[출처= 워터저널(www.waterjournal.co.kr) 2008년 9월호 특집 기사]

 

수처리선진화사업단은 현재 진행 중인 정부의 막여과 고도정수 정책방향, 국내 막여과 도입 및 기술개발 현황, 외국의 선진 막여과 시설의 도입 및 운영 현황 등을 살펴봄으로써 국내 막여과 기술의 발전을 도모하고, 막여과 고도정수 시스템의 성공적인 도입을 위해 ‘막여과 고도정수 국제 심포지엄’을 2008년 8월 28일 코엑스 컨벤션센터 그랜드볼룸에서 지자체·학계·연구계·기업체 관계자 등 500여명이 참석한 가운데 개최했다.

 

 

▲ 김종천 국장

도시화·산업화에 따라 상수원으로 유입되는 유해물질의 증가 및 다양화로 인해 기존 정수처리 공정은 한계에 도달하고 만다. 이에 기존 모래여과 시설로 제어하기 어려운 저분자량의 탁질이나 병원성 미생물 등을 효율적으로 제거하고자 막여과 공법 도입이 추진된 것이다.

막여과 고도정수처리시설은 기존 고도처리(활성탄, 오존 등)로 처리가 어려운 병원성미생물(지아디아 등) 제거에 탁월한 효과가 있으며 미국, 일본, 유럽 등 선진국에서 널리 사용하는 최첨단 공법이다.

상수원수 안정된 수질위해 필요

우리나라는 2006년 6월 「수도법」 개정으로 막여과 공법 도입 근거를 마련했고, 하루 처리용량 5천㎥ 이상 시설은 2009년 7월부터 설치 가능토록 했다. 국내 막여과 공법은 대부분 소규모 시설에서 운용되며, 모든 정수장에서 해외 제품을 사용하고 있다.

우리나라는 상수도에 막대한 투자를 하고 있으나 급격한 도시화 및 산업화로 인해 주요 수계의 중·상류에 인구 및 산업이 집중돼 있어 상수원수의 안정된 수질 확보가 미흡하다. 수도시설의 노후화와 전문관리인력의 부족도 문제점으로 들 수 있다. 가동 중인 전국 정수장의 65%정도가 5천 톤/일 미만의 소규모이며, 상수도 업무 종사인력 중 67%가 비전문 인력(기능직, 일용직, 청원경찰 등)으로 구성돼 있다.

마을상수도의 경우 안전한 관리, 운영 시스템이 미흡하다. 표준 정수처리 공정을 한 단계 업그레이드하기 위한 고도처리 기술 접목이 필요하다. 병원성 세균, 소독부산물 등에 대한 완벽한 대처 방안도 요구되고 있다.

맛과 품질이 우수한 먹는 물에 대한 소비자의 요구가 증대되고 있다. 2006년에는 먹는 샘물 251만 톤(2천743억 원), 정수기 110만대(4천537억 원)가 판매됐고, 상수원 수질악화 및 먹는 물 수질기준 강화에 따라 원수의 고도정수처리 필요성이 부각되고 있는 상태다.

 

▲ 막여과 고도정수처리시설은 기존 고도처리로 지아디아 등 처리가 어려운 병원성미생물 제거에 탁월한 효과가 있으며 미국, 일본, 유럽 등 선진국에서 널리 사용하는 최첨단 공법이다. 사진은 포천시 이동정수장에 설치된 막여과 고도정수처리시설.

정수처리시스템 기술개발 시급

수돗물 취수체계와 공급체계에 대한 종합적인 재정비가 필요하다. 취수원이 하천 표류수나 호소수로 편중돼 있어, 수질악화 및 오염사고에 취약해 급수안전성이 낮다. 수도시설 중복투자 및 지역간 용수불균형 해소가 필요하다. 소규모 수도사업자는 규모의 영세성과 적자누적으로 운영 개선에 미흡한 점이 많다.

전체 정수장 중 5천 톤/일 미만의 소규모 정수장은 2005년 현재 65%를 차지하고 있어, 수도사업자 통합 및 대형화를 통해 수도사업의 구조적 비효율성 문제 해결이 필요한 상황이다. 중금속 오염(1989년), THM 검출 파동(1990년), 낙동강 페놀오염(1991년), 수돗물 바이러스 검출 등의 오염사고로 인해 국민들의 수돗물 수질에 대한 불신은 지속되고 있다.

