[영국] 노팅엄대, AI 기반 하수처리장 생물막 모니터링 기술 연구비 확보

오프왓 '워터 디스커버리 챌린지' 최종 후보 선정… 10만파운드 지원

지능형 생물막 모니터링으로 하수처리 생물학적 변화 조기 감지 및 성능 최적화

노팅엄대학교(University of Nottingham) 연구진은 하수처리용 새로운 인공지능(AI) 시스템 개발을 위해 연구 자금을 지원받았다. [사진제공(Photo Source) = University of Nottingham]

 

노팅엄대학교(University of Nottingham) 연구진이 하수처리용 새로운 인공지능(AI) 시스템 개발을 위해 연구 자금을 지원받았다.

올리버 피셔(Oliver Fisher) 화학환경공학과 조교수가 이끄는 연구팀은 영국 수자원청 오프왓(Ofwat)의 물 혁신 기금(Water Innovation Fund)이 주관하는 총 750만 파운드(약 143억9천만 원) 규모의 '워터 디스커버리 챌린지(Water Discovery Challenge)' 최종 후보에 선정되었으며, 'BioSense: AI 기반 생물막 상태 모니터링을 통한 탄력적인 하수처리 시스템 개발(BioSense: AI-Enabled Monitoring of Biofilm State for Resilient Wastewater Treatment)' 프로젝트에 10만 파운드(약 2억 원)를 지원받게 됐다.

연구진은 처리 공정을 방해하지 않고 미생물 생물막의 상태와 활동을 지속적으로 파악할 수 있는 지능형 모니터링 기술을 개발할 예정이다. 이 기술은 운영자가 생물학적 변화를 조기에 감지하고 처리 성능을 최적화하며, 기후 변화·인구 증가·강화된 환경 규제 등으로 인한 압력 속에서 하수 인프라의 회복력을 높이는 데 기여할 잠재력을 갖고 있다.

하수처리는 수십억 개의 미생물이 오염물질을 제거하고 처리된 물이 안전하게 방류하는 과정으로 이뤄진다. 그러나 이러한 미생물 군집은 운영자에게 거의 보이지 않으며, 성능은 대개 간접적인 공정 측정이나 사후 실험실 테스트를 통해서만 추정된다. 

스마트 센서가 기계 설비 모니터링을 혁신했듯이, BioSense는 하수 처리의 핵심인 생물 군집에도 동일한 수준의 가시성을 제공해 성능 저하 전에 시스템 반응을 이해할 수 있도록 돕는 것을 목표로 한다.

워터 디스커버리 챌린지는 오프왓의 물 혁신 기금의 일환으로, 물 분야의 주요 과제를 해결하기 위한 다양한 솔루션을 지원한다. 특히. 물 분야에 새롭게 진입한 개발자를 포함해 산업 전반의 혁신가들의 아이디어 개발을 장려하는 데 중점을 두고 있다.

최종 진출자인 올리버 피셔 교수와 아스마 아흐메드(Asma Ahmed)는 시드 펀딩과 더불어 7개월 간 물 관련 기업 및 전문가들의 멘토링을 받아 개발을 가속화하고 실제 환경에서 솔루션을 시험하게 된다.

피셔 교수는 “하수처리는 건강한 미생물 군집에 달려 있지만, 현재로서는 문제가 발생한 후에야 시스템 작동을 제한적으로 파악할 수 있다"며 "BioSense는 생물막 상태에 대한 지속적인 정보를 제공해 이러한 문제를 해결할 수 있다”고 강조했다.

이어 “BioSense는 운영자에게 성능 최적화와 회복력 향상, 미처리 하수로 인한 환경 위험 감소에 필요한 정보를 제공할 잠재력을 갖고 있다"며 "궁극적으로 물 분야가 단순히 생물학적 실패에 대응하는 단계를 넘어 이를 예측하고 예방하는 단계로 나아가도록 돕고자 한다”고 말했다.

조 졸리(Jo Jolly) 오프왓의 혁신 담당 이사는 "급변하는 기후 속에서 미래 세대까지 포함해 모든 생명과 생계를 지탱할 수 있는 물시스템을 구축하는 것이 그 어느 때보다 중요하다"며 "물 분야 외부의 혁신가들에게 문을 열어줌으로써 가장 큰 과제를 해결할 새로운 관점을 얻고자 한다"고 말했다. 

이어 "결선 진출 프로젝트를 통해 우리는 기후 및 자연 위기를 해결하는 데 지성과 창의력의 한계가 없음을 다시금 깨닫게 된다"며 "중요한 과제는 이러한 아이디어들을 현장에서 실질적인 영향력을 발휘하도록 구현하는 것"이라고 덧붙였다.

