▲ 일본 토테츠(Totetu)사는 약 17년 전 신규사업으로 ‘빗물저장 및 이용을 위한 기기 시스템’ 개발을 시작, 일본 저장재 메이커로 부상했다. 지난 1월17일 코엑스에서 열린 해외우수기술 이전 설명회에서 토테츠사 관계자가 ‘유니버설 지하 저장 시스템’ 기술에 대해 설명을 하고 있다.

일본의 건설자재 제조판매 업체인 토테츠(Totetu)사는 약 17년 전 신규사업으로 ‘빗물저장 및 이용을 위한 기기 시스템’ 개발을 시작했다.

처음에는 비교적 소형인 지상설치형 빗물탱크나 강우 초기의 오염된 우수를 제거하고 깨끗한 빗물을 탱크로 모으는 정화장치 개발에 주력했으나, 그 후에는 본격적으로 우수를 수집하고 저장해 이용하는 ‘빗물 자원화를 위한 시스템’의 완성에 중점을 뒀다.

그 중에 토테츠사가 특히 주목한 것은 ‘저장재’라 불리는 제품으로, 플라스틱 부재를 상하 좌우로 쌓아 올리고 그 전체를 시트로 감싸서 형성하는 새로운 타입의 지하 저장조를 말한다.

급격한 도시화로 인해 일본에서도 도시의 지표면이 건물이나 콘크리트 도로로 덮여 불투수면이 늘어나, 많은 비가 내리면 강우가 하수, 도시 하천의 흐름 능력을 초과하여 이른바 도시형 홍수 즉, 내수범람이 잦아졌다.

저장조는 이러한 도시홍수를 방지할 목적으로 설치 됐다. 즉, 호우에 휩쓸렸을 때에 빗물을 일시 저장하여 하수도나 도시 하천의 부하를 경감시키고 비가 그친 후에 땅 속으로 침투시킴과 동시에 외부로 배출시켜 다음 강우에 대비하는 것이다.

우수 저장을 목적으로 하는 저장조는, 일반적으로 앞에서 설명한 저장재를 투수 시트로 감싸서 형성하는 것으로, 현재 일본 전역에서 연간 3천 건에 가까운 설치 시공이 이뤄지고 있다.

또, 저장재의 메이커로는 대기업 플라스틱 관련 회사를 중심으로 20개 사 가까이 참가해 BOX형 및 각종 제품을 생산하고 있다.

 

일반적으로 이 플라스틱 저장재를 사용한 지하 저장조는 도시형 홍수 방지를 목적으로 하는 침투조로 보급해 왔으나, 토테츠는 처음부터 이 방식을 응용해 대·중·소규모의 지하 저수조를 건설, 빗물을 본격적인 수자원으로 활용하는 것을 목표로 개발을 계속해 왔다.

그 결과 완성한 것이 이번에 한국에 기술 이전을 제안하고 있는 이 ‘유니버설 지하저장 시스템’이다.

이 시스템은 △셀형 구조 지하 저수조 △제진관리승 △저장재(아쿠아 팰리스)의 3개 기술로 구성되며, 그 각각이 빗물을 본격적으로 수집·저장·이용하는 데 있어서 필수불가결한 기능을 갖는다.

대·중·소규모의 빗물 지하 저수조가 정상적인 기능을 발휘하기 위해서는, 우선 저수조로부터 누수가 없는 완전 방수형이어야 하고 낙엽 등의 유기물, 진애(塵埃, 먼지), 용해 혼입되는 대기오염물질 등을 최대로 제거하여 깨끗한 빗물을 저수조 내로 이끌어야 한다.

또 내압성, 내진성 등이 뛰어남과 동시에 설치장소 등의 조건에 따라서 필요해지는 구조와 강도를 선택할 수 있어야 한다.

즉 강도가 부족하거나 과잉 강도에 의한 과대투자를 회피해 경제적 합리성을 가질 필요가 있다. 토테츠 시스템의 3개 기술 요소는 이러한 기능을 충족하고 있다.

▲ [그림 1-1] 유니버설 지하 저장 시스템 구성

차수시트 사이에 발포 합성수지판 배치

■ 셀형 지하저수조  지하 침투조를 형성하는 경우, 조립한 저장재를 투수 시트로 덮는데 비해, 지하 저수조는 차수 시트로 감싸게 된다. 침투조의 경우 본래 약간의 누수는 문제가 되지 않기 때문에 구조가 간단하고 시공도 용이한데 비해서, 저수조에서는 완전 방수가 요구되므로 구조적으로 복잡하고, 시공 시에도 완성까지 세심한 주의를 가지고 관리해야 한다.

