국내외 수처리 분야에서 주목받고 있는 경주시급속수처리기술(GJ-R)이 영남대학교 산학협력단, 두산중공업(주)와의 산학관 공동 연구개발을 통해 미래 하수처리기술 분야를 선도할 전망이다.

경주시(시장. 주낙영)는 14일 대외협력실에서 박용완 영남대학교 산학협력단장, 강신규 두산중공업(주) 기술연구원장 등 관계자가 참석한 가운데, ‘에너지 생산형 하수처리 기술 공동연구개발’ 협약을 체결했다고 밝혔다.

이번 협약은 경주시가 자체 개발한 GJ-R 기술과 두산중공업의 LEAOX 기술의 결합을 통해 에너지 절감형 하수처리기술 혁신과 사업화 확대를 위해 추진하는 것으로, 영남대와 두산중공업 관계자가 3차에 걸친 현장 견학과 전문가 회의를 통해서 최종 성사됐다.

두 기술의 공동연구개발을 통해 추진되는 에너지 절감형 하수처리기술의 1단계 사업화에서는 하수처리 부수공정인 혐기성 소화조 반류수 처리과정에서 우선 GJ-R 공정으로 유기물과 부유물질(SS), 총인(T-P) 등을 완벽하게 제거하고 난 후 질소만 남은 반류수를 LEAOX 기술로 정화하게 된다.

반류수는 하수의 주 처리 공정에서 발생하는 하수 슬러지의 고형화 후 남는 높은 질소 농도를 함유한 하수를 말한다.

2단계 사업에서는 하수처리 주공정을 GJ-R 기술과 LEAOX 기술로 대체함으로써 하수처리 성능과 전력 소모 비용을 대폭 개선한다.

기존 방식과 달리 GJ-R 기술로 하수 내 유기물을 사전에 포획하여 병합혐기성 소화를 통해 에너지 생산량을 2~3배 높이고, LEAOX 기술을 이용해 질소제거 시 소요되는 포기에너지를 50% 이상 절감해 에너지 소비형 하수처리시설에서 에너지 생산설비로 전환하게 된다.

한편 하수 내 질소제거를 위한 보편적인 과정은 호기 조건에서 질소를 산화하고 무산소 조건에서 질소를 환원해 대기 중의 질소가스로 전환하는 과정을 거치게 되는데, 이 과정에서 전력과 유지비용이 많이 소요된다.

전국적으로도 하수처리장에서 사용하는 전력량은 전체 국가전력량의 0.8%(2016년기준 4,295GWh) 수준으로, 특히 질소를 산화하기 위해 필요한 공기 공급장치가 50% 정도의 전력 소모를 차지한다.

이와 관련, 유럽을 비롯한 세계 많은 나라에서 혐기성 암모니아 산화반응을 일으키는 아나목스(Anammox) 균을 이용해 기존 질소산화 공정에 필요한 산소 주입과 외부 탄소원 공급 등의 단계를 줄여 비용을 절감하는 아나목스 기술을 점차 상용화하고 있다.

한편 두산중공업(주) 기술연구원과 영남대 정진영 교수팀이 공동 개발한 LEAOX(Low Energy Anaerobic OXidation) 기술은 에너지저감형 반류수 처리용 질소 제거기술로, 복잡한 아나목스 공정을 1개조의 아나목스 공정으로 개선함으로써 다른 기술에 비해 건설비와 전력비를 획기적으로 절감하는 기술로 평가되고 있다.

현재 우리나라에서는 아나목스 기술이 적용된 사례조차 없는 실정으로, 이 분야에 대한 산‧학‧관의 공동연구와 협력이 절실한 상황이다.

주낙영 경주시장은 “미래 하수처리시설의 패러다임은 고효율과 친환경은 물론 에너지 소비단계에서 생산단계로의 전환이 필연적이다”며, “이번 산‧학‧관 공동연구 개발 협약이 미래 하수처리기술을 선도하는 전환점이 될 수 있도록 상호 협력과 연구 인프라 구축에 적극 지원하겠다”고 밝혔다.

동부취재본부 / 김건우 본부장 oprus21@naver.com