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[주목받는 기업] 포스코ICT, 막여과 정수시설 Test Bed 준공

포스코ICT·광주시 상수도사업본부

막여과 정수시설 Test Bed 준공
IT 융합기술 기반 정수시장 강자로 부상
환경부 ‘글로벌탑 환경기술개발사업’ 일환…광주광역시와 공동 설계·시공
IT 융합기술을 상수도 시스템에 접목…유지관리 최적화로 고품질 수돗물 생산

6월 16일 각화정수장서 준공식 가져

포스코ICT 판교사옥 전경.

포스코ICT(www.poscoict.co.kr·대표이사 최두환)는 사람과 기술이 만나 더욱 편리하고 안전한 세상을 만들고, 산업에 기술을 접목해 경쟁력을 한 단계 끌어올리며, 자연에 기술을 더해 더욱 맑고 깨끗한 세상을 만들기 위해 노력하고 있다.

국내외 유수 대학, 기업, 연구소들과 협력 체계를 구축하여 포스코그룹 IT융합기술운영위원회를 운영하고 있는 포스코ICT는 IT와 엔지니어링 기술을 융합해 기술 패러다임을 주도하고 새로운 가치를 창출해 나가고 있다. 이러한 포스코ICT가 자체 개발한 IT 융합기술을 기반으로 국책사업인 ‘지능형 정수플랜트 최적화 기술개발’사업에 참여를 선언한지 4년이 흘렀다.

포스코ICT는 환경부 ‘글로벌 탑 환경기술개발사업’의 일환으로 2011년 8월부터 내년 4월까지 지원사업으로 추진하고 있는 ‘중소도시 지능형 막여과 정수처리 통합시스템 기술개발’사업을 통해 광주광역시와 공동으로 각화정수장에 설계·시공한 하루 2천500㎥ 정수처리 규모의 실증시설(Test Bed) 준공식을 지난 6월 16일 가졌다.

	이승주 포스코ICT 전무이사의 환영사 및 노수홍 에코스마트 상수도시스템개발사업단장과 문용운 광주광역시 상수도사업본부장의 축사 모습(왼쪽부터).


포스코ICT와 광주광역시 상수도사업본부는‘중소도시 지능형 막여과 정수처리 통합시스템 기술개발(2011년 8월∼2016년 4월)’ 공동연구 사업을 통해 설계·시공한 2천500㎥/일 규모의 Test Bed 시설을 광주광역시 북구 각화동 각화정수장 내에 설치하고, 지난 6월 16일에 준공식을 가졌다.

망간 및 여름철 맛·냄새 원인물질 제어 효과적

이날 준공식에는 문용운 광주광역시 상수도사업본부장, 이승주 포스코ICT ES사업실장(전무이사), 노수홍 에코스마트 상수도시스템개발사업단장을 비롯해 광주시 관계자, 국책사업 참여 연구원 등 50여 명이 참석했다.

이승주 포스코ICT 전무이사는 환영사에서 “정수처리 규모가 하루 2천500㎥인 막여과 정수시스템 Test Bed 준공은 포스코ICT와 광주광역시 상수도사업본부가 공동연구를 통해 설계·시공한 것만으로도 의미 있는 시설이다. 여기에다 포스코ICT의 IT 융합기술을 접목해 취수부터 수도꼭지까지의 유지관리를 최적화하여 저에너지 고품질의 수돗물을 생산하는 시스템을 갖추면 가장 경쟁력 있는 시설이 될 것”이라고 강조했다.

이어진 축사에서 노수홍 에코스마트 상수도시스템개발사업단장은 “오늘 준공한 막여과 정수처리시설은 그동안 여러 시설들의 개선사항을 반영한 것으로, 앞으로 많은 지자체에서 이 시설을 견학할 것으로 예상된다”고 말했다.


각화정수장 전경. 1967년에 광주광역시 북구 각화동에 설치된 2만㎥/일 용량 규모의 정수장으로 지금까지 45년 동안 광주시민에게 먹는물을 공급해 왔다.

