서울시 광암정수장 전오존 설비 기술제안으로 평가하자-무인가동으로 운영효율성 높은 대구 공산,매곡,문산 정수장

서울시 광암정수장 전오존 설비 기술 제안으로 평가하자

㈜파오의 가압 반응 전·후오존처리 대구 매곡정수장 설치

무인 가동으로 운영효율성 높은 대구 공산, 매곡, 문산 정수장

서울시도 광암아리수정수센터에 전오존 설비를 추진할 예정이지만 공법선정에서 난항을 겪고 있다.

전오존 공정은 취수장이나 착수정에서 원수에 주입하는 것으로 서울시에서는 주로 후오존 처리하고 있다.

그러나 낙동강수계인 부산시와 대구시는 전오존과 후오존을 병행하여 처리하고 있는데 전국적으로 전오존 처리는 20여 개 정수장 정도만 하고 있다(전국 510개 정수장 중 고도처리 정수장은 50개 정수장, 2022년 현재).

대구 상수도의 경우 서울시나 수자원공사 설치 오존 설비와는 다른 국산 설비로 10여 년 이상 운영하고 있는데 안전성과 효율성, 경제성에서 좋은 평가를 받고 있으며 안전성이 높아 100% 무인 가동을 하고 있다.

대구시는 우리나라에서 오존 고도정수처리를 국내에서 최초로 도입하여 운영하고 있다.

그것은 지난 2004년 대구시 수돗물에서 1.4 다이옥산이 세계보건기구의 기준량을 넘게 검출되었고(세계보건기구의 권고치 50㎍/ℓ), 2009년에도 또다시 발생하면서 정수장에 오존 설비를 도입했다.

대구시는 2013년 문산정수장(17만 톤)에 전오존 설비를 시작으로 매곡정수장 전오존(58만 톤, 14년), 매곡정수장 전오존 증설(70만 톤, 21년)했으며 최근에는 운영한 지 11년이 넘는 문산정수장 교체 공사에서도 국산 기술로 전·후오전 설비할 예정이다.

대구시에서 오존 설비를 2009년부터 현재까지 담당하고 있는 상수도본부 정운경 과장은 “2013년 오존 설비를 설치하여 10여 년간 운영해 왔다. 안전성과 운영효율에서 문제가 없어 완전 자동화로 무인화 운영을 하고 있다. 오존동의 개방은 외부 인사들의 방문 시에만 문을 열 뿐이다. 오존의 전달효율은 활성탄 여과 성능이나 응집제 사용량 등 여러 면에서 영향을 미친다. 정부나 학계는 이 같은 종합적인 연구분석자료를 내놓아야 한다. 효율성에서 제품별로 주입효율이 1-2% 정도만 차이가 나서 좋고 나쁨의 차별점을 쉽게 구별하기 어렵다. 그래서 세밀한 연구가 필요하며 향후 신물질의 등장으로 오존 등 수처리 운영에 대한 가이드가 나와야 한다. 대구시는 수자원공사, 서울시 등과 차별을 두고 경제적이면서 관리하기 편하고 실용적이면서 효율성이 높은 기술인 국산 오존 설비인 MSD 공법으로 운영하고 있다. 공무원들은 보편적인 기술에 익숙하다. 새로운 도전에 매우 인색하다. 그러나 오존 공법에서는 대구시의 운영상태를 제대로 점검해도 쉽게 판명이 된다”라며 자신감을 표출한다.

MSD 공법 오존 설비는 서울시에 설치한 외국계 오조니아와 WEDECO의 공정 기술과 차이가 있다.

한국산업기술시험원(KTL)이 오존 전달효율을 측정한 결과 대구 공산정수장은 99.95%, 매곡정수장은 99.97%, 문산정수장은 99.99%가 나와 서울시가 운영하는 공법의 97%보다 2% 정도 효율이 높다. 인체 유해성에서 운영관리에 어려움을 주는 산업안전보건법에 따른 화학물질 및 물리적 인자의 노출에서도 기준인 0.08ppm 이하보다 낮은 공산 0.043ppm, 매곡 0.039ppm, 문산 0.044ppm으로 나와 작업환경의 안전성에서도 입증되었다.

MSD 공법은 오존 전달효율이 높아 소독부산물인 트리할로메탄을 저감하고 조류 제거, 철, 망간 제거, 항생제 등 미량물질 제거에도 효율성이 높다. 작업환경에서도 인체 위해도가 낮은 휘산오존 냄새도 적다는 점에서 안전성이 확보되어 신뢰성이 높은 오존 처리공법이다.

서울시가 광암정수장에 전오존 공정을 도입하기 전 단계로 서울물연구원에서도 지난 23년부터 24년 12월까지 ‘전오존 도입 및 활성탄 최적 운영을 통한 유기물 제거효율 향상 연구’를 수행하고 있다.

전·후오존 연계 운영에 따른 공정별 유기물을 모니터링하고 운영조건을 산출하며 공정별 소독부산물 생성능(THM) 분석 및 저감 방안을 마련한다는 목적이다. 그러나 연구방식이 파일럿 실험으로 현장감과는 차별점이 예상된다.

