국내 정수장 ’글로벌 등대‘는 화성정수장이 유일-글로벌 등대 한국 4곳, 미국 34,중국 24, 독일 13,대만 10,프랑스 10곳

국내 정수장 ‘글로벌 등대’는 화성정수장이 유일

서울시 6개 정수장 등 대규모정수장 예산확보 못해

글로벌 등대 한국 4곳, 미국 34, 중국 24, 독일 13곳 

인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 빅데이터 등 4차 산업혁명의 핵심 기술을 활용한 제조 현장인 ‘글로벌 등대공장’이 정수장에서도 등불을 밝혔다.

국내 총 482개 정수장 중에 세계경제포럼(World Economic Forum, WEF)이 2023년 ‘글로벌 등대(Global Lighthouse Network)’로 선정한 ‘화성정수장’이 유일하게 선정되었다.

‘글로벌 등대(Global Lighthouse Network)’는 어두운 밤하늘에 등대가 빛을 밝혀 길을 안내하듯 인공지능, 빅데이터 분석 등 4차 산업혁명의 핵심 기술을 적극적으로 도입하여 세계 제조업의 미래를 선도하는 기업을 의미하며, 세계경제포럼이 2018년부터 전 세계 기업의 생산시설을 심사해 매년 선발하고 있다.

한국수자원공사 화성AI정수장은 경기도 화성시, 평택시에 일 최대 26만㎥의 생활용수를 생산·공급하며, 평택시 고덕산단에 최대 22만㎥의 공업용수를 공급하는 시설로 수돗물 생산·공급 과정 전반에 30억 원을 투자하여 ICT 및 인공지능(AI) 기술로 디지털 전환을 추진한 대한민국 최초의 광역상수도 시설이다.

한국수자원공사는 디지털 대전환 시대에 발맞춰 4차 산업혁명의 핵심 혁신 기술을 물관리에 접목하여 인적·물리적 자원을 최적으로 활용하고 한층 높은 수준의 관리체계를 구축하기 위해 노력해왔다. 지난 ’20년부터 광역상수도 SWM 사업을 추진해왔으며, 화성정수장을 AI 기반 스마트정수장 시범사업 대상으로 선정, ’22년 4월 사업을 완료하였다.

광역상수도 SWM(Smart Water management) 사업은 수돗물 생산과 공급 전 과정을 AI·ICT 기반으로 스마트화하여 사고 예방 및 신속한 사고대응, 과학적 운영관리로 수돗물 안전관리를 강화하고, 친환경 저탄소 수돗물 생산·공급체계를 구축하는 사업이다.

화성 AI 정수장은 빅데이터 기반의 인공지능기술을 적용하여 주요 정수처리 공정을 자율 운영하고, 에너지관리, 설비상태 예측을 기반으로 한 사전 예방정비, 지능형 영상감시 등이 융합된 차세대 기술을 갖춘 것이 특징이다.

한국수자원공사는 2024년까지 화성AI정수장 기술을 총사업비 485억 원(국비 30%)을 투자하여 ’24년까지 전국 43개 광역정수장으로 확대 도입할 계획이다. 안정적인 수돗물 생산·공급 기반을 마련하고, 수돗물 생산 운영혁신을 이어갈 계획으로 이를 통해 매년 약 95억 원의 생산원가 절감 효과를 기대하고 있다.

국내 정수장은 서울시 6개 정수장을 포함하여 특‧광역시 29개 정수장이 있으며 특별자치도 17개, 광역상수도 43개, 시 145개, 군 단위에서 253개 정수장이 운영되고 있다.

정수장의 AI시스템은 설비 최적 운영, 최적 수질관리, 약품 최적제어 등 빅데이터를 활용하여 용수공급 수요예측, 운영설비 고장예측, 수처리 공정 수질 예측을 인공지능으로 관리하는 시스템이다.

세부적으로는 자율 운영의 경우 수돗물 생산공급을 빅데이터 기반으로 분석하고 예측을 통해 자율 운영이 가능하게 한다.

에너지관리(EMS)에서는 실시간 전력량 측정과 분석으로 최적의 전력 관리와 펌프의 자율 운전을 하게 된다. 예지보전(PMS)에서는 설비 운영상태를 예측 분석하여 이상 상태를 사전에 인지하여 예방 정비하게 된다.

지능형 영상 안전에서는 실시간 CCTV 영상분석으로 설비 사고와 보안, 안전 위험을 경고하게 된다.

