[주목받는 기업] CSBRⓇ·MCSBRⓇ 수처리 공법 개발한 ㈜로스웰워터, 2030년 수익율 톱 글로벌 물기업이 목표

CSBRⓇ 공법, 전 세계 38개 하·폐수처리장서 가동 중…공사비(30%)·운영비(15%)·부지면적(50%) 절감 기술

MCSBRⓇ 공법, 환경신기술 인증…부지 증설 없이 처리용량 50% 확장 및 건설비 70% 절감

‘깨끗한 물과 위생’은 2016년 UN이 선정한 ‘지속가능개발목표(Sustainable Development Goals, SDGs)’ 중 하나로 지구촌이 힘을 모아 달성해야 할 중요한 목표이다. 물과 위생에서 가장 중요한 역할을 하는 것은 단연 하수처리시설이다.

 

최근 우리나라 공공하수처리시설은 시설 노후화, 고농도 하수 유입 등 다양한 문제에 직면해 전반적인 시설 개선 및 재건설이 요구되고 있다. 우리나라 하수처리시설은 1990년대 이후 집중 건설돼 2030년 기준 경과 년수 25년 이상 된 노후시설이 전체의 42%를 차지하게 된다.

또한 도시화에 따른 인구 집중현상과 생활환경 변화로 인해 하수 내 오염물질이 증가하고 있다. 이로 인해 1990년대 설치 당시 예측한 오염부하 수치를 상회하는 고농도 하수가 유입돼 하수처리시설은 운영 한계에 다다라 성능 강화 및 용량 증설이 불가피한 상황이다. 이와 함께 지난해 9월 한경유역환경청은 2030년부터 한강 본류 하수처리시설(500㎥/일 이상)에 대해 법정 기준보다 방류수 수질기준을 2배 강화한다고 발표했다. 이에 정부는 2040년까지 공공하수처리시설 67개소의 신·증설 및 시설개량에 12조5천억 원을 투입할 계획이라고 밝혔다. 

이러한 하수처리시설의 신·증설 등 개선에 대한 필요성과 오랜 숙원사업인 악취 민원을 해결하기 위한 방안으로 하수처리시설의 현대화를 통한 지하화가 각광받고 있다.

CSBRⓇ, 공사비·운영비·부지면적 절감시킬 수 있어

하수처리시설 지하화 사업을 국내 최초로 성공해 업계의 게임체인저로 자리매김한 기업이 있다. 바로 친환경 생물학적 수처리 공법 전문기업인 ㈜로스웰워터(대표이사 이건호·www.rothwellwater.co.kr)다. ㈜로스웰워터는 △패키지강관을 이용한 SBR(연속회분식 반응조) 하수고도처리시스템(제10-1510405호 / 2015년 4월 2일 등록) △CMBR 하·폐수처리시스템(제10-1472421호 / 2014년 12월 8일 등록) △반송라인에 슬러지 정제시스템을 두어 용량을 증대시킨 BNR시스템(제10-1744451호 / 2017년 5월 31일 등록) △MCSBR을 적용한 하·폐수처리시스템(제10-1927520호 / 2018년 12월 4일 등록) 등 4건의 수처리 관련 특허를 보유하고 있으며, 2020년에는 MCSBR 공법으로 환경신기술 인·검증 취득까지 완료했다.

㈜로스웰워터는 출발부터 남달랐다. 2012년 캐나다 발명가인 피터 팀파니(Peter L. Timpany) 최고기술경영자(CTO)와 이건호 대표이사가 공동으로 창업해 본 글로벌(Born Global) 기업으로 시작했다. 현재 ㈜로스웰워터의 핵심 기술인 CSBR(연속흐름회분식) 공법은 국내 17곳의 처리시설을 비롯해 전 세계 38개 나라에서 성공적으로 가동되고 있어 글로벌 기업의 면모를 여실히 드러내고 있다.

또한 CSBR 공법을 적용한 안양새물공원(박달하수처리장 지하화)은 포스코E&C가 준공한 시설로서, 국제물협회(IWA) 주관 ‘2017년 자원회복 우수 프로젝트 및 기술 공모’ 부문에서 우승을 차지해 기술의 경쟁력을 세계적으로 인정받았다.

㈜로스웰워터의 CSBRⓇ 공법을 적용한 안양새물공원(박달하수처리장 지하화)은 포스코E&C가 준공한 시설로서, 국제물협회(IWA) 주관 ‘2017년 자원회복 우수 프로젝트 및 기술 공모’ 부문에서 우승을 차지해 기술의 경쟁력을 세계적으로 인정받았다.