오존 공정에는 ‘산기관 Diffuser 방식’의 경우 오존 기술이 최초로 개발되면서 100년 가까이 사용한 공법이지만 국내에서는 퇴출당한 기술이다.

서울시가 사용하는 오존 공정은 ‘Side Stream 방식’으로 오존 주입농도에서 전달효율이 작업장 내 환경 안전기준을 초과하는 경우가 자주 발생해 주입농도를 줄여서 전달하는 과정을 반복하는 등 운영상에 어려움을 겪고 있는 시스템이다.

서울시가 운영하는 Side Stream 방식은 휘산오존의 증가로 오존주입량을 감소해야 하는 과정에서 상대적으로 수질개선 효과도 감소하는 경향을 보여주고 있다.

휘산오존의 증가는 오존발생기의 가동률이 저하되고 예비 소형 오존발생기를 추가 시설해야 하며 수질개선에서도 효과가 기대치에 못 미치는 경향을 보여주고 있다. 인체에 치명적인 오존 냄새 발생으로 현장 근무자(공무원)들은 작업장 내 오존 냄새가 안 나게 오존산화처리 공정을 설치해 달라는 요구도 많다.

반면, 국내에서 개발된 주관주입(MSD/Maln Stream Diffuser)방식은 오존 주입기에 공급될 오존을 발생하는 장치로 냉각설비가 필요하다. 오존 주입기에서는 미세기포 형태로 밀폐된 관로 내의 전체면적에 고르게 분산 주입하여 접촉 반응을 촉진해 오존기포의 이탈을 막고 접촉 반응을 지속시켜 안정적 운영을 할 수 있는 강점이 있다.

이에 대구시는 수년간의 현장 운영효율을 진단하여 문산, 매곡정수장과 막여과공정이 있는 공산정수장의 전오존도 MSD 공법으로 운영하고 있다.

최근에는 대전 송촌정수장에서도 후오존 설비(10만 톤, 2016년)를 했으며 울산 회야정수장에서도 후오존 발생기를 기술 제안 공모를 통해 주관주입(MSD)방식을 선택하여 설치할 예정이다.

㈜파오의 오존 주입설비는 지난 2003년 세계 최초로 가압 반응방식 오존 처리공법을 개발하였다. 주관주입을 이용한 오존 정수처리 공법에 대해 대구시 표창을 받았으며, 환경신기술로 지정(환경신기술 제493호)되고 신기술 검증(제194호)과 수자원공사로부터는 우수신기술로 지정되었다(2016년).

오존의 분사 주입에 의한 오존 수처리 장치로 특허받았으며 수처리 시스템의 혼재되는 과정에서 발생하는 유체 혼합을 위한 난류 발생 믹서가 갖춰진 수두 손실보상 장치로 특허등록 되었으며 오존산화처리기 혁신제품으로 지정(2022년)되었다.

반면 서울시가 기존 운영하는 오조니아와 WEDECO 기술은 모두 외국 기술로 운영과정에서 어려움이 크고 예산 규모에서도 격차가 난다. 최근 광암정수장의 오존 설계가도 애초 제시 가격보다 20억 원 이상 편차가 나고 있어 경제성에서 신뢰성을 주지 못하고 있다.

오조니아는 애초 스위스 기술이었으나 프랑스 베올리아가 인수하여 현재는 중국에서 생산하고 있다.

자일럼의 WEDECO 기술은 오일가스, 수영장, 양식장, 관개농업 등에서 주로 활용되는 미국 기술이다.

서울시 광암정수장이나 강북정수장에서도 오존 설비 시 기술 제안을 통해 오존 공정을 선택할 필요가 있다.

아울러 서울물연구원이 수행하고 있는 오존 설비에 관한 효율성 연구에서도 부산, 대구, 서울 등 전국적인 오존 설비에 대한 종합적인 연구분석이 필요하다.

환경부와 상하수도협회 등에서는 점차 과불화합물 등 신물질이 발생하는 시점에서 오존처리로 인한 활성탄 기능, 약품 투입 적정량 산출 등 다양한 연구가 필요하다.

환경국제전략연구소 김동환 박사는 “오존 설비의 경우 이미 대구시 정수장에서 충분히 검증되고 있는 국산 기술이다. 개발된 지 10여 년이 지났지만, 아직도 지자체가 운영하는 우리나라 상수도에서는 지역별 소통 부재로 2%만 국산 오존처리로 하고 있다. 전문성이 상실되고 있는 현실에서 타 지자체의 운영과정을 자세히 분석하여 오존처리 도입 시 적극적으로 반영해야 한다. 수자원공사는 수공 우수신기술로 지난 2016년 선정되었음에도 수공이 운영하는 정수장조차 도입하지 않은 점도 우리나라 수도 운영의 편협된 단면을 잘 보여주고 있다. 경제성과 안전성, 운영관리의 편리성이 확보되면 국산 기술을 활용하는 적극적인 사고가 필요하다. 그래야 국내 물 산업이 발전하여 해외시장에 뛰어들 수 있는 씨앗을 마련할 수 있다”라고 지적하고 있다.

(환경경영신문www.ionestop.kr 박남식 전문기자)