소비자 가까이에서 안전한 수돗물을 공급한다
- 소비자에게 안전한 수돗물을 공급하는 분산형 상수도시스템 설계운영기술 -
“수질 안전성과 수량 안정성을 확보하면서 에너지를
절감할 수 있는 미래사회의 안전한 용수공급시스템을 개발한다”
[연구자 레터]
전 세계적으로 물산업의 중요성이 어느 때 보다 강조되고 있는 가운데 우리 정부도 제9차 녹색성장위원회를 통해 물산업을 육성하고자 하는 의지를 밝혔다. 이에 본 연구팀은 정수 시설을 분산 배치하여 수송 과정을 최소화시킴으로써 수질의 안전성과 수량의 안정성을 확보하는 분산형 용수공급 시스템을 개발했다. 현재 분산형 용수공급 시스템 인프라를 구축하고 수직형 정수처리시스템 설계 기술을 개발하여 실증 시설을 운영 중이며 이를 통해 국가 물산업의 경쟁력을 강화시키고 수자원의 균등분배를 달성하여 물 복지를 실현할 수 있을 것이다.
01 개발배경 및 현황
세계 각국의 지속적인 물 수요 증가에 따라 물산업에 대한 관심과 노력이 계속되고 있다. 최근 일부 국가에서는 물 분야 인프라 시설에 대해 적극적인 민자 유치를 추진하고 있으며, 상하수도서비스를 WTO 교역 대상에 포함시키려는 움직임까지 보이고 있다. 각 국의 정부는 자국의 물 시장 보호와 해외 진출 확대를 위해 정책적으로 물산업 관련 공기업을 육성하고 물산업 클러스트를 구축하는 등 연관 산업을 육성하기 위해 노력하는 사례가 증가하고 있다.
우리 정부도 2010년 10월 13일 제9차 녹색성장위원회에서 물산업 육성 및 수출 전략화 방안을 발표해 정부 주도로 물산업을 육성하려는 의지를 밝혔다. IT 기반의 지능형 물 생산 및 공급시스템을 개발해 세계 상하수도 기술을 선도하고 향후 고도 수처리에 필요한 원천기술을 개발해 물산업 토탈 솔루션 능력을 보유한 물 전문기업을 육성하겠다는 것이다.
현재 국내 용수공급시스템은 정수장에서 생산한 정수를 이송하는 송수관로가 길고 노후되어 2차 오염에 취약하다. 때문에 수질 안정성 확보가 필요할 뿐만 아니라 관로에 대한 유지관리 비용도 지속적으로 증가하고 있고, 가뭄 및 수질사고 등 비상시를 대비한 국가 비상용수 및 물 안보 체계구축 또한 시급해 현재의 용수공급시스템 문제를 근본적으로 해결하고 세계 용수공급 인프라 건설 시장에서 우위를 확보하기 위한 분산형 용수공급시스템 개발이 필수적인 상황이다.
02 기술의 특성
미래사회 물 복지 실현을 위한 분산형 용수공급시스템 구축 기반 기술 개발
기존 정수시설은 수원(水原)에서 물을 모아 대규모 정수장에서 정수 처리를 한 뒤 정수된 물을 장거리 공급 관로를 통해 소비자에게 공급하는 중앙 집중 방식이었다. 연구팀은 정수된 물이 소비자에게 도달하는데 걸리는 시간을 단축하고 물의 2차 오염 가능성을 줄여 안전하고 안정적인 용수 공급이 가능하도록 분산형 용수공급 시스템의 기반기술을 개발하여 급수 및 배수 관로의 길이를 기존 시스템보다 줄였다. 분산형 용수공급시스템은 비상시 대체 수원 및 저류조(빗물의 이용이나 하천의 급격한 유입을 억제하기 위해 지하공간에 일시적으로 저장하는 시설)로서의 활용도 가능할 뿐만 아니라 맞춤형 공정 구성이 가능하여 음용수, 산업용수 등 다양한 용도별 활용이 가능한 장점이 있다.
환경 및 주민 친화적인 수직형 정수시설 구조물 개발
함께 개발된 수직형 정수시설은 도심지의 경우 빌딩형으로, 공원이나 시설물의 경우 지하에 타워형으로 설치가 가능하여 주변 환경과 어울리면서 주민 친화적 공간의 스마트형 구조물로 설치가 가능하다. 연구팀은 단위공정 설비들을 수직형 플랜트 형태로 배열하여 소요 부지면적을 최소화할 수 있는 컴팩트형 정수처리시스템 등 분산형 용수공급 시스템 구축에 필요한 요소기술 및 수직형 정수처리시스템 설계기술을 개발했다. 현재 일 1,000㎥ 규모의 실증시설을 설치하여 정수된 물의 수질 검증은 물론이고 공정 및 소비에너지 효율 최적화를 위한 다양한 검증을 수행하고 있다.
수직형 정수처리 시설은 기존의 시스템과 달리 각 단위공정간 저류조(저장 공간)가 없는 새로운 정수처리 기법인 무저류 방식(Tankless system)으로 컴팩트화된 기법을 적용했다. 이를 위해서 고압막 여과 방식을 채택하여 압력식 활성탄 공정을 먹는 물 처리 공정에 최초로 적용했다. 그 밖에도 태양광 발전 설비, 소수력(Small Hydro Power) 발전시스템, 수온차 히트펌프 시스템 등의 신재생 에너지를 사용하였으며, 에너지 변화 효율 향상을 위한 DC 배전 구축, 조명부하 최소화를 위한 LED 조명 사용, 고효율 펌프 및 제어설비 도입 등 에너지 효율화 기술을 적용하여 에너지 낭비를 최소화하려고 노력하였다. 환경친화적 저탄소 시설인 수직형 정수처리시설은 안전하고 품질 높은 물을 안정적으로 소비자에게 공급하는데 큰 역할을 수행할 것이다.
03 기술개발 효과
친환경 용수공급 인프라로 안정적 용수공급과 에너지 효율성 향상
분산형 정수처리 시스템이 널리 활용될 경우 정수처리 공정과 최종 수질의 안전성이 보장되어 물을 언제 어디서나 안심하고 마실 수 있게 되므로 수돗물의 직접 음용율이 높아질 것이다. 또한 비상용수 확보를 통한 물 안보 체계 구축으로 재해에 강하고 안정적인 용수 공급을 실현함으로써 단수율 제로를 실현할 수 있을 것이다.
또한 개발된 부품과 소재기술을 연계한 기술력 동반 상승으로 물산업 경쟁력이 강화될 것이며, 나아가 용수공급시스템 내 소수력 발전, 태양광, 수온차, 용수공급시스템 지열 에너지 활용 등 신재생에너지와 에너지효율화 기술 적용으로 고부가가치 녹색 기술개발을 선도할 수 있을 것이다.
이 누리집은 대한민국 공식 전자정부 누리집입니다.
