중수도 설비 리모델링 전문업체 휴텍크레온㈜ 기술지원·자료제공   현재 국내에는 물산업과 관련된 업체가 수천 개에 달하고 있으며, 각 업체별로 특허 및 공법들도 다양화·전문화 되어가고 있다. 이는 물산업의 도약과 확대를 암시하는 것이다. 특히 물 재이용은 전 세계적으로 물 자원의 한계성과 기후변화 및 인구 증가에 따른 중요성이 부각되면서 기술과 시장성이 촉망되는 분야 중의 하나이다. 하지만 중수도 분야는 부하량 예측이 빗나갈 경우에 대한 고려 없이 일률적인 설계 시공을 적용한 사례가 많아 물 재이용 시장에서는 활성화되지 못하고 있는 실정이다. 중수 재이용 공법은 유입원수의 종류, 수질 및 유입량에 따라서 그 시설의 운전을 달리할 수 있어야 함에도 불구하고 시공이 끝나면 운전 단계에서 현재의 환경에 적용하여 재이용을 하지 못한 사례가 빈번했다. 본지는 업체들의 시행착오를 줄이고, 현실적인 운영에 도움이 될 수 있도록 휴텍크레온㈜의 기술지원과 관련 자료들을 바탕으로 2012년 11월호부터 6회에 걸쳐 각 개별 사업장 내에서 사용하고 있는 중수도의 현실과 문제점, 그리고 개선사례 등을 게재하고 있다. 이번호에서는 여의도 소재 K빌딩의 사례를 통하여 통상 업무용 빌딩에서의 중수도 설비를 가동하는데 따른 문제점 및 해결과정을 살펴본다. ■ 글 싣는 순서 ■ ① 병원 내의 중수도 시설 정상화 사례 ② 오피스텔의 중수도 정상화 사례 ③ 설계 변경 통한 중수도 정상화 사례 ④ 일반업무용 건물의 중수도 설치사례 ⑤ 중수도의 냉각탑 비산수 보충용 전환 사례 ⑥ 지하수 내 철분 성분 제거 사례

 

G빌딩은 단일 빌딩으로써 연면적 20만㎡가 넘는 빌딩으로 규모 면에서나 입주한 회사들의 면면을 보나 가히 최고라 할 만하다. G빌딩은 준공 당시에도 중수도 설비가 물론 존재했으나 이전에 게재된 여러 사례들과 마찬가지로 가동을 시작한 후 몇 년이 지나 설비의 문제점으로 인해 맥없이 가동을 멈췄다.

이 중수설비 역시 G빌딩의 명성에 걸맞게 당시의 중수도 분야에서는 내로라하는 토종업체에서 설계 및 시공을 담당했지만 결과는 가동정지라는 불명예를 안고 지하층의 천덕꾸러기로 전락해버렸던 것이다. 리노베이션 시공을 담당한 휴텍크레온㈜에서는 4년 전부터 G빌딩의 마케팅적 가치를 인지하고 리노베이션을 계속 권유했다.

하지만 당시에는 중수도에 대한 인식 때문인지 성과를 내지 못하다가 불현듯 건물주 측에서 LEED 인증이라는 다소 생소한 미국 친환경건축물 인증 획득을 추진하면서 중수도를 리노베이션하는 프로젝트가 급물살을 타기 시작했다.

 

LEED 인증 획득 위해 중수도 리노베이션
한 때 우리나라는 IMF 외환위기를 빠른 시간 내에 극복하기 위해 외국자본의 유입을 활성화했고, 그 과정에서 안정자산이라 할 수 있었던 부동산의 상당수가 외국자본에 의해 인수되었다. G빌딩 역시 그러한 대표적인 사례 중의 하나다.

이처럼 외국계 기업이 건물주인 경우, 건물주인 해외법인, 건물주의 국내법인, 위탁관리 회사, 건물관리 컨설팅회사, LEED 인증 컨설팅회사 등으로 관련된 조직이 분화되어 있다. 중수도 리노베이션이라는 간단한 목표 하나에 이 모든 조직에서 각각 한 사람 이상이 관계되어 있다.

이러한 경우, 설계 시 어떠한 이슈가 발생하게 되면 관련된 모든 조직에서 승인하기까지 계속 의견을 조율하게 된다. 특히 외국업체와 의견을 조율하려면 이메일을 사용하므로 답변이 매우 신중해질 수밖에 없다. 사소한 것 하나까지도 메일함에 기록으로 남겨지기 때문이다.

통화나 몇 차례 회의를 진행하면서 속전속결로 결정을 해내는 한국의 기업문화에 익숙해진 사람이라면 이메일을 주고받으며 기술적인 문제를 다루다보면 많은 시간이 흘러가는 것을 느낄 수 있다. 상당히 느리게 결정이 내려지긴 하지만 신중해질 수 있으며 별도의 기록을 남기지 않아도 되는 장점이 있다.

