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2002년에 이미 OECD중 물 부족 국가로 오른 우리나라는 수자원의 악화와 중수도 설비비의 부담이 상수요금의 상승을 초래하자 급기야 환경부는 수자원의 재활용을적극 권장, 자구책 마련에 부심하고 있다.
일선 산업체는 이에 따라 하·폐수를 재처리한후 재사용하는 사업현장이 해마다 늘어나고 있는 추세이다.
더욱이 우리나라의 무분별한 물 소비 실태는 1인당 평균 409l로 국민소득을 감안하면 사실상 세계 최고의 국가로 오명이 씌워졌다.
현재 우리나라의 평균 물값은 m3당 316원으로 다른 나라의 1/3～1/9의 포물선을 그리고 있다.
각종 수질변동 시에 기존의 폐수처리 시스템과 하수종말처리 시스템에서도 대처 가능한 설비도입과 향후 3～4년 이내에 비용절감과설비비의 회수가 가능한 프로세스의패키지가 필요하자 업계는 발빠르게 움직이고 있다.
일련의 상황에 환경벤처기업인 미래환경기술(주)(www.fetco.co.kr)는 가좌하수종말처리장 방류수를 원수로 하여 가장 오염도가 높은 하절기와 동절기로 나눠 각 2회 이상, 1차에서 4차까지의 처리시스템에 의해 검증을 실시해 눈길을 끌었다.hkbs_img_2
현재 가동중인 국내 대부분의 하수 폐수 정수처리 시스템은 활성탄 여과 혹은 샌드여과를 이용해 처리하거나 그 변법들이 주종을 이루고 있어 운전시 소모성 비용이 증가하고 있다.
미래환경기술의 지철권<41.사진> 대표는 “수자원의 보호 개발 이용의 필요성을 위해 ‘범국민 물 절약-재이용 운동을 생활화 해야 한다”며 “물이야 말로 후손에게 물려줄 가장 소중한 자산 중 하나”라고 말했다.
처리코자 하는 원수 폐수의 수질변동 부하에 대한 대처능력이 없어 그 동안 관련업계는 시스템 운영에 적잖은 고통을 겪었다.hkbs_img_3
역세척교반 와류형 여과기의 선정으로 여과 속도를 최대 25m/hr까지 높일 수 있는 이점이 개발된 것이다. 와류 발생기를 이용하여 여재내부에 이물질의 침투를 축소시켜 처리효율을 증대시킨다는 구상이다.
역세기 교반기 작동으로 이물질의탈리 및 격리가 원활하도록 해 역세시간을 단축, 폐수의 발생량을 최소화했다. 일반 여과기에서 발생되는 채널링 현상도 역세 시 교반기 작동으로써 제거해 여재수명의 연장을 유도했다.
미래환경기술의 핵심기술장비 내용은 반응조, 디스크삼투막, 역세척교반 와류형여과기, 와류형 정밀여과기, 역삼투막 시스템 등을 갖추고 있다.
미래환경기술이 개발한 역세척 와류여과 시스템은 부유물질(SS) 유기물을 제거하는 시스템으로 역세척 교반 와형여과기의 직렬연결을 적용하고 있다.
개발기술은 적은 투자비용과 운전비용으로 수질 변동부하에 견딜 수 있는 설비 개발과 동시에 안정적인 수질공급은 물론 패키지 형 소규모 설비에서 대규모 처리시설까지 쉽게 적용할 수 있도록 했다.
미래환경기술의 지 철권 대표는 “국내 유수 수 처리 분야의 리더로서 후손에게 물려줄 아름다운 환경을 위해 한국의 새로운 환경지도를 펼쳐 보일 계획이다”고 말했다.
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역세척 와류형과 설계 인자
유입원수의 SS는 13.5mg/l 이하의 분석수치로, 평균 10mg/l의 값을 보였다.
탁도는 8.0인 입수 NTU에서 15NTU의 수질을 보였으며 변화폭도 적었다. 하수방류수 탁도 색도 미생물이 온도에 대해 변화추이를 보이고 있다.