 

SBR의 단점인 배치식 운전흐름을 연속흐름으로 개선

■ CSBRⓇ 공법 ㈜로스웰워터의 대표적 기술인 CSBR(Constant Level and Continuous Flow Sequencing Batch Reactor, 연속흐름회분식 수처리 기술)은 기존 공법 대비 공사비 30%, 운영비 15%, 부지면적 50%를 절감시킬 수 있는 경제성이 뛰어난 기술이다. CSBR은 고도처리 공법인 A2O와 SBR(연속회분식 반응조)을 혼합해 SBR의 단점인 배치식 운전흐름을 연속흐름으로 개선했다. 

CSBR의 처리 흐름도를 보면, 연속 처리흐름을 갖는 A2O 활성슬러지 방식을 전 단계에 배열하고 고정수위를 유지하는 2계열의 SBR 방식을 A2O 공정 후단에 배치해 각 공정의 장점을 부각시킨 기술로 탄생시켰다. 또한 세계 최초로 공기 송풍기의 압력을 이용한 수리학적 디캔터(Decanter) 방식을 채택해 고장률 제로의 안전한 처리배출방식을 구현했다. 이러한 기술력을 바탕으로 CSBR은 화학약품 없이 생물화학적 산소요구량(BOD) 10㎎/L 이하, 화학적 산소요구량(COD) 40㎎/L 이하, 총질소(T-N) 15㎎/L 이하, 총인(T-P) 1㎎/L 이하의 고효율 재이용 수질기준을 보증한다.

 

인도 뭄바이 하수처리시설 수주…CSBRⓇ 뛰어난 경제성 입증

㈜로스웰워터는 CSBR 공법으로 지난해 굴지의 글로벌 물기업과 경쟁을 벌여 뭄바이에 위치한 반두프(Bhandup) 하수처리시설(21만5천㎥/일)을 수주하는 쾌거를 이뤘다. 이 계약은 100억 원 규모로, 공사비 60억 원과 15년간 운영비 40억 원에 달하는 대규모 수주이다. 입찰에 참여한 SBR 경쟁 기업과 비교한 결과 부지면적은 70%, 공사비 53%, 소요 동력 22%를 절감하는 월등한 경쟁력을 확인할 수 있었다.

반두프 하수처리시설의 계약을 체결하기까지 CSBR의 저렴한 공사비로 해프닝이 벌어지기도 했다. 현지 한 언론매체에서 절반밖에 안 되는 입찰비에 문제 제기를 한 것이다. 이에 뭄바이 시청에서 7명의 실사단을 한국으로 파견해 CSBR로 가동되는 처리시설을 방문, 운영 안정성을 확인했다. 이후 CSBR 공법을 인정하는 기사가 특집으로 다뤄지며, 효율적이며 경제성 있는 기술로 인도 시장 진출을 가속화시키는 계기가 됐다. ㈜로스웰워터는 현재 인도 시장에서 더욱 활발히 사업을 펼치기 위해 별도의 지사를 운영하고 있다.

MCSBRⓇ 공법 개발, 환경신기술 인·검증 취득 완료

■ MCSBRⓇ 공법  ㈜로스웰워터 이건호 대표이사는 여기에 안주하지 않았다. 2012년 12월 창업 이후 증축·리모델링에 끊임없는 연구와 도전을 거듭한 끝에 CSBR을 한 단계 업그레이드시킨 MCSBR(Modified Condensing Sludge Bio Reactor, 모디파이드 CSBR) 개발에 성공했다.

MCSBR은 하수처리시설의 용량 및 부하 확장에 최적화된 기술이다. 한계에 달한 기존 하수처리시설의 처리능력을 부지 증설 없이 내부 공정 개선을 통해 최대 50%까지 증대시킬 수 있다. 환경신기술 인·검증을 받은 MCSBR에는 △기능성 담체 △하이드로 사이클론(Hydro Cyclone)을 이용한 탈기시스템 △파형강관을 이용한 패키지형 생물반응조 하드웨어 등 총 3가지 핵심 신기술이 탑재돼 있다.

K-5B 미생물 기능성 담체(Media)는 △유량·오염부하 증대 대응 △계절 및 강우 등 유량 변동 시 안정적 처리 △패키지 소형 수처리장치의 요건 강화 등을 위해 개발됐다. SBR 공정 전단 A2O 호기조에서 질산화를 촉진하기 위해 사용되는 K-5B 담체는 세계적으로 인정받은 대한민국 디자인 특허인 K-5 담체에 화장품 보습제로 사용되는 트레할로스(Trehalose) 성분의 배양액을 특수공법으로 혼화해 기존 담체 대비 세포 부착능력을 30% 이상 향상시켰다.