2027년 4월에는 20명의 결선 진출자 중 최대 10명이 각각 최대 55만 파운드(약 10억6천만 원)를 추가로 지원받아 아이디어를 발전시키고 실제 환경에서 시험할 수 있게 된다. 또한 혁신이 물 분야에서 성공적으로 자리 잡을 수 있도록 5개월간의 추가적인 비재정적 지원과 업계 멘토링 패키기도 제공된다.

이번 공모전은 네스타(Nesta) 산하 혁신상 전문기관 챌린지 웍스(Challenge Works)가 아럽(Arup) 및 아일 유틸리티(Isle Utilities)와 협력해 주관하며, 물 혁신 기금의 여러 프로그램 중 하나다. 물 혁신 기금은 물 분야가 미래 도전에 대비하고 고객과 환경에 더 나은 결과를 제공할 수 있도록 혁신을 추진하는 오프왓의 핵심 전략 중 하나다.

[원문보기]

AI-enabled monitoring of wastewater biofilms research awarded funding

 

Engineers from the University of Nottingham have been awarded funding to develop a new AI monitoring system for wastewater.

Researchers from the Department of Chemical and Environmental Engineering are finalists in the £7.5 million Water Discovery Challenge from Ofwat's Water Innovation Fund and have been awarded £100,000 to develop BioSense: AI-Enabled Monitoring of Biofilm State for Resilient Wastewater Treatment.

The Nottingham team led by Dr Oliver Fisher will develop an intelligent monitoring approach capable of providing continuous insight into the condition and activity of microbial biofilms without disrupting treatment processes. The technology has the potential to help operators detect biological changes earlier, optimise treatment performance and build greater resilience into wastewater infrastructure as pressures from climate change, population growth and stricter environmental regulations continue to increase.

Wastewater treatment relies on billions of microscopic microorganisms working continuously to remove pollutants from water before it is safely returned to the environment. Yet, despite being the backbone of biological treatment, these microbial communities remain largely hidden from operators.

Their performance is often inferred from indirect process measurements or laboratory testing after changes have already occurred. Just as smart sensors have transformed the monitoring of mechanical assets, BioSense aims to bring the same level of visibility to the living biology that underpins wastewater treatment, enabling operators to better understand how biological systems are responding before performance begins to decline.

The Water Discovery Challenge is part of Ofwat’s Water Innovation Fund which is supporting a multitude of solutions that tackle the water sector’s greatest challenges across multiple competitions. The Water Discovery Challenge is dedicated to supporting the development of ideas from innovators across industries, particularly those new to the water sector.

As well as seed funding, as finalists, Oliver Fisher and Asma Ahmed will receive seven months of commercialisation support and mentorship from water companies and sector experts to accelerate development and evaluate the solution in real-world settings.

Dr Oliver Fisher, Assistant Professor in Chemical and Environmental Engineering at the University of Nottingham, said: “Wastewater treatment depends on healthy microbial communities, yet we currently have very limited visibility of how these systems are performing until problems have already developed. By providing continuous insight into biofilm health."

Dr Oliver Fisher, Assistant Professor in Chemical and Environmental Engineering at the University of Nottingham said: 

"BioSense has the potential to give operators the information they need to proactively optimise treatment performance, improve resilience and reduce environmental risk from untreated wastewater. Ultimately, we want to help the water sector move from reacting to biological failures towards anticipating and preventing them."

Jo Jolly, Director, Innovation, Ofwat said:

"With our rapidly changing climate, it is more vital more than ever that we double down on our efforts to create a water system able to support lives and livelihoods, including for future generations we will never meet. In opening our doors to innovators outside the water sector, we have invited fresh perspectives to tackle head-on some of our greatest challenges.

With this line-up of finalist projects, we are reminded that tackling the climate and nature crises isn’t limited by intellect or creativity. The array of new ideas from new players is astounding. The challenge is getting these ideas delivering impact on the ground, with the sense of urgency these times need."

In April 2027, as many as 10 of the 20 finalists will go on to win up to £550,000 each to further develop and test their ideas, and will be offered an additional five-month package of non-financial support and sector mentorship, to maximise the chance of the innovations launching and succeeding in the water sector.

The challenge is run by innovation prize experts Challenge Works, part of Nesta, in partnership with Arup and Isle Utilities, and is part of a series of competitions from the Water Innovation Fund.

The Water Innovation Fund is a key pillar in Ofwat’s mission to drive innovation that ensures the water sector is ready for the challenges of the future and results in better outcomes for customers and the environment.

To find out more about all twenty finalists, visit: https://waterinnovation.challenges.org/water-discovery-challenge/

[출처 = 노팅엄대학교(University of Nottingham)(https://www.nottingham.ac.uk/news/ai-enabled-monitoring-of-wastewater-biofilms-research-awarded-funding) / 2026년 7월 27일]