이어 역세척 교반 와류형 여과기의 설계인자의 탁도는 원수 4.0~8.5NTU, 처리수는 0.3NTU의 양호한 수질을 나타냈다.
처리시설의 공정도는 하수방류수조-반응조-디스크드럼삼투막-역세척 교반 와류형 여과-와류형 여과-역삼투막-공업용수 생산라인으로 공급된다.
해당 시스템의 총 회수율은 약 98~99%에 해당하나 제2의 부산물인 폐수 발생량은 유입원수의 2~3%정도의 세척수만 발생한다. 이를 농축조에서 농축 후 상등수를 원수조로 반송할 경우에는 최종 1%만큼의 폐수만 발생되는 것이다.
공정별 기능
역세척의 와류여과 장치는 하향류실 와류여과와 역세권의 여과장치로 편성됐다. 장치의 원리로는 여과장치 상부에서 볼텍스 와류발생으로 인해 유입수가 여과 상부 층에서 와류를 형성해 여과지 상부 층에 오염물질 부착을 막아주게 되는데 이는 근본적인 여과효과의 향상을 가져온다.
역세시는 여과지에 오염되어 머드풀록 형태로 형성된 오염물질을 효과적으로 탈리하기 위해 교반기를 작동한다. 교반기는 10rpm의 교반기를 이용해 여과지 여재를 흔들어 오염물질을 탈리한다.
1차 역세척교반 와류형 여과기는 기존의 다층 여과기와 같이 여재를 적층하고 상부에 교반기가 설치돼 있다.
여과 시에는 와류를 발생시켜 탁도를 0.4～0.5이하로 유지하는 설비로 갖춰졌다.
2차 와류형여과기는 미세 스라그볼 여재를 이용해 처리하는 것으로 상부 여재의 크기가 0.23～0.3mm 정도로 아주 미세한 그라그볼을 사용해 1차 역세척 교반 와류형 여과기에서 완전히 제거되지 않은 미립자 성분을 제거하기 위해 설치했다.
이는 정밀여과의 역세 및 세정주기를 연장하고 여재 보충만으로도지속적인 사용이 가능하도록 일종의안전장치를 구성한 것이다.
수질은 SDI(Silt Density Index)값을 4이하로 유지토록 한데 이어SS가 1mg/l로 측정될 정도로 맑은 물인 순수가 생성된다.
설비의 독창성
하수방류수 재이용기술 원리
효율적이고 안정적인 처리를 위해 역세척교반 와류형 정밀여과, 순으로 단위공정을 구성했다. 기존의 샌드 대신 소요면적과 항상 일정한 수질처리를 생산할 수 있는 기술개발에 주력하고 있다. 또한 역세시 교반장치의 가동으로 여재에 싸인 오염물질을 제거해 여재의 오염도를 최소화함으로써 역세 후 안정적인 처리수질과 역세폐수의 발생을 대폭 감소시켰다.
역세척교반 와류 형의 정밀여과는 아주 미세한 0,23mm 스라그볼 여재를 사용해 처리한다.
이는 표면여과를 이용한 여과방식을적용한 것인데 와류형 여과처리수의 색도, 탁도, 미생물 오염농도를 제거하기 위해 미생물 및 폐수에 강한 철강생산 부산물 스라그볼 0.23모델을 사용함으로써 세정 사이클 및 반영구적 수명 등의 운전비용의 절감 또는처리효과의 극대화를 기대할 수있다.
역세권교반 와류형 여과기는 하수 재이용 시스템에서 직렬로 연결하되 전단의 여과기는 역세척교반 와류를 여과기 내부에서 이뤄지도록 해 여과기 내부에서 오염물이 여재에 쌓이지 않도록 했다.
