생물여과기술 개발 착수

1998년 환경시장에 진출한 BKT는 틈새시장인 가축분뇨처리시장에서 입지를 다지고 하수처리시장 진출을 위한 생물여과기술 개발에 착수했다. 주력기술인 BCS 공법이 중대규모 하수처리장에서는 경쟁력이 떨어진다는 판단 하에 내린 결정이었다. 당시 생물여과기술은 Veolia, Suez, Degremont 등 세계적인 수처리 기업들이 독점하고 있었고 무엇보다 먹는 물 수준의 정화가 아니라면 용량이나 수질을 고려했을 때 Membrane 기술에 비해 경제적인 기술이었다.

SK건설과 생물여과 기술협약 체결

2004년 12월, 생물여과기술 기반이 부족했던 BKT는 국내 최초로 생물여과 신기술을 획득한 SK건설과 생물여과 기술협약을 체결했다. 당시 대부분의 대기업들이 수처리 등 환경부문을 후순위 사업으로 정리하는 추세였기 때문에 생물여과기술이 미래 수처리 시장에서 경쟁력이 있다고 확신한 BKT로서는 최선의 선택이었다. BKT는 2004년부터 2014년까지 10년간 SK건설에 10억여 원의 기술료를 지급하며 지속적인 연구개발을 통해 생물여과기술을 세계적인 기술로 발전시켰다.

생물여과 환경신기술 인증

BKT의 생물여과기술은 광주시 도척공공하수처리장 3차처리에 최초로 적용됐다. 경기도 광주시는 오염총량제가 처음 시행된 지역으로 오염총량을 낮추면 타분야의 개발권을 확보할 수 있어 기존보다 낮은 방류기준을 충족시킬 적정기술을 필요로 했다. 2006년 9월, BKT는 우여곡절 끝에 생물여과기술을 성공적으로 적용시키며 하수처리시장 진출 서막을 화려하게 장식했다. 2009년 12월, BKT의 생물여과기술은 도척하수처리장에서 거둔 성과를 바탕으로 환경신기술 인증(296호)을 획득했다.

국내 대표 생물여과기술(BBF) 완성

생물여과기술(BBF, Bio-Filtration)은 도입 당시 완성된 기술이 아니었다. 초창기에는 현장 적용과정에서 구조물 및 기자재 설계 노하우 부족, 운전 미숙 등으로 인한 침수 등 우여곡절이 많았다. 하지만 제대로 된 BKT만의 기술을 수처리 현장에 적용시키겠다는 BKT의 책임정신은 현장 경험을 성공자산으로 축적하며 BBF를 국내 대표 생물여과기술로 완성 가능하게 했다.     

물리적 여과와 생물학적 처리기능이 결합된 하이브리드형 기술인 BBF는 고형물 체류시간(SRT)이 길어 동절기 저수온에도 안정적인 수질확보가 가능하다. 뿐만 아니라 여재층 내 산소 용해율 극대화, 무동력 역세로 동력비 최소화, 반영구 여재 사용으로 교체 불필요, 내구연한 20년 이상을 보증하는 핵심 기자재 사용 등으로 유지관리가 편리하고 경제적이다. 특히 주처리 적용 시 A20 대비 최대 50%까지 부지 집약이 가능해 1차처리 공정인 Proteus와 결합하여 하수처리장 현대화를 위한 최적의 부지집약 솔루션을 제공한다.

적용분야 확대 : 3차 고도처리 → RO농축수 → 하수재이용 → 주처리

BBF는 시설 개선이 간편해 유입수의 특성과 목표수질, 부지조건에 따라 최적 반응조 조합 구성이 가능하다. BKT는 3차 고도처리 실적을 바탕으로 RO농축수, 하수재이용, 주처리 등으로 적용분야를 점차 확대하며 다양한 실적을 확보했다. 대표적인 적용현장에는 광주시 오포공공하수처리시설(2008년, 3차), 광주시 광주공공하수처리시설(2011년, 3차), 포항시 하수처리수 재이용시