[출처= 워터저널(www.waterjournal.co.kr) 2008년 10월호 특집 기사 / 원문은 첨부파일 참조]

 

 

 

국제 경쟁력 갖춘 ‘수처리 기술 선진화’ 추진
‘글로벌 물산업 강국’ 정책 추구…선진화 기술 확보 시급

 

 

 

▲ 남궁 은 박사

물산업이란 물을 취수·공급·재생하는데 관여된 건설업, 운영업, 제조업 등 일체의 산업을 총칭한 것이다. 건설업은 배관시설 및 상·하수처리장 등의 시설 설계 및 건설하는 역할을 하고, 운영업은 상수와 하·폐수 처리 및 관리를 수행한다. 제조업은 파이프, 멤브레인, 관련시스템, 수처리제 등 소재·시스템 제조와 연관돼 있다.

세계 물 산업은 세계평균 경제성장률을 뛰어넘는 성장률을 보이고 있다. 물 수요도 매년 급증해 미국은 향후 25년 간 그 수요가 70% 이상, 전 세계 수요도 매년 20% 이상씩 급증할 것으로 예상된다.

따라서 향후 10년 간 물 산업 규모는 2배 수준으로 확대(2004년 886조 원→ 2015년 1천598조 원)될 것으로 전망되고 있다. 특히 최근 중국·인도 등 주변 개도국에서 상하수도 인프라 구축을 위한 투자가 빠르게 확대되고 있다.

세계 물 산업 동향의 특징은 광역화 및 민영화 그리고 소수 물 전문기업에 의한 독점적 시장구조와 이를 가속화시킬 상하수도 서비스의 국제 표준화 및 개방 압력 고조 등으로 설명할 수 있다.

 

 

물산업, 민영화·광역화 추세

유럽을 중심으로 관주도의 물 산업 형태는 민간주도로 전환되고 있으며, 이러한 민영화 과정에서 합병·통합되거나, 공공 부문도 지역 간 협력체를 구성하는 등 광역화·대형화 돼가고 있다. 그 결과 세계 인구의 약 9%가 광역적 대형화된 물 산업 기업으로부터 서비스를 제공받고 있으며, 2015년에는 그 비율이 17%까지 확대될 것으로 전망되고 있다.

▲ 고도처리기술 분야의 기술혁신을 이루기 위한 선결조건으로는 기존에 개발된 기술들과 연계하고 과거의 연구개발 결과도 살리며 동시에 해당 기술의 선진화·시스템화를 달성해야 한다. 사진은 한국수자원공사 수자원연구원 상하수도연구소에 설치되어 있는 막여과 시스템 실증플랜트.

더욱이 대형화된 다국적 물 기업으로의 집중화 현상이 두드러지고 있어 2015년에는 20개 미만의 기업이 전체 시장의 50% 이상을 점유할 것으로 예상되고 있다. 아울러 내수보다는 해외사업이 큰 비중을 차지할 것으로 점쳐진다.

중국의 경우 상하수도 사업의 60% 이상이 외국인 직접투자에 의해 이뤄져왔다. 인구증가 및 산업화에 따른 수요가 증가하는 개도국을 중심으로 물 산업 개방이 증가되고 있는 추세다.

더욱이 유럽공동체가 상하수도서비스를 WTO의 환경서비스 중에 포함시키는 새로운 분류안을 제안하면서 상하수도 서비스를 자유무역의 대상에 포함시키기 위한 논의가 진행되고 있으며, 국제표준화기구(ISO)에서는 상하수도 서비스의 국제표준화(ISO/TC 224) 제정 작업을 진행하는 등 물 산업 개방압력은 더욱 고조될 수밖에 없는 상황으로 흘러가고 있다.

‘글로벌 물산업 강국’정책 제시

한편, 국내 물산업 규모는 약 12조 원으로 이 중 상하수도 분야가 81%를 차지하고 있다. 그러나 상하수도 인프라 구축률이 상수도 89%, 하수도 79% 정도로 성장률이 둔화돼 조만간 포화상태에 이르러 구조적으로는 처리장 및 관거 등 인프라 건설 위주에서 시설 운영 및 유지관리 산업 형태로 전환될 것으로 전망되고 있다.

