‘2015 상하수도 처리기술 연수회 및 선진 수처리 시설 시찰’ 행사가 2015년 11월 23일부터 28일까지 4박6일간 말레이시아·싱가포르 등지에서 열렸다.

물 재이용의 성공적인 사례로 세계인의 주목을 끌고 있는 싱가포르의 NEWwater 하수처리수 재이용 시설 등 선진 수처리 기법은 물론 기후변화시대를 맞아 말레이시아·싱가포르의 잘 구축된 홍수 방재 시스템 벤치마킹을 통해 우리나라의 운영사례와 비교 분석하여 개선안을 도출, 적용함으로써 물관리 업무의 선진화를 도모하기 위해 열린 이번 행사는 4회째로, 본지를 비롯해 국회환경포럼·글로벌물산업정보센터(www.waterindustry.co.kr)·한국수도경영연구소 등이 공동주최하고, 국회환경노동위원회·환경부·에코니티 등이 후원을 했으며, 전국 상하수도 공무원을 비롯해 학계·기업체·연구기관 관계자 등 32명이 참석했다.

 

  

 

▲ 말레이시아 국가 하수처리공사인 인다워터(Indah Water)가 운영하고 있는 Bunus 하수처리장 전경.

말레이시아 국가 하수처리공사인 인다워터(Indah Water Konsortium Training Center)는 말레이시아의 현대적이고 효율적인 하수도 시스템을 개발하고 유지하는 업무를 맡고 있다. 인다워터는 전국 지방자치단체 책임 아래 운영관리하던 하수처리장 등을 1994년부터 사바(Sabah), 사라와크(Sarawak)와 마즐리스 퍼반다란(Majlis Perbandaran), 조호바루(Johor Baharu) 지역을 제외한 말레이시아 전역에서 하수처리장 운영관리 업무 등 하수도 서비스권을 넘겨받아 운영하고 있다.

인다워터가 운영하는 Bunus 지역 하수처리장(Bunus Regional Sewage Treatment Plant)은 지난 2007년부터 운영을 시작했다. 하루 7만9천200㎥의 처리용량을 갖고 있는 이 하수처리장은 쿠알라룸푸르(Kuala Lumpur) 북동지역을 중심으로 70㎢ 지역 37만 명의 인구가 배출하는 하수를 모아서 처리하고 있다.

Bunus 지역 하수처리장 운영담당인 모하마드 하피잘 아왕(Mohd Hafizal Awang) 엔지니어는 “이 하수처리장은 초기에는 라군(lagoon) 형식으로 하수를 집수하는 곳이었으나 하수량이 많아지면서 하수처리장을 건설하게 되었다”면서 “하수는 쿠알라룸푸르 지역 내 8개 하수집수지 중 하나인 Bunus 집수지에서 모은 후 이곳으로 보내지며, BOD 배출허용기준을 충족하는 수준의 하수처리를 위해 현대화된 플랜트를 갖추고 있다”고 말했다.

모하마드는 이어 “Bunus 하수처리장은 BOD, COD, 부유물질, 질소 등을 제거할 수 있는 질소 제거 활성슬러지 공정을 보유하고 있으며, 특히 슬러지 처리시설에서는 POC(입자성 유기탄소, Purgeable Organic Carbon), COD 등 여러 가지 염류를 포함한 탄소를 동시에 처리할 수 있다”고 설명했다.

하루처리량은 35만2천 명 수준이며 최대 110만 명까지도 처리할 수 있다. BOD는 1L당 220㎎까지 처리가 가능하고, 그 외 다양한 불순물들은 270㎎/L까지 걸러낼 수 있다. BOD 및 고형 불순물의 일반적인 처리기준치는 1L당 50∼100㎎이다.

▲ ‘2015 상하수도 처리기술 연수회 & 선진 수처리시설 시찰’에 참가한 32명이 지난 11월 24일 오전 쿠알라룸푸르에 있는 Bunus 하수처리장를 방문, 모하마드 하피잘 아왕(Mohd Hafizal Awang), 엔지니어로부터 Bunus 하수처리장의 개요에 대해 설명을 듣고 있다.