노 단장은 특히 “이제 정수산업이 토목공사가 아닌 IT 융합을 필요로 하고 있는 시점에서 포스코ICT가 에코스마트 정수 시스템 개발에 참여한 것은 매우 바람직한 것으로 이번 공동연구 결과를 바탕으로 광주광역시 상수도사업본부와 포스코ICT가 계속 협력하여 좋은 사례를 남겨주기를 기대한다”고 말했다.

문용운 광주광역시 상수도사업본부장도 축사에서 “우리 광주광역시 상수도사업본부는 환경부·한국환경산업기술원·에코스마트 상수도시스템개발사업단의 지원으로 공동개발한 이 실증시설이 완공됨에 따라 봄·가을철 전도현상이나 가뭄 시에 가끔 발생할 수 있는 망간뿐만 아니라 여름철 조류로 인한 맛·냄새 원인물질도 효과적으로 제어할 수 있으리라 기대된다”면서 “이 실증시설에 포스코ICT의 IT 융합기술을 합하면 새로운 상수시설·관망 시스템 통합관리기술의 탄생도 가능할 것”이라고 강조했다.


중소도시 지능형 막여과 정수처리 통합시스템 기술개발’사업 연구책임자인 포스코ICT 양형재 박사가 준공식에 참석한 내빈들에게 막여과 정수시설 Test Bed 시설에 대해 설명을 하고 있다.

포스코ICT와 광주광역시 상수도사업본부는 지난 2011년부터 진행해온 ‘지능형 정수플랜트 최적화 기술개발’에서 새로운 정수처리 기술로 부각되고 있는 막여과 기술을 설계에 반영, 최신 정수처리시설을 도입했다.

광주광역시 북구 각화동 일대에 위치한 각화정수장은 2천500㎥/일 규모의 막여과 실증시설로 정수장 운영을 통해 △막여과 공정의 최적 운영기술 확보 △고탁도·망간 유입 시 기존 공정과 연계한 운영기술 확립을 목적으로 하고 있다. 아울러, 각화정수장의 상수원인 광주광역시 제4수원지는 지오스민(Geosmin), 2-MIB 등이 거의 발생하지 않지만 하절기 조류에 의한 맛·냄새 원인물질 제어를 위해 시범 플랜트에 설치, 제어실험을 해왔다.

지능형 정수플랜트 최적화 기술개발’ 2011년부터 진행

각화정수장 막여과 Test Bed 시설 모습.

이번 시설 설치·운영사업의 효과는 크게 공급자, 수요자, 경제적 측면에서 구분할 수 있다. 공급자 측면으로는 선진국형 막여과 정수처리시설 도입으로 먹는물에 대한 시민들의 신뢰를 회복하고, 보건위생 개선으로 지역주민 삶의 질을 향상시킬 수 있다.

수요자 측면에서는 안정적인 먹는물 공급 수질 확보에 의한 고객 만족뿐만 아니라 수요자 중심의 수도행정 구현을 기대할 수 있다. 한편, 경제적인 측면으로는 지능형 상수도 시스템에 대한 최적화 통합 관리운영으로 시설운전의 자동화·집약화를 달성해 저에너지화의 경제적인 녹색성장 운영에 기여할 것으로 기대된다.

현재는 상수원 수질 악화와 더불어 먹는물에 대한 불신이 증가하고, 기존 정수처리시설의 응집-침전-모래여과 공정에 처리효율 증대의 어려움이 있는 실정으로 이에 일반세균, 대장균군, 지아르디아(Giardia)·크립토스포르디움(Cryptospori-dium)을 포함한 병원성 미생물 등의 건강 위해성 물질을 안정적·효율적으로 제거하는 높은 수준의 정수수질을 만족할 수 있는 정수 시스템이 요구되는 시점이다.