후단의 와류형 여과기는 미세 여재 0.23mm 스라그만을 이용해 와류형 여과기 처리수를 탁도 0.3이하로 했다. SDI값을 5이하로 낮추는 설비이다. 또한 디스크삼투막의 처리수는 SS를 1～30ppm이하로 하고 역세형 교반 와류형 여과기의 역세 주기를 1일 1～2회에 의하며 2차 와류형 여과기의 역세 주기는 1일 혹은 2일에 한차례씩 역세할 수 있도록 했다.
여타 기술과의 차별화
여과기내의 와류를 생성해 부유물질을 한 곳으로 모이게 하고 역세척시 여재사이에 싸인 부유물질이 위로 올라갈 수 있도록흔들어 주는 기술이다.
와류형 여과기 내부에 미세여재를적재하여 여재상부에서 원형을 그리며 회전시켜 접촉면적을 크게 하고 처리 효율을 개선하는 기술이다.
역세척교반의 와류여과와 시스템을 공정으로 하여 하·폐수 방류수를 정밀 여과하는 공정구성 기술을 들 수 있다.
일반적인 여과기는 가압식 여과로써 심층여과에 해당하나 미래환경기술의 여과기술은 와류를 일으켜 여재 적재 층을 줄이고 차압을 없애 빠른 선속도를 가질 수 있어 단위면적당 처리효율을 향상시킨다.
여재내 이 물질의 침투가 없으므로 여과기 상부에 100메쉬 이하의 여재를 사용한다.
일반적으로 여과기는 하부에서 공기와 물로 역세한다. 여과면적이 크거나 폴리머 실트 유기물질이 많은 폐수는 더욱 역세에 대한 어려움이 있으며 따라서 여재 교체주기 또한 짧아지게 된다.
이는 운전비용 상승으로 이어진다.
역세척 교반 와류형 여과기를 사용해 여재의 교체 주기를 연장하고 여재사용량을 줄여 운전비용의 최소화와 더불어 직렬연결식은 최적의 처리수질을 자부한다.
기술의 진보성
기존의 재래식 여과기를 사용해 부유물질을 제거하는 데 그 목적이 있으나 볼텍스 와류를 발생해 오염물질 여재 상부에 탈착방지함으로 안정된 수질확보가 가능하다.
이 같은 기술은 미세한 크기의 오염물질인 부유물질 색도 탁도를 거대화 시킨 후 이를 역세척 와류여과 공법을 이용해 완전히 제거한다. 또한 처리코자 하는 수질에 따라 여재의 기공을 선정할 수 있어 처리수의 입도를 선정 처리할 수 있다.
소요부지 면적에 대한 유량 증가 시, 기존설비에 추가증설이 용이해 경제적이며 안정적인 수질을 단시간에 확보할 수 있다.
원 폐수의 이물질 분석결과에 따라 약품의 사용량 및 지속적인 사용여부를 확인할 수 있다.
운전비용의 절감이 기대되므로 운영면에서도 매우 효율적인 설비이다.
역세척교반 와류형 여과기의 선정으로 여과속도를 최대 30m/hr까지 높일 수 있다. 와류 발생기를 이용해 여재내부에이 물질의 침투를 억제하고 역세 시는 교반기 작동으로 인해 이물질의 탈리 및 격리가 원활하도록 해 역세시간의 단축과 역세 폐수의 발생을 최소화했다.
원수에 따라 와류형 여과기는 엘보를 이용하거나 혹은 교반기형 임펠라 및 펠톤 톤수차를 이용한 와류를 발생시켜 처리효율의 극대화를 꾀할 수 있다.
기술의 타당성
유입수의 부하변동에도 하·폐수가 안정적으로 정밀여과를 가능토록 처리할 수 있는 기술을 선보인다. 역세척 교반의 와류형 여과기를 이용해 원 폐수의수질변동에도 충분한 처리효율을 가질 수 있으며 양질의 처리수질은 상시 안정적으로 유지할 수 있다.
무엇보다 미래환경기술은 폐수 발생량을 최소화하여 운전비용을 절감화하는 노하우가 이목을 끈다.