하수처리 과정은 고형물이 많은 것과 액상성분으로 구분해 처리된다. 고형물 처리공정은 침전농축, 탈수, 혐기성소화로 구성되며, 액상공정은 전처리와 생물학적처리로 이루어진다. 고형물 처리의 첫 번째 공정은 물리적인 분리가 이뤄지는 공정이다. 유입된 물에는 모래가 많이 섞여 있으므로 이 과정에서 모래를 비롯해 불필요하고 무거운 불순물들이 제거되며 음식물, 쓰레기 등 무거운 것들은 기름 성분과 분리되어 이 공정에서 모두 걸러진다.

두 번째 단계는 정화단계로 작은 불순물 및 유기물 관련 불순물이 제거된다. 무거운 것들은 바닥에 떨어지고 가벼운 것들은 앞으로 나아가는 방식으로 공정을 통과한다. 걸러진 불순물을 포함한 다양한 진흙은 한 곳에 모아 중력에 의해 점점 굳어지는 단계를 거쳐야 하므로 다음 공정에서 공기가 유입되며 산소와 접촉해 슬러지가 굳게 된다. 이어 공기탱크와 에너지 탱크를 거쳐 중력에 의해 굳어진 슬러지는 고형화된다.

Bunus 하수처리장은 효율적인 슬러지 처리를 위해 기본적으로 이 4가지 단계를 채택하고 있다. 한편, 두 번째 정화단계에서 정화기를 통과한 하수는 다시 전 단계로 보내져 재정화 단계를 거치며, 걸러진 슬러지는 일반적으로 고형화된 불순물들을 다시 한 번 기술적으로 고형화시키는 작업을 거치게 된다.

▲ 컴퓨터 모니터에 띄운 Bunus 하수처리장의 하수처리 공정도.

탱크에서는 1차적으로 정화장치를 통해 걸러진 1단계의 물과 다시 한 번 걸러진 슬러지가 섞인 물을 함께 처리한다. 일반적으로 처리된 슬러지는 산소가 공급되면서 두 번째 탱크단계를 거치게 되는데 이 공정에서 염소, 마그네슘 등의 성분이 처리된다. 공기유입은 유형을 통해 끊임없이 돌아가는 방식이며 전반적인 공정은 8시간 내에 처리되도록 하고 있다.

2차 정화단계의 공정은 1차 정화기 공정과 크게 다를 바 없지만 2차 공정에서는 전반적으로 이전에 유입된 산소가 배출된다는 특징이 있다. 걸러진 슬러지는 다시 첫 번째 탱크로 보내져 일부는 폐기물로 처리되는데, 이 과정에서 부유하는 물질은 재차 걸러져서 필요한 공정을 거쳐 다른 공정으로 보내진다.

▲ Bunus 하수처리장의 하수처리시설 견학 모습.

용액상태로 유입된 하수는 메저링(measuring, 측량) 탱크라는 최신시설에서 처리된다. 용액상태의 하수는 이 공정을 통해 정화되어 배출되며, 걸러진 물은 식수로 사용할 수는 없지만 청소·조경 등 하수처리장 내에 필요한 용수로 이용된다. 모든 처리를 마친 물은 쿠알라룸푸르 중심을 관통하는 곰박(Gombak)강에 방류되도록 설계되어 있다.

하수처리 공정을 통해 발생한 슬러지는 처리시설로 보내지는데 슬러지 또한 여러 박테리아가 섞인 슬러지와 사전 처리를 통해 보다 정화된 슬러지 등 1, 2단계로 상태를 구분해 처리가 이루어진다.

슬러지를 고형화하기 위해서는 단순히 중력만으로 물기를 빼내는 첫 번째 작업, 기술력을 발휘해 처리가 이루어지는 슬러지 처리공정 등 2단계가 진행되며, 이들 작업은 다이제스터(digester)라고 불리는 탱크로 보내기 전에 슬러지가 제대로 처리될 수 있도록 관리하고 있다.