막여과 기술은 △운전의 자동화 △유지관리 용이성 △안정적인 처리수질 △소요부지 소형화 △에너지 효율성 등을 장점으로 유지관리와 경영에 문제점을 안고 있는 소규모 시설을 비롯하여 노후화 시설의 개선·신규 설비에 급속도로 보급되고 있다.

입자상 물질 제거 탁월…미생물 안정성도 확보

시설용량 5천㎥/일 이상인 막여과 시설의 성능평가 의무화가 2009년 6월 고시됨에 따라 원수특성에 맞는 운전조건 하에 운전 성능과 수질을 평가함으로써 막여과 공정의 안전성을 검증하는 것이 요구되고 있다.

또한, 중·대규모 막여과 공정의 도입과 효율적이고 안정된 막여과 시설의 운영을 위해 적정 운영기술의 개발 및 운전 조건의 최적화에 대한 연구가 이루어져야 하고, 시설의 장기운전을 통한 경제성 평가와 유지관리 가이드라인 등의 수립이 요구된다. 따라서 포스코ICT의 이번 Test Bed 준공은 이와 같은 요구를 해결하는 시작점이라고 볼 수 있다.

이 시설에 적용한 정밀여과(Micro Filter)의 가장 큰 장점으로 입자상 물질의 탁월한 제거를 꼽을 수 있다. 특히, 크립토스포르디움이나 지아르디아 등 원생동물 및 바이러스를 거의 완벽하게 제거할 수 있는 것으로 보고되고 있어, 병원성 미생물에 대한 하나의 방벽으로써 막여과에 의해 정수의 미생물학적 안정성을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.

지난 2월부터 시운전이 시작되어 5월부터 정상가동 운영되고 있는 이 시설은 포스코ICT와 광주광역시 상수도사업본부가 1년간 공동으로 가동한 후 각화정수장에 인계할 예정이다.


기존의 모래여과를 막여과로 대체하는 시설로 본 시설에 적용한 정밀여과(Micro Filter)의 가장 큰 장점으로 입자상 물질의 탁월한 제거를 꼽을 수 있다. 특히, 크립토스포르디움이나 지아르디아 등 원생동물 및 바이러스를 거의 완벽하게 제거할 수 있는 것으로 보고되고 있어, 병원성 미생물에 대한 하나의 방벽으로써 막여과에 의해 정수의 미생물학적 안정성을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.


포스코ICT는 IT기술 융합으로 센서, 네트워크, 소프트웨어에 의한 상수도 시스템과 관망관리가 이루어져야 한다고 강조했다.

저에너지·고품질 수돗물 생산 시스템 가능

환경부 국립환경과학원에서 수처리분야 기술개발과 하천·호소수질관리에 수십 년 간 몸담아오다 퇴임 이후 포스코ICT로 자리를 옮겨 이번 과제 연구책임을 맡고 있는 양형재 박사는 “시설의 설계·시공·운영을 통해 개발한 기술의 특징은 망간제어, 남조류에 의해 생성되기도 하는 맛·냄새 원인물질인 지오스민 및 2-MIB 제어 방법”이라고 설명했다.

또, 이 시설 개발연구가 끝난 지난 4월 이후 실적으로 △막여과 정수처리 시스템 엔지니어링 및 운영기술(2천500㎥/일) △망간 등 중금속 제어기술 △맛·냄새 원인물질인 지오스민·2-MIB 제어기술 △막여과 하수처리수 재이용(세척수, 농업·공업용수) 기술 등을 보유하게 되어 국내외 물산업에 진출하는 계기가 마련될 것이라고 기대했다.

특히, 양형재 박사는 “포스코ICT의 IT융합기술이 더해져 취수부터 수도꼭지까지 최적의 유지관리 시스템이 만들어 질 것”이라고 강조했다.

