▲ 미구스 구스타(Mr.Gustavo Migues)베올리아 워터코리아 대표

전세계 67개국에 물 서비스 제공
베올리아 워터(Veolia Water)는 155년의 역사를 가진 글로벌 물 전문 기업이다. 현재 전 세계에서 4천500건의 운영계약을 체결하고 있으며, 67개 국가에서 9만6천260명이 근무하고 있다.

총 5천263개의 상수 플랜트와 3천229개의 하·폐수처리 플랜트를 운영하고 있으며, 1억 명에게 상수 서비스를, 7천100만 명에게 하·폐수 서비스를 제공하고 있다. 지난 2010년 기준 매출은 121억 유로(약 18조 원)에 달했다.

물 서비스 분야에서 글로벌 기준을 제시하고 있는 베올리아의 사업과 기술을 소개하면, 베올리아 워터는 상수 분야에서 자산관리 측면의 관망개선과 최적화, 그리고 물의 추적성(Water Traceability) 확보를 위해 노력하고 있다.

상수관망, 자산의 70% 차지
오늘날 상수관망의 노후화가 심각한 수준이며 갱생도 어려운 상황이다. 파이프의 수명은 소재 등에 따라 달라질 수 있으나 평균적으로 40∼50년 주기이다. 그래서 전체 파이프의 2%를 매년 교체해야 한다. 그렇지만 실제 교체율은 이러한 표준에 크게 못 미치고 있는 상황이다.

프랑스의 경우, 파이프 교체율이 연간 0.6% 밖에 되지 않으며 이에 따라 평균적인 파이프 수명이 170년에 달한다. 비단 프랑스만이 아니라 대부분의 국가에서 경제적인 이유 때문에 기술표준을 초과해 파이프를 사용하고 있다.

상황이 이렇다보니 서비스의 질에 미치는 영향이 분명하게 나타나고 있다. 일단 고장이 자주 발생하고 있으며 물의 수질도 낮아지고 있다. 네트워크 성능 자체가 떨어지기 때문에 유수율도 낮아지고 관 파손 등이 발생하게 된다.

베올리아 워터는 그 동안 상수 플랜트에만 치중해왔다. 그러나 실제 상수 분야의 자산가치를 측정해보면 관망이 차지하는 비중이 70%에 달한다. 즉, 땅 속에 매설된 파이프에 70%가 투자된 것이다.

따라서 기업이나 지자체가 더 많은 관심을 가져야 하는 부분이 바로 이 상수도관망이라 할 수 있다. 또한 현재 매년 파이프 갱생에 투자하는 비용이 적정 수준을 크게 밑돌고 있기 때문에 앞으로는 투자금액을 조금 더 최적화할 필요가 있다.

 

▲ 베올리아 워터는 전세계에서 총 5천263개의 상수 플랜트와 3천229개의 하·폐수처리 플랜트를 운영하고 있으며, 1억 명에게 상수 서비스를, 7천100만 명에게 하·폐수 서비스를 제공하고 있다. 사진은 베올리아 워터에서 위탁 운영하고 있는 인천 송도하수처리장 전경.

관망 분석 위해 ‘MOSARE’ 개발
그렇다면 갱생 프로그램은 어떻게 실행할 수 있을까. 상수도 서비스에 있어서 대부분의 경우 운영자의 경험에 의해 갱생 여부가 결정된다. 물론 이러한 방법이 잘못된 것은 아니다. 그러나 최적의 방법도 아니라고 생각한다. 베올리아 워터는 이 작업을 위해 ‘MOSARE’라는 관망 분석·통계 툴을 개발했다.

MOSARE는 통계적인 접근 방식을 사용해 관망의 각 섹션에 대한 고장 확률을 계산한다. 고장 확률은 파이프의 소재, 내구연수, 토양의 질, 도로의 교통량 등 다양한 기준을 통해 산정되며 이를 통해 파이프의 교체 시기를 정하게 된다. 이처럼 관망 자산의 정확한 실태를 파악하는 것이 상수도 분야 자산관리의 출발점이라 할 수 있다.

MOSARE의 정확성을 높이기 위해서는 데이터 수집이 중요하다. 기존 관망에 대한 데이터와 이력을 수집하고 파이프라인을 교체했을 때 이러한 정보를 데이터베이스에 입력해야 한다. 수집된 정보는 지리정보 시스템(GIS)을 통해 시각화되며, 이를 활용해 파이프의 운영상황을 개선할 수 있다.

 

▲ 오늘날 상수관망의 노후화가 심각한 수준이며 갱생도 어려운 상황이다. 파이프의 수명은 소재 등에 따라 달라질 수 있으나 평균적으로 40∼50년 주기이다. 그래서 전체 파이프의 2%를 매년 교체해야 한다.

