설현대화사업은 GS건설이 설계·시공 일괄책임 방식으로 수주하고, 수처리 전문기업인 ㈜부강테크(www.bkt21.co.kr·회장 정일호)가 기술보유사로 참여했다.
서울시는 악취로 인해 민원이 끊이지 않는 4개 하수처리장(중랑·탄천·서남·난지)을 ‘물재생센터’로 이름을 변경한 데 이어, 처리장을 현대화시설로 개선하는 과정에서 만들어진 여유부지를 시민들의 환경 친화적인 공간으로 조성하겠다고 밝힌 바 있다.
이에 중랑물재생센터는 ‘부지집약형 완전지하화’로 현대화사업을 추진하게 되었으며, 기존 부지를 60％까지 절감하는 데 성공했다. 전국적으로 10개소 이상의 하수처리시설이 이미 지하화되어 운영되고 있으나, 하루 하수처리량 25만㎥ 규모의 기존 하수처리시설이 부지 내에서 획기적인 집약화를 이뤄낸 것은 국내 최초다.
중랑물재생센터는 오랜 시간동안 지상에서 큰 면적을 차지했던 물재생 공정을 지하에 설치한 데 이어 신기술 도입으로 시설면적까지 절감시켜 또 한번의 도약을 이뤄냈다. 현재 중랑물재생센터 현대화(1단계)시설 지상에는 지난해 9월 문을 연 물순환 테마파크가 조성되어 있다. 하수도를 테마로 한 서울하수도과학관과 정수된 하수를 이용해 물놀이를 즐길 수 있는 물놀이 시설, 자연형 실개천과 빗물정원이 주민들의 쉼터 및 교육시설로 이용되고 있어 시민들에게 좋은 호응을 얻고 있다.
서울시의 엄격한 신뢰성 시운전 조건 모두 통과
중랑물재생센터 1단계 현대화시설은 시설면적 60％ 감소라는 혁신뿐만 아니라 방류수질 향상도 현실화시켰다. 현대화시설의 하수처리에는 ㈜부강테크가 개발한 ‘고속여과기술(BBF-F)’과 ‘생물여과기술(BBF)’이 적용되었다.
이번 서울시 물재생 공정에 처음으로 적용된 두 기술은 신뢰성 시운전에 가장 엄격한 기준이 적용되었다. 첫 번째 운전 조건은 수온이 낮아 생물학적 처리효율이 저하되는 동절기에 시운전을 시작하였다. 두 번째는 성능보증채수 총 12회 중 최소 3회 이상 일일 최대 유량으로 운전해달라는 서울시의 요청에 맞춰 시운전을 수행했다. 마지막으로 성능보증채수 결과는 시운전팀, 물재생센터, 공인기관 2곳의 수질분석결과를 대조해보는 등 까다로운 성능확인 절차를 거쳤다. 이는 향후 초대형 하수처리시설의 방류수를 재이용하기 위해서도 반드시 필요한 과정이기 때문이다.
지난 3월 신뢰성 시운전 결과를 발표, 12회 채수로 진행된 방류수질은 생물화학적 산소요구량(BOD) 2.6㎎/L 이하, 총질소(T-N) 15.0㎎/L 등 법적 수질기준 5대 항목을 모두 통과해 발주처로부터 기술의 신뢰를 얻게 되었다.
기존의 전통적인 하수처리 기술만으로는 부지 집약화를 달성하기가 어렵다. 국내 일 처리량 10만㎥ 이상의 대형 하수처리 시설의 지하화 사업별 부지면적을 비교해보면, 지난 3월 사업을 완료한 중랑물재생센터가 1천㎥당 62㎡로 가장 작게 나타나고 있다.
처리장별 부지를 최소화하기 위한 지하화 방안들을 살펴보면 중랑 현대화시설과 동일 처리용량(25만㎥/일)인 안양새물공원의 경우 반응조 수심을 14.6m로 하고 2차 침전지를 생략한 SBR 방식으로 설계하였다. 서남 현대화시설은 1차 처리시설을 고속여과기술(BBF-F)로 적용하고, 반응조 수심은 13.2m로 하였으며, 2차 침전지는 복층으로 하는 등 부지집약화 공정의 다양한 아이디어를 설계에 반영했다.