하지만 그러한 이슈가 정말 사소한 문제라면 어느 담당자의 말 한마디로 진행될 수 있었던 사안을 여러 사람이 많은 시간을 들여서 동일한 결론에 도달하게 되는 효율적이지 못한 면도 있는 것이다.

결정 권한이나 수행 권한이 여기저기에 흩어져 있어서 이러한 모든 권한들이 하나로 취합되어야만 문제가 해결될 수 있는 경우가 종종 발생하는데 그 해결과정은 지루한 여정 중의 하나이기도 하다.

본 리노베이션 사업에도 냉각탑에 중수를 공급하는 배관을 설계하는 과정에서 국내에서 흔히 설계하는 방식인 별도의 저장조를 사용하는 방안과 냉각수가 되돌아오는 배관에 직접 투입하는 방안을 두고 외국 엔지니어와 많은 의견조정과 협의를 거쳤다.

최종 설계는 되돌아오는 배관에 투입하는 것으로 확정하고 시공했으나 냉각탑 하부에 설치된 basin에 최소 수위를 유지하는 것이 어려워지는 문제가 발생했다. 이러한 문제는 각각의 냉각탑에서 되돌아오는 배관의 구조와 길이가 달라 배관에서 발생하는 압력차이가 균등하지 않아 생기는 것으로 이를 자동제어로 해결하느라 제어 시퀀스가 복잡해지는 것을 감수해야 했다.

 

국내에서 중수 사용은 매우 한정적인 곳에만 사용돼 왔다. 주로 조경수나 화장실 세척수로 사용되어 왔으며 그 외의 경우는 드물게 존재했는데, 그 중 하나가 냉각탑 비산수 보충용으로 사용하는 것이다.

G빌딩은 설계 당시 국내에는 비데 사용이 흔하지 않아서인지 비데용 급수라인이 분리되어 있지 않았다. 다시 말해서 중수가 비데 급수용으로 사용되도록 설계돼 있었다. 사무실에서도 비데의 사용이 보편화된 현재의 화장실 환경에서는 중수를 화장실 세척수로 사용하는데 큰 걸림돌 중의 하나가 비데이다.

따라서 G빌딩은 추후 비데용 배관분리공사가 진행되면 화장실 세척수로 중수를 사용할 수 있도록 여지를 남겨두고 당장은 중수를 냉각탑용으로 사용하도록 리노베이션 목표를 세울 수밖에 없었다. 그런데 냉각탑 보충수용으로 사용했을 때 기계에 과연 아무런 해를 입히지 않을 것인가?

이에 대해 시공사는 이미 유사한 사례를 경험하고 배관 내부에 발생하는 스케일의 양까지 확인해 두었다. 해당 사례는 부천에 위치한 모 백화점의 사례로 이미 10년 가까이 휘트니스센터에서 발생하는 하수를 중수로 정화해 냉각탑 보충수와 화장실 세척수로 사용해 왔으며 최근 건물 리노베이션을 하면서 냉각탑 배관을 철거한다는 소식을 접하고 시공사 관계자는 오로지 지적 호기심 때문에 절단된 배관의 내부를 사진으로 촬영해 두었던 것이다.

중수를 사용한 냉각탑 배관.

G빌딩에서 발생하는 잡배수의 상당 부분은 휘트니스센터에서 발생하는 것으로 원수의 성분 또한 매우 유사한 경우였다. 수처리 공법의 기술적 견지에서 보면 10년 이상 시간이 흐른 지금의 G빌딩 중수도 리노베이션에 사용되는 공법이 보다 진보된 방법이며, 향상된 수질을 보장하는 것은 당연한 일이었다. 사진에서 보는 바와 같이 약간의 스케일이 발생한 상태이나 10년을 사용한 배관이라고는 믿기지 않을 정도로 스케일의 두께는 매우 얇은(1㎜ 이하)상태임을 알 수 있다.

중수도 리노베이션의 목포가 인증획득에 도움이 되도록 하는 것이었으므로 설계단계에서 보통의 리노베이션 프로젝트와는 다르게 유량계와 같은 계측기가 다수 설계에 포함되었다. 이러한 급수량과 관련된 데이터들이 중수의 생산량을 정확하게 증명하게 되는 것인 만큼, 생산량과 사용량 등이 일치해야 하고 전년도 측정치와 확연히 개선된 모습까지 증명되어야 하는 어려움이 있었다.

