▲ 메작벨코자(Merzak Belkhodja)베올리아 워터 코리아 기술본부장

베올리아 앙비론느망(Veolia Environnement)은 수자원 관리(Veolia Water), 폐기물 처리 (Veolia Environmental Services), 대중교통 서비스(Veolia Transport), 에너지 서비스 (Veolia Energy) 등 정부, 지방자치단체, 산업체 등에서 겪는 환경 문제에 대한 해결책을 제시하고 있다. 지난해 350억 유로(△WATER 120억6천만 △WASTE 90억7천만 △ENERGY 70억3천만 △TRANSPORT 40억3천만) 수준의 매출을 올렸다.

베올리아 앙비론느망의 자회사인 베올리아 워터는 수처리 서비스 분야의 매출액과 서비스 인구 측면에서 세계 선두 기업으로 물 순환 관리의 모든 분야를 다루고 있다. 155년의 역사를 가진 글로벌 물 전문 기업으로 전 세계 69개 국가에서 9만6천651명이 근무하고 있다.

총 5천263개의 상수 플랜트와 3천229개의 하·폐수처리 플랜트를 운영하고 있으며, 1억300만 명에게 상수 서비스를, 7천300만 명에게 하·폐수 서비스를 제공하고 있다. 운영, 기술 및 솔루션 개발, 유지관리 뿐만 아니라 건설과 서비스에 대한 파이낸싱 서비스도 제공하고 있다.

베올리아 워터는 점점 더 역량을 축적해가고 있다. 산업계 고객들에게 더 많은 서비스를 제공하고 있고, 많은 공공기관의 기대치에 부합하기 위해 노력하고 있다. 모로코의 Renault Tangier, 싱가포르의 Showa Denko, 브라질의 Arcelor-Mittal 등이 대표적인 고객사이다.

한국에는 400명 이상의 직원을 보유하고 있고 15개의 사업장을 가지고 있다. LG/호남 대산유화, 하이닉스 반도체, 금호 그룹(금호석유화학, 금호 폴리켐)과 동부제철의 산업용수 처리시설을 위탁 운영관리하고 있다. LG/호남 대산유화에는 공정수, 냉각수 및 생활용수를, 하이닉스 반도체에는 폐수처리, 생활용수 및 초순수를, 금호그룹과 동부제철에는 냉각수와 폐수처리 서비스를 엄격한 기준에 따라 제공하고 있다.

지난해 2월, 파리 대도시권 하수도 조합인 SIAAP는 아쉐르(Acheres)에 위치한 센느 아발(Seine Aval) 생물학적 하수처리장의 개보수를 위한 계약을 베올리아 워터와 체결한 바 있다.

세계 두 번째 규모의 하수처리장의 공사 규모는 3억 767만 유로에 달하며, 사업 컨소시엄의 대표인 베올리아 워터가 차지하는 지분은 총 수익의 25%이다.

베올리아 워터는 처리장 시설의 설계, 시공 및 처리 프로세스를 공급하게 되며, 신규 설비의 시운전은 2017년 말로 예정되어 있다. 이 사업 목표는 SIAAP가 추진하는 처리장 개보수 작업의 일환으로 더 효율적인 생물학적 처리 공정을 신설하는 것이다. 문제는 질소 처리가 가능한 최첨단 프로세스를 설계하여 세느강의 환경 생태 개선에 도움이 될 수 있도록 처리장의 핵심 프로세스를 변경하는 것이다.

 

이 솔루션은 기존의 생물 여과 장치를 증설하고 막여과 처리 공정을 신설하는 것으로, 2단계에서는 새로운 구조물의 크기를 소형화해 SIAAP가 기존의 개방된 생물학적 처리 탱크를 해체하고, 17㏊에 달하는 세느 강변 일대를 점진적으로 활용하게 된다.

에너지 비용은 지속적으로 증가할 전망이다. 하·폐수처리시설들은 에너지(전력)를 소비하는데, 생산보다 소비가 더 많은 추세이다. 하·폐수처리시설의 운영비는 계속해서 증가하고 규제는 점점 더 강화될 것이다. 이에 우선적으로 모니터링을 하는 것이 중요하다. 에너지 소비와 생산이 어떤 추세로 가고 있는지 살펴봐야 될 것이다.

그러면 어떻게 하·폐수처리시설 에너지 밸런스를 개선할 수 있을까? 첫 번째 해야 할 것은 하수처리장 최적화 설계를 통해 에너지 소비를 줄이는 것으로 어디에서 전력 소비가 발생하는지 살펴보는 것이다. 엔지니어링에 대한 상세한 내용을 모르더라도 우리가 내부적으로 개발한 OCEAN™ 툴을 사용할 수 있다. 이것을 사용함으로써 빠르게 판단할 수 있다. 어디서 전력소비가 가장 많이 발생하는지 파악할 수 있다.

정보를 입력하면 툴을 통해서 상세한 유저별 내역을 볼 수가 있다. 대부분 50% 이상이 생물학적처리 시설에서 전력소비를 하고 있는 것으로 나타났다. OCEAN™ 툴을 통한 산출 데이터를 바탕으로 최적화하는 데 도움을 얻을 수 있다. 더 우수한 장비를 선택하거나 효율성이 높은 장비를 선택할 수 있고, 발전된 컨트롤 툴을 도입할 수도 있을 것이다. Aeration Control인 Amonit™을 사용하면 공기 소비를 필요한 만큼만 쓰도록 해준다.