즉, 저수조로 형성되기 위해서는 폴리올레핀(polyolefin)계, 고무계, 염화 비닐계 등의 차수 시트를 사용하지만, 이 시트는 작업 시에 사람에 의한 굴절 작업이 필요하므로 너무 두꺼운 것을 사용할 수 없고, 보통의 경우 두께 1.5㎜ 정도의 것을 사용한다. 이러한 얇은 시트는 파손되기 쉬우므로, 그것을 염두에 두고 구조를 생각하여 시공할 필요가 있다.

토테츠의 경험에 따르면 차수 시트의 파손은 주로 2가지 원인에 의해서 발생하고 있으며 이에 적절히 대처해야 완전 방수형의 지하 저수조를 실현할 수 있다.

첫 번째 파손 원인은 굴착토를 이용한 저수조 매설 시에 발생하는 파손이다. 주의하여 매설작업을 해도 땅 속에 혼재하고 있는 ‘예리한 이물질’에 의해서 핀홀 등이 발생하기 쉽다.

이 문제에 대비하기 위해서 셀형 구조 지하 저수조에서는 차수 시트 2매를 사용하며, 이 2매의 차수 시트 사이에 발포 합성수지판을 배치하는 공법을 사용하고 있다.

이 경우, 만약 2매의 차수 시트 중에 매설 시, 바깥 측의 차수 시트에 핀홀이 발생해도 내부의 차수 시트로 감싼 저수부는 완전히 보호되어 방수가 유지된다.

차수 시트가 파손되는 두 번째 원인으로 시트와 파이프 접합부의 누수이다. 저수조 내로 빗물을 모으려면 차수 시트를 관통시켜 파이프를 설치해야 하나, 이 접합부는 충분한 강도를 가진 접합 방법을 채용하는 것이 불가능하고, 지진이나 지하수 변동 등에 따라서 응력이 발생하면 파괴되어 누수의 원인이 될 가능성이 높다.

그래서 토테츠의 셀형 구조 지하 저수조에서는 이 문제를 해결하기 위해 안쪽의 차수 시트로 감싸는 저수부에 역류 방지변을 설치, 이를 통해서 빗물을 유입시키는 방법을 채택하고 있다.

이 경우, 안쪽의 차수 시트로 감싸는 저수부는 그 외측과는 구분된 완전한 독립 구조체가 되므로 지진 등에 의한 외압이 발생해도 손상되지 않고 내부의 빗물을 보전할 수 있다.

 

■ 제진관리승  플라스틱 제품 저장재로 형성되는 지하 저수조의 최대 과제는, 빗물과 함께 반입되는 진애(塵埃, 먼지)나 대기오염 물질을 어느 정도 감소시켜 이러한 오염물질이 거의 없게 하는 것이다.

토테츠는 빗물 속의 오염물질이 대부분 강우 초기의 비와 함께 유입되는 현상에 주목하고 오염물질을 단계적으로 제거하는 새로운 승(　)을 개발해 ‘제진관리승(除塵管理　)’이라고 이름 붙였다.

토테츠의 제진관리승은 초기 빗물을 차단함으로써 대기오염 물질과 진애의 대부분을 확실하게 제거할 수 있으며, 제3승에 부직포 필터를 내장하는 경우에는 유입 토사·진애의 99.6%를, 내장하지 않는 경우에도 95%이상 제거해 깨끗한 빗물을 저장할 수 있다.

제3승 내의 부직포는 정기적인 세정이 필요하지만 이에 대한 연구를 지속한 결과 설치방법을 개선해 6개월∼1년에 1회 정도 세정으로 양호한 기능을 유지할 수 있게 됐다. 제3승 내에 부직포를 내장하지 않는 경우에는 진애의 체류·퇴적이 거의 없으므로 원칙적으로 별도의 유지보수가 필요 없다.

표류 빗물에서의 오염물질 제거에 관해서는 설치 면적이나 투하 비용을 생각하지 않을 경우, 각종 설계가 가능할 것으로 보이나 소형이라 공간 절약이 가능하고 매우 효율적으로 오염물질을 제거할 수 있다는 것이 이 제품의 큰 특징이다.

 

이 제진관리승의 내부 구조와 오염물질의 제거 과정을 살펴보면 기존의 일반승은 단일승이므로 비가 반복해 내리면 내부에서 교반이 일어나 미세한 진애 등이 저장조에 상당한 비율로 유입된다.

