[출처 = 워터저널(www.waterjournal.co.kr) 2012년 2월호 특집 기사 / 원문은 파일첨부 참조]

 

 

 

 

▲ 저비용으로 유기성 오니를 처리할 수 있는 기술을 여러 건 보유한 일본 테크노플랜사 관계자들이 지난 1월17일 삼성동 코엑스에서 열린 해외우수기술 이전 설명회에서 자사 기술을 국내 방문객에게 소개하고 있다.

 

일본 정부는 하수 오니(슬러지)의 바이오매스를 효과적으로 이용하기 위해 산학 공동연구를 지원하고 있다. 또한, 개발도상국을 대상으로 혁신적인 환경·에너지 절약 기술을 수출하는 비즈니스도 지원하고 있다.

이에 따라 저비용의 오니 감량화 및 유효(有效) 이용 기술 개발이 기대를 모으고 있는 상황이다. 오니의 유효 이용 기술이란 오니를 폐기물로 처분하는 것이 아니라 오니가 가지고 있는 자원성 에너지를 활용하도록 기술을 개발하는 것을 말한다.

지난 2007년 9월 설립된 일본의 테크노플랜(대표 사와이 마사카즈, www.technoplan-kobe.com)은 하수 오니 등 유기성 오니의 감량화와 유효 이용 기술 특허를 다수 보유하고 있다.

출원 중인 특허로는 △Ｌ자형 진공조를 이용한 농축 시스템 △증기 이젝터를 이용한 고효율 메탄 발효 시스템 △펌프 가압력을 이용한 오니 탈수 반송 시스템 △퇴비 활성탄액 이용 시스템 △무연료·무약품 소각 시스템 등이 있다.

지금까지 특허 출원된 기술에 대해 일본 정부나 지방자치단체로부터 총 3억 엔의 보조금을 받아 산·학·관과의 연계를 통해 기술을 개발해 왔다. 이러한 개발 기술은 일본 국내에서는 사업화를 추진 중이나, 해외 시장에서는 각국의 제조 업체에 특허권을 양도할 계획이다.
 
특히, 테크노플랜사가 보유한 기술들은 가격 대비 성능이 우수한 독점적 기술이기 때문에 장치의 제조 판매를 통한 보급뿐만 아니라 오니처리 시장에서의 투자 비즈니스(ESCO 사업)로도 전개가 가능할 것으로 기대된다.

환경 ESCO 사업은 고성능의 환경 장치나 환경 정화제를 무상제공하는 방법으로 사용자에게 경비 절감을 보증하는 유지관리 서비스 사업이다.  

 

▲ [표 1] 테크노플랜 기술 권리 획득 현황

Ｌ자형 진공조 농축 시스템을 이용하면 수처리 오니(활성오니 등)나 함유 배수를 진공처리해, 액 속의 미세한 용해가스가 탈기되면서 탈기가스와 같이 액 속의 고형물이나 유분이 수평 진공조 안에서 부상 분리된다.
부상 분리된 오니는 수직 진공조 안에서 압밀(壓密)되어 고농도로 농축된다. 진공조 안을 진공으로 만들기 위한 이젝터 유체로써 분리액을 이용할 수 있는 것도 장점이다. 

증기 이젝터를 이용한 고효율 메탄 발효 시스템은 메탄 발효 원료를 증기 이젝터의 공동현상(Cavitation)을 이용하여 농축·가열·가용화 처리를 할 수 있기 때문에 효율적인 메탄 발효가 가능하다.

또한, 펌프 가압력을 이용한 오니 탈수 반송 시스템은 오니 펌프의 가압력만으로 오니 여과, 압착에 의한 탈수와 탈수면의 클리닝, 탈수오니의 배관 압송 등의 무동력·자동화가 가능하다.

퇴비 활성탄액 이용 시스템은 유기성 오니를 퇴비화한 후, 무(無)연료로 탄화물을 제조하며 그 탄화물을 미분한 후에 진공 상태에서 물과 섞어 친수성 분말탄을 만든다. 이렇게 만들어진 친수성 탄화물을 수처리 생물 담체나 오니 탈수조제, 소취제로 이용할 수 있다.

▲ 테크노플랜사가 개발한 수직형 오니 감압 농축장치.

기존의 퇴비화 장치는 에너지를 절약하는 건조 기능이 있으나 배기가스 중에 많은 암모니아를 포함하고 있기 때문에 악취에 대한 대책이 필요하고, 소각 처리는 연소가스에 들어 있는 아황산가스를 처리하기 위해 알칼리제가 필요하다.

그러나 테크노플랜의 무연료·무약품 소각 시스템은 퇴비와 소각을 조합해 암모니아와 아황산가스의 반응에 따라 화학비료인 황산암모늄을 제조할 수 있는 동시에, 연료와 약품을 사용하지 않고 오니를 소각할 수 있다. 
 

▲ [그림 1] 진공 농축 소화 시스템(PCT/JP2011/052583)

▲ [그림 2] 감압부상 농축 시스템(PCT/JP2011/052582)

 

기존의 기술에서는 공기압축기, 오니 스크레이퍼, 탈기조 등이 필요했지만, Ｌ자형 진공조를 이용한 농축 시스템에서는 그러한 장치가 필요 없다. 또, 증기 이젝터를 이용한 고효율 메탄 발효 시스템은 종래의 메탄 발효조에서 사용되던 농축 장치, 가온 장치, 가용화 장치, 열교환기 등이 필요 없어 비용을 절감할 수 있다.

