1. 일본의 하수도 기술의 특징

도시화가 진행된 일본에서의 하수도의 특징으로는 관로？처리 시설 모두가 대규모이며 집약적인 시설이, 특히 기계 설비나 전기 설비에 의한 고도의 제어에 의해, 유입량이나 질의 변동에 대응할 수 있도록 설계？운전되고 있는 점이다.

일본의 하수도에서 채용되고 있는 기술을 나타내는 키워드로는, 공간절약(지하 공간 이용, 토지의 고도 이용), 에너지 절약, 자동화, 소음이나 악취 등의 환경 대책, 탈수？소각 등의 오니(汚泥)의 감량화, 지진 대책을 들 수 있다. 최근에는 여기에 시설의 갱신이나 기능의 고도화라고 하는 “재생”, 물이나 오니의 “순환”, 에너지 등의 “자원”에 대응한 기술이 요구되고 있다.

에너지 절약의 일례로는 산기(散氣)장치의 개량에 의한 수처리 공정의 전력 소비량의 절감이다. 이는 멤브레인 필터 등을 이용해 산기 시에 발생하는 기포를 보다 초미세화하여 수중으로의 산소 이동 효율을 높이는 것이다. 1일 5만㎥ 규모의 하수처리장을 대상으로 한 시산에서는 5%의 전력 소비량 절감이 가능하다.

2. 대표적인 하수도의 역할과 향후 기술

가. 보급 확대

공공 하수도의 보급 인구는 9,360만명(2009년말)으로 총인구 1억2,706만명에 대한 하수도 보급율은 전국 평균 73.7%이며, 이에 합병 처리 정화조 등 하수도 이외의 오수처리 방식을 더한 오수처리 인구 정비율(整備率)은 85.7%(2009년말)이다.

지금까지 중소 시읍면 등을 대상으로, 소구경의 관거(管渠)나 산화구법(Oxidation ditch method, 酸化溝法) 등의 기술이 개발 개량되어 왔지만, 미보급 인구의 해소를 위해 국토교통성은 “하수도 퀵 프로젝트”를 2006년부터 개시하여, 전국 13개 시읍에서 사회 실험을 실시중이다. 국토기술정책종합연구소 하수도연구부도 사회 실험의 실시 등에 따라, 다양한 기술적 지원을 하고 있으며, 대표적인 기술로는 지중 매설하지 않고 지상 설치 등을 하는 “퀵 배관”을 들 수 있다.

<퀵 배관의 사례>

나. 침수 대책

침수 대책의 진척을 나타내는 지표로서 계획으로 설정한 강우량(예를 들어 시간당 50mm)에 대응할 수 있는 빗물 배수 시설의 설치가 끝난 면적이 계획의 몇%인가 하는 도시 침수 대책 달성율을 보면, 전국 평균은 50%(2008년말)로 낮다.

한편, 최근 많은 도시에서, 설계 강우량을 넘는 국지적인 호우가 빈번해, 이에 따른 침수 피해가 발생하고 있다. 이러한 초과 강우에 대해, 대규모 지하형의 저장관이나 저류지의 건설이라는 이른바 하드 시설로서의 대응은 재정적으로나 시간적으로도 한계가 있어, 이를 보완할 수 있도록 강우 정보의 적확한 전달 등의 소프트 대책이나 방수문 설치 등의 자조 대책의 충실이 요구되고 있다.

소프트 대책의 하나로는 레이더 우량계에 의한 강우 정보의 제공이 있다. 도쿄도 하수도국은 도쿄를 비롯한 몇 개의 도시에 강우 정보의 제공을 실시중이다.

이러한 정보를 기초로 하수관내의 수위, 유량을 예측하여, 침수 피해량 및 침수 면적을 추정하고, 정보를 제공한다.

또 자조의 예로서, 건물？주택에서의 침투 시설이 있다. 각 건물？주택에서의 침투 시설은 로딩에 의한 능력 저하나 강제성이 없다는 점 등에서, 종래 빗물 배수의 계획 외의 시설로 여겨졌다. 이에 대해 국토기술정책종합연구소 등의 조사 성과를 기초로, 로딩 등에 의한 능력 저하를 고려한 계획 수법이 제안되어 2010년 4월에는 “빗물 침투 시설의 정비 촉진에 관한 안내서-침투 능력의 감소를 전망한 효과 파악 및 유지 관리 방안”이 발표되었다.

다. 고도처리, 재생 수리용

고도처리가 실시되고 있는 하수처리장의 처리 수량을 인구로 환산해 나타낸 고도처리 인구 보급율은 전국 평균이 16.9%(2008년말), 재생수의 이용율이 전체 처리 수량의 1.4%로 모두 낮은 상황이다.

고도처리의 진행에서의 과제중 하나로는 고도처리 도입에 수반하는 처리비용 증가를 들 수 있다. 또, 재생 수리용에 대해서도, 새로운 처리 시설의 도입 비용의 문제가 안전성의 확보와 함께 해결해야 할 과제이다.

고도처리에 관해서는, 현재까지 모래 여과나 응집제 첨가법 등의 물리화학적 방법이나 스텝 유입식 다단초화탈질법(多段硝化脫窒法) 등의 생물학적 방법이 채용되어 왔지만, 현재 가장 주목받고 있는 것은 막분리활성오니법이다. 이는 신설？증설 처리장에서의 적용 외에 대도시 등에서의 노후 시설의 개축 갱신 사업이나 물의 수요지에서의 새틀라이트 처리로의 적용이 기대된다. 이들 용도로의 채용을 촉진하기 위해서 정부가 주도하고 실증을 실시하는 “일본판 차세대 MBR 기술 전개 프로젝트(A-JUMP)”를 지방공공단체나 기업과 2009년부터 실시하고 있다. 국토기술정책종합연구소 하수도연구부에서는 A-JUMP의 사무국으로서 시시각각 얻어진 새로운 지식을 집약해, 현행 매뉴얼 개정 등을 추진하고 있다.