Star™는 Smart Total Control로 대규모 공장에서는 완전 자동화를 할 수 있다. IT 툴과 IT 소프트웨어를 활용할 수가 있는데, Star™ 전 자동화 스마트 솔루션을 활용하게 되면 운영비 절감을 달성할 수 있다.

 

 이것이 한 가지 방법이고, 또 다른 방법도 있다. 그것은 다른 공정기술을 사용하는 것이다. 즉, 전력 사
용량이 더 적은 기술을 사용하는 것이다. AnitaMOX™라는 기술이 있는데 보통 이것은 N/DN 프로세스용이다. 탈질소화 공정을 위한 것이다. 여기서도 마찬가지로 공기 사용을 최적화 해준다.

슬러지에서 더 많은 에너지를 생산하고 싶고, 운영비를 줄이고 싶은 고객들이 대부분이다. 이런 목적을 달성하기 위한 솔루션은 베올리아 워터의 THP(Thermal Hydrolysis Process)를 사용하는 것이다. 엑셀리스(Exelys®)와 바이오텔리스(Biothelys®)가 있다.

 

엑셀리스는 혐기성 소화시스템에서 바이오가스를 생산하고 슬러지를 처리하는 데 가장 효율적인 방식으로 알려져 있는 혁신적인 차세대 슬러지 열 가수분해 기술을 적용하고 있다. 디자인과 연속 운영 방식의 혁신을 통해 고효율, 고연비 슬러지 열 가수분해 기술을 구현했다.

가수분해된 슬러지의 특성상 엑셀리스는 급증한 소화 용량에 적합하다. 재생 슬러지 에너지를 가장 효과적으로 활용할 수 있도록 도와준다. 재래식 소화공법과 비교하면 바이오가스 생산량이 20∼40% 이상 증가했고, 슬러지 탈수율 증가로 최종처리비를 줄일 수 있다. 또한, 기존 소화조에 비해 50%이상 용량 증가와 함께 슬러지 처리 시 탄소 발생량을 감소시킨다.

 

 

바이오텔리스는 슬러지 감량을 위한 완전한 해법이라 할 수 있다. 열 가수분해를 하류 생물학적 처리(downstream biological treatment)와 결합함으로써 산업이나 도시를 막론하고 모든 유형의 슬러지를 처리할 수 있다.

열 가수분해 중에 현탁물질(suspended solids)의 일부가 용해되어 생분해가 보다 쉬운 액상 슬러지를 만들어낸다. 하류에서 생분해성 물질은 일반적으로 혐기성 소화(anaerobic digestion)를 이용하여 처리된다.

또한, 하수처리시설에 완벽하게 적합하며 △생성된 슬러지의 양을 80%까지 극적으로 감량함으로써 슬러지 제거 비용을 통제 △처리된 슬러지의 특성이 허용하는 소화조 용량의 상당한 감소 △높은 휘발성 고형물 제거로 인한 바이오가스 생산의 극대화 △위생 처리되고 안정화된 고품질의 무취 슬러지로 인한 보다 용이한 토지 적용 등의 이점이 있다.

퇴비화(composting)나 열 산화(thermal oxidation)를 통해 다수의 재활용 옵션을 지원한다. 소독은 안전한 농업적 재활용 및 양분 회수(nutrient recovery)를 고려하면서 건강 염려들의 적절한 관리를 보장한다.

호기성 처리와의 결합(처리시설의 폭기조)과 같은 특정 요구를 충족시키도록 구성될 수 있다. 폭넓은 부하 변동을 가진 처리시설들에 완벽하게 적합하며, 열 가수분해 공정 내에서 산업 시설이 생성한 증기를 이용한다.

바이오텔리스는 도시 원천이나 산업 원천, 농축 상태나 탈수 상태, 1차 슬러지·생물학적 슬러지나 혼합 슬러지 등 모든 유형의 슬러지에 효과적이다. 완전 자동화되어 있고 안전해 처리시설 운영에 완벽하게 통합된다.
 

오늘날 우리의 목표는 하수처리장의 에너지 자급률을 높이는 것이다. 하수처리장을 설계하는 데 있어 순소비 처리장인지 아닌지에 대한 관심이 증가하고 있다. 하수처리장은 전력을 생산해 팔 수 있다.

예를 들어 몇 가지 솔루션이 있는데 첫 번째는 UASB를 통해 primary settler를 대체하는 것이다. [그림 2]의 녹색 그래프는 생산된 전력이고 회색은 소비량을 나타낸다. UASB와 AS를 같이 실행하게 되면 슬러지에서 더 많은 에너지를 생성할 수 있고 탄소의 손실을 줄일 수 있다. 평균 전기소비량을 줄일 수 있으며, 에너지 자급률이 50∼90%까지 증대시킬 수 있다. 두 번째 솔루션은 [그림 3]과 같이 UASB를 ANITA™와 결합하는 것이다. ANITA™은 자급률을 110%까지 증가시킬 수 있다.

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.

바이오리파이너리는 깨끗한 물을 생산할 수가 있고 자원을 biofertilizer(생물비료), 바이오플라스틱(Bioplastic), 그린 케미컬도 사용할 수가 있다. 특히 고객 중에서도 그린 이미지에 신경을 많이 쓰는 기업들의 경우 그린 케미컬, 그린 폴리머 등을 점점 더 많이 사용하고 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 년 동안 썩지 않고 유지되는 것이 아니라 자연적으로 며칠 또는 수개월 내에 완전히 분해된다.

또한, 바이오 정제기술은 하·폐수처리장에서의 에너지 생산에도 기여할 수 있다. 전통적인 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. 이것이 하·폐수처리 공정의 미래라고 생각한다.

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.