[오피니언뉴스=문주용 기자] "녹조현상중 특히 영양염류로 인한 녹조현상은 100%로 예방할 수 있다고 자신합니다. 그것도 국민들의 세금인 예산을 20%씩 절감하면서, 또 관리인력이 밤낮으로 하수처리장에서 살지 않으면서 해낼 수 있습니다."

해마다 여름철 발생하는 우리나라 하천, 지천의 녹조현상은 하·폐수담당 지자체 공무원들에겐 최대의 골치거리중 하나다. '녹조는 자연재해'라며 덮고가던 시대는 지났다. 이로인한 피해가 엄청나기 때문이다. 햇빛, 수온, 가뭄 등 자연현상이 원인인 녹조도 있지만, 인산염, 질산염 등 영양염류 과잉이 원인인 녹조는 인간의 노력으로 충분히 예방할 수 있다. 환경부도 수질오염총량제 등 방류수 수질기준을 계속 강화하고, 이를 어길 경우 수억원씩 과태료를 부과하고 있는 실정이다. 

지난 2013년 서울시, 서울시립대와 함께 '인 응집제 주입 최적제어장치(J-COS)'를 개발, 중소기업부 R&D과제 완수와 함께 각종 정부 인증을 따낸 (주)모리트는 이같은 지방자치단체 하·폐수 수질관리업무에 희망의 빛을 던지고 있는 기업이다. 

지난 2017년 GS건설이 시공한 서울시 중랑물재생센터(제1처리장)를 시작으로 중랑물재생센터(제2처리장), 서남물재생센터, 구리시 공공하수처리시설(제2처리장), 의정부시 장암 공공하수처리시설(제3처리장), 천안시 공공하수처리시설(제3, 4처리장)등 전국 지자체 하수처리장 10여곳에 '인 응집제 주입 최적 제어장치(J-COS)'를 설치하고 그 효능을 입증하고 있다. 

서울시 송파구 문정동 가든파이브웍스에 위치한 (주)모리트 본사에서 최예묵 대표이사 회장(65)을 만나 인터뷰를 진행했다. 이 자리에는 최근 합류한 배민호 부회장과 2년전 합류한 정득모 사장이 배석했다. 최 회장은 경제기획원, 총리실 관료를 지냈던 관료 출신이며, 배 부회장과 정 사장 역시 서울시 상수도사업본부, 물관리국에 오래 몸을 담은 서울시 수질관리전문가들이기도 하다. 사무실에서 인터뷰를 진행했다. 

-'인 응집제 주입 최적 제어장치(J-COS: Jar-test Coagulant Optimization System)'의 이점을 설명한다면.
▲(최예묵 회장) '스마트 자테스트'라는 자동수질 측정테스트를 자동으로 실시해 5분 간격으로 하·폐수처리장의 수질, 성상을 분석한 후 총인(T-P)처리 응집제의 최적 주입량을 산정하고 투입하게 제어하는 장치다. 이를 적용하면 법적 방류수질을 준수하는 문제가 간단히 해결되고, 수량과 수질에 맞게 응집제 주입량을 최적으로 조절해 양을 절감할 수 있고, 자동 제어로 하수처리장 운영의 편의성이 매우 높아지는 장점이 있다.

-현재 기존 하수처리장은 어떻게 운영되기에 이런 장치 설치의 이점을 부각될 수 있는가. 설치만으로 쉽게 법적 방류수질 준수가 가능하다는 것인가.
▲(최 회장)총인처리시설이 있든 총인처리리리시설이 없든간에 기존 운영방식은 대체로 하수처리장에 유입된 원수를 하수처리장 직원이 분석실로 떠와서 수동으로 자테스트후 응집제 주입량을 결정하거나, 방류수질(TMS)과 연동하여 주입량을 결정한다. 이러한 의사결정이 시간이 1~3시간이 소요된다. 그 사이에 하수는 계속 유입되고 방류된다. 테스트 결과에 따라 응집제를 주입하는데, 이는 원래 측정했던 원수가 아닌 새로 유입된 하수에 투입하는 꼴이 돼 정확히 수질 제어가 이뤄지지 않는다. 

또한 방류수질에 연동할 경우 사후 대응으로 약품주입지점의 수질상태(인농도)를 모르고 과잉, 과소 주입할 수 밖에 없는 실정이다.  

만일 큰 폭우가 왔을때, 상류 한 지점에 있는 공장의 폐수나 축사 폐수가 하수에 섞이는 일이 발생할 경우 급격히 수질이 악화돼 법적 방류수질기준을 초과하는 일이 발생하는데, 1~3시간 소요되는 수동 자테스트나 방류지점 수질 연동만으로는 이를 대처할 수 없다.