정부는‘물 산업 육성방안’을 통해 2015년까지 국내 물 산업 규모를 20조 원 이상으로 키우고 세계 10위권의 물 전문기업을 2개소 이상 육성한다는 목표로 ‘글로벌 물산업강국’을 만들겠다는 정책을 제시했다. 즉, 물 산업을 미래전략형으로 육성하고자하는 것이다.

20세기가 석유 경쟁시대였다면 21세기는 물 경쟁 시대이다. 세계시장이 워낙 크다보니 우리도 목표를 세우지 않으면 안 된다. 우선 2015년까지 내수시장을 확대한 후, 해외진출을 통해 세계 물 시장에서 경쟁할 수 있게 경쟁력을 갖춰야 한다.

이를 위해 차별화된 기술력을 반드시 갖춰야 한다. 선박, 자동차, 반도체 분야에서 기술력이 없었다면 우리나라는 지금의 성장을 이룰 수 없었을 것이다. 이처럼 물 산업 해외진출에 있어서도 기술이 있어야 가능하다. 그래서 물 산업 육성에는 3가지 요소(기술혁신, 경영혁신, 제도정책법 혁신)가 함께 확보돼야 한다.

이 부분이 지금 환경부에서 추진하고 있는 내용이고, 각 지자체에서 하수처리장과 정수장을 운영하면서 노력하고 있는 부분이기도 하다. 또 국가의 연구사업 자금을 지원 받고 있는 수처리선진화사업단에서도 이 부분에 대한 연구를 지속적으로 해오고 있다.

 

 

수처리 선진화 사업 진행

환경부 ‘Eco-STAR 프로젝트’인 수처리선진화사업단은 수처리 분야에서 시장성과 성공가능성이 높은 연구과제를 개발, 옥내급수관 갱생, 상수도 관망관리, 하·폐수, 정수용 분리막·시스템 등 수처리 분야 전반에 대한 R&D사업을 주관해 오고 있다.

지난 2004년 12월부터 2011년 5월까지 6년 6개월 동안 650억 원을 지원 받아 △막분리 고도정수기술 상용화 △상수관망 수질관리 기술개발 △수영용수 수준의 하·폐수 처리 기술 개발 등 4개 분야와 △정수용 막소개 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 등 8개 세부과제에 대해 수처리 선진화 사업을 진행해오고 있다.

상수원으로 유입되는 하·폐수에 대한 철저한 관리와 처리는 물론, 막여과 기술을 이용한 고도 처리된 정수의 상수관망 공급과정까지도 관리가 가능케 하는 ‘원수부터 수도꼭지까지’를 모토로 막여과 고도정수기술, 상수관망의 최적설계 및 수질관리 기술, 수영용수 수준의 하·폐수 처리기술을 개발하고 있다.

 

 

▲ 차세대 핵심환경기술개발 사업 목표

고부가가치 상품, 경쟁력 강화

사업단의 목표는 우선 기술혁신을 통한 기술의 완성도를 높이고 개발된 기술들을 통합한 시스템을 만들어 고부가가치 상품화를 이끌어내는 것이다. 즉, 세계 최고수준의 수처리 기술과 시스템을 개발할 뿐 아니라, 개발한 후에 반드시 시장에 적용할 수 있는 상용화 기술을 확보해 국민의 삶의 질을 향상시키고 국제 경쟁력을 강화하는데 있다.

사업단은 크게 4단계로 나눠 사업을 추진해오고 있다. 1단계 기술개발 기반구축(2004년 12월∼2005년 5월)에서는 중점 연구 분야별로 상용화 요소, 핵심기술을 가시적으로 도출하기 위한 준비와 현황분석, 기본 실험에 필요한 연구를 수행했다.

또, 전문기술 분야에 대한 국제적으로 경쟁력 있는 연구개발 목표를 설정하기 위해 개발대상 기술의 해외 동향을 집중적으로 분석해왔다. 특히, 성공적인 사업추진을 위한 기틀을 마련하기 위해 국내외 수월성 연구 기관들과의 협력체제 구축 등 체계적인 연구기반을 조성해왔다.

