금호산업, 상 하수처리 재이용 담수화 등 수 처리 전 분야 막여과 기술을 선도하다~!

 

 

 

 

 

여수 둔덕정수장

 

논설실장,공학박사,기술사 문장수


금호산업(주) 건설기술연구소는 1986년 건설사업부 기술연구실로 시작하여 지금까지 28여 년간 수질, 기초, 교량, 항만, 건축구조 등의 연구개발을 수행하였다. 환경, 미생물 분야에서 뛰어난 경쟁력을 갖춘 다양한 기술들을 현장 적용하며 국내 환경시장을 선도해 왔다. 본 지에서는 금호산업이 보유한 기술 중 국내 최초 대용량 막여과 실적에 이어 최대 규모 막여과 수처리 사업실적을 확보한 막여과 수처리 기술에 대해 소개하고자 한다.

막여과 수처리 기술과 같은 고도수처리 기술은 국내 상수원수 수질악화와 먹는물 수질기준 강화에 따라 현장 적용이 증가되고 있다. 막여과 수처리 기술은 물속에 포함된 오염물질을 제거하여 항상 깨끗하고, 안전한 물을 생산해 낼 수 있는 최신 기술로 평가받고 있으며 특히 기존 정수처리 공정에서 처리의 한계를 가지고 있는 지아디아, 크립토스포리디움과 같은 병원성 원생동물에 대한 처리가 가능하다.

이에 기술연구소에서는 1995년도부터 막여과 정수처리 공법에 대한 연구개발을 진행해 왔으며, 기초 연구로 전국의 주요 수계(금강, 낙동강, 한강, 섬진강)에 막 여과 파일롯 플랜트를 설치하여 운영함으로써 국내 원수 수질 특성에 적합한 설계인자를 도출하고 설계 및 운영기술을 축적해 왔다. 이후 2005년까지는 막 여과 공법의 상용화 기술 개발에 초점을 맞춰 국내 수질 특성에 적합한 막 여과 고도정수처리 공법을 개발하였으며, 2006년부터 2011년까지 고효율 막 여과시스템 개발을 추진하여 낙동강 및 한강수계에서의 대규모 막 여과 시설 도입에 필요한 설계․운영인자를 확보하였다.

그 결과 국내 수질 특성에 적합한 고효율 막여과 정수처리 공법 개발을 성공하여, 2009년 12월 국내 최초 중대용량 막여과 정수시설인 공주정수장(3만톤/일)을 준공하여 현재까지 안정적으로 운영되어지고 있다.

< 국내 최초 중대용량 막여과 시설 : 공주정수장 경관 >



< 국내 최초 중대용량 막여과 시설 : 공주정수장 가압식 막여과 시설 >

또한 이 후에도 지속적인 기술개발을 통해 막여과 정수처리 기술 분야에 8건의 특허를 비롯하여 환경신기술 인증 및 검증(320호/138호)과 수도용 막여과 공정평가를 확보하였다.


[환경신기술 320/138호]

막여과 시설 설계, 운영에서 막오염(membrane fouling) 현상에 따른 운전 안정성 저하가 문제점으로 지적되고 있으며, 막오염 발생시 오염물을 제거하기 위한 막의 화학세척 빈도가 증가되어 운영비 및 유지관리비 상승을 가져오게 된다. 이에 기술연구소에서는 수질변화에 실시간 대응이 가능하고 응집제 사용량 및 막오염을 최소화 할 수 있어 막여과 공정의 경제성의 향상 뿐 만 아니라 운영의 안정성과 편리성까지 증대시킨 기술을 개발하였다.

본 개발기술(환경신기술 인증 320호/검증 138호)은 원수중의 오염물질을 제거하는 혼화․응집 전처리공정을 대상으로 원수수질 변화에 대응해 유기물 및 미반응 응집제에 의한 막오염이 최소화되도록 막공급수의 유동전류값(Streaming Current Value)을 제어하여 막오염 방지를 통해 단위 생산량을 향상시키기는 기술로, 응집처리수의 유동전류 제어 범위에 따라 응집제 주입률이 자동으로 제어된다.

이러한 제어기술 개발을 통하여 홍수기 고탁도 유입 시 실시간 변동하는 수질에 대한 응집제어를 안정적으로 대응 및 막여과 공정의 안정성을 향상 시켰고 막오염 현상 최소화를 통하여 유지세정을 실시하지 않고서도 기존 공정에 비해 단위 생산량을 1.3배에서 2배까지 증대하여 6개월 이상 화학세정 없이 안정적인 자동 운영이 가능하였다. 또한 막여과 공정의 경제성을 향상 시키고 운영의 안정성과 편리성을 증대시킬 수 있는 특징을 갖고 있다.


