▲ LG전자가 토탈 솔루션 보유능력을 바탕으로 수처리 시장에서 글로벌 선두업체로 발돋움하고 있다. 과감한 투자와 우수한 기술력 보유로 수처리 분야의 ‘글로벌 톱10’에 진입하는 날도 머지 않아 보인다. 사진은 지난 10월11일 열린 ‘멤브레인 공장 준공식’ 행사가 끝난 후 참석한 내빈들과 함께 한 단체사진.

LG전자(대표 구본준·www.lge.co.kr)가 토탈 솔루션 보유능력을 바탕으로 수처리 시장에서 글로벌 선두업체로 발돋움하고 있다. 과감한 투자와 우수한 기술력 보유로 수처리 분야의 ‘글로벌 톱10’에 진입하는 날도 머지 않아 보인다.

 

수처리 사업은 국내 대기업들이 잇따라 진출을 선언하는 등 ‘블루골드’ 산업으로 최근 각광받고 있는 분야다. LG전자가 이처럼 수처리 사업에 뛰어든 것은 녹색사업의 적극적인 전개와 물 부족이라는 사회적 이슈에 대한 책임과 역할을 다하기 위함이다.

 

LG전자는 오래 전부터 가전제품 생산의 연장선상에서 물산업을 준비해 왔다. 유럽에서 석회 성분이 많은 수돗물을 써야 하는 현지형 세탁기를 만들어 판매하다 보니 물에 대한 연구를 많이 하게 된 것은 물론, 정수기를 만들 때에도 인체에 필요한 미네랄 성분은 포함하고 유해한 물질은 걸러내는 물 관련 기술을 상당 수준 개발해 왔기 때문이다.

 

이처럼 세탁기와 냉장고, 정수기 등에서 확보한 물 관련 노하우를 접목해 미래의 신성장동력으로 삼겠다는 전략으로 시작된 수처리 사업은 2009년 LG그룹의 녹색 신사업에 대한 ‘Green 2020 전략’이 발표되면서 전기차 부품, LED, 태양광 등과 함께 대표적인 신성장동력으로 자리매김했다.

수처리 사업은 물을 깨끗하게 거르는 수처리 시설의 설계와 시공, 그리고 수처리 시설에 들어갈 장비를 만드는 것부터 시작한다. LG전자가 2010년 9월부터 수처리 사업에 본격적으로 뛰어들 수 있었던 것도 바로 수처리 시설 내 물을 걸러주는 얇은 필터인 멤브레인을 만드는 핵심 기술(하수도용은 LG전자 RMC사업부, 상수도용은 계열사 LG하우시스 보유)이 있었기 때문이다.

 

하지만 LG전자는 이에 만족하지 않고 자체 생산한 멤브레인을 적용해 차별화된 수처리 시스템을 개발하고 있으며, 부영양화에 영향을 주는 총인(T-P)의 처리 능력을 향상시킨 G-MBR(Green-Membrane Bio Reactor) 공법을 개발해 환경 신기술을 획득하는 등 R&D 역량 강화에 집중하고 있다.

 

수처리 시설의 설계와 시공은 일본의 히타치플랜트테크놀러지와 협력하기로 해 지난 2월, 합작법인 ‘LG-히타치 워터솔루션(LHWS, LG-Hitachi Water Solution)’을 출범시켰다. LHWS의 출범은 IT에 기반한 LG전자의 연구 개발 인프라와 히타치가 보유한 수처리 기술력을 접목해 전 세계 수처리 시장에서 유리한 입지를 점하게 됐다는 평가를 받고 있다.

 

앞으로 LHWS는 공공 상·하수처리 및 재이용, 산업용수 공급, 산업폐수 처리 및 재이용 등에 주력, 수처리 전문기업으로 자리매김할 것으로 기대된다.

 

공공 상수도 설비는 일상생활에 깊이 연관되어 있는 음용수를 만들어 내는 공공 분야이기에 완벽한 적용 노하우가 필요하다. 이에 LHWS는 철저한 단계별 과정을 거쳐 안전하고 깨끗한 물을 제공하고 있다.

 

빠르게 진행되는 산업화로 인해 증가되는 하·폐수는 심각한 환경오염을 야기하며, 따라서 무엇보다 하·폐수처리 시스템의 개선이 필수적이다. LHWS는 첨단공법을 이용하여 하·폐수에 포함된 질소, 인 등을 안정적으로 제거 가능해 효율성이 우수하다.