관망 사고시 경제적 피해도 예측
MOSARE는 관망의 측정뿐만 아니라 고장이 발생했을 때, 어떤 영향을 끼치는 지도 파악할 수 있다. 대형도로에서 수도관이 파손되면, 사회적인 피해가 매우 클 것이다. 그렇지만, 골목에 매설된 파이프라면 경제적 피해가 비교적 적을 수 있다.

따라서 교통이나 가스 등 관망과 관련된 정보를 확충해야 하며, 지자체는 물론 지역사회의 다른 기관과도 정보를 공유할 필요가 있다. 이러한 노력을 통해 지자체들은 공공도로 프로그램을 확보할 수 있으며, 공공도로에 대한 정보는 상하수도 자산관리 분야의 의사결정에 반영된다.

사실 MOSARE 운영의 95%는 정확한 현장 데이터 수집이 차지한다고 해도 지나치지 않다. MOSARE를 이용한 의사결정의 장점은 사업 추진에 있어, 최적화된 우선 순위를 제공한다는 것이다. 파이프 섹션별로 어떤 부위부터 우선적으로 갱생할지 결정할 수 있으며, 앞서 언급한 영향정도를 파악해 사업을 추진할 수 있다.

식수, 생산에서 유통까지 수질관리
두 번째로 물의 추적성(Water Traceability)을 확보하는 것이다. 이는 식품과 음료시장에 적용되는 추적성(Traceability)의 원칙을 식수에 적용한 것으로 제조 이력과 유통 과정을 실시간으로 파악할 수 있는 시스템을 뜻한다.

물의 추적성 개념은 식수의 생산에서부터 유통까지 수질을 실시간으로 체크해야한다는 필요성이 제기됨에 따라 도입됐다. 이를 위해서는 관망의 모든 지점에서 수질을 파악하도록 최첨단 기술과 관망 모델링을 결합시켜 상호 참조할 수 있는 데이터를 구축해야 한다.

식수 추적성을 확보하고자 하는 이유는 식수가 생산되는 과정에서부터 최종적으로 수용가에 공급될 때까지 거치는 여러 단계에서 최적의 수질을 확보하기 위함이다. 따라서 일단 운영, 유지·보수, 정화작업 등 상수 플랜트와 관망에서 생산되는 모든 정보를 수집하는 것이 중요하다.

 

▲ 프랑스 파리 근교에 위치한 물 기업 베올리아의 메리쉬르우아즈 정수장은 세계 최대 규모의 최신식 나노 막 여과 시스템을 갖추고 있다. 이곳에서는 하루 최대 34만㎥의 물을 처리할 수 있다.

KAPTA^TM으로 물 추적성 확보
현재 베올리아는 운영자가 상수도관망 전반에 거쳐서 수질 등의 다양한 정보를 얻어, 효율적인 관리를 할 수 있도록 노력하고 있다. 우선 물 추적성 시스템 구현을 위한 측정장비로 ‘KAPTA^TM’라는 새로운 탐침을 개발했다.

KAPTA^TM는 전도력을 측정하는 전극과 온도를 측정하는 프로브(Probe), 염소센서가 결합된 장치이다. KAPTA^TM은 매우 혁신적인 모델로 모든 센서를 소형 장비에 압축시켰다. 크기는 기존의 장비에 비해 20배정도 감소했으며, 일반적인 가격보다 10배 가량 저렴하다. 또한, 에너지소비량이 적어 잦은 교체가 필요 없다.

시스템의 소프트웨어 측면에서 베올리아는 몬트리올의 에콜 폴리테크(Ecole Polytechnique) 대학과 협력해 통합된 데이터 접근방식을 개발했다. 알고리즘에 따라 데이터를 결합시키고 상호참조할 수 있도록 설계했으며 데이터에는 고객 불만이나, 분석 결과, 도로망, 테스트에 따른 경고 등이 포함됐다. 무엇보다 물의 경로를 모델링한 데이터가 포함돼, 신속하게 문제를 파악하고 대응할 수 있도록 했다.

이러한 시스템은 다양한 혜택을 제공한다. 운영자 입장에서는 규제를 준수하지 못하는 리스크가 줄어들게 된다. 소비자 입장에서도 자신이 마시는 물의 수질이 엄격하게 괸리된다는 장점과 문제가 발생했을 경우 운영자가 신속하게 해결해줄 수 있다는 장점이 있다. 지자체도 모든 정보가 제공되기 때문에 효율적으로 상수의 생산관리와 수질관리가 가능하다는 장점이 있다.

하·폐수처리에 바이오 정제기술 적용
지금까지 베올리아 워터가 상수 분야에서 하고 있는 활동에 대해 설명했다. 이제부터는 하·폐수 분야에서 적용하고 있는 여러 가지 접근 방식을 소개하겠다. 물론 상수 분야에서의 노력을 하·폐수 분야에도 그대로 적용하고 있다.