통상적으로 중수생산만을 위한 설계와 관리는 중수생산라인에 설치된 유량계만으로도 대략의 중수생산량을 알 수 있다. 실제로 중요한 수치는 관할 지자체 수도사업소에서 검침한 수치이며 이 값이 줄어든 것만큼 중수를 생산한 것이 된다.

지자체마다 조례가 조금씩 다른데 서울시와 달리 인천시, 부천시와 같은 경우는 중수생산량 또한 정확히 검침을 하고 있으며 검침된 중수생산량을 근거로 추가적인 시상수 사용요금을 감면하고 있다.

교체 전(왼쪽)과 후의 멤브레인.

시공사는 G빌딩 관계자의 요청에 따라 전자식 유량계의 오차를 줄이는 별도의 검증작업을 실시했다. 계측기 검교정을 전문으로 하는 기관에 위탁하는 것이 정석이지만 리노베이션 계약 당시에는 이러한 검교정 작업이 포함이 되지 않았다. 이미 유량계가 모두 배관에 설치되어버린 관리단계에서 추가로 접수된 요청인지라 하는 수 없이 가장 단순하면서도 정확도 또한 뛰어난 소위 ‘됫박재기’를 실시한 것이다.

물탱크의 면적과 높이를 측정하고 물이 들어오는 것을 차단한 상태에서 일정량의 수위변화가 있을 때까지 탱크의 중수를 사용했다. 이로써 실제 사용된 양과 유량계에서 측정된 값을 비교하고 오차가 줄어들도록 조정하는 것을 수차례 반복해 0.1% 이하로 오차를 줄여나갔다.

이 과정에서도 어려움이 없었던 것이 아니다. 유량계는 지하 중수저장조에 공급되는 중수의 양, 냉각탑에 공급되는 양, 옥상 중수저장조에 공급되는 양, 옥상 중수저장조에서 고층부에 공급되는 양, 냉각탑에 공급되는 시상수의 양을 측정할 수 있도록 설치되었는데 그 중에는 이미 설치되어 사용중인 배관에 비해 순간 사용량이 현격하게 적어 유량계가 감지할 수 있는 민감도를 벗어나 버리는 경우가 있었다.

이 경우는 몇 달에 걸쳐 통계적으로 보정해 감지하지 못하는 양을 보정하는 수밖에 없었다. 이와 같이 인증을 위한 관리는 중수생산만을 위한 관리에 비해 매우 복잡하고 시간 또한 많이 소요되는 쉽지 않은 절차가 수반되는 것이다.

G빌딩 리노베이션에 사용된 국내 G사의 가압식 중공사막 설비는 대다수 국산 멤브레인 제조사들이 PE나 PP재질의 멤브레인을 생산할 때 선진 외국 브랜드들과 동일한 PVDF 재질의 멤브레인을 생산했을 정도로 앞선 기술을 가진 업체의 제품이었다.

PVDF 재질 멤브레인의 가장 큰 장점은 염소, 오존 등의 산화제에 강한 특성을 보이므로 비교적 저렴하고 세정 효과도 좋은 차아염소산나트륨을 이용한 약품세정이 가능하다는 것이다. PE나 PP재질의 세정에 사용된 염기는 상대적으로 가격이 비싼 편이다.

1㎥의 세정액을 만든다고 가정하면 가성소다 20㎏을 사용해야 적정농도의 세정액을 제조할 수 있다. 금액은 소비자가로 25㎏ 1포대가 4만5천원 정도로 1회 제조에 3만6천원이 소요된다.

차아염소산나트륨을 사용한다면 12% 차아염소산나트륨 용액 10L면 충분하다. 시중에 12% 차아염소산나트륨 20L 가격은 1만2천원으로 6천원이면 1회 세정액을 제조할 수 있다. 가격 측면에서 훨씬 저렴하고 세정 효과는 더 확실하다. 그런데 일정량의 중수를 생산 후 차압이 상승하면 차아염소산나트륨을 사용해 세정하고 다시 중수 생산을 3회 가량 반복한 후 더 이상 세정이 잘 되지 않는 현상이 나타나기 시작한 것이다.

시공사에서는 곧바로 황산을 사용하는 산세정을 실시, 분리막의 상태를 회복할 수 있었다. 차아염소산나트륨을 이용한 세정이 효과가 없더라도 산세정을 통해서 세정이 원활하게 이루어진다면 문제될 것이 없다고 생각할 수 있으나 이번 사례에는 조금 다른 관점에서 볼 때 충분히 문제가 될 수 있었다.