'스마트 자테스트`로 불리는 J-COS는 응집제 최적주입률을 산정하기 위한 모든 동작과 의사결정을 최적제어프로그램이 자동으로 실행한다. 이렇게 되면 유입수 성상에 따른 응집제 효율 변화를 정확히 측정하게 되고, 특히 5분 단위로 자동으로 수질을 측정, 응집제 주입률을 계산하기 때문에 응집제 주입량을 실시간으로 통제한다. 급격히 변하는 수질에 즉시 대응이 가능하다는 것이다. 따라서 응집제 주입량을 줄여 운용예산을 절감할 수 있게 된다. 

실제 이같은 효과가 발생할까. 이와 관련해 J-COS를 1개월 시험운영했던 구리시 하수처리장이 최근 보도자료를 내고 그 효과를 확인해줬다. 

구리시(시장 안승남) 환경관리사업소 하수과는 지난 3월10일 보도자료를 내고, "구리하수처리장에 응집제 최적주입제어시스템을 설치하고 1개월간의 시운전을 거쳐 10일부터 본격 가동에 나선다"고 밝혔다.

보도자료에 따르면 지난 1개월간의 시운전 결과, 기존에 수동주입 대비 응집제 주입량을 최대 25%까지 절감할 수 있는 것으로 분석됐으며, 이를 연간 단위로 환산하면 응집제 449톤(금액기준 5926만1천원)이 절감될 것으로 예상된다고 설명했다. 

보도자료에서 안승남 시장은 "응집제 최적 주입제어장치와 같은 지능화 시스템 구축을 통해 스마트 그린 하수처리장을 구현하게 됐다"며 "에너지 절감과 안정적인 하수처리로 왕숙천 수질개선에도 크게 기여할 수 있을 것"이라고 말했다. 

보도자료를 낸 구리시 환경관리사업소 하수과 관계자는 기자와의 통화에서 "시설용량이 11만㎥/일인 구리하수처리장 제2처리장에 J-COS를 지난해 설치했다"며 "지자체 하수처리장에서는 녹조 예방이 제일 중요한 일인데, 환경부가 수질오염총량제 시행으로 수질관리를 강화하고 있는 상황도 있고, 이 시설이 그린뉴딜에 잘 맞는 것같다"고 말했다. 

이 관계자는 "다른 지자체도 국고보조사업으로 시행하면 사업성이 있을 것"이라며 "수동으로 관리하는 곳에는 이 시설이 충분히 효과가 있을 것으로 보이며, 예산절감도 현실적인 이야기"라고 강조했다. 

-(다시 최회장과의 인터뷰로 돌아와서) 구리시 하수처리장외에 다른 하수처리장에서도 실증적인 결과가 나왔는가.
▲(최 회장) 물론이다. 일일 75만톤의 하수를 처리하는 서울시 서남물재생센터 2처리장은  지난 2015년 당시 응집제 과다 주입과 방류수질 불안정으로 애를 먹고 있었다. 하나의 계열(15만톤)에 J-COS를 실증운영한 결과 방류수질을 법적 방류수질 기준인 0.5mg/L 이하인 0.34mg/L로 안정적으로 유지할 수 있었다. 3개월 운영결과 응집제 주입량을 20.8% 줄이는 효과도 봤다. 특히 이 하수처리장에서 '정전시 대응'을 점검했는데, 기존 운영방식으로 운영한 계열은 인 농도가 급상승한 방류수질에 연동해 응집제를 주입했기에 방류수질이 법적기준을 초과했다.(방류수질 초과 유예기간이어서 과태료는 내지 않았다.) 하지만 J-COS 실증운영한 계열은 정전 직후 실시간으로 대응해 주입량을 끌어올렸고 바로 방류 T-P를 안정시켰다. 1.000mg/L에 이르렀을 방류 T-P를 0.5mg/L 이하로 유지할 수 있었다.        

서남물재생센터 2처리장에서 J-COS를 운영하면 응집제 구입비용과 과다 주입으로 인한 슬러지 처리비용을 연간 2.5억원, 4년간 약 10억원을 절감할 것으로 예상됐다. 광주광역시 제2하수처리장에서도 원인불명의 유입 인농도가 급상승하는(총인시설 유입 T-P 최대 3.234mg/L) 비상상황이 발생되었는데 J-COS의 실시간 최적제어를 통한 응집제 주입으로 법적 방류수질을 안정적으로 준수하고 응집제를 절감하는 효과를 봤다. 이 처리장은 연간 8천만원, 4년간 3.2억원의 절감이 예상됐다.