국내 막여과 공법은 대부분 소규모 시설로 운영되고 있다. 대부분 외국산을 도입·적용하고 있어 국내 기술발전에 저해가 우려되고 있다. 국내 막 모듈 제품은 대부분 하·폐수의 MBR 처리공정에 적용되고 있으나 실질적인 상수처리 분야에서는 국산 제품의 도입이 전무한 실정이다. 향후 막분리 시설의 설치가 증가할 것으로 예상되는 바, 국산 막 모듈 및 막분리 고도정수처리 시스템 기술의 국산화가 시급하다.

막 모듈의 성능 및 시설 등의 품질 적정화를 위한 구체적인 평가 항목 및 기준 미비로 막여과 시설 보급 및 활성화에 애로를 겪고 있다. 안정적인 막여과 공법 적용을 위한 기술적인 기준 및 세부 설치 등의 설정이 필요하다.

정부는 상수도 공급계획으로 지난해 ‘전국수도종합계획’을 수립했다. 이를 통해 용수공급시설 지속 확충 및 비상시 안정적인 공급체계를 구축하는데 전력을 기울이고 있다. 아울러 대체 식수원 개발도 영역을 확대해 나가고 있다. 약품투입시설 자동화, 수도관망 관리강화, 유수율 향상, 경영체계 개선 및 기술개발, 정보화를 통한 경쟁력 제고 등을 바탕으로 수도시설 개량 및 운영효율화에도 힘쓰고 있다.

또 2006년 ‘물 수요관리 종합대책’을 수립해 물 부족에 대비한 안정적인 물 절약형 사회로의 정착을 추진한 바 있다. 2005년에는 수돗물 수질개선 종합대책을 수립해 국민이 신뢰할 수 있는 수돗물을 생산, 저수조 및 옥내급수관 관리체계 혁신, 노후수도시설 개량, 먹는 물 수질기준 강화, 먹는 샘물 및 정수기 관리 강화를 위해 노력을 기울여왔다.

 

▲ 미국의 경우 수질기준 강화를 통해 도입된 막여과 공정은 최근 10만 톤 이상 대용량의 기존 정수장에서도 시설확장에 맞춰 활발한 개발 및 도입이 진행되고 있다. 사진은 하와이 막여과 시스템.

현재 한국수자원공사 및 전국 164개 지자체에서 상수도 서비스를 제공하고 있다. 전체 인구의 91.3%인 4천530만 명이 346L/일의 수돗물을 공급받고 있는 것이다. 하수처리율은 86%에 이르고 있다. 이는 선진국에 결코 뒤지지 않는 수치이다.

하지만 상수도 보급률에 비해 정수처리시설 및 관리시스템 개선은 미흡하다. 전국 565개 정수장 중 고도처리시설을 도입한 곳은 20개소에 불과하다. 정부는 1990년대 초반까지 수돗물 수요, 공급 확대를 위한 표준공정 위주의 정수시설을 보급하고, 1994년 관계부터 합동으로 수립한 수질관리 개선대책에 의거, 원수 수질이 좋지 못한 전국 주요 정수장에 고도정수처리시설 도입을 추진해왔다.

또 내염소성 병원성 미생물, 소독부산물, 내분비계 장애물질 등의 효과적인 제어를 위해 막여과 등 첨단정수처리방식을 도입, 2002년 이후 정수처리기준을 강화해왔다. 막여과 정수처리 시설용량의 확보로 수도 보급률은 높아졌지만, 수돗물 불신의 주요 원인인 맛·냄새 제어 등 새로이 대두되는 수질오염사고에 대한 다중 방어 시스템 구축에는 부족한 점이 많다.

 

미국, 대용량 정수장서도 활용

미국의 경우, 정수처리공정은 1987년 콜로라도주의 키스톤 정수장에서 처음 사용됐다. 막여과 시설의 도입 실적은 1997년 20개소에서 2006년 260개소로 상당한 증가 추세에 있다. 수질기준 강화를 통해 도입된 막여과 공정은 최근 10만 톤 이상 대용량의 기존 정수장에서도 시설확장에 맞춰 활발한 개발 및 도입이 진행되고 있다.