▲ 다이제스터(digester) 탱크에서는 슬러지를 40∼60%까지 감량하는 공정이 이루어지며, 슬러지를 처리해 바이오가스를 만들어 내는 시설도 설치되어 있는데 1천200㎥까지 생산이 가능하다.

모하마드 엔지니어는 “다이제스터 탱크에서는 슬러지 부피를 40∼60%까지 감량하는 공정이 이루어지며 슬러지를 처리해 바이오가스를 만들어 내는 기술도 포함된다”면서  “이 공정을 거치고 남은 잔여물은 잔여물 처리과정을 거쳐 처리되며, 바이오가스가 빠지고 남은 슬러지는 최종적으로 남은 물기를 뺀 후에 매립지로 향한다”고 설명했다.

이러한 처리 과정에서 발생할 수 있는 악취는 마이크로 공정을 통해 환경오염이 되지 않도록 신경을 써서 처리하고 있다. 하수가 처리를 통해 깨끗한 상태로 강으로 유입되는 것과 마찬가지로 발생하는 가스 또한 함께 처리된다. SCADA(스카다, supervisory control and data acquisition)룸은 전반적인 모니터를 통해 통제가 이루어지는 통제실이다. 실험실에서는 매일 유입되는 하수 샘플을 채취해 어떤 성분들이 함유되어 있는지 체크한다. 주된 관찰사항은 하수 내에 포함되어 있는 성분 및 박테리아를 확인하는 것이다.

▲ 공장폐수, 하수처리장에 유입된 부유물, 하수처리장 유입수, 수돗물, 슬러지, 폴리머 등을 비커에 담아 수질과 고형물을 비교해 놓은 모습.

모하마드는 “하수처리만큼 중요한 부분은 다양한 장비 보수로, 샘플 채취뿐만 아니라 처리장 내에 있는 장비들에 문제가 생기면 SCADA룸에 보고되어 즉각적인 조치가 취해진다”고 말한 후, “침전지와 관련된 시설에 대한 정기검진과 슬러지 고형화를 위해 필요한 다양한 공정이 효율적으로 이뤄지는지에 대한 성능검사 또한 지속적으로 이뤄진다”고 설명했다.

Bunus 하수처리장에 매일 유입되는 하수의 양은 8만여㎥로 수도권 배출량의 80%에 해당하는 양이다. 처음 유입된 하수와 최종 방류수의 수질상태를 비교하면 BOD, COD를 포함한 수치가 최초 194∼376㎎/L에서 15㎎/L 수준으로 현저하게 떨어졌음을 알 수 있다. 슬러지 케이크는 매일 30∼40톤을 생산하고 있고, 바이오가스는 1천200㎥까지 생산이 가능하다. 메탄가스는 1년 내내 70% 이상의 함량을 유지해 생산하고 있다.
 

 SMART 터널(빗물관리 등 다목적 터널)
● 방문일시 : 2015년 11월 25일
● 지역 : 말레이시아 쿠알라룸푸르
● 시설명칭 : SMART Tunnel Control Center
● 홈페이지 : www.smarttunnel.com.my

▲ 말레이시아는 지질이 약하기 때문에 폭우 시 지질의 붕괴로 인해 강으로 유입되는 흙탕물 양이 조정 및 통제가 제대로 이뤄지지 않아 대규모의 홍수가 유발된다.

 말레이시아는 태풍·쓰나미 등 다른 재해에는 비교적 안전한 국가이나 홍수에는 취약한 국가로 홍수재해로 인해 장기간 동안 많은 피해가 발생해 왔다. 이로 인해 홍수재해는 말레이시아에서 중요한 관점으로 작용하며 많은 관심이 촉구되는 상태이다.

말레이시아에서 홍수가 발생하는 원인으로는 여름과 겨울에 풍향이 정반대가 되는 바람이 광범위한 지역에 걸쳐 부는 몬순(monsoon)현상 및 갑작스런 폭우 등이 있다. 또한 말레이시아는 지질이 약하기 때문에 폭우 시 지질의 붕괴로 인해 강으로 유입되는 흙탕물 양이 조정 및 통제가 제대로 이뤄지지 않아 대규모의 홍수가 유발되기도 한다.