이에 비해 토테츠가 개발한 제진관리승의 내부는 유입승·토사류승·하부 관리승의 3개의 승으로 이뤄져, 빗물과 함께 유입되는 오염물질은 이러한 승 내에서 큰 것부터 미세입자로 단계적으로 제거되는 구조이다.

즉, 강우에 수반해 제1승으로 유입된 초기 빗물은 그 중앙에 튀어나온 제3승의 개구부를 돌아 제2승으로 유입되어 토사 등이 침강함과 동시에, 부유물질(SS)이나 대기오염 물질을 많이 포함한 초기 빗물이 배출된다.

제1승과 제2승은 격벽에 의해서 구분되어 있기 때문에, 빗물이 계속해서 유입되어도 제2승 내에서 한 번 침강한 토사가 교반되어 제1승으로 역류하지 않는다. 그리고 강우량이 증가하여 제2승 내부가 만수 상태가 되면, SS 배출관을 통해 배출량을 초과하는 빗물은 제3승으로 흘러내리기 시작한다.

염화비닐관 VU350으로 만들어진 제3승에서는 내부에 부직포 필터가 있는 타입과 필터가 없는 타입의 두 가지가 있어, 수리용으로 사용하기 위해서 특별히 좋은 수질이 필요한 경우, 도시형 홍수 방지를 위한 유출억제를 목적으로 하는 경우, 피크 컷 기능이 필요한 경우 등, 각각의 용도에 따라 적절한 설정을 선택할 수 있다.

필터가 있는 타입에서는 내관의 네트론파이프(일종의 유공관)에 부직포 필터를 설치하여 100μ 이상의 쓰레기나 진애의 거의 대부분을 여기에서 걸러낼 수 있다.

제3승의 중간부에는 저장조 도입관이 설치되어 있어 이곳을 지나면서 오염물질이 제거된 빗물이 저장조로 흘러 내려간다. 제2승에 있는 SS배출관은 단계적으로 개공률을 바꿀 수 있게 되어 있다.

또한, 제2승의 저면에는 침투공이 있어, 여기에서 승 내부의 빗물이 조금씩 지중으로 침투하므로 다음 강우까지는 제2승 내의 빗물이 없어지는 구조로 되어 있다.

■ 저장재(아쿠아 팰리스) 지하 저수조의 내압 강도, 내진 성능, 건설 비용 등을 결정하는 저장재의 물성이나 조립 성능, 제품 단가 등은 셀형 구조 지하 저수조를 축조하는 중요한 기술적 요소이다.

이 ‘아쿠아 팰리스’는 토테츠가 약 2년간 개발하여 최근 완성한 것으로 다음의 특징을 갖는다. 우선 저장재의 구조는 땅 속 심부와 얕은 부위, 지하 저장조 상부의 토지이용 형태 등에 따라서 선택해, 경제적인 저장조를 건설할 수 있다.

또한, 칸막이 판의 상하 방향을 주축 파이프로 관철해 일체화하고, 수평 방향을 조인트 팽이로 연결함으로써 내압성이나 내충격성, 내진성이 뛰어난 구조를 실현했다.

이로써 기존의 방법에서 문제가 되는 높이 방향의 저장재 적상 시에 발생하는 구조적 불안 문제를 해결하여 심도 5m를 넘는 대규모 지하 저장조의 건설이 가능하다.

특히, 플라스틱 공장에서 나오는 파이프의 단재, 재생 염화비닐(PVC) 파이프, 도시 재개발 등에서 발생하는 폐 파이프 등을 이용할 수 있으나, 이들 재활용품은 강도 테스트를 실시하여 철저한 품질관리를 거친다.

아쿠아 팰리스는 지금까지 타사가 개발하여 상품화한 BOX형태 등의 유니트를 조립해 형성하는 방법과는 다른 시스템 공법이므로, 현재는 구조물로서의 강도, 내진성, 내구성 등에 대해서 시험방법을 포함하여 검토 중이다.

무엇보다 현장 조건에 따라서 구조를 선택할 수 있는 이 시스템 공법은 기존 기술보다 뛰어나, 향후 세계적인 표준공법이 될 가능성이 있는 것으로 전망하고 있다.
 

▲ 저류재 아쿠아팰리스.

▲ 5m 이상 적상한 모습.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

지하 저장조의 건설에서 플라스틱 제품과 콘크리트 제품을 비교할 때, 화제가 되는 것이 셀형 구조 지하 저수조와 종래의 콘크리트 지하 저수조와의 가격차에 관한 문제이다.