일본은 1993년 처음 도입되어 현재 최대용량 8만8천㎥/일에 달하고 있다. 2006년 총 막여과 처리 수량은 일본 전체 수도의 약 4천500㎥/일의 1.67%였다. 현재까지 대부분의 시설은 원수 수질이 우수한 시설에만 선택적으로 적용이 됐으나, 최근 대용량 시설에도 도입이 시작되고 있다. 국가주도의 전략적 정책으로 막 공정 엔지니어링 및 국내 막 제조산업을 병행해 발전해나가고 있는 상태다. 막모듈 표준화를 통해 적용성과 호환성도 향상시키고 있다.

환경부는 선진국형 취수체계 도입, 수돗물 서비스의 질 향상, 수도사업자의 경쟁력 제고 등을 통해 안전한 수돗물 공급 및 물 산업 육성에 만전을 기할 계획이다. 이를 위해 농어촌지역 등 급수 취약지역의 보급률 제고로 상수도 서비스의 지역간 뷸균형을 해소해나갈 방침이다.

아울러 수도시설 확충 위주에서 급수체계조정을 통한 기존시설 잉여수량 활용 위주로의 상수도 공급정책을 전환시킬 방침이다. 또한 국민이 안심하고 마실 수 있는 수돗물 생산 및 공급체계와 기존시설 운영관리 효율화 및 선진 운영체계를 구축하고 물 절약형 사회정착을 위한 물 수요관리 정책을 강화해 나갈 계획이다.

간접취수방식의 도입도 확대할 계획이다. 강변여과는 하천 표류수를 긴 체류시간 동안 여과시켜 양호한 수질확보가 가능하지만 고농도 철·망간과 오염물질 유입이 우려되고 있다. 하상여과는 하천수가 여과층에서 짧은 체류 후 수평집수정으로 취수되어, 대규모 수량확보에 유리하나 취수수질 담보가 관건이라 할 수 있다.

 

관리시스템 구축, 품질공개 계획

상수원 취수를 주목적으로 설치 및 운영하는 저수지 및 댐 개발 역시 확대해 나갈 방침이다. 상수전용댐 안전성 확보 및 이용관리 연구용역을 수행하고 광역상수도 공급 제외지역, 식수난지역 등에 추가 설치할 계획이다. 대수층 내 인공차수벽을 설치, 지하수를 저류시켜 관정 등으로 취수하는 방식으로 지하댐 개발을 확대해 갈수기 때 안정적인 수량 확보가 가능토록 할 방침이다.

상수원수 수질특성에 따라 입상활성탄, 생물활성탄, 오존, 막여과 등의 공법을 5대강 본류 구간의 주요 수도시설에 단독 혹은 연계 도입하는 한편, 이물질, 이·취미 제거로 맛있고 안전한 수돗물 공급으로 상수도 서비스의 질적 향상을 도모할 계획이다.
더불어 취수원부터 수도꼭지까지 전 과정을 실시간 관리하는 시스템을 구축해 국민들의 수돗물 불신을 해소할 방침이다. 수돗물 수질 품질보고서 공개제도를 확대하고, 취수원, 정수장, 배수지, 관로 및 수도꼭지에서 자동계측기기로 실시간 계측된 수질·수량정보를 인터넷에 공개해 시설관리에 활용할 계획이다.

수도관의 노후화 및 녹물 발생으로 지속적인 관거 교체가 요구됨에 따라, 올해 지방 상수도시설개량 종합대책을 마련하고, 2009년부터 저소득층 지원방안으로 옥내급수관 개량사업 지원을 확대해 나갈 예정이다.

수처리 기술개발 필요

▲ 수처리선진화사업단은 환경부의 차세대 핵심 환경기술개발사업의 일환으로 추진되고 있는 ‘Eco-STAR Project’중 하나로 세계 최고수준의 수처리 기술과 시스템을 개발하고 상용화하여 환경의 질을 개선함은 물론, 국민의 삶의 질 향상을 도모할 목적으로 발족돼 이 사업에 힘쓰고 있다.

막여과 등 첨단정수처리방식의 도입을 촉진하기 위해서는 민간의 투자가 필요한 상황이다. 하지만 국내 시장의 형성이 이뤄지지 않아 투자 여건이 열악하고 국내 멤브레인 기술의 개발동기 부여에는 현재 부족함이 있는 실정이다. 또한 국내의 막 제조 산업들이 선진 외국의 고성능 막에 상응하는 막 제조 기술이 부족해 국내 막 경쟁력이 매우 취약하다.