도시화에 따른 다양한 건설도 문제가 된다. 말레이시아는 현재 도시 내부에서 에어로 트레인(aero train) 등 다양하고 복합적인 건설이 진행되고 있어 피해를 증가시키는 문제점으로 지적된다. 이는 집수지역의 성급한 개발로 인해 유량계 수가 감소하고 하천 흐름의 장애가 발생했기 때문으로 분석된다.

▲ SMART 터널은 2003년 프로젝트를 시작해 2007년 5월 14일에 완공되었다. 직경은 13.2m, 총길이는 11.5㎞로 이중 9.7㎞는 홍수조절 역할을 하는 수로터널로 구축되었으며, 나머지 4㎞는 편도 2차선의 복층 구간과 최하부 홍수 조절구간 등 3층 터널로 구성되었다.

특히, 말레이시아의 수도인 쿠알라룸푸르는 지난 10년간 6건의 대규모 홍수가 발생해 피해가 증가하는 등 홍수 문제가 심각한 실정이다. 대규모 홍수는 쿠알라룸푸르의 도시 이미지 형성에 악영향을 끼칠 뿐만 아니라 큰 재산 피해를 발생시키며, 사회·경제적 활동을 방해하고 교통 혼란을 초래한다.

이에 말레이시아는 쿠알라룸푸르 및 주변 지역의 홍수문제와 피해를 방지하기 위해 SMART(Stormwater Manage-ment And Road Tunnel) 터널을 구축했다. SMART 터널은 말레이시아에서 가장 긴 터널이자 최첨단 기술을 적용, ‘세계 10대 건설 프로젝트’로 평가된다. 또한 쿠알라룸푸르 중심 지역에서 교통 혼잡 해소에 도움이 되었을 뿐만 아니라 충분한 일자리 창출 및 국가 경제 구동에 크게 기여하고 있다.

SMART 터널 관리회사인 Pusat Kawal SMART의 수간스라 벨루(Suganthra velu) 씨는 “SMART 터널은 방수로와 도로를 겸하는 터널로 최신 기술 및 홍수통제 기술이 적용되었으며, 터널의 성공적인 구축으로 말레이시아는 4개 이상의 대규모 홍수를 피할 수 있었고 홍수피해 또한 감소되었다”면서 “이 사업의 성공은 말레이시아가 혁신적인 프로젝트를 수행할 수 있는 국가적 능력과 전문기술을 보유하고 있음을 전 세계에 입증하는 계기가 되었으며 말레이시아의 국가적 자긍심으로 자리잡았다”고 강조했다.

▲ 폭우가 내릴 시 SMART 컨트롤센터의 홍수 감시 시스템에서는 강의 수위 및 유량 데이터를 기반으로 1∼4단계로 구분하고 각 단계에 따라 차량통제 여부, 물의 흐름 등을 파악한다.

SMART 터널은 2003년 프로젝트를 시작해 2007년 5월 14일에 완공되었다. 직경은 13.2m, 총길이는 11.5㎞로 이중 9.7㎞는 홍수조절 역할을 하는 수로터널로 구축되었으며, 나머지 4㎞는 편도 2차선의 복층 구간과 최하부 홍수 조절구간 등 3층 터널로 구성되었다. 또한 클랑(Klang)강과 케라용(Kerayong)강을 잇는 방수로와 동쪽 38번 고속도로로 연결되는 복층 구조로 되어있다. 클랑강 일대는 강우로 인한 강물의 범람이 잦은 곳이다.

SMART 시스템의 작동원리는 간단하다. 홍수로 인해 범람한 물을 베렘방(Berembang) 및 SMART 터널이나 공원의 연못 등에 저장했다가 폭우가 그치면 저장했던 물을 케라용강을 통해 클랑강으로 다시 유입시키는 원리로 저장용량은 총 300만㎥ 규모이다.