하지만 스마트정수장으로 구축하려면 먼저 에너지 낭비가 심한 송‧배수펌프에 대한 효율성 높은 펌프로의 교체, 수량, 약품 투입(효율 높은 수처리제를 통한 응집력 강화), 수질관리에 대한 종합적이고 체계적인 빅데이터 관리가 우선되어야 하는 숙제를 안고 있다.

국내 정수, 하수, 폐수처리 분야는 데이터를 통한 빅데이터 분석에서 전문가들이 없는 실정으로 관련분야에 대한 지속적인 교육이 필요하다.

이 같은 문제를 해결하기 위해서는 수자원공사가 중심이 되어 정수처리 주요 공정에 대한 진단과 평가를 통해 자율 운영, 에너지관리와 설비 예지보전, 지능형 영상 안전 시스템에 대한 표준모델 및 통합플렛폼 개발이 선행되어야 한다.

글로벌 등대공장은 전 세계 132개가 인정받았는데 가장 많이 받은 나라는 미국 34개, 중국 24개, 독일 13개, 대만 10개, 프랑스 10개 순이다.

기업에서는 존슨&존슨 10개, Haier 6개, Unilever 6개, 슈나이더 일렉트릭은 인도 하이데라바드공장, 미국 켄터키주 렉싱터 공장, 프랑스 르 보르데이유 공장 등 5개, Foxconn 5개 공장이 받았다.

국내에서는 포스코 포항 스마트팩토리(19년), LS청주 스마트공장(21년), LG창원 스마트파크(22년)에 이어 화성정수장이 23년에 받아, 4개 공장이 인정받게 되었다.

글로벌 등대로 선정된 곳은 포스코가 딥러닝 AI 기반 용광 조업 자동제어, 초정밀 도금 제어시스템이 2019년 최초로 받았다.

WEF는 "포스코는 철강산업에서 생산성과 품질 향상을 위해 인공지능 기술을 적용하고 있다. 또한 대학·중소기업·스타트업들과 협력 생태계를 구축해 상호협력을 통해 철강산업 고유의 스마트공장 플랫폼을 구축하고 있다"라고 포스코의 등대공장 선정이유를 밝힌 바 있다.

포스코는 등대공장 선정을 위해 스마트팩토리 기술 중 ▲스마트 고로 기술 ▲CGL(Continuous Galvanizing Line, 용융아연도금공장) 도금량 자동제어 기술 ▲압연 하중 자동배분 기술 등 AI 기술 적용 사례와 현황을 세계경제포럼에 제출하고, 글로벌 컨설팅사 맥킨지&컴퍼니는 현장 방문을 해 관련 기술을 검증했다.

LS일렉트릭은 자율주행 물류 로봇, AI 자동용접 시스템, ML 기반 소음·진동 검사 등을 위해 2011년부터 200억 원을 투입했다. 부품 공급부터 조립, 시험, 포장 등 전라인에 걸쳐 100% 자동화 시스템을 구축했다. AI와 IoT 기술을 활용해 손쉽게 생산품을 바꿀 수 있도록 설계했다. 다품종 소량 생산은 물론 맞춤형 생산도 가능하게 하여 포스코에 이어 두 번째로 받았다.

WEF는 LS일렉트릭 청주공장 선정이유에 대해 “생산 효율화를 통해 원가를 획기적으로 줄였고, 다양한 고객 요구에 대응할 수 있는 유연성도 갖췄다”라고 평가했다.

이어서 LG전자가 가전제품의 불량(긁힘, 찍힘, 진동)을 AI 이미지, 소음·진동 검사 등을 통해 22년 받았다.

중기부와 중소기업기술정보진흥원 부설 스마트제조혁신추진단은 기업 제조혁신 역량에 맞춘 글로벌 등대공장 챌린지 프로그램(GLC) 설계에 지난 2021년 착수했다.

대기업 중심으로 보급되어있는 선진 스마트공장 모델을 혁신 중소기업에까지 확산할 수 있도록 체계를 구성하는 것이 목표다. 그간 우리나라의 중소·중견기업의 등대공장 진입은 쉽지 않았는데 2020년에는 태림산업, 신성이앤지 등이 등대공장 최종 선정에서 고배를 마시기도 했다.

<스마트(AI)정수장 기본 개념도>

(환경경영신문 www.ionestop.kr 국제 장계순 전문기자)