펌프 가압력을 이용한 오니 탈수 반송 시스템은 전동기로 구동하는 탈수 여과면의 세정장치, 탈수 오니 반송 컨베이어가 필요 없는 것이 장점이다.

기존의 탄화장치는 전처리 건조기가 필요하고, 건조 배기가스의 악취에 대응하는 데 다량의 연료가 필요했지만, 테크노플랜의 퇴비 활성탄액 이용 시스템은 건조기 대신에 퇴비화 장치를 대용함으로써 탈취와 탈황이 동시에 가능하기 때문에 별도의 악취 대책이나 건조연료가 필요 없다.

특히, 기존의 소각 시스템에서는 다량의 보조연료와 배기가스를 처리하기 위해 알칼리제를 사용해야 했지만 무연료·무약품 소각 시스템에서는 고함수율의 오니라 하더라도 보조연료와 배기가스를 처리하기 위한 약품이 필요 없으며, 비료로 이용할 수 있는 황산암모늄을 제조할 수 있다.
 

▲ [그림 3] 펌프 탈수 시스템(특원 : 2011-157304)

테크노플랜의 기술은 하수나 오수를 처리할 때 발생하는 유기성 오니 이외에 고함수율의 식품폐기물이나 유기성 바이오매스 등의 감량화나 에너지 이용에 폭넓게 이용할 수 있으며, 수처리 오니 이외에 목질계 바이오매스나 축산 배설물 처리에도 응용할 수 있다.

특히, 테크노플랜의 기술을 적용해 유기성 폐기물을 퇴비, 건조비료 등으로 유효 이용할 수 있으며, 탄화 처리나 메탄 발효기술을 통해서는 연료나 발전 등의 에너지 이용도 가능하다. 탄화물의 경우, 분쇄하여 액상화(슬러지화)한 후, 수처리제로도 이용할 수 있다. 

각각의 기술이전 가격은 △Ｌ자형 진공조를 이용한 농축 시스템 2천만 엔 △증기 이젝터를 이용한 고효율 메탄 발효 시스템 1천만 엔 △펌프 가압력을 이용한 오니 탈수 반송 시스템 1천만 엔 △퇴비 활성탄액 이용 시스템 2천만 엔 △무연료·무약품 소각 시스템 1천만 엔이다.

테크노플랜 기술의 시장 전망을 살펴보면, 우선 일본에서는 하수 처리장에서의 오니처리 및 유효 이용사업에 적용될 수 있다.

또한, 조합·조직에서 축산 배설물을 처리하는 농협과 식품공장의 고형물이나 함유배수 처리, 유기성 폐기물 중간처리, 제지회사 등에서 발생하는 미(未) 이용 바이오매스, 대규모 공장에서의 배수처리 오니의 처리 등에 진출할 수 있다.

일본 내 실적을 보면 지난 2010년 고베시립 공업고등전문학교와 공동 연구를 통해 효고(兵庫) COE 사업을 완료했다. 2008년에는 에히메 대학(Ehime Shield Industry Inc.)과의 공동 연구를 수행해 경제산업성의 사업을 완료했다. NEDO 이노베이션 사업은 지난 2009년에 완료했으며 현재는 NEDO 위탁연구사업을 실시하고 있다.

이 사업은 에너지 절약·선도기술을 개발하는 사업이다. 테크노플랜의 기술은 우리나라에서도 하수처리장, 식품공장, 유기성 폐기물 처리 등에 적용될 수 있으며, 수직형 오니 감압농축장치 회분식의 경우, 10군데 정도의 국내 실적을 갖고 있다.

 

▲ [그림 4] 활성탄액 제조 시스템(특원 : 2010-45768)

▲ [그림 5] 무연료·무약품·퇴비 소각 시스템(PCT/JP2011/61492)

 

특히, 테크노플랜의 기술을 통해 중국 하수처리 시장으로 진출을 모색해 볼 만하다. 시장 진출을 위해서 사용자로부터 확보한 정보를 바탕으로 기존 설비인 하수처리장 등의 오수처리시설에 설치되어 있는 탈수기나 메탄 발효조의 에너지 절약이나 경비 삭감 서비스 등 투자효율이 높은 안건을 제안할 필요가 있다. 

중국에서는 지난해부터 하수 오니의 함수율을 50％ 이하로 하고, 유효 이용도 의무화됐다. 또한, 중국의 하수처리 사업의 경우, 오니처리 장치의 건설뿐만 아니라 유지관리나 유효 이용사업을 포함한 포괄적인 도급사업으로써 발주하는 방식이 증가하고 있다. 

테크노플랜의 하수 오니처리 기술은 기존 설비의 유지관리업자와 연계하여 소액이지만 투자 회수율이 높은 경비삭감 서비스 사업을 제안하고, 단계적으로 대규모 리사이클 사업으로 전개가 가능하다.

현재까지 협상 중인 것을 포함해 특허실시권 양도 안건으로는 일본의 경우, 아이치현(愛知縣) 중간처리 회사인 OBU UNITY Co.,Ltd.에 4건을 양도했으며, 일본 내 대형 환경장치 제조업체 3개 사와 협상을 진행하고 있다.

중국에서는 난징(南京)시 환경보호국, 베이징(北京)시 수처리 회사, 상하이(上海)의 컨설턴트 회사와 협상을 진행 중이며, 다롄(大連), 광저우(廣州)시 등에는 사업을 제안하는 단계이다.