㈜부강테크의 생물여과기술(BBF)은 상향류식 생물여과로 분류된다. 오염물질 제거 기작은 부상여재층으로 하수가 통과하면서 여과에 의해 고형물이 제거되는 물리적 처리와 여재(Media)에 부착된 미생물에 의한 생물학적 처리로 구분된다.
상향류식 생물여과방식은 물의 상향 흐름방향과 질소가스 배출방향이 같아서 하향류식 생물여과보다 압력손실을 저감할 수 있다. 또한 수두손실에 의해 역세척이 필요한 경우 반응조 상부에 저류된 처리수를 별도의 동력 없이 하향 배출시켜 역세수량을 절감할 수 있는 장점을 갖고 있다.
부지집약형 지하화를 실현하기 위해 중랑 현대화사업에서는 국내 최초로 ‘고속여과기술(BBF-F)’을 1차 처리 공정으로 도입하였다. 일반적으로 하수처리 공정에서 고형물 제거를 위해 1차 처리 공정으로 중력식 침전지를 적용하는데, 이 과정에서 2∼3시간이 소요되며, 이로 인해 넓은 부지면적이 필요하다.
또한 고도처리 공정인 생물여과기술(BBF)은 물리적 여과와 생물학적 처리가 동시에 이뤄지는데, 기존의 부유성장 방식의 미생물량과 비교하여 2∼3배 가량 많은 부착미생물을 여재층에 보유하기 때문에 하수처리 속도가 2∼3배 빨라질 수 있다. 또한 역세를 통해 슬러지를 주기적으로 배출하기 때문에 활성 미생물의 분율이 높아 짧은시간에 처리가 되는 것이다.
이러한 여과기술의 핵심은 고형물을 걸러주는 여재(Media)에 있다. 고농도의 고형물을 함유하고 있는 하수를 여과할 경우 여재를 잘못 사용하면 막힘 현상이 발생해 사실상 여과가 이뤄지지 않는다. 생물여과기술은 공극률(입자와 입자 사이의 공간) 48％의 십자형 신형 여재 개발에 성공함으로써 초고속 하수처리기술을 성공적으로 이끌었다.
신형 여재를 통해 여재층 내 공극률을 높여 물이 통과하는 능력을 확보함으로써 고형물의 효율적 제거가 가능해지고 미생물이 부착·성장하도록 비표면적을 증가시킨 것이 여과기술의 핵심이다. 게다가 이 여재는 폴리프로필렌(Polypropylene)으로 제조되어 반영구로 사용할 수 있기 때문에 설치 이후 교체비가 들지 않아 운영 편의성과 경제성까지 확보할 수 있다.
중랑물재생센터 현대화시설의 50만㎥/일 규모 간이공공하수처리시설 지하화에 고속여과기술(BBF-F)이 적용되었다. 방류수질기준 BOD 40㎎/L, SS 40㎎/L 이내를 만족시켜야 하는데, 중랑 초기우수처리시설의 시운전 수질분석 결과, BOD 15㎎/L, SS 36㎎/L로 기술력을 다시 한번 입증했다.
㈜부강테크의 고속여과기술(BBF-F)은 2013년에 환경신기술 제401호로 기술인증을 획득하였고, 2016년 12월에는 국내 최초 남양주 화도 간이공공하수처리시설(6만3천㎥/일)을 준공하여 운영실적을 보유하고 있다. 고속여과기술이 간이공공하수처리시설로 운영되는 경우 1차 처리 적용과 다른 점은 약품응집 후 여과하는 것이며, 그 외는 모두 동일하다.
고속여과기술은 국내 최대 규모의 하수처리장인 서남물재생센터 1단계 현대화사업의 간이공공처리시설(72만㎥/일)에도 적용되어 현재 공사 중에 있다. 중랑물재생센터에는 1차 처리시설과 간이공공처리시설이 별도의 시설로 구성되어 있다. 그러나 서남물재생센터는 고속여과시설을 평시에는 1차 처리시설로 사용하고, 강우 시에는 간이공공처리시설로 사용하는 운영방안으로 설계되어 부지이용률을 높였다. 서남물재생센터는 2019년 말에 현대화시설을 가동할 예정이다.
현재 서울시는 중랑물재생센터 2·3단계 현대화사업도 지하화를 계획하고 있으며, 부지 제약으로 인해 간이공공하수처리시설 설치 기본 계획에 고속여과기술 적용을 최우선으로 검토하고 있는 것으로 알려졌다.