수간스라 벨루 씨는 “SMART 터널은 위층과 중간층은 도로로 사용되고 맨 아래층은 수로로 사용되는 등 한층이 아닌 여러층으로 구성되어 차가 다니는 구간, 홍수 시 물이 빠지는 구간 등 다양하게 나뉘어져 있다. 물이 들어오는 곳과 나가는 곳이 각각 표시되어 있으며, 물 속의 부유물 및 쓰레기 등을 분류할 수 있는 시스템 또한 갖추었다”면서 “터널 안의 빗물은 폭 6m, 높이 5.5m로 설치된 수문을 통해 방류되며, 특히 홍수 감식 시스템을 바탕으로 15분 전, 15분 후, 30분 후, 60분 후 등 예측을 통해 홍수 상황에 대비가 가능하도록 운영되고 있다”고 설명했다.

▲ SMART 터널은 북쪽의 Tuah와 남쪽의 Gemilang 등 2곳에서 2개의 쉴드를 이용하여 관통시켰다. 사진은 북쪽 Tuah(위) 및 남쪽의 Gemilang(아래) 터널공사에 사용한 쉴드.

폭우가 내릴 시 SCC(SMART Control Centrer)의 FDS(Flood Detection System)는 강의 수위 및 유량 데이터를 기반으로 각각 1∼4단계로 나뉘어 통제를 하고 있다. 각 단계에 따라 동작 여부, 물의 흐름 등을 파악한다. 전 과정은 계획적으로 운영되어 홍수 피해의 저감에 도움이 되고 있다. 1단계는 비가 거의 내리지 않거나 교통량이 원활한 경우로 터널의 차량 진입을 허용한다.

2단계는 강우량 및 유량이 적당한 경우로 암팡(Ampang) 지역은 초당 70∼150㎥가 흐르고 하류에는 50㎥/s 규모의 물이 흐른다. 홍수로 인해 범람된 물은 저장소로 이동되며 터널 하부의 드레인(drain)은 홍수의 흐름을 감지하는 용도로 사용된다. 1단계 및 2단계에는 차량 통과가 가능해 교통이 원활하다.

3단계 및 4단계에서는 터널 내 차량 진입을 통제하고 터널을 폐쇄한다. 3단계는 L4에서 150㎥/s 이상의 유속이 감지될 때 폭우가 발생할 것으로 예측되는 상황으로 3단계 활성 즉시 터널의 교통을 통제해 모든 교차도로 및 통로, 게이트(gate)가 닫히게 된다. 하류에는 10㎥/s 규모의 물이 흐르기 때문에 폭우 및 폭풍으로 인해 특정한 상황에 이르렀다 해도 터널은 침수되지 않는다. 도로의 터널은 폐쇄된 후 2∼8시간 내에 다시 열린다. 4단계는 3단계의 선언 후 1∼2시간이 지나도 폭우 및 폭풍이 계속되는 경우 활성화되며, 도로의 터널은 홍수로 인한 물을 내보내기 위해 사용되며 폐쇄되었던 터널은 4일 이내에 다시 열린다.

▲ SMART터널 관리회사인 Pusat Kawal SMART 견학을 마친 후 관계자들과 기념촬영을 하고 있는 참가자들.

SMART 터널의 교통 통제는 SCC에서 시행하며 말레이시아의 관개부서(Department of Irrigation and Drainage)에서 관리되고 있다. SCC는 2∼3시간 사이의 단기간 동안 내리는 집중호우로 인한 홍수나 화재 가능성에 대해 감지하고 경고하는 역할을 한다. 이에 SCC는 일주일 내내 하루 24시간 동안 강우량 및 강의 유량 수준 등을 모니터링 한다.

MCC(Motorway Control Center)는 강우 시 교통과 관련된 부분을 전담하고 통제한다. MCC는 터널의 도로 폐쇄가 완료되면 ‘SCADA 인터페이스’를 통해 SCC에 알리며 이 과정은 일반적으로 1시간 가량 소요된다. MCC를 통해 TMC(Traffic Management Center)는 터널의 폐쇄에 대한 정보를 수신하고 라디오 방송국에 정보를 전달하며, 라디오국은 수신 즉시 이 정보를 신석히 알려 운전자들의 SMART 터널 사용을 통제한다.