이에 ‘Eco-STAR Project’가 수처리 선진화 사업을 통해 국내 정수용 막 모듈 생산 및 시스템 기술개발 사업을 추진해나가고 있다(2004년 12∼2011년 5월). 가압식은 H2L, 침지식은 (주)코오롱에서 분리막 모듈 개발을 하고 있고, (주)대우건설(가압식), (주)한화건설(침지식)에서 고도정수처리 시스템 개발을 추진해나가고 있다.

수처리선진화사업단은 환경부의 차세대핵심환경기술개발사업의 일환으로 추진되고 있는 ‘Eco-STAR Project’중 하나로 세계 최고수준의 수처리 기술과 시스템을 개발하고 상용화하여 환경의 질을 개선함은 물론, 국민의 삶의 질 향상을 도모할 목적으로 발족돼 이 사업에 힘쓰고 있다.

2004년 12월부터 2011년 5월까지 총 사업기간(6년 6개월)동안 650억 원(정부출연금)의 예산을 투입, 4개 분야(막분리 고도정수기술 상용화, 상수관망 수질관리 기술개발, 수영용수 수준의 하·폐수 처리 기술 개발, 기획연구), 8개 세부과제(△정수용 막소재 및 모듈개발, 중대형 막분리 고도정수처리시스템 개발 및 상용화 △상수관망의 최적설계 및 수질관리 기술 개발 △수영용수 수준의 하수 고도처리 기술 개발, 하수처리 시설의 고효율·초집적 기술 개발, 전자산업폐수 무해화 기술 개발, 고농도 식품산업폐수 고효율·집적형 처리기술 개발 △수처리기술 상용화를 위한 기능성, 경제성, 환경성 통합평가시스템 개발)를 바탕으로 수처리 선진화사업을 추진하고 있다.

한편, 2010년 완공을 목표로 215억 원을 투입, 5만㎥/일 규모의 서울시 영등포정수장 막여과 고도정수처리시설 시범사업이 추진되고 있다. 2006년 「수도법」 개정으로 5천 톤/일 이상은 막여과 정수시설 설치가 가능해짐에 따라 막여과 정수시설 도입 준비 및 막 표준화 방안을 마련할 방침이다.

성능 및 시험방법의 표준화 선 시행 후 시장 재배구조에 따른 치수 표준화를 추진하고 막의 성능기준 및 시험방법 등은 막여과 정수시설 설치기준에 마련 또는 별도 지침을 마련할 계획이다.

또 표준운전 매뉴얼 등 운전시스템에 관한 표준화 유도 및 보급·활용하고 일반적인 운전관리사항 및 막의 차압, 수량의 감시, 막파단 감시, 탁도의 감시, 모듈의 교환 빈도 기준 등의 표준운전매뉴얼을 작성 및 보급할 계획이다.

 

처리시설 설치기준 마련돼야

전 세계적으로 물 부족 현상, 물 시장의 세계화에 따라 거대 외국기업들이 시장에 진출하고 있다. 외국 GE, SIMENS 등 거대 기업의 기존 막 제조업체 인수, 합병, 시장진출이 이어지고 있다. 그 외 국제적으로 인증 받은 미국, 일본, 호주, 프랑스, 네덜란드 등의 막 제조업체들은 활발한 사업투자도 펼치고 있다.

국내 막 장치산업 및 엔지니어링 기술력의 세계적인 경쟁력 확보를 위해서 국내 도입 활성화를 위한 제도적 지원의 필요성이 대두되고 있다. 이에 막여과 고도정수처리시설 선진화 사업으로 2009년 지자체(4개소)에 대해 수질 여건 등을 고려해 관련 예산(설계비) 지원 방안이 협의 중(기획재정부)에 있다.

2010년 이후 지자체 수요 등을 통해 단계적으로 5대 강 본류 및 수질여건 등을 고려해 확대될 계획이다. 안전하고 효율적인 수돗물 공급체계 구축이 국정 과제로써 2009∼2018년까지 연차적으로 도입 시 약 4조 원(국고 2조 원)이 지원될 계획이다.