 

G-MBR 공법의 특징은 친환경 공정으로 생산된 고플럭스 친수성 슬림평막을 이용하고 내부반송수를 여과하여 MBR 공정의 안정성을 확보하며 유지 보수가 편리하고 경제성까지 고려해 개발된 공법이다.

PEGASUS 공법은 하·폐수 처리 시 발생하는 질소를 제거할 수 있으며, 바이오 N큐브를 이용한 담체공법으로, 전체 공정을 간략하게 하고 처리시간을 단축시켜 준다.

 

LHWS는 LCD, 반도체 제조 등에 이용되는 순수·초순수를 안정적으로 공급할 수 있는 시스템을 제공하고 있다. 순수·초순수를 제조하기 위해 원수에 포함되어 있는 TOC, 유기물 등을 보다 안정적으로 분해하기 위한 공법을 지속적으로 연구·개발하고 있다.

 

또한, 생물학적·화학적 처리 분야 및 공업용수 제작 분야의 축적된 노하우로 시장의 다양한 요구를 만족시키기 위해 노력하고 있으며, 단순 하·폐수 처리를 넘어서 특수 유기물질 제거 등 보다 전문적이고 특화된 솔루션도 제공하고 있다.

 

수처리 시설의 설계와 시공만큼 중요한 것이 수처리 시설의 운영과 관리이다. 이를 위해 LG전자는 지난해 8월, 국내 공공 수처리 분야의 주요 운영관리업체인 대우엔텍(現 ㈜하이엔텍)을 인수했다. 이로써 LG전자는 중대형 수처리 시설의 설계·시공, 기자재 제조 및 공급, 시설 운영 관리에 이르는 종합 수처리 솔루션 제공 기업으로 성장할 발판을 마련했다.

 

LG전자는 수처리 분야에서 2020년까지 2조 원의 매출을 올려 ‘글로벌 종합 수처리 전문기업’으로 도약하겠다는 목표를 수립했다. 10년간 5천억 원 이상을 집중 투자해 목표 매출을 달성하고 수처리 분야의 선두업체로 도약하기 위해 매진하고 있다.

 

 

▲ 고투수성과 강한 내구성의 2-Layer PES 친수성 소재의 침지형 슬림평막.

▲ 고함량으로 구현된 PVDF소재의 고강도 비대칭형 정수용 중공사막.

LG전자는 지난 9월16일부터 21일까지 부산 벡스코(BEXCO)에서 열린 ‘2012 IWA 세계물회의(Water World Congress)’에 참가, 글로벌 수처리 시장 공략을 위한 본격 행보에 나섰다.

 

‘IWA(국제물협회) 세계물회의’는 격년마다 개최되는 세계 최대 규모의 물 관련 전문 총회로 전세계 130개국 7천여 명의 물 전문가, 기업, 학회 및 국제기구가 참가해 학술대회, 전시회, 비즈니스 포럼 등을 진행한다.

 

LG전자는 이번에 처음으로 단독 부스를 마련해 독보적인 멤브레인 기술력, 설계 시공(EPC) 및 운영관리(O&M) 등 LG 토탈 수처리 솔루션을 한 자리에서 소개했다.

 

특히 멤브레인을 얇게 만들어 부영양화에 영향을 주는 물 속 인(P)의 처리능력을 향상시킨 ‘G-MBR(Green-Membrane Bio Reactor)’공법도 함께 선보였다. 이 공법은 환경 신기술 인증과 검증을 마쳤다.

 

LG전자는 올해 초 정수용 가압식 중공사 막모듈 생산 라인 구축을 완료하고, 한국상하수도협회의 정수막 인증을 획득하는 등 활발한 행보를 보이고 있다. 이와 함께 세계 최고 수준의 구축 설계 공법을 보유한 LG-히타치 워터 솔루션의 수처리 기술력도 선보였다.

 

LG전자 경영지원부문 이영하 사장은 “이번 ‘2012 IWA 세계물회의’ 참가를 계기로 글로벌 수처리 시장에서의 활동을 적극 전개해 나갈 것”이라며 “올해 450조 원을 넘어선 전 세계 수처리 시장은 매년 5% 이상씩 지속 성장이 기대되는 분야이다.

 

LG전자는 미래 신기술 및 수처리 공법 개발과 집중적인 투자를 통해 2020년까지 글로벌 수처리 선두 업체로 올라설 계획”이라는 말과 함께 LG전자의 포부를 표명했다.