 

K-5B 담체는 신기술 검증을 통해 물리적 특성과 처리 시스템에 미치는 기여도 모두에서 우수한 성능을 입증했다. 미생물 부착량 분석결과(VSS), 투입 초기(동절기 90일 전후) 시 K-5가 K-5B보다 부착량이 높았지만 본격적인 부착·탈리가 진행되는 시점인 6개월 이후부터는 K-5B가 우수한 부착성능을 보이기 시작했다.

이후 200일 경과시점에서 K-5B는 K-5 대비 35.8%의 향상된 부착특성을 지속하는 것으로 검증됐다. 또한 담체 1개당 미생물 부착량을 비교했을 때 200일 경과시점에서 K-5B는 K-5 대비 최대 45.7% 증가한 것으로 검증됐다. 실제 ㈜로스웰워터는 고양시 벽제하수처리시설 확장 공사에 K-5B 기능성 담체를 적용해 공사비 40억 원 절감 및 180% 증가된 오염부하를 해결하는 우수한 성과를 나타냈다.

㈜로스웰워터는 고양시 벽제하수처리시설 확장 공사에 K-5B 기능성 담체를 적용, 공사비 40억 원 절감 및 180% 증가된 오염부하를 해결하는 우수한 성과를 나타냈다.

 

사이클론 탈기시스템, 침강성능 및 처리효율 높여

생물학적 처리 공정에는 미생물 성장에 필수적인 산소를 공급하기 위해 공기가 투입된다. 이 과정에서 산소뿐만 아니라 질소가 함께 폭기되며, 산소보다 가벼운 질소와 과포화된 산소는 후속 공정에 악영향을 미친다.

질소는 슬러지의 침전 특성을 저해시켜 유실 및 수질사고를 유발하며, 과포화된 산소는 무산소조 기능을 저해해 총질소(T-N) 제거효율과 최종 처리수의 총인(T-P)의 제거 효율을 저감시킨다. 슬러지 내 질소 및 산소를 효과적으로 탈기해야지 만 처리효율을 높이고 침전성능을 향상시켜 반응조의 용량 또한 증대시킬 수 있다.

㈜로스웰워터는 베이징 올림픽(2022년 2월 4일〜20일) 기간 중 30% 처리 용량이 증대된 베이징 칭허(Qinghe) 하수처리시설의 확장을 위해 폴란드의 옥탑형 진공 탈기시스템인 BiogradexⓇ 기술을 도입해 130% 용량 확충을 성공적으로 마쳤다. 이러한 반응조 증설 없이 시설을 확충한 경험을 바탕으로 하이드로 사이클론을 이용한 탈기시스템을 개발해 침강성, 탈질 효율, 폭기 에너지 효율을 모두 높인 기술을 구현해냈다.

㈜로스웰워터는 베이징 올림픽(2022년 2월 4일〜20일) 기간 중 30% 처리 용량이 증대된 베이징 칭허(Qinghe) 하수처리시설의 확장을 위해 폴란드의 옥탑형 진공 탈기시스템인 BiogradexⓇ 기술을 도입해 130% 용량 확충을 성공적으로 마쳤다.

 

MCSBRⓇ, 공사비 70% 낮추고 성능 30% 증가시켜

특히 MCSBR에 탑재된 하이드로 사이클론을 이용한 탈기시스템(MCSBR 탈기시스템)은 호기조 전체 슬러지(Main Process Stream) 대상의 기존 방식이 아닌 반송 슬러지(Side Stream)를 대상으로 탈기해 운영비를 낮췄다. 또한 반송 슬러지 라인에 하이드로 사이클론을 설치해 기존 대비 외관 시설을 단순화시켰을 뿐만 아니라 농축까지 시켜 탈리된 슬러지는 다시 호기조로 보내 이중 처리 효과까지 얻을 수 있다.

 

MCSBR 탈기시스템은 신기술 검증을 통해 △침전조 슬러지 계면 하강 효과 △반응조 MLSS 증대 효과 △반응조 침강성 제고 효과를 검증했다. 또한 A2O 공정 반응 메커니즘을 제고시켜 처리효율을 향상시키며, 슬러지 탈기로 비중 및 침강성을 제고시켜 용량 증대와 함께 환경·경제적 비용의 최소화 효과까지 기대할 수 있다. 

삼성전자 평택 고덕 산단 폐수처리장 1·2·3 계열 호기조에 MCSBRⓇ 탈기시스템 적용 전(왼쪽) 및 적용 후(오른쪽)의 SV30 측정 결과 모습.

