[새론새평] 공공하수처리시설의 에너지 자립화

고효율 기기 도입`혁신적 처리 공정
에너지 절감 위한 다양한 사업 병행
대구 물클러스터 연계한 프로젝트
국내외 물산업 경쟁력 제고 이어져

환경부 국가하수도정보시스템 자료에 의하면, 2017년 말 기준 전국에 가동 중인 500㎥/일 이상 공공하수처리시설은 661개소이며, 시설 용량은 2천552만3천㎥/일이다. 대구시에는 7개소가 있으며 전국 대비 7.3%인 1천874㎥/일로, 지역별로는 경기, 서울, 부산에 이어 네 번째 규모이다.

민경석 대구시수돗물평가위원회 위원장

공공하수처리시설은 환경기초시설 중에서도 에너지 다소비 시설의 하나로, 전체 500㎥/일 이상 공공하수처리시설 운영으로 연간 에너지 소비량은 75만 TOE(Ton of Oil Equivalent·석유 발열량으로 환산 톤)에 달하고 있으며, 이산화탄소 배출량은 매우 큰 데 비해, 에너지 회수율은 낮다. 2006년 기준 미국 환경청 자료에 의하면, 미국 공공하수처리시설에서의 전기에너지 사용량은 미국 전체 전기에너지 사용량의 약 3% 정도에 달하며, 우리나라 경우는 약 1% 내외로 에너지 소비가 큰 것으로 알려지고 있다.

하수처리시설에서의 에너지 자립률은 에너지 사용량 대비 자체 생산량 비율인데, 2017년 기준 우리나라 에너지 사용량은 75만TOE이며, 에너지 생산량은 10만5천TOE로 에너지 자립률은 약 14% 정도이다. 시·도별로는 서울시가 26.8%로 가장 높았고, 울산시 24.9%, 부산시 20.7%, 인천시 0.1%, 광주시 19.8%, 대전시 11.9%, 경기도 9%인데, 대구시는 23.4%로 평균 대비 비교적 높은 에너지 자립률을 나타내고 있다. 선진국 경우 에너지 자립률이 100%를 상회하는 처리시설이 많은 것은 시사하는 바가 크다.

에너지 생산량은 주로 하수처리 과정에서 발생하는 슬러지를 혐기성 발효 미생물을 이용하는 소화조에서 생산하는 바이오 메탄가스에 의한 전기 생산이다. 혐기성 소화조는 규모가 큰 처리장에서 주로 도입하는데, 전국 68개 처리장에 설치하였으며, 61개가 운영 중에 있다. 따라서 에너지 생산량은 소화조 설치 유무에 따라 차이가 나는데, 규모가 큰 대도시가 크다. 국내 소화조 운영 효율은 하수관로 정비 부실로 인한 불명수 유입으로 낮은 유입 하수 수질, 소화조 운영관리 기술 부족 등으로 인해 선진국에 비해 약 4분의 1 수준이다.

대구시 달서천하수처리장의 경우 염색공단에서 배출하는 색도를 제거하기 위해 에너지 소모가 큰 오존처리시설을 도입하였는데, 이것이 전체 에너지 사용량 중 약 40% 정도를 차지하고 있어, 처리 비용과 에너지 소모를 줄일 수 있는 최신의 혁신적인 하수고도처리 공법을 적용하여 재구축할 필요성이 크다.

에너지 사용량을 줄이기 위해서는 고효율 기기 도입과 혁신적인 처리 공정으로의 개선이 필요한데, 현재 국내에서는 유입 펌프 인버터 제어 운전, 공기 공급 최적화 시설 도입, 고효율 탈수기 도입 등 고효율 기기 도입에 국한하고 있다. 대구시는 에너지 절감을 위한 슬러지펌프 인버터 설치, 소화조 교반기 개체, 총인처리시설 펌프장 수위 운전 방식 개선 등 16건(3천786㎿h)의 운영 방법 개선으로 에너지 절감 사업을 추진하고 있다. 서부하수처리장은 2009년에 생물반응조 공기 공급을 위한 초미세 포기장치 교체사업으로 소요 에너지양의 약 절반 정도를 절감한 사례가 있다. 그러나 일부 시설은 장기 노후화로 인해 에너지가 과다하게 소요되고 있는 실정이므로 재구축 시기가 도래하였다.

에너지 생산량을 늘리기 위해서는, 바이오가스 생산 혐기성 소화조의 고효율화가 가장 중요하다. 다음으로 재생에너지 도입인데, 하수처리시설의 침전지, 반응조, 각종 시설물 지붕 등의 부지에 태양광 발전시설, 풍력, 소수력, 냉난방 열원 이용 등이 있다. 그러나 재생에너지는 부지 면적에 대한 생산 효율이 매우 낮아 한계가 있다.

서대구 고속철도 역세권 개발계획과 맞물려 달서천 및 북부 하수처리장·염색공단폐수처리장의 통합 지하화 사업이 추진 중에 있다. 이를 위한 기술개발과 사업화는 대구에 조성하고 있는 물산업클러스터와 함께 해야 한다. 더불어 에너지 절감을 위한 고효율 기기 및 저에너지 생물처리공정 개발 등 이와 연관된 에너지 자립화 프로젝트도 추진해야 한다. 이것이 곧 국내외 물산업 경쟁력 제고이다.