㈜부강테크는 향후 고속여과기술(BBF-F)의 기술력을 바탕으로 초기우수처리뿐만 아니라 비점오염저감시설 사업도 계획하고 있으며, 더 나아가 강화된 BOD 수질 기준을 만족시키기 위해 용존성 유기물을 제거하는 방안도 연구개발 중이라고 밝혔다.
이처럼 우수한 기술력을 바탕으로 미래 수처리 기술 선도에도 앞장서고 있는 ㈜부강테크는 2016년 국내기업 최초로 미래형 하수처리 모델인 ‘Tomorrow Water Project(이하 TWP)’를 발표하였고, UN 경제사회이사회(ECOSOC) 고위급회담(HLS)에서 지속가능 개발 모델로 공식 채택된 바 있다.
TWP는 막대한 비용을 들여 처리하던 하수나 폐수에서 수익 창출이 가능한 미래형 하수처리 모델로서, 하수처리 과정에서의 비용 지출을 최소화하고 유기물을 이용한 에너지 생산 등을 통해 이익을 발생시키는 등 지속가능한 하수처리장으로의 새로운 패러다임을 제시하고자 한다.
이에 ㈜부강테크는 생물여과기술(BBF) 뿐만 아니라 핵심기술로 AMX(Anammox), 열가수분해(Thermal Hydrolysis) 기술, 바이오가스(biogas) 생산기술 등을 자체 개발하여 한국·미국·베트남 등에서 TWP 실증화사업에 주력하고 있다.
특히 AMX(Anammox) 기술은 기존 하수 처리 대비 60％ 이상의 전기와 외부 탄소원 100％를 절감할 뿐만 아니라 슬러지 배출은 최소화한다. 이러한 획기적인 에너지 절감 덕분에 AMX는 미래 에너지 자립화의 핵심 솔루션으로 전 세계에서 주목하고 있는 기술이다.
지난해에는 국내 최초로 부산 녹산하수처리장의 반류수 처리(Side-stream) 부분 AMX 사업화에 성공했다. 또한 미국 서부 최대 규모 하이페리온(Hyperion) 하수처리장의 하수 메인스트림(Main-Stream) AMX 파일럿, 인디애나 대형 목장의 가축분뇨 처리에 AMX 파일럿 테스트를 진행하는 등 각 분야 AMX 기술연구 개발에 집중하고 있다.
㈜부강테크는 BBF, BCS 요소 기술과 AMX 기술 융합을 통한 에너지 자립화 통합 솔루션 확립 등 미래 하수처리의 표준으로 자리매김하기 위한 연구 개발에 집중 투자할 계획이다. 나아가 ㈜부강테크는 TWP와 함께 4차 산업 기술을 결합하여 미래 도시의 경쟁력을 높이겠다는 비전을 선포하고, 1단계 사업으로 설계 자동화와 처리장 최적 운전이 가능한 인공지능(AI) 기반의 프로그램을 개발해 시험 운영 중에 있다.
미국·유럽 등의 환경선진국 시장에 진출
㈜부강테크는 1995년 창립해 가축분뇨 공공처리시설 국내 시장 점유율 1위를 시작으로 하·폐수처리까지 수처리 사업에 핵심역량을 발휘해 온 환경 전문기업이다. 뿐만 아니라 유기성 폐기물 처리, 에너지 사업을 넘어 멤브레인 사업까지 영위하고 있다.
업계 최초로 2008년 미국 현지법인을 설립하여 미주, 유럽 등의 환경선진국 시장에 진출하였고, 2014년 베트남 법인을 설립하며 아시아 시장으로 사업을 확장해왔다. 캘리포니아 바스토우 시 지하수 정화, 파라과이 이파카라이 호수 정화 사업, 중국 곡부 하수처리장 기술 공급 등 성공적인 해외사업을 수행해 왔으며 미국시장 진입에 반드시 필요한 하수처리 기술 인증 ‘Title 22’까지 획득했다.
㈜부강테크의 가장 큰 경쟁력은 우수한 기술로 설립 이래 연 매출의 10%, 총 200여 억 원 이상의 R&D 투자로 기술 경쟁력 확보를 우선하고 있다. 그 결과 150여 건이 넘는 국내외 산업재산권을 비롯하여 하·폐수 분야에서 중소기업 환경신기술 보유 1위 기업이라는 타이틀을 보유하고 있다.
[최해진 기자]
[『워터저널』 2018년 5월호에 게재]