 

MCSBR 탈기시스템은 삼성전자 평택반도체 제1폐수처리장 확장 사업에서 그 성능을 입증했다. 제1폐수처리장은 기존 10만㎥/일에서 12만㎥/일로 증설이 불가피했으며, 기존구조물 변경 및 처리장 운영 중단 없이 6개월 내 공사를 완료해야 했다.

이에 ㈜로스웰워터는 상부에 사이클론을 병합한 확장 기술을 적용해 기한 내 완공은 물론 처리용량 120% 달성, 설계수질 기준 이하 만족, 폐기물 슬러지 50%·송풍량 40% 저감 및 방류수질 조건을 달성시키는 놀라운 성과가 나타났다. 또한 추가적인 약품·여과 장치 없이 최종 방류수질의 총부유고형물(TSS)을 10㎎/L 이하로, 총인(T-N) 배출수를 0.2㎎/L로 낮추는 성과까지 보였다.

 

삼성전자 평택 고덕 산단 제1폐수처리장 확장공사에 ㈜로스웰워터의 MCSBRⓇ 공법을 적용하여 폐기물 슬러지 50% 절감, 송풍량 40% 절감은 물론 모든 방류수질 조건 을 획기적으로 개선했다. 아래 사진 좌측부터 하이드로 사이클론 펌프, 하이드로 사이클론 배관, 멀티 하이드로 사이클론 상부 모습.

 

파형강관·강판을 이용한 분산형 소규모 하수처리시설 개발

■ 패키지 CSBRⓇ 대형 하수처리시설이 대부분을 차지하는 우리나라와 달리 외국에서는 분산형 소규모 하수처리시설이 널리 사용되고 있다. ㈜로스웰워터는 볼리비아 정부의 구매조건부 사업의 일환으로 패키지 소형처리시설을 개발했다. 소형 패키지 시스템은 CSBR의 검증된 설계기법을 적용했으며, 파형강관 및 파형강판을 이용해 6개월 이내 설치가 가능하고 기존 콘크리트 구조물 대비 공사비를 50% 절감할 수 있다. 또한 세라믹 코팅을 더해 30년 이상의 내구연한을 유지할 수 있으며, 모듈 형태로 반응조 증설이 용이해 현장 적용성이 뛰어나다.

증설이 필요한 중·대형 처리시설의 적용성을 판단하기 위한 시험용 파일럿 시설로 사용이 가능하며, 도서지역·산촌부락·공원 등 처리용량 30〜3천㎥ 규모의 시설에 적합하다. ㈜로스웰워터는 2020년 구리하수처리시설 내 파일럿 플랜트에서 신기술 검증을 완료했으며, 볼리비아 타리아(Tarija)시에 마을하수처리시설(100㎥/일)을 기존 대비 50% 공사비로 건설해 현재 운영 중에 있다.

 

‘수처리 물사업 개발자’로 사업 비전 확대

㈜로스웰워터는 기술의 우수성과 실적을 바탕으로 ‘2019년 기술혁신형 중소기업(IINOBIZ) 인증(A등급)’을 받았으며, ‘2020년 경기도 유망환경기업’에 지정됐다. 또한 2022년에는 ‘이노비즈 중소기업기술대전 혁신기술부문’에서 ‘대통령상’ 수상을 비롯해 ‘제7회 디지털 이노베이션 환경부문 대상’을 수상하는 쾌거를 이뤘다. 

㈜로스웰워터의 도전은 계속되고 있다. 이건호 대표이사는 ‘2030년 수익률 부분 넘버원(NO.1) 글로벌 물기업으로 성장’이라는 혁신 비전을 세웠다. 경쟁력이 입증된 수처리 공법을 세계 최고 수준의 친환경, 저에너지, 고효율 기술로 업그레이드시켜 경쟁력의 원천으로 삼을 계획이다.

또한 현재 수처리 공법 시스템 납품 기업에서 사업개발, 설계, 시공, 운영을 총괄하는 ‘수처리 물사업 개발자(Developer)’ 분야로 사업 비전을 확대시켜 글로벌 물기업으로의 성장을 가속화하고 있다. 앞으로의 ㈜로스웰워터의 행보가 기대된다.

이건호 대표이사는 “그동안 기술 개발에 매진한 결과, 국내외 많은 실적을 쌓아 외국에서도 우리 회사를 인정하는 시각이 많아지고 있다”라면서 “현재 우리나라 ‘글로벌 10대 물기업’이 아직 존재하지 않아, 앞으로 기술 개발과 사업 확장을 통해 ‘대한민국 10대 물기업’이 되겠다”고 밝혔다.  

[배민지 기자]

[『워터저널』 2023년 5월호에 게재]