세계 최고 ‘막 모듈 기술 개발’로 주목
‘에코스타 프로젝트’로 수처리 기술 선진화 앞장
옥내급수관 갱생기술개발로 20년 수도관 수명 보증

세계 최고 수처리 기술 개발
산업화 구축·상용화에 주력

▲ 남궁은 단장

수처리선진화사업단(단장 남궁 은·www.i2watertech.or.kr)은 환경부의 차세대핵심환경기술개발사업의 일환으로 추진되고 있는 ‘에코스타 프로젝트(Eco-Star Project)’ 중 하나로 세계 최고수준의 수처리 기술과 시스템을 개발하고 상용화하는데 주력하고 있다.

아울러 환경질을 개선하고 국민의 삶의 질 향상을 도모할 목적으로 지난 2004년 9월에 수처리선진화사업단을 발족시켰다.

상수원으로 유입되는 하수·폐수에 대한 철저한 관리와 처리는 물론, 막 분리 기술을 이용한 고도처리 정수의 상수관망 공급과정까지 ‘원수부터 수도꼭지까지(From Source To Tap)’를 모토로 사업을 진행해오고 있다.

이를 통해 막분리 고도정수처리기술, 상수관망의 최적설계 및 수질관리 기술, 수영용수 수준의 하·폐수 처리기술 개발 분야 전반에 대한 R&D 사업을 주관해오고 있다.

수처리선진화사업단은 2004년 12월부터 2011년 5월까지 환경부에서 650억 원을 지원 받아 지난 4년 간 실용시스템의 개발 중심(D-oriented)으로 운영하면서, 기업의 적극적인 참여를 유도해왔다. 그 결과 지난해 10월말까지 매출 약 150억3천만 원, 특허 출원 및 등록 175건, 신기술 8건 등의 성과를 달성했다.

▲ 수처리선진화사업단 주요사업

‘에코스타 프로젝트’ 진행

사업단의 특허건수는 투자금액 2억4천만 원 당 1건으로 나타났다. 정부에서 추진하고 있는 R＆D 사업의 평균이 특허 1건 당 투자금액 18억 원인 것과 비교해보면, 사업단이 매우 효율적으로 사업을 운영해 왔음을 알 수 있다.

이는 그 동안 수처리선진화사업단의 선택과 집중의 원칙에 따라 시장성·성공가능성이 높은 기술을 선정, 이를 중심으로 하는 시범사업을 추진해왔을 뿐만 아니라 개발한 기술이 현업에 활용될 수 있도록 개발된 기술을 통합하고 실증화 할 수 있도록 종합적인 연구개발 추진체계를 구축·운영해 온 결과이기도 하다.

현재 기업 참여를 통해 추진 중인 ‘에코스타 프로젝트’ 연구로는 △막분리 고도정수기술 상용화 △상수관망 수질관리 기술개발 △수영용수 수준의 하·폐수 처리 기술 개발 등 4개 분야 개발 △정수용 막 소개 및 모듈개발 △중대형 막분리 고도정수처리시스템 개발 및 상용화 △상수관망의 최적설계 및 수질관리 기술 개발 △수영용수 수준의 하수 고도처리 기술 개발 △하수처리 시설의 고효율·초집적 기술 개발 △전자산업폐수 무해화 기술 개발 △고농도 식품산업폐수 고효율·집적형 처리기술 개발 △수처리 기술 상용화를 위한 기능성, 경제성, 환경성 통합평가시스템 개발 등으로, 8개 세부과제에 대한 수처리 선진화 사업이 진행돼오고 있다.

▲ 수처리선진화사업단 사업추진전략

사업단은 크게 4단계로 나눠 사업을 추진해오고 있다. 1단계 '기술개발 기반구축(2004년 12월∼2005년 5월)' 부문에서는 중점 연구 분야별로 상용화 요소, 핵심기술을 가시적으로 도출하기 위해 현황분석, 기본 실험에 필요한 연구가 수행됐다.

또, 전문기술 분야에서 국제적 경쟁력 있는 연구개발 목표를 설정키 위해 개발대상 기술의 해외 동향을 집중적으로 분석해왔다. 특히, 성공적인 사업추진 기틀을 마련키 위해 국내외 수월성 연구 기관들과의 협력체제 구축하는 등 체계적인 연구기반을 조성해왔다.