-응집제 주입을 줄이는 것이 하수처리행정에서 얼마나 중요한 일인가. 
▲(배 부회장, 정 사장) 하수처리장 영양염류(질소, 인)의 배출을 최소화 하는 것이 녹조를 예방 할 수 있는 방법이라 할 수 있다. 호수나 강에서 녹조가 발생하는 원인은 햇빛에 오래동안 노출되거나, 수온이 올라가거나 정체할 경우, 그리고 인산염인(PO4-P) 등 영양염류가 과다하게 유입되는 경우 녹조류가 과다하게 번식해 녹조현상이 발생한다. 하수처리장은 방류수내 존재하는 인산염인을 제거하는 응집제를 주입, 슬러지로 만들어 처리하고 하수를 방류하는 방식으로 녹조를 막는다. 중요한 것은 이 응집제(정확히는 PAC 응집제)가 비싸고 한해에 전국적으로 약 1천억원 가량 예산이 소요되는데, 이 응집제를 과다하게 투입하면 슬러지도 많이 발생해 이 처리 비용도 늘어난다는 것이다. 때문에 실시간으로 인 농도 급상승에 응집제를 주입하는 것도 중요하고, 이를 과다하게 사용하지 않는 것도 중요하다. 

-'스마트 자동 자테스트(J-COS) 설비의 또다른 장점은.
▲(최 회장) 수질 측정에서 신뢰성 높은 데이터를 확보하는 것이 매우 중요한데, 종래 방식에는 전처리 기능이 미비하여 수질 측정에서 정확성이 떨어졌다. 또 유입되는 물이 하수이다 보니, 여과 필터를 매일 수동으로 여러차례 세척해야했고, 고장이 쉽게 나 교체를 자주해야 하는 번거로움이 많았다. J-COS는 무압 중력 필터링 공법의 기술을 적용한 전처리 장치를 갖춰 불순물에 의한 인산염인(PO4-P) 측정의 오류를 막아 인농도의 정확한 측정을 가능하게 해준다. 또 여과 필터 자동세척장치를 내장해 자동 수세척, 자동 악품세정으로 수조와 필터의 잔류 무·유기물도 제거해준다. 필터 막힘 현상도 없고, 유지관리 편의성도 높아졌다.

-이런 시설은 개발했다고 해도 설치비가 과하면 살림살이가 빠듯한 지자체에서 설치하기가 어려울 것이고, 녹색인증 등 중앙정부의 인증이 없으면 채택이 쉽지 않을 것인데.   
▲(최 회장) 물론이다. 이 장치의 개발 아이디어는 여기 합류한 배민호 부회장이 서울시 상수도관리본부에 있을때 처음 제기했다. 실제로 하수처리업무를 하고 있던 현장 공무원이 실시간 계측과 통제가 필요하고 예산도 절감해야 한다는 절박감에서 아이디어를 낸 것이다. 이에 맞춰 서울시가 총인 응집제 과다주입 방지 대책을 수립했고, 다음해 서울시 서남물재생센터의 관리를 맡은 (주)서남환경과 (주)모리트가 공동개발 MOU를 맺으면서 본격화했다. 서울시가 개발제품 구매를 약속하고(구매조건부 국가연구개발과제), 서울시립대학교가 위탁연구기관으로 참여했고, 모리트는 주관기관으로 참여해 MOU를 맺었다. 개발은 2015년 완료돼 수년이 지난 지금 기술적으로 계속 업그레이드됐다. 대당 가격은 부대설비 포함 2.5억원인데, 응집제 절감과 슬러지 처리비용 감소, 자동화로 인한 인력 축소 등을 고려하면 그만한 가치는 충분하다고 생각한다.

정부의 관련인증도 대부분 확보했다. 중소벤처기업부로부터 성능인증을 받은 것을 비롯, 녹색기술인증(환경부), 우수발명품(한국발명진흥회), 등록특허(특허청), 벤처창업 혁신상품(조달청)인증과 공공기관수의계약이 가능한 중기부의 성능인증을 취득했다. 또 최근에는 조달청으로부터 우수제품으로 지정됐다.

-환경에 문외한이던 전직관료가 분이 이같은 환경사업에 참여하게 된 것은 어떤 계기가 있었나. 앞으로 키울 사업은 어떤 것이 있나.
▲(최 회장)총리실 규제개혁업무 총괄과장을 맡았고 부패방지위원회 심결심의관을 끝으로 나왔지만 환경에 대해 큰 관심이 없던 게 사실이다. 그러다 2007년 초음파다회선유량계를 제조 판매하는 중견기업의 대표이사로 들어간 것이 계기가 됐다. 정수장, 하수처리장을 다니면서 환경사업의 중요성과 가능성을 깨닫고 창업을 하게 됐다. 환경분야는 환경부가 갈수록 환경규제를 강화하고 있다. 하수 유기물질 관리지표를 기존의 화학적 산소요구량(COD)에서 총유기탄소량(TOC)로 바꿔 하수내 유기물질에 대해 보다 정밀한 관리체계를 각 지자체에 요구하고 있다. 

