스마트 하수도, 하수처리 전(全)공정 과학적 운영

현재 하수도 정책 추진 방향을 세울 때 고려해야 할 사안은 기후변화대응, 시설 노후화, 한국판 뉴딜 총 3가지다. 우리나라 하수도 분야는 오염 제어 중심으로 발전 및 진행되어 왔으며, 본래 기능은 생활위생 및 빗물에 의한 재난 대응이다. 그러나 현재, 기후변화라는 새로운 길목에 직면해 재난대응과 탄소중립이라는 새로운 과제에 도달했다.

이에 환경부는 한국판 그린뉴딜 과제 중 하나인 스마트 하수도 선도사업을 추진한다. 스마트 하수도란 기존의 수집→이송→처리→방류 순의 하수처리 전(全)공정에 빅데이터, 지리정보시스템(GIS), AI 등 첨단 IT 기술을 접목해 신뢰도 있는 자료를 생산·수집·분석하여 과학적으로 하수도를 운영하고 관리하는 시스템을 말한다.

2021년부터 2024년까지 국고 2천230억 원을 포함한 사업비 3천324억 원을 들여 시행하는 이번 사업의 주요 내용으로는 △스마트 처리장 △스마트 하수관로 △스마트 자산관리로 총 3가지로 분류된다. 스마트 처리장은 공공하수처리장 지능화(15개소), 스마트 하수관로는 도시침수 대응(5개소)과 악취관리(5개소), 스마트 자산관리는 하수도 자산관리(10개소)로 세분화되어 있다.

공공하수처리시설에 지능화 시스템 구축

스마트 처리장 부문의 공공하수처리시설 지능화 사업은 당초에 국내외적으로 많이 진행되고 있다. 국고 242억 원을 포함해 총 483억 원을 들여 진행되는 이 사업은 공공하수처리시설에 4차산업 기술(ICT, IoT 등)을 적용한 지능화 시스템을 구축해 데이터 수집·분석 및 자동화, 시설 자동 제어, 에너지 절감 등 운영효율을 극대화하고 안정적인 방류수 처리수질 확보에 기여하기 위함이다. 이 시스템은 지능화 운전, 에너지 관리, 유압하수분석 총 세 부분으로 나눌 수 있다.

지능화 운전으로는 실시간 공정 감지, 공정 진단, 공정 분석, 공정 제어 등이 있으며, 에너지 관리에는 설비 모니터링, 사용통계분석 및 최적 관리, 상태 예측 및 제어 관리, 설비 관리 설정 등이 속해있다. 유입하수 분석의 경우 유입수 및 침입수 분석, 유입 하수 모니터링, 분석 설정 관리 등을 담당한다. 이 중 핵심은 지능화 운전으로 알맞은 운영 시 최적의 수질을 만들 수 있고 기계 장비의 장(長)수명화도 꾀할 수 있다. 또한 에너지 절감을 통해 약 8% 가량 탄소중립을 실현할 수 있어, 2023년까지 총 15개소에 시범적으로 운영하고 점차 확대해나갈 예정이다.

스마트 하수처리장 부문 중 하나인 도시침수 대응체계 구축은 국내외적으로 뚜렷한 사례 없이 우리나라가 처음으로 진행하는 분야다. 2021년부터 2024년까지 4년 간 국고 1천72억 원을 포함한 총 사업비 1천531억 원을 들인 이 대규모 사업은 기후변화에 의한 게릴라성 호우 급증과 하수관로 노후화, 집중호우에 따른 도시침수 피해증가 등에 대비하기 위한 선제적 도시 침수 예방이 목적이다. 모니터링시스템, 침수대응시스템, 통합관리시스템 등을 구축해 기존 및 신규 침수 대응 실시와 각 시설의 연계 방안도 마련할 계획이다.

하수도 자산관리 체계 구축해 선제적 대응

하수 악취관리체계 구축 또한 스마트 하수 처리장 부문에 속한다. 시민이 느낄 수 있는 악취 체감도, 악취 민원 등을 수집해 하수 악취 지도를 구축하고, 하수 악취 민원 발생지역의 발산원, 발생원 그리고 배출원별 시설현황을 조사해 맞춤형 기술을 적용할 계획이다. 악취 취약지역에는 실시간 데이터 모니터링을 통해 해당 지역에 연계된 악취저감장치가 자동적으로 가동될 수 있도록 할 예정이다. 이 사업은 국고 773억 원을 포함한 총 1천105억 원 규모의 사업으로 2024년까지 총 5개 지역에 구축을 목표로 한다.

