지속 혁신이 차별화를 만든다

프로젝트명: AOF 기술 개선
적용기술: AOF
과제기간: 2010~2016

혁신의 시작

난분해성 물질을 다량 함유한 가축분뇨를 처리하기 위해서는 부상분리 공정과 오존산화 공정이 필요합니다. 하지만 두 공정을 별도로 설치할 경우 설치 면적이 넓어지고 운영관리 설비가 많아져 전체 공정이 복잡해지는 단점이 있습니다. 우리는 이 두 공정을 동시에 처리할 수 있는 고도처리 설비인 AOF(Advanced Oxidation Flotation)를 개발해 2006년부터 현재까지 25곳 이상의 공공처리시설에 설치, 운영하고 있습니다.

AOF가 이처럼 널리 사용되기까지 그 과정은 결코 순탄치 않았습니다. 2010년 이후 AOF 설치 사이트가 늘어나면서 AOF 설비의 문제점들이 본격적으로 드러나기 시작했습니다. AOF는 처리효율은 우수하지만 구조적, 운영상의 문제점으로 준공 후 지속적으로 사후관리가 요청되었습니다. 특히 2013년, AOF 설비 결함 등으로 등곡 가축분뇨 처리시설의 준공이 지연되면서 AOF 설비 개선은 더 이상 미룰 수 없는 과제가 됐습니다.

혁신은 계속된다

우리는 먼저 AOF 설비를 지속적으로 개선하고 관리하기 위해 전담 직원을 지정했습니다. 그리고 AOF 설비의 설치, 시운전, 운영 과정에서 발생한 기계적인 문제점을 정리해 문서화하고 개선사항이 설계 단계부터 반영될 수 있도록 했습니다. 이에 따라 FRP라이닝 시공, 부상조 유입부 개선, 스크레퍼 개선, 슬러지 경사판 개선, 내압방지 배관 신설, 슬러지 배관 변경, 유입 펌프 유량 제어, 배오존 강제 배기 등 많은 문제점들이 개선되었고, 2014년 이후 AOF 설비의 기계적인 결함과 운영 측면에서의 문제점들은 획기적으로 감소했습니다.

하지만 전반적인 개선활동으로 처리수질은 안정적으로 확보되었지만 약품과 오존의 과다 투입에 따른 높은 전력 사용량과 고비용은 여전히 과제로 남았습니다. 2014년 하반기, 우리는 AOF 설비의 고형물(SS) 부상 효율(SS 제거율 95% 이상)을 좀 더 향상하고 오존투입율 및 약품 사용량을 최소화(20% 이상 절감)하는 것을 목표로 외부 미세기포 기술을 도입하여 ‘미세기포 발생장치를 적용한 처리효율 및 경제성 향상’을 내부과제로 진행했습니다.

그 결과 미세기포를 적용한 AOF 설비가 기존 설비에 비해 고형물(SS)의 제거 효율이 뛰어나고 적은 양의 약품과 오존 투입만으로 향상된 난분해성 물질(NBDCOD) 처리효율을 나타내는 것을 확인했습니다. 그리고 2015년 상반기, 우리는 AOF설비에 미세기포 기술을 도입하기로 결정했습니다.

과감한 선택, 외부기술의 도입

미세기포 생성 (미세기포 크기 25㎛ , 미세기포 개수 130,000개/ml 이상)

그러나 막상 미세기포 기술을 도입하기로 했지만 내부과제에 적용했던 미세기포 발생장치는 장기 운전 시 안정성이 떨어져 실제 적용이 쉽지 않은 것으로 확인되었습니다. 우리는 대안을 찾아야 했고 성능이 뛰어난 미세기포 발생장치를 찾는 쪽으로 방향을 선회했습니다. 수소문 끝에 한국기계연구원(KIMM)의 홍원석 박사가 기존 미세기포 발생기술보다 훨씬 효과적인 미세기포 발생기술(특허 10-1284266호)*을 보유하고 있다는 사실을 알아냈고 오랜 설득 끝에 마침내 그해 5월, 기술 상용화를 위한 미세기포 발생기술에 대한 기술 이전과 통상실시권 등재를 완료했습니다.

주) 특허 10-1284266호: 유체와 기체의 혼합물을 유입 받아 유체와 기체를 충돌시키면서 선회하여 용해시키고 충돌식 노즐 유닛을 이용하여 미세 기포를 발생시키는 기술

AOF에서 vDAF로, 혁신기술의 탄생

기술 도입 당시 미세기포 발생장치의 설계자료와 성능 검증자료 등이 매우 부족한 상황이었습니다. 우리는 AOF설비의 중요성과 부상분리설비 사업, 그리고 미세기포 사업 등 사업의 확장성을 고려하여 이를 전담할 부서로 AOF TF팀을 구성했습니다. AOF TF팀은 도입된 미세기포 발생기술을 성공적으로 내부화하여 우리만의 차별화된 vDAF(Vortex DAF) 기술로 업그레이드했습니다. vDAF는 선회 와류(Spiral Vortex)로 발생하는 초 미세 기포를 이용해 오염물질을 부상분리, 제거하는 기술로 기존 DAF에 비해 생산동력을 최대 60% 절감할 수 있고 Retrofit 시 기존 반응조 처리용량을 150% 증가시킬 수 있는 것은 물론 뛰어난 농축률로 슬러지 부피를 30% 축소할 수 있는 고성능 기술입니다.

AOF TF팀은 2016년 정식 부서로 전환하여 vDAF(부상분리 설비), vDAF-O₃(고농도폐수 처리설비), vGEN(미세기포 발생장치), vMIXER(기체용해장치) 등 4가지 제품군을 개발하고 부상분리 시장을 넘어 신규시장(CO₂용해, VMIXER)으로 사업을 확대해 가고 있습니다. AOF를 혁신하는 과정에서 이뤄낸 vDAF기술과 vDAF팀의 성공적 안착은 문제를 회피하지 않고 적극적인 외부기술 도입과 전담TF팀 구성 등 과감하고 신속한 의사결정을 통해 적극적으로 대응함으로써 가능했습니다. 앞으로 만들어질 UT팀의 좋은 참고자료가 될 것으로 기대합니다.