2단계 '요소 기술 및 통합 시스템 개발(2005년 6월∼2007년 5월)' 부문에서는 실용화 및 상용화 기반기술 바탕에 필요한 요소 및 핵심기술의 기술 융합을 도모하고, 실용화·상용화 기술들에 대한 현장 연계를 위해 정책과 제도 뿐 아니라 현장에서 이뤄져야 하는 처리효율 향상기술, 최적화 기술, 설계·시공·유지관리 기술 등이 개발됐다.
원천기술 개발과 정책과제를 제외한 상용화기술인 경우에는 파일럿(pilot) 규모 이상의 실증실험에 의한 기술 검증이 추진됐다. 3단계 '시스템 최적화 및 시범사업화(2007년 6월∼2009년 5월)' 부문에선 현장에서 운영되고 있는 실증 플랜트의 운전성 평가, 표준화 기술 등의 확보를 위해 개발 기술이 현장에서 적용될 때의 장애 요인이 파악된다.

▲ 수처리선진화사업단 단계별 추진전략

수도관 갱생 시범사업 완료

우리나라의 경우 1990년대 중반까지 급수관으로 옥내·외 모두 비 내식성관인 아연도강관이 주로 사용됐었다. 이로 인해 녹물 출수가 심각한 문제로 대두된 바 있다. 이에 사업단은 수돗물 불신의 현안을 해결코자 환경부의 「수도법」 개정과 발을 맞춰 옥내급수관의 진단·세척·갱생 기술을 개발했고, 서울 강동구 둔촌동 주공아파트 2개 동 79세대에 대해 시범사업을 완료했다.

▲ 옥내급수관 갱생 전·후의 모습.

▲ 지난 2008년 1월 30일 서울 강동구 둔촌아파트에서 열린 옥내급수관 진단·세척·갱생기술 시범사업 준공식 장면.

세계 최고 막 모듈 기술개발

수처리선진화사업단의 연구과제로 개발된 (주)코오롱의 ‘PVDF 보강막 및 침지식 모듈(Cleanfil-S)’은 2008년 장영실상 및 대한민국 기술대상 금상을 수상했다. 이 기술은 선진제품의 한계점인 PVDF(Polynylidene Fluoride) 보강막 코팅층의 낮은 박리강도, 소수성 PVDF 재질에 의한 낮은 젖음성(Wettability) 문제 등을 해결시켰다. 침지식 모듈의 연속산기에 의한 과다한 에너지 비용문제를 모듈 디자인과 운영조건의 최적화로 극복한 것이다.

분리막 표면에 있는 0.1㎕ 이하의 미세한 기공이 병원성 미생물을 포함해 고형물을 거의 완벽하게 제거함에 따라 처리수 탁도가 0.05NTU 이하인 깨끗한 물이 공급될 수 있는 것이다.

특히 내염소성이 있는 크립토스포리디움 및 지아디아와 같은 원생생물 제거는 안전한 물을 공급하는 최첨단 기술이라 할 수 있다.

‘PVDF 보강막 및 침지식 모듈(Cleanfil-S)’의 구조는 보강재에 고분자물질(PVDF)이 코팅된 강화 중공사막구조로서 우수한 기계적 강도, 내화학성 및 내오염성으로 내구성이 10년 이상으로 우수하고 친수성 또한 뛰어나 건조상태로 보관 및 사용이 가능하다.

▲ 수처리선진화사업단과 참여업체가 개발한 막 여과 정수처리 시설. 위 사진은 가압식 파일럿 플랜트(막 모듈: 에치투엘(주), 시스템: (주)대우건설)과 침지식 파일럿 플랜트(막 모듈: (주)코오롱, 시스템: (주)한화건설).

또한 낮은 압력으로 운전할 수 있어 에너지 절감에 효과가 있으며 확장성이 용이해 대규모 정수장에 적합하다. 이에 대한 우수성이 알려지면서 지난해 AMST, NSF(Nateonal Sanitation Foundation, 미국 국립위생협회)로부터 인증을 취득 받았다.

수처리선진화사업단과 코오롱은 서울 구의정수장에서 하루 처리용량 500㎥ 규모의 실증플랜트를 2년 간 한화건설과 운영해 우수한 결과를 얻었으며, 이를 바탕으로 시범사업(영등포정수장)을 2010년 5월 완공 목표로 추진 중에 있다.

또한 안양 석수하수처리장에서 대우·코오롱·포스코건설의 공동주관으로 실증플랜트가 진행 중이며, 올해부터 코오롱 구미공장(1만㎥/일), 증평폐수처리장(2천500㎥/일), 마산 진동하수처리장(4천㎥/일) 등에 본격적으로 적용될 예정이다.  [문의= (031)323-0915]