< 막여과 정수처리 공정 >

이러한 독자적인 기술력을 바탕으로, 관련 사업 참여시 신기술을 설계에 적극 반영하여 임실정수장(2011년, 7천톤/일) 및 성남 복정정수장 막여과 고도정수시설 설치사업(2012년, 5만톤/일)을 수주하였고, 최근에는 하루 9.2만톤 정수를 공급할 수 있는 국내 최대 규모의 여수 둔덕정수장(2013년)과 4.2만톤 규모의 학용정수장(2013년)에도 환경신기술을 적용하며, 국내 최초 중대용량 적용이라는 타이틀에 이은 국내 최대 규모의 적용 타이틀을 연이어 거머쥐게 되었다.


< 국내 최대 규모 막여과 시설 : 여수 둔덕정수장 >


나아가, 금호건설 건설기술연구소는 막여과 수처리 분야에서 정수뿐만 아니라 하수, 해수담수화, 하수재이용 등 여과막을 이용한 수처리 기술 개발을 수행하였다. 특히 하수 MBR 공법(K-MBR, KUMHO-MBR)은 2만㎥/일 이상의 상용화 실적을 확보하였으며, 공업용수 및 재이용 그리고 담수화 분야에서도 두각을 나타내고 있어 막여과 수처리 기술의 선도주자로서 맹활약을 펼치고 있다.

기술연구소에서 개발한 KUMHO-MBR공법은 하수의 유입부하 변동에 따라 반응조 내 기능변화를 가능하게 한 기술로, 하수고도처리 공정, 슬러지 감량 공정, 하수재이용 공정으로 구성되어 있으며, 방류수 수질기준의 강화에 따른 질소 및 인 제거에 적합한 기술로 기존 활성슬러지법에 비해 미생물 농도가 3~4배로 높아 효과적인 오염물 처리가 이뤄질 수 있다. 침전조나 소독, 여과공정이 불필요하며, 농축조의 부피 또한 감소되어 공정의 컴팩트화가 가능하다. 초기 시설비용과 운전관리 비용이 기존 생물학적 처리방법에 비해 경제적이며, 자동화 시스템에 의한 제어로 유지관리 인원이 거의 필요 없는 등 많은 장점을 지닌 하수 고도처리 기술이다. 본 공법은 중대규모 하수처리장 사업에 초점을 맞추어 개발되었으며, 신규 하수처리장 및 하수처리장 개선 사업, 하수 재이용 사업 등에 적용될 수 있는 공법이다.


<금호-MBR 공정 개요도>

이러한 기술의 우수성을 인정받아 환경신기술 인증 및 검증(제293호와 제125호)을 확보하였고, 2건의 등록특허도 보유중이다. 이를 발판으로 고창 아산하수처리장(2009년)과 전북 익산산단 폐수처리장(2011년), 용산병영시설 중수처리장(2011년)을 수주함은 물론 2012년에는 1만5천톤/일 규모의 김해 진례하수처리장을 수주하기에 이르렀다. 또한 기술 우수성과 다양한 수주실적을 바탕으로 환경신기술 연장(5년)을 통해 2017년까지 기술을 보유하게 되어 앞으로도 국내 고도 하수처리 사업을 꾸준히 수주할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

현재 세계 물 산업시장은 선진국의 거대 다국적기업이 시장을 주도해 나가고 있으며, 세계 수준의 기술 경쟁력 확보 없이는 시장 진출이 쉽지 않은 현실이다. 그러나 막여과 수처리 기술 분야에서 20여 년간 축적한 기술력과 국내 최초․최대 사업실적을 보유한 금호건설의 막여과 수처리 기술 역량은 세계의 물산업 선진․선도기업과 견주어도 손색이 없는 경쟁력을 갖고 있으므로, 향후 글로벌 물 산업 시장으로 진출을 확대하고 적극적으로 공략할 계획이다. 특히 아세안에서의 승부를 가름할 수 있는 기술의 현지화 전략을 통하여 글로벌 물 산업 시장으로 진출을 확대할 계획이다.

성공적인 세계시장 진출을 위하여 기술연구소에서는 장기간 축적한 막여과 기술력을 바탕으로 전․후처리공정에 대한 추가기술 확보를 통해 패키지 정수처리 시스템 기술을 확보하고 기술적용 타당성 분석부터 공법검토와 설계, 시운전 및 시공에 이르기까지 종합적인 기술지원이 이루어질 수 있도록 기술지원 역량을 강화해 나가고 있다.

또한 보다 다양한 기술을 확보하기 위해, 막여과 기술 이외에도 기후 변화에 따른 다양한 수생태계 변화에 대처 가능한 조류제거기술 등의 기술개발을 통해 연구영역을 확장하고 있으며, 이러한 지속적인 연구개발을 통해 국내 수처리 시장에서의 기술경쟁력을 향상시키고 있다. 향후에는 국내뿐 아니라 해외 정수처리 사업에도 개발기술이 적용되기 위한 투자자 꾸준히 이뤄지고 있어 금호산업의 해외진출에 대하여 기대하는 바가 매우 크다.