J-COS 개발에 성공한 노하우를 바탕으로 우리 회사는 환경부의 하·폐수처리장 지능화사업 프로그램에 맞춰 한국환경공단과 '성과공유제' 과제로, 서울시와 공동으로 '하수처리장 지능형 수질관리시스템(I-MOS: Intelligent Multi-Sampling  Operation System)'을 개발, 출시했다. 국가 4차 산업혁명 환경정책 기조에 부응한 '인공지능(AI) 수처리시스템'이다. 

이 설비는 한마디로 말해 인공지능(AI)이 하수처리장내 생물반응조의 운영수질을 관리하는 시스템이다. 방식은 먼저 하수처리장내에 하·폐수처리시설의 수질측정이 필요한 생물반응조 전후단 여러지점에서 시료를 자동 멀티샘플링해 측정항목별 수질을 측정한다. 측정항목은 DO(용존산소량), MLSS(활성오니 부유물질), NH4(암모니아), NO3(질산염) 등 8개항목 등이 가능하고 조정해서 할 수도 있다. 측정항목별로 1세트씩 설치하게 되는 이 설비는 다수지점의 시료를 관을 통해 순차적으로 하나의 측정장소로 보내 수질을 측정하게 함으로써 '처리장 전체' 수질상태를 모니터링한다. 자동주기로 연속 측정하고 이를 PLC기반의 중앙제어실로 데이타를 보내고, 중앙제어실이 각 지별에 따른 송풍량 등 수질 제어인자를 최적 상태로 조절하는 방식이다.  

-지능형 수질관리시스템(I-MOS)이 기존 방식과는 어떻게 다른가.
▲(최 회장) 기존에는 자동수질 측정기를 통해 지점별로 측정하고, 자동 측정되지 않는 항목은 분석요원이 채수해 실험실에서 수분석을 하고, 이를 기준으로 하수처리장을 운영하는 방식이다. 또 경제적 부담으로 하수처리장 전체(지별, 공정별) 수질을 자동계측할 수 없고, 특정지점의 시료만 선택하게 돼 대표성이 없다. 하수 시료를 지별로 채수해 일괄 분석하는 만큼 시간도 많이 걸리고 수질변화에 신속한 대응이 어렵다. 무엇보다 실험실 수분석값과 자동수질측정값에 대해 운영인력이 경험적인 판단을 하게 된다. 다시 말해 하수처리장 운영요원으로 오래 일한 경험으로 수질을 판단해 송풍량 등 수질 제어 인자를 조정하고, 그마저도 여러 계열의 생물반응조별 상태에 따른 개별 조절이 쉽지않다.

경험이 없는 신규 인력이 투입되면 안정적인 방류수질 유지는 어려워지는 것이다, 반면에 I-MOS 설비를 채택하게 되면 측정항목별로 다수의 지점에서 확보한 시료를 자동으로, 또 연속적으로 계측하고 수질을 통제하게 된다. 특히 이를 통해 공정별 수질 빅데이터를 구축할 수 있고 이를 활용한 표준화 대응도 가능하게 된다. 공정별 수질값에 의한 사전대응, 맞춤형 가변 대응 등이 다 가능해진다. 결국 이것도 경제적 비용 절감으로 이어질 수 있다. 지별 송풍량을 최적상태로 제어함으로써 전력비 절감이 이뤄지는 것이다.

특히 다수 지점별 측정값 데이터 및 기설치 운영중인 계측기를 통한 측정값을 빅데이터화하여, 인공지능(AI)에 의한 하수처리장운영 체제를 구축할 계획으로, 국내의 딥러닝 프로그램 개발업체와 같이 추진하고 있다. 그 프로그램이 개발, 적용하면 AI가 I-MOS를 통해 하수처리장을 관리운영하는 시대가 본격화할 것이다.  세트당 가격이 6억~6.5억원이 드는 고가 제품이기도 하다.

-실제 I-MOS도 실증운영이 되고 있나.
▲(최 회장) 이미 지난해 서울시 서남물재생센터 현장에서 실증 운영을 했고 효과를 입증했다. 실증과정에서 시료의 변질여부, 정확성을 현장수(공정별)와 샘플링수를 수집해 MLSS(활성오니  부유물질) 값을 측정했는데, 평균 편차율이 1.7%에 그칠 정도로 정확했다. 1조에서부터 8조까지 무산소조, 호기조별로 다 측정을 할 수 있었다. 

이 제품은 최근 환경부가 추진중인 '하수 인공지능(AI) 기술을 적용한 수질개선, 에너지절감, 운영효율 극대화' 정책에 부합하는 운영시스템이라고 감히 장담하고 싶다.       

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