스마트 자산관리 부문으로는 하수도 자산관리 체계 구축이 있다. 땅속 관로는 실제 하수도가 어디에 위치했는지, 얼마나 경과됐는지에 대한 파악이 미흡하지만, 하수도 자산관리 체계를 구축할 경우 하수도의 현재 상태, 연식, 교체 시기 등을 파악할 수 있는 수단이 될 수 있다. 또한 하수도 시설물에 대한 장기적·전략적 계획이 없는 단기적 단순 보수 중심의 시설물 관리를 대신해 이력관리, 시설별 위험요소 파악, 잔존 수명 예측 등 선제적 대응이 가능한 체계적인 유지관리를 꾀할 수 있다.

이 같이 스마트 하수도 선도사업을 시행하며 얻은 각 지자체별 다량의 데이터를 표준화시켜 국가통합관제시스템으로 보내면 수집 및 빅데이터 분석과 실시간 예측 등을 거쳐 취합된다. 취합된 데이터는 향후 성과 평가, 예·경보, 계획수립, 기술지원 등에 쓰일 예정이다.

노후 하수도시설 교체 관련 예산 반드시 필요

하수도 정책 추진 방향 중 또 하나의 주요 과제는 앞서 말했듯이 에너지 자립화를 통한 탄소중립 실천이다. 현재 공공하수처리장 총 전력 사용량은 2019년 기준 국내 산업부문의 0.7% 수준으로 구형 원전 1기 정도 되는 전력을 하수처리장에서 소모하고 있는 격이다. 고효율, 저에너지와 같은 장비들이 개발됨에도 불구하고 하수처리장 노후화로 인해 아직까지 전력이 많이 소비되는 장비나 공정 등을 가동하고 있으며, 방류수 수질기준 또한 계속 늘어나 전력을 지속적으로 많이 사용하고 있다.

총 에너지 생산량은 2019년 기준 약 11만 TOE(석유환산톤)로 하수처리장의 탄소중립을 실현하기 위해서는 73만 TOE 이상의 에너지를 생산하거나 절감해야 한다. 환경부는 공공하수처리장 탄소중립 추진을 위해 처리시설의 스마트화, 고효율 기기 및 공정으로 기존 에너지 사용량의 약 50% 정도를 절감할 계획이다.

또한 종례에 진행 중인 통합바이오 가스와 태양광 부문 에너지 생산을 확대하고 아직 활성화되지 않은 하수열, 염분차, 소수력 등을 활용해 에너지 생산량을 현재 소모량의 50% 이상 이끌어낼 예정이다. 재원 조달계획 수립 의무화, 예산 우선 지원, 평가 강화, 기술 진단 등을 고려한 제도도 개선해 2050년까지 에너지자립률 100% 초과 달성을 목표로 삼고 있다.

아울러 환경기초시설을 활용한 신재생 에너지 보급을 목표로 에너지 다(多)소비 시설인 하수처리시설에 에너지 고효율 설비와 미활용 에너지 이용 시설, 신재생 에너지 시설 등의 설치를 지원하는 하수처리장 에너지 자립화 시범사업을 추진한다. 이를 추진하기 위해서는 무엇보다 국가의 적극적인 예산 반영이 절실하다.

2022년 기준 환경부의 하수도 부문 예산은 약 1조8천억 원이며, 과거 BTL 사업 임대료인 3천300억 원 가량을 제외한 약 1조5천억 원이 실질적으로 쓰이고 있다. 이 중 상당수가 신설 처리장 및 신설 관로 쪽에 집중되어 노후시설 교체에 대한 예산은 굉장히 적다.

특히 하수처리장의 경우 1990년대 전·후반에 걸쳐 전폭적으로 예산을 지원받았기 때문에 지원이 미미한 부분도 있다. 그러나 5년이 지나면 30년된 노후 하수관로가 기하급수적으로 늘어나기 때문에 노후 하수도시설 교체 관련 예산 및 현대화가 반드시 필요하다.

[『워터저널』 2022년 5월호에 게재]