2단계 요소 기술 및 통합 시스템 개발(2005년 6월∼2007년 5월)에서는 실용화 및 상용화 기반기술을 바탕으로 요소 및 핵심기술의 기술 융합을 도모하고, 실용화·상용화 기술들에 대한 현장 연계를 위해 정책과 제도 뿐 아니라 현장에서 이뤄져야 하는 처리효율 향상기술, 최적화 기술, 설계·시공·유지관리 기술 등을 개발했다. 원천기술 개발과 정책과제를 제외한 상용화기술인 경우에는 파일럿 규모 이상의 실증실험에 의한 기술 검증을 추진했다.

 

 

대규모 시범 사업 지속 추진

3단계 시스템 최적화 및 시범사업화(2007년 6월∼2009년 5월)에서는 현장에서 운영되고 있는 실증 플랜트의 운전성 평가, 표준화 기술 등의 확보를 위해 개발 기술이 현장에서 적용될 때의 장애 요인을 파악하고, 기술적, 기능적 개선방안을 마련하여 기술의 완성도를 극대화함으로써, 현장적용을 위한 실용화·상용화 기술을 확보, 중점 분야별 핵심 기술에 대한 대규모 시범사업을 추진키로 했다.

4단계 시스템 상용화(2009년 6월∼2011년 5월)에서는 개발기술의 현장적용을 강화, 확대하기 위해 3단계 시범사업 결과 설치된 플랜트를 지속적으로 운영하면서 문제점을 파악하고 이를 해결함으로써 성능을 개선키로 했다.

현장에서의 처리효율과 경제성을 평가해 기술적 우수성을 실증한다. 또 국내시장의 확보 및 해외시장 진출을 위한 상용화 기술을 상품화해 개발된 기술의 산업화를 추진할 계획이다.

세계 물산업 규모 매년 20% 이상 성장
고효율 저에너지·다기능인 집적형 기술 필요
광역적 대형화 물산업 기업, 세계 17% 공급 확대 예상

▲ 수처리선진화사업 단계별 추진전략

고도처리 선진화·시스템화 필요

현재 우리나라의 고도처리기술 중 일부는 세계적인 수준에 도달했다는 평가를 받고 있다. 하지만 아직까지 많은 부분에서 연구개발이 미진해 전체적으로 종합 시스템을 구성하기에는 미흡한 상태에 놓여 있다.

따라서, 고도처리기술 분야의 기술혁신을 이루기 위한 선결조건은 이와 같이 끊어져 있는 기술의 고리들을 찾아서 기존에 개발된 기술들과 연계하고 과거의 연구개발 결과도 살리며 동시에 해당 기술의 선진화·시스템화를 달성해야 한다.

BOD 기준 수영용수 수준으로 처리할 수 있는 초고도의 하·폐수처리 기술의 확보와 하·폐수 및 상수원수 유해오염물질의 무해화 또는 위해성 이내 처리, 원수 중에 함유되어 있을 미량독성물질의 제거기술 확보, 막분리 이용기술의 상용화, 고도정수처리시설의 시스템 완결성 강화, 기존 모래여과 중심에서 MF/UF 분리막을 적용해 처리효율을 증대(지아디아·크립토스포리디움) 제거율 4∼6 Log, 탁도 0.05NTU 이하 등)하는 등 처리기술 분야의 국제경쟁력을 높여 세계 최고 수준으로 향상시킬 수 있는 토대를 만들기 위해 노력하고 있다.

또한 고급수질 유지를 위한 수도관망 설계 및 관리기술 개발도 한창 진행 중이다. 기존의 정수위주의 개발을 한 차원 업그레이드시켜 정수된 물이 이송도중에 분리 발생되는 수돗물의 2차적인 오염을 공공시설뿐만 아니라 사유재산인 옥내급수관에서도 방지하기 위한 기술이 개발되고 있는 것이다.

처리비용을 낮추기 위한 기술이 시장경쟁력을 좌우함에 따라, 고집적도를 가지는 분리막을 개발해 막 모듈 단가를 절감하고 High Flux, Aeration 자동조절 등을 통해 에너지 절감시키는 기술을 개발하고 있다.