 
 말레시아-싱가포르 상수도 관망 시스템
● 방문일시 : 2015년 11월 26일
● 지역 : 말레이시아 조후바루시
● 시설명칭 : SAJ 홀딩스(조후바루 정수장 관리회사)
● 홈페이지 : www.saj.com.my

▲ SAJ 홀딩스는 수자원이 부족한 싱가포르에 상수원수를 제공을 하고 있는 것은 물론 정수처리시설이 열악한 말레이시아에 상수도 공급을 위해 싱가포르에서 정수처리한 물을 공급받아 조호바루시 등에 공급하고 있다. 사진은 말레이시아와 싱가포르 국경인 조호바루-싱가포르 코즈웨이(Cause Way, 다리)에 설치된 상수도관으로 왼쪽부터 2개는 싱가포르에 원수공급용 관이고, 오른쪽 관은 싱가포르에서 정수처리한 수돗물을 말레이시아에 공급하는 수도관이다.

말레이시아 남쪽에 위치한 조호바루(Johor Bahru)시는 말레이시아의 제2의 도시이며, 우리나라 부산광역시 정도에 해당하는 도시이다. 특히, 조호바루시는 싱가포르와 인접해 있어 싱가포르와의 무역의 요충지로 조호바루 정수장에서는 싱가포르에 상수원수를 제공해주고 있으며, 운영·관리는 SAJ 홀딩스(SAJ Holdings Sdn. Bhd.)에서 하고 있다.

SAJ 홀딩스는 조호바루(Johor Bahru) 지역에 물을 공급하는 통합 물공급회사로 음용수 생산 목적으로 원수 채수, 수처리, 생산수의 공급 등의 모든 물 사이클을 관리하며 물사용료 징수업무도 담당한다. SAJ 홀딩스가 운영·관리하는 ‘조호바루 수처리 플랜트’는 총 2억8천400만 달러가 투입되었으며, 1992년부터 20년간 BOT(Built Operate Transfer, 프로젝트 발굴에서 운영까지 제공하는 건설·운영·양도 방식) 계약으로 조호(Johor)주에 음용수를 공급하는 플랜트이다.

SAJ 홀딩스는 정수장 운영 정책 관련 업무도 담당하고 있다. 물 관련 유틸리티의 운전효율 성능의 증가를 위한 운전·유지보수업무 모델을 개발하고, 유틸리티에 대한 생산물량 및 생산수 수질 관리에 대한 효과적 관리기법을 개발하고 있다. 또한 집적화, 고객지향, 팀워크 유지, 기강훈련 강화, 열정적 업무 추진, 지속적 지식 축적 등을 통해 새로운 가치를 추구하고 있으며, 운전 관련 모든 데이터를 수집·기록·분석·평가해 이에 대한 데이터베이스를 관리하고 있다.

▲ 말레이시아 조후바루 정수장을 관리하는 물관리 전문기업인 SAJ 홀딩스 건물 전경.

특히, SAJ 홀딩스는 ‘세계 최고 수준의 물 관련 유틸리티 회사가 되자(To become a world class water utility company)’라는 비전 아래 가용자원의 효율성을 최대로 하며 우수한 수질의 서비스를 제공함으로써 고객 및 주주들에게 지속적으로 만족감을 제공하기 위해 노력하고 있다.

SAJ 홀딩스는 홈페이지(www.saj.com.my)를 통해 고객 상담, 전자청구서, 물절약 소개, 회사의 현황 및 수상·업적, 물사용 비용 계산, 배관 기술자의 리스트 등을 확인할 수 있다. 이와 함께 24시간 인포메이션센터를 운영, 물공급에 대한 불만 접수 및 회신, 물사용 요금 질문에 대한 설명 등을 통해 고객만족도를 높여가고 있다.   

 

                                                                                               [『워터저널』 2016년 1월호에 게재]