중국에서는 일반적으로 저수량 100∼200㎥ 정도의 콘크리트 지하 저수조면 1만5천 엔/㎥ 정도로 건설이 가능하나 일본에서 동일한 제품을 셀형 구조 지하 저수조로 축조하면 3만5천 엔∼5만 엔/㎥ 정도의 비용이 소요되므로 상당히 큰 차이가 있다.

이러한 차이의 원인을 고찰해 보면 우선 일본과 중국은 건설 노무비 등의 인건비에 큰 차이가 있고 자재 가격에서도 상당한 차이가 있다.

또, 일본의 플라스틱 제품 지하 저수조는 엄격한 품질관리가 이뤄지고 있고 내압 강도나 내진 성능까지 충분히 고려하고 있기 때문에 성능에 큰 차이가 있을 가능성도 있으므로 표면적인 가격만으로 비교할 수는 없다.

특히, 앞서 비교된 저장량 100∼200㎥의 시설은 중간규모의 경우이며, 대규모나 소규모의 제품에 대해서는 가격차가 축소 또는 역전할 가능성도 있다.

그러나 염두에 둬야할 것이 많은 개발도상국에서 건설 노무비 등의 인건비는 급속히 상승하고 있고, 자재 가격 차이도 축소되는 추세이다.

또한 이 문제는 유니버설 지하 저장 시스템 기술을 이전하여 현지에서 생산할 경우, 대폭적인 비용절감이 가능해 해결할 수 있다.

콘크리트 제품은 규모가 커지는 만큼 급속하게 비용이 증가하기 때문에 1천㎥을 넘는 대규모 제품은 플라스틱 제품이 유리해져서 가격이 역전하게 된다.

무엇보다 플라스틱 제품 지하 저수조에는 콘크리트 제품에 비해 공사기간이 압도적으로 짧고, 설치장소의 조건에 따라 길거나 짧게, 얕거나 깊게 하는 등 다양한 형상의 저수조 축조가 가능하다.

또, 토지 이용의 변경에 따라서 이전이 필요한 경우에 대부분의 자재를 그대로 재이용할 수 있는 점 등 많은 부분이 유리하다.

일본에서는 이미 플라스틱 제품이 주류가 되고 있으며 사단법인 우수저장침투기술협회에 따르면, 지난 2010년의 누계에서는 연간 설치건수에서 플라스틱 제품이 2천792건인데 비해 콘크리트 제품은 75건, 연간 설치 용량은 플라스틱 제품이 40만6천㎥인데 비해 콘크리트 제품은 6만6천㎥에 불과했다.

지금까지 저류재를 이용하여 본격적인 저수조를 공급하는 메이커는 토테츠가 유일하다 할 수 있다.

일본 내에서나 유럽, 미국 등에서도 일부에서 저장재를 차수 시트로 감싸서 지하 저수조를 형성하는 예를 볼 수 있으나, 방수 성능에 문제가 있거나 오염물질 유입 대책이 마련되지 않아, 어느 지역에서나 특수한 시공 방법으로서의 평가에 그치고 있다.

그러나 토테츠사는 진애 등의 오염물질 제거를 위한 제진관리승-완전 방수형 셀형 구조의 지하 저수조-설치 조건에 따라서 구조를 바꿀 수 있는 저장재(아쿠아 팰리스)로 완성되는 일관된 시스템을 제시하고 있으며, 이는 다른 곳에서는 찾아 볼 수 없는 시스템이라 할 수 있다.

이 시스템을 구성하는 3개의 기술은 각각 완성 시기가 다르기 때문에 시공 실적도 다르다.

이 중에 시스템의 핵심이 되는 셀형 구조 지하 저수조는 학교나 보육원 등의 운동장 지하, 공원의 지하, 쇼핑센터나 주유소의 주차장 지하, 아파트나 일반 가정의 정원 및 주차장 지하 등에 설치되어 있다.

셀형 구조 지하 저수조는 현재 미야기현(宮城縣) 내 쇼핑센터에 저수량 1천68㎥ 규모가 설치되어 있으며 이시카와현(石川縣) 코마츠시의 공원(저수량 94㎥), 도쿄(東京)도 내 초등학교(저수량 102㎥), 도쿄도 타마시 중학교의 그랜드(저수량 52㎥), 도쿄도 내의 일반 주택(저수량 2㎥), 치바현(千葉縣) 내 일반 주택(저수량 10㎥) 등에 설치돼 있다.

소형은 공장에서 조립해 트럭으로 운반, 적하하여 설치할 수 있는 것이 장점이다.