 

 

▲ 지난 9월16∼21일 부산 벡스코에서 열린 ‘2012 IWA 세계물회의’에 참석한 유영숙 환경부 장관과 허남식 부산시장 등이 LG전자 전시관을 방문, 관계자로부터 막여과 시스템에 대한 설명을 듣고 있다.

▲ ‘2012 IWA 세계물회의’에 참석한 외국 방문객들과 중동 바이어(오른쪽)들이 LG전자 멤브레인 수처리 기술에 많은 관심을 보였다.

LG전자는 경남 창원에 2만4천700㎡ 규모의 수처리 사업 핵심 부품인 멤브레인 생산 공장을 준공, 세계적인 수준의 멤브레인 기술과 생산 능력을 보유함으로써 글로벌 경쟁력을 갖추게 됐다.

 

2010년 11월 착공해 1년10개월 만인 지난 10월11일 경영지원부문 이영하 사장, 수처리사업담당 문태식 전무, 창원시 이동찬 경제국장 등 50여 명의 관계자가 참석한 가운데 ‘멤브레인 공장 준공식’을 가졌다.

 

2년여의 공사 끝에 준공된 공장은 연간 하수처리용 평막 40만 톤, 상수 및 공업용수 처리용 중공사막 15만 톤 처리용량을 생산할 수 있는 능력을 보유하고 있다. 재료분석센터 HA제어연구소, 공통기술연구실과 함께 연구 개발 능력도 함께 보유하고 있다.

 

또, 생산 시설에 사용하는 추출액을 재활용할 수 있는 친환경 시스템을 구축했다. 건물 전체에 LG전자의 LED 조명, 에너지 절감 시스템인 BDMS 시스템, LG하우시스의 내장재를 적용해 친환경적인 생산·연구 시설물로서 창원 공장의 새로운 랜드마크로 자리매김하게 됐다.

 

이번 공장 준공에는 365억 원이 투자됐다. 준공된 창원 멤브레인 공장에는 100명의 새로운 일자리가 창출돼 지역 경제 활성화에도 큰 도움이 될 전망이다.

 

멤브레인은 수처리의 핵심 부품으로 액체 또는 기체 환경의 혼합 물질에 대해 원하는 입자 등에 대해서만 선택적 투과 및 분리를 하는 제품을 말한다. 수처리용 멤브레인 세계 시장 규모는 지난해 14조 원대이며 앞으로 매년 15% 이상 성장할 것으로 예상된다.

 

LG전자는 멤브레인 개발을, LG-히타치 워터 솔루션이 주요 산업체를 대상으로 초순수, 순수, 폐수처리 설비의 설계 운영 사업을 전개하고 있으며, LG전자 자회사인 ㈜하이엔텍은 부천, 군산, 의왕, 안성시 하수처리 시설 관리를 맡아 운영하는 등 수처리 토탈 솔루션을 보유하고 있다.

 

 

▲ LG전자 경영지원부문 이영하 사장(왼쪽)과 창원시 이동찬 경제국장이 지난 10월11일 열린 ‘멤브레인 공장 준공식’에서 기념사와 축사를 하고 있다.

▲ LG전자는 창원 1공장에 멤브레인 생산 시스템을 지난 2010년 11월에 착공해 1년10개월 만인 지난 10월11일 완공, 준공식을 가졌다.

▲ LG전자 최정훈 실장이 준공식에 참석한 내빈들에게 창원공장에서 생산되고 있는 멤브레인 제품 특성에 대해 설명하고 있다.

▲ 가압식 중공사막과 침지식 평막을 양산하는 LG전자 창원공장 내부 전경.

2중 여과 구조 평막, 탁도 제거 뛰어나

LG 슬림 평막은 친수성 폴리머 재료인 PES(Polyethersulfone)로 구성되어 소수성 폴리머 재료(PTFE, PP 등)와 달리 하·폐수 처리공정과 같은 고농도 활성 슬러지로 처리되는 환경에서 단백질, 미생물 등의 유기물과의 흡착성이 적고 물과 친화력이 크다.

 

 이 때문에 투수성이 우수하고 내오염성이 강한 특성을 나타낸다. 또한 소수성 폴리머 재료과 달리 친수화 등의 전처리 과정이 필요 없이 제품 취급이 편리하다.