라. 오니 자원？에너지 이용

일본의 하수 오니 발생량은 2007년의 발생 시 현물량 베이스로 약 7,800만 톤이며, 전체산업 폐기물량 4억 1,900만 톤에서 차지하는 비율은 19%로 높다.

그 중 20%는 탈수, 건조, 소각을 거쳐 매립 처분되지만, 나머지는 퇴비화(Compost) 등을 거쳐 농지 이용 외에, 시멘트 원료나 건설 자재로서 재이용되고 있다. 재이용되고 있는 오니의 비율인 하수 오니 리사이클율은 78%(2008년말)까지 높아져 순환형 사회 구축에 크게 기여하고 있다

<오니자원？에너지 이용 B-DASH>

한편, 저탄소 사회의 형성 관점에서 발생한 바이오매스 이용의 촉진이 요구된다. 바이오매스 활용의 에너지 활용을 촉진하기 위해 국토교통성에서는 하수도 혁신적 기술 실증 사업(B-DASH)을 예산 요구하고 있다. 이 사업은 기존 기술에 비해 40%, 2,300억엔이라는 대폭적인 건설비용 감축을 실현하고, 또 에너지 절약？신에너지 대책에도 공헌하는 혁신적인 기술로 전국에 전개？보급하는 것을 목적으로 한다. 이로 인한 비용 절감과 함께 연간 약 100만 톤의 온실가스 배출량 감소도 전망되고 있다.

3. 해외 전개

글로벌 시대가 된 현재, 세계 속에서 어떠한 방향으로 전개할 지를 검토할 때, 2개의 시점이 있다.

첫째는, 세계의 공통 대과제의 하나인 “개발도상국의 위생 문제” 해결이다.

일본은 최근 물 분야에서 세계 톱 원조국으로, 하수도 분야에서도 일찍부터 공적개발원조(ODA)를 실시해 왔다. 기술협력으로는 1976년의 태국, 말레이시아로의 조사단이나 에티오피아로의 전문가 파견을 비롯해 점차 대상과 규모를 확대해 개발도상국을 대상으로 하는 일본 내 연수 코스도 하수도 기술 외에 침수 대책, 유지 관리로 확대하였다.

다른 인프라 분야에 비해 하수도 분야는, 일정한 경제 수준에 이르면 도시의 인구 폭발과 공업 등의 발전으로부터 폭발적으로 투자가 증가하는 특색이 있어, 1995년에는 하수도 분야에서 첫 프로젝트 기술 협력으로서 “태국 하수도 연수센터”가 개시되어 5명의 장기 전문가를 비롯한 관계자의 노력으로, 5년간에 계획, 건설부터 경영, 수질 분석까지 여러 가지 분야에 걸쳐 많은 교재가 정비되어 약 1,000명의 중앙？지방공무원 등에게 각 분야의 연수를 실시하였다. 현재, 장기 전문가를 중국, 베트남, 인도네시아, 인도, 시리아에 파견하고 있다.

둘째는, “일본의 기술？기업의 해외 전개”이다. 공공사업 감소, 관계 기업의 수익 악화, 숙련 기술자 퇴직 등으로 지금까지 새로운 기술로 하수도 사업의 전개를 가능하게 해 온 관계 업계？기업도 미래를 향한 기술개발이 어려워지고 있는 상황이다. 특히 물 분야는 프랑스를 비롯한 세계의 거대 메이저가 신흥국 등의 상하수도 사업 운영 전체를 차례차례 수탁하고 있고, 또 신흥국의 기업이 맹렬한 속도로 추격하고 있어, 향후 정부, 기업의 적극적인 움직임이 요구된다.

4. 하수도 글로벌 센터(GCUS)와 국제 활동

이러한 가운데, 2009년 4월에는 “하수도 글로벌 센터(GCUS)”가 발족했다.

①세계의 물 위생 문제 등의 해결을 위한 공헌, ②하수도 관련 기업의 비즈니스 전개 지원, ③국내 하수도 시책으로의 환원의 3가지 목적으로, 일본하수도협회가 사무국이 되고, 국토기술정책종합연구소, 토목연구소, 일본하수도사업단, 하수도신기술추진기구, 하수도업무관리센터가 구성한 조직이다. 구체적으로는, 중국, 베트남 등의 국가별, 국제 기준화, 물 수출 등의 테마별 그룹이 활동해, 각 국 정부로의 일본의 기술 소개, 각종 기술지도, 국제회의 출석 등 여러 가지 활동을 국제협력기구(JICA) 등과 제휴해 전개하고 있다.

최근, 국제기준 ISO의 중요성이 인식되고 있지만, 하수도 분야에서는 하수도 서비스 TC224의 논의가 프랑스 등의 주도 하에 최근 몇 년 동안 진행되고 있다. 또, 많은 국가가 일체화한 유럽에서는 유럽표준화위원회(CEN) 등의 공통 규격을 차례차례 정리해 세계 표준으로 진행하려고 하고 있어, 중국을 비롯해 아시아 국가들과 어떻게 제휴할지가 중요 과제의 하나로 크게 부상하고 있다.