일반적인 하·폐수처리 과정을 보면 하·폐수가 처리시설로 유입되고 전기와 화학물질이 투입돼, 슬러지와 처리수로 분리된다. 그러나 미래의 하·폐수처리는 단순히 처리의 개념이 아니라 자원화의 개념으로 바뀌게 될 것이다. 즉, 하·폐수를 단순히 폐기물로만 보는 것이 아니라 새로운 자원으로 인식하게 되는 것이다.

이를 위해 처리시설에 바이오리파이너리(Biorefinery), 즉 바이오 정제기술의 적용이 필요하다. 물론 처리 과정에 화학물질과 전기가 투입되는 것은 마찬가지이나 이것을 근거로 전기를 생산할 수 있으며 바이오 플라스틱(Bioplastic)이나 영양물질과 같은 자원을 추출할 수 있고 궁극적으로 깨끗한 물을 생산할 수 있다.

바이오 플라스틱 상용화 연구 추진
현재 베올리아는 바이오 정제기술을 이용해 하·폐수처리 시 발생하는 부산물을 바탕으로 바이오 플라스틱 생산에 성공했다. 실제로 2개의 폐수처리장에서 바이오 플라스틱을 생산했으며 상용화를 위한 연구를 추진하고 있다.

바이오 플라스틱은 생화학적인 분해가 빠르게 이뤄지기 때문에 폐기물이 몇 만 년동안 썩지 않고 유지되는 것이 아니라 자연적으로 며칠 또는 수 개월 내에 완전히 분해된다.

또한, 바이오 정제기술은 하·폐수처리장에서의 에너지 생산에도 기여할 수 있다. 전통적이 하·폐수처리시설은 굉장히 많은 에너지를 필요로 했으나 미래의 하·폐수처리시설은 에너지를 생산해 자급자족하고 잉여분은 외부에 공급하는 방향으로 발전할 것이다.

이에 따라 앞으로는 슬러지로부터 30∼55%의 에너지를 생산하고 생물학적 처리에 사용하는 에너지의 양을 20∼40%로 줄여 나가는 것이 궁극적인 목표이다. 현재 생물학적 처리에 전체 에너지의 60%가 소비되고 있는 만큼 여기에 사용되는 에너지량을 줄인다면 큰 절감효과를 거둘 것으로 예상된다.

유럽의 경우, 현재 일부 하·폐수처리시설은 86%의 소비에너지를 자체적으로 생산하고 있고 100% 에너지 자립도를 달성한 곳도 있다. 베올리아 워터는 앞으로 기술개발을 통해 자급자족에 만족하지 않고 더 많은 에너지를 생산할 수 있도록 노력할 것이다.

 

▲ AnoxKaldnes MBBR은 생물막 담체(Carrier)를 이용해 유기물을 제거하는 기술로 담체 사용에 따라 다양한 형태의 반응기로 사용할 수 있어, 기존 설비에 쉽게 적용할 수 있다.

Exelys^TM·MBBR 도입 비용절감
하·폐수처리 분야에 적용되고 있는 기술에 대해 설명하겠다. 첫 번째 기술은 ‘Exelys^TM’이라는 기술이다. Exelys^TM은 열가수분해 기술이 진화한 것으로 폐기해야하는 슬러지의 양은 30% 줄일 수 있고 바이오가스 생산은 30% 정도 늘릴 수 있다. 또한, 에너지 효율이나 유지·보수, 자본투자 등을 개선할 수 있다.

일반적인 하수처리시설의 경우 굉장히 많은 에너지를 사용하면서 이산화탄소 배출량도 높은 편이다. 그러나 Exelys^TM이 적용된 하·폐수처리시설에서는 이산화탄소 배출량을 크게 줄일 수 있다.

또한, 전기를 자급자족할 수 있을 뿐만 아니라 열과 전기의 생산을 통해 가정에 공급할 수도 있다. Exelys^TM 기술은 지난 2010년 11월부터 전격 가동되고 있으며 이를 통해 연간 15만 유로의 슬러지 폐기비용을 절감할 수 있었다.

두 번째 기술은 ‘AnoxKaldnes^TM MBBR(Moving Bed Biofilm Reactor)’이다. 이는 유동상 생물막 반응기의 하나로 담체(Carrier)를 이용해 유기물을 제거하는 기술이다. 이 기술의 장점은 담체 사용에 따라 다양한 형태의 반응기로 사용할 수 있기 때문에 기존 설비에 쉽게 적용할 수 있다.

또한, 전통적인 시설과 비교했을 때 비용절감 효과가 크며 부하변동에 유연하게 대처할 수 있다. 실제로 반응기의 용량을 증가시킬 경우, 슬러지 팽창 등의 리스크가 없어 매우 안정적이었다. 저온에서도 탁월한 처리가 가능하기 때문에 현재 이 기술은 50여 개 국가 600여 개 시설에 적용되고 있다.