또한, 제진관리승은 개발된 지 얼마 되지 않았지만, 개발 후에는 원칙적으로 셀형 구조 지하 저수조와 일체적으로 편성되어 시공되고 있다.

저장재 아쿠아 팰리스는 수직, 수평 방향의 내압 테스트 등의 기초적인 물성 시험은 완료했지만, 현장 조건마다의 구조 선택 등의 면에서 마지막 작업을 하는 단계이며, 본격적인 보급은 초기 단계이다. 이 아쿠아 팰리스와 제진관리승은 도시형 홍수방지를 목적으로 하는 침투조의 축조에도 전용할 수 있는 것으로서, 향후 급속한 매출 증대가 기대된다.

▲ 도쿄도 내 초등학교 설치 모습(저수량 102㎥) .

▲ 유니버설 지하 저장조의 대표적 설치장소. 공원 지하. ▲ 치바현 내 일반주택(저수량 10㎥)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

일본에서는 지난해 3월 동일본 대지진 이후, ‘2원 급수’라는 것이 활발하게 논의 되고 있다. 이는 수도 이외에 비상시에 대비하여 또 하나의 수원을 준비해 둬야 한다.

이에 따라 향후 비상용수나 방화용수의 확보를 겸하여 토테츠의 시스템이 보급될 것으로 기대된다.

또한, 수자원 문제가 극심한 많은 나라에서 해결 수단으로 오수 재이용이나 해수담수화가 진행되고 있으나, 그보다 빗물 자원화가 우선돼야 할 것이며 빗물 저장과 이용은 수집 및 저장 시설을 설치하기 위한 설비 투자는 필요하지만, 앞에서 설명한 두 가지 시스템에 비해서 유지비용이 제로(0)에 가까우므로 경제적으로도 우위를 차지할 것으로 전망된다.

일본 내의 경우는 절대적인 물 부족은 없기 때문에, 현시점에서는 시공 1건 당 용량이 작고 평균적으로는 10㎥/건 정도로 전망된다. 다만 동일본 대지진 이후에 2원 급수가 제창되기 시작해 향후에는 100㎥ 이상의 것이 많아질 것으로 보인다.

한국에서도 지난 2010년 「물의 재이용 촉진 및 지원에 관한 법률」(법률 제 10359호)이 제정되어 지난해 6월부터 시행된 만큼 빗물 이용 시설의 설치 및 관리 규정에 따라 향후 급속하게 관련 시설이 보급될 가능성이 있다고 예상된다.

특히, 최근에 한국에서도 집중호우에 따른 수해가 증가하고 있어 제진관리승이나 저장재 ‘아쿠아 팰리스’는 이 대책 면에서도 큰 효과를 발휘할 것이다.

기술 이전 시 중국시장 등 공동 진출 가능

토테츠가 완성한 유니버설 지하저장 시스템은 고도 기술에 속하는 것이 아니고 일상적으로 발생하는 자연현상에 주목해 초보적인 원리를 응용하여 만들어진 것이다.

따라서 반드시 전문적인 지식이나 경험이 없는 사람이라도 용이하게 이해할 수 있는 시스템이며, 그런 만큼 세계 각지에 널리 보급할 수 있을 것으로 전망된다.

다만 고도 기술은 아니지만 파이프와 시트의 접합 방법, 제진관리승과 셀형 구조 지하 저수조의 접속 방법, 아쿠아 팰리스의 적정한 사용방법 등에 대해서는 나름대로 노하우가 존재하며, 이러한 전체 내용을 습득하려면 기술 지도가 필요하다. 

토테츠사는 기술이전에 관해서는 무엇보다도 이전할 기업과의 상호 기업전략이 일치해야하고 기업풍토나 경영자의 생각 등이 우선돼야 한다며 이러한 점이 일치되면 이전의 대가에 대해서는 논의 후에 타협이 가능하다고 밝혔다.

대리점은 생산과 판매를 동일 회사에서 동시에 실시하게 되며 중국과 같은 대 시장에 관해서는 생산 회사와 별도로 판매촉진회사를 설립하고 그 아래에 각 지역 대리점을 두는 방식을 고려하고 있다.

한국은 한국빗물협회 회원사와 교류했던 적이 있으며, 그 중에는 토테츠의 기술에 큰 관심을 나타내고 있는 곳도 있지만, 기술이전 등에 관해서는 본격적인 교섭을 실시하지는 않은 것으로 알려졌다.

토테츠사는 이번 기술이전에 상대방 기업이 희망하는 경우에는 한국뿐만이 아니라 중국시장 등의 진출에 관해서도 공동으로 임할 생각이다.