원수 수질 대응·특정물질 제어 동시에 해결

포스코ICT가 자신 있게 추진하는 차세대 지능형 정수장 운영의 핵심기술은 다음과 같이 표로 압축하여 정리할 수 있다([표 1] 참조). 이제 상수도 시스템은 IT기술 융합으로 센서, 네트워크, 소프트웨어에 의한 상수도 시스템과 관망관리가 이루어져야 한다.

이에 따라 기존 정수장과 막여과 정수장 간의 통합운영 방안은 다음과 같이 시설을 연계해 운영할 계획이다([표 2] 참조). 기존 정수장과 연계를 위해서 의사결정지원 소프트웨어를 연계, 운영관리 프로그램을 구축한 후 최적 통신 모바일 시스템을 구축하게 된다.

포스코ICT가 이번 ‘지능형 정수플랜트 최적화 기술개발’ 국책사업 수행으로 확보할 수 있는 스마트 막여과 관련 핵심(core)기술을 평가해보면, 스마트 상수도사업의 핵심기술은 △수질대응 시스템 설계 능력 및 운영 프로그램 개발 △특정물질 제어 공정설계로 설명할 수 있다.

포스코ICT와 광주광역시 상수도사업본부는 그동안 시범 플랜트 운영을 통해 겨울철 저수온기(6∼7℃)에 한계여과속도를 산출하여 정상운전을 위한 최적 유량(flux)을 산정했으며, 막 세척을 위한 CEB(Chemical Enhanced Back-wash, 유지세척) 및 CIP (Cleaning in Place, 회복세척) 방법도 3차례의 실험을 통해 최적 화학약품의 종류·농도·사용량을 산출했다. 또한 망간, 맛·냄새 원인물질인 지오스민이나 2-MIB 제어방법을 확보하고, 이를 기반으로 Test bed에 적용하여 적정성을 확인하고 있다.

망간 제어 최적화·회수율 극대화 목표로 연구

나아가 포스코 ICT는 연구개발사업의 마지막 5차년도(2015년 5월 1일∼2016년 4월 30일)에는 Test Bed 운전에서 최적 망간제어기술, 사용원수 회수율 극대화 방안을 찾겠다는 목표로 연구에 몰두하고 있다.

최적 망간 제어 기술의 확보를 위해서는 망간 적정 제어를 위한 이산화염소(ClO2) 주입량 및 접촉시간(CT값)을 설정하고, 제4수원지에 망간 자동계측기를 설치해 원수 유입 시 망간(0.05㎎/L 이상)이 감지될 경우 산화제 적정농도 자동 유입으로 망간을 제어한다.

회수율 극대화 기술은 현재 배출수(역세수)조 유입수의 PCF처리 회수율을 99%까지 향상시키는 기술로, PCF 후단에 수질향상을 위한 적정 처리방안을 마련해 광촉매 및 플라즈마 등을 검토하고, 회수율 향상 원수 수질개선을 도모함으로써 배출수 처리공정 시스템을 마련코자 한다.


각화정수장 기존 시설 및 막여과동 운전 시스템.

지난 4월 대구에서 개최된 물의 올림픽인 ‘제7차 세계물포럼’ 유치는 우리나라가 물 관련 이슈의 주도권을 가질 수 있는 기회로, 국내 물관리 기술과 경험을 전 세계와 공유함으로써 국내 물산업의 이미지를 제고하고 국내기업들의 해외진출 기회를 확대할 것으로 기대된다.

이러한 상황에서 포스코ICT와 광주광역시 상수도사업본부(수질연구소)가 공동으로 개발한 MF막여과 정수 시스템에 기존 보유하고 있는 IT 융합기술을 접목한 상수도 시스템 및 관망관리까지 더하면 성공적인 해외시장 진출을 기대할 수 있다.


‘각화정수장 막여과 정수시스템 Test Bed 준공식’이 끝난 후 주요 내빈과 과제 참여기관 및 기업체 관계자들이 함께 모여 기념촬영을 하고 있는 모습.

[『워터저널』 2015년 7월호에 게재]