 

 

자연친화적 전환 방안 모색

지금까지의 수처리 기술은 넓은 부지에 여러 처리 공정이 수평적으로 배치돼 토지이용 효율이 낮고, 주변 환경과 조화되지 못한 문제가 있었다. 앞으로의 수처리 기술은 효율은 높이되, 소요 부지면적은 획기적으로 감소시키고, 자연친화적 공간으로 전환시킬 수 있는 방안으로 모색돼야 한다.

이를 위해 정수장 및 하·폐수처리장 부지면적을 절감하기 위한 시스템 집적화 기술, 하·폐수 슬러지 발생량 저감 기술 및 산단형·도시형 무방류시스템을 개발해야 할 것이다. 아울러 중대규모 막여과 시설이 건설됨에 따라 고집적화 및 대형화 모듈 개발에도 박차를 가해야 할 것이다.

또한, 고급수질 유지를 위한 수도관망 설계 및 관리기술 개발은 최적수질, 수량, 수압달성이라는 상수도의 3대 목표를 달성하기 위한 가장 기본적인 기술로 공공성이 매우 강해 국가에서의 적극적인 연구지원이 요구되고 있다.

한편, 수도관망 관리기술의 분야 역시 선진국에 대한 기술의존도가 너무 높고, 국산화 기술이 전무한 상태임을 감안할 때 적극적인 연구지원과 개발의지를 제도적으로 수렴할 수 있도록 관련 규정의 조속한 개정이 필요하다.

 

▲ 막여과 시범정수장(5만㎥/일) 조감도

▲ 막여과 시범정수장(5만㎥/일) 조감도

성능과 가격 경쟁력 갖춰야

특히, 기술 개발 단계에서 현장 중심의 연구를 추진해 개발성과가 현장에 직접 적용할 수 있도록 만드는 것을 목표로 하고 있다. 즉, 정수용 막소재 및 모듈 개발, 중대형 막분리 고도정수처리시스템 개발 및 상용화에 노력하고 있다.

상용화가 성공하려면 반드시 성능과 가격면에서 경쟁력을 갖춰야 한다. 성능은 뛰어나고 가격은 낮아야 성공할 수 있기 때문에 이에 대한 기술 개발을 노력하고 있다. 더불어 미래지향형 수처리 기술을 개발하고 있고, 고효율 저에너지, 다기능인 집적형 기술을 개발하고 있다.

정수장이나 하수처리장은 한번 설치되면 보통 30∼50년 동안 유지관리 운영을 해야 한다. 초기투자비가 조금 비싸더라도 만약에 유지관리비가 싸다면 그것이 더 가치가 있다. 사업단은 현재 전과정 주기평가, 비용분석을 통해 건설에서 운영까지 어느 것이 경제성이 우수한지를 고려해서 기술을 개발하고 있다.

▲ 고품질 수돗물공급을 위한 상수도 관망시스템

선진화 기술 확보가 과제

지난 3년 반 동안 정부출연금 총 350억 원 투입, 1천280억 원의 실질적인 매출을 올렸다. 정부연구사업으로써 정부출연금의 4배 이상의 사업 실적을 올리기는 쉽지 않다. 특허출현 총1천680건으로 국가 연구사업의 평균 1인당 18억 원이나 19억 원이 들어가는데 비해, 현재 사업단의 투입 비용은 2억 원 이하로 들어갔다. 굉장히 효율적이고 생산적으로 연구사업이 진행되고 있다.

앞으로 시장은 상하수도 시설이 위탁운영으로 많은 사업이 전개될 전망이다. 이제는 상수, 하수 모두 고도처리시설 분야가 확대될 것이고, 상수관망, 옥내, 옥외를 포함해서 사업화가 가능할 전망이다. 하·폐수 재이용 사업은 앞으로 많은 각광을 받을 것이다. 또, 유수율 제고사업은 지속적으로 크게 확대될 것이다.

앞으로 우리는 상수와 수질관리에 있어 선진화기술을 확보해야 한다. 특히 계측장비의 과학화, 수질관리의 선진화 진행형 정수처리기술이 앞으로는 반드시 필요하다. 이를 위해 자동제어와 자동 감시할 수 있는 시스템을 구축해나가야 할 것이다.
특히 유비쿼터스를 통한 기관, 상하수도 관리기술 확보, 에너지 자립형·순환형 첨단하수처리 기술개발이 지속적으로 확보될 수 있도록 노력해 나가야 할 것이다.