역세척교반 와류형 여과기를 이용해 여재의 대부분이 스라그볼과 같은 반영구적 소재를 사용하므로 여재의 교체가 거의 불필요 한점도 이점이다. 연간 약 5～10%정도의 여재를 보충하는 것이 고작이다.
이에 따라 여재의 교체에 따른 비용뿐만 아니라, 폐기물에 대한 처리비용의 감소와 짧은 역세시간에 의한 역세수의 발생이 적어 폐수처리 비용 또한 절감했다.
미래환경기술이 지난 99년 6월부터 2002년 12월까지 무려 27개월에 걸쳐 개발한 각종 선진기술은 다년간의 경험에 의해 결실을 맺게 됐다.
국내외 기술동향을 분석한 뒤개발계획 수립과 국내외 기술동향에대한 전반적인 조사 분석에 들어갔다.
초창기 여재관련 자료수집과 각종 실험, 여재의 선속도의 증가를 위한 실험을 거쳐 여재의 적합성 여부 실험을 개발했다.
지난 2001년 2월, 미래환경기술 주식회사를 설립한 이래 2002년 2월, 바이오매스를 개발한 데 이어 12월에는 여과조의 세척장치로 환경신기술 기업벤처 등록을 마쳤다.
지난해는 포스콘 기술협약을 체결하고 한국전력의 협력업체로 등록했으며 마침내 지난해 6월, ISO9001 인증 이후 DOW CHEMICAL 기술협약을 체결했다.
회사는 신기술 V/F시스템의 이론을 정립하고 수질에 따라 사용된 약품의 개발선정, 신기술 하수 처리재 이용장치의 고안, 설계 및 제작에 심혈을 기울였다.
2001년 10월께는 프로세스의 실시설계와 현재까지 신기술의 하수재 이용처리 장치의 제작, 설치 가동 중이다.
미래환경기술은 짧은 연륜에도 불구, LG전자 삼성기술원 모토로라 쏘니 동보화학 한국전력 베올리아워터 INI STEEL 한라중공업 기산건설 아시아나항공, 크라운 럭키금속 기아자동차 KCC 한화 등 굵직한 국내 대기업에 대한 수주실적을 기록, 장족의 발전을 거듭하고 있다.
한편, 미래환경연구소는 서울 성동구 성수2동에공장을 설립, 100%의 국산화율을 자랑하며 5명의 개발인력이 밤낮없이 설계 프로그램을 제작, 성공했다.
회사는 기술영업부와 연구개발부 설계감리부 해외영업부 공사관리부로 나뉘어 21세기의 미래지향적인 벤처기업을 위해 강력 드라이브하고 있다.
이들은 당시 박기성 강동호 설계책임자와 기술요원으로 지철권 김현경 채총훈 이현주씨와 함께 이상철 개발책임자의 진두지휘아래 오늘에 이른다.
경기 성남시 분당구 금곡동에 자리한 미래환경기술의 신청설비와 관련된 산업재산권의 보유현황은 다음과 같다.
여과조의 역세척 장치를 비롯 와류형 여과기를 이용한 하수재이용 처리장치, 오폐수처리용 디스크드럼 필터, 펠톤수차 및 와류발생 장치를 이용한 여과장치가 포함된다.
그 동안 기술실적에 따른 판매실적은 23억2천여만원으로 일선 하수방류수에 납품했다.
가좌하수종말처리장에 이어 대청댐용수, 강남화성폐수재이용 설치공사와 아산호용수, 한라공조공업용수정수처리공사, 기산건설공업용수 정수처리공사 등 눈부신 사업성공을 기록하고 있다.
미래환경기술의 지철권 대표는 “다가오는 2050년에는 전 지구상의 2/3가 물부족 위협에 직면하게 된다”며“정부는 물론 환경NGO들은 태부족한 물보호와 개발, 이용에 좀더 적극적인 묘안 찾기에 나설 때”라고 덧붙였다.