멤브레인에 발생한 무기 오염물질 분석

수처리 설비가 무기물로 인한 스케일이 발생해 산세정을 하지 않으면 기능을 발휘할 수 없는 상태에 이른다면 그 설비에서 생산되는 중수를 사용하는 냉각탑에서도 무기물질 스케일을 발생시킬 수 있으리라는 우려를 낳은 것이다. 물론 냉각탑도 산세정을 실시하면 스케일을 녹여낼 수 있지만 이 또한 배관의 부식이나 예상치 못한 화합물의 합성 등의 문제를 야기할 수도 있는 문제였다.

즉각 관계자들을 모두 불러서 대책을 논의하는 회의가 열렸고 시공사는 그러한 스케일을 일으키는 원인 물질이 무엇인지 밝혀내야 하는 책무가 주어졌다. 이러한 상황에서 원인 물질을 찾아낸다는 것은 결코 쉬운 일이 아니다. 우선 의심이 가는 물질들을 최대한 많이 나열한다.

그 다음 수질 검사에 소요되는 비용과 시간을 고려해 가장 확률이 높다고 예상되는 물질부터 차례로 나열한 다음, 한 번에 몇 가지 물질씩 수질검사를 실시, 그 중에 시상수와 같이 흔히 사용되는 물과 비교해 의미 있는 수준의 차이를 보이는 성분이 무엇인지 찾아내고, 그 성분이 어떠한 메커니즘에 의해 스케일을 발생시키는지를 밝혀내야 한다.

다행히 처음 실시한 수질검사에서 원인성분을 찾아낼 수 있었고 그것은 황산이온이었다. 가정용 세제나 계면활성제에서 주로 사용되는 성분으로 분리막의 표면에서 오랜 시간 동안 고농도로 유지되면서 황산염을 생성하고 그것이 무기오염을 일으키게 되는 것이다. 이러한 황산염은 비교적 산에 잘 녹은 특징을 가지므로 황산세정으로 간단히 제거할 수 있었던 것이다.

G빌딩은 건설 당시, 규모나 시설면에서 최고를 지향해 급배수의 위생배관 등에 스테인리스, 동파이프를 사용해 시공된 것으로 내구성이나 위생면에서 매우 양호한 시설을 보유하고 있는 상태였다.

그러나 기존 준공 당시의 도면에 표기된 재질기준으로 견적을 제출한 시공사로서는 동일 공종의 배관라인이라도 이종 재질로 되어있는 경우가 간혹 있고 그러한 내용이 도면에 표시되지 않은 부분이 있어 실제 시공 시에는 많은 애로를 겪었다고 한다.

한정된 예산으로 집행해야 하는 발주처에서는 그에 대해 시공사에서 예측이나 현장실사를 미흡하게 실시한 경우라 하여 변경된 부분에 대한 증액 부분을 인정받지 못하는 경우가 있었다. 이와 같은 경우를 미연에 방지하기 위해 시공사는 부분적으로 시행하는 설비 리노베이션의 경우, 정밀실사를 통해 보온재 속의 배관 재질을 정확히 파악했다.

공사 진행 중 발생되는 상호간 입장 차이를 줄이기 위해 건물관리자는 도면관리 담당자를 두어 용도변경이나 보수공사 시에 공사일자 및 공사내용 등을 상세히 기록하고 당초의 도면과 변경된 부분에 대해 명확하게 표시된 도면을 비치토록 했다. 이를 기준으로 제시된 도면 덕분에 상호간 마찰을 줄일 수 있었다고 말한다.

요즘에 설치되는 우수 또는 중수시설의 경우, BAS(Building Automatic System)에 연결되어져 중앙감시실에서 관리하는 경우가 많다. 예전에는 정화조시설과 더불어 하나의 부분시설로 보아 경보나 상태 정도로 간단하게 관리하는 경우가 흔했으나, 근래 「물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률」이 제정되어 중수시설 기준에 맞지 않도록 관리하거나 방치하는 경우 지자체의 관리감독 사항에 위배, 과태료를 부과토록 되어 있어 중수시설을 운영 시에는 관리자가 신경써야 할 부분이 많아진 상태이다.

중수장비 그래픽 판넬.

이를 위해서 시공사인 휴텍크레온㈜에서는 기존 중수시설의 감시형태인 단순 경보나 상태가 아닌 기존 감시반에 구축된 BAS에 연결해 관리할 수 있도록 제안했다. 다수의 BAS 업체 중 하나인 Andover System의 직접 디지털제어기(DDC, Direct Digital System)를 설치해 중수시설의 주요 Point를 관제토록 하고, 중수시설의 이상 유무를 컴퓨터에 저장되도록 하여 관리의 신뢰성을 높였다. 중앙관제실에서는 △중·시수의 생산·공급 순시유량 및 적산량 △각 자동밸브의 개폐상태 △중수여과기 생산 상태(탁도) 및 중수처리실내 통합경보 등의 사항을 관제한다. [문의 = 032-624-1909]