 

특히 LG 평막 시트는 멤브레인층-지지층-멤브레인층으로 형성된 2-Layer 멤브레인 구조로 되어 있어, 열악한 환경에서 유입되는 이물질에 의한 멤브레인 손상을 2중으로 막아 수질의 안정성이 강화되고 2중 여과 구조에 따른 우수한 탁도 제거 성능을 나타낸다.

 

LG 평막 모듈은 유체 해석설계를 통한 효과적인 유체의 흐름과 균일한 흡입압력분포를 구현했으며, 모듈 구조의 최적화를 통해 슬림화 실현, Anti-Fouling 및 세정효과를 극대화하여 부유물질(Suspended Solid)이 높은 대상원수 조건에서도 우수한 처리성능을 유지한다.

 

 그래서 제품 설치 소요면적을 기존 평막 제품 대비 34% 감소시켜 경제성을 확보했다. 또한 평막 SKID는 설치, 이동, 유지보수 및 운영 등에서 발생 할 수 있는 구조체에 대한 응력(Stress)을 해석 및 분석하여 구조적 안정성과 내구성을 더욱 강화했다.

 

 

▲ 친수성 비교

▲ 순수 투과도

LG 중공사막은 빈번한 화학세정이 발생하는 수처리 공정에 적합한 고강도 PVDF(Polyvinylidene Difluoride)의 소재로 구성되는데, LG의 독자 PVDF 함량 배가 기술로 타사 PVDF 소재의 멤브레인 대비 기계적 강도도 매우 우수하다.

 

또한 중공사의 끊어지지 않는 강도와 늘어나는 신도의 최적 설계로 외부충격에 대한 회복 항목응력(Yield Stress) 강화 고투수성 및 우수한 탁질 제거율을 제공한다. 그리고 Fiber의 0.1㎛의 균일한 외측 표면 기공(Pore Size)에서 수 ㎛의 내측 표면의 기공이 점진적으로 감소하는 비대칭형 구조로 되어 있다. LG 모듈은 고집적도(Packing Density)와 내·외측 압력손실 저감을 실현하고 내압성능의 최대 가동 압력의 5배인 10kgf/㎠ 견디도록 설계하여 모듈 안정성을 강화했다.

 

LG 막 모듈은 독자적인 Separator와 벌집형 Baffle로 구성되어 중공사막의 고집적(High Packing Density)상태에서도 갑작스러운 유입수 충격(Water Hammer 현상)을 완화하고, 유체의 흐름이 개선되어 유입 유량의 균등화를 통한 제품의 투수성과 안정성을 강화한다.

 

특히 모듈별 파울링(Fouling) 편차 최소화 및 균등유량 분배하도록 유동해석(CFD)을 기반한 최적의 Skid Design 및 시스템 솔루션을 제공한다. LG 제품은 구성 부품별로 비용출성 친환경 소재를 사용해 제작되어 최근 수도용 막모듈 단체표준 표시인증 획득(2012년 5월21일)으로 제품의 안정성을 확인했다.

 

 

▲ 멤브레인 Sheet 구조 비교

▲ (왼쪽부터) Packing Density 최적화, 내오염성 설계, 모듈내압 설계

 

 

글로벌 시장에서도 LG전자와 같이 수처리 토털 솔루션을 모두 갖춘 회사는 많지 않다. 지멘스나 GE같은 글로벌 대기업들은 EPC가 70% 정도를 차지한다. 베올리아나 수에즈 같은 회사는 물 운영이 사업비중의 70%에 달한다.

 

세계 유수의 글로벌 수처리 기업들이 수처리 시장 확대에 대응해 활발히 움직이고 있어 경쟁은 보다 치열해질 전망이다. 이미 지멘스와 GE가 압도적인 시장 우위를 점하고 있는 가운데 베올리아와 수에즈 등 프랑스 회사들이 강자로 떠오르고 있다. 게다가 수처리 분야는 나라마다 정부와 연계돼 있어 신생 회사가 프로젝트를 따내는 것은 쉽지 않다.

 

GE, 지멘스가 메머드급 플랜트형 사업이 많다면 LG전자는 정교한 기기를 만들어온 경험이 있다. 글로벌 사업능력과 정교한 품질을 강조하는 문화가 접목된다면 분명 차별화된 수처리 제품, 기술력이 나타날 수 있다.

 

수처리에 정보기술(IT)과 스마트그리드 등 첨단 기술을 접목해 LG만의 차별화된 스마트 워터 시스템을 만들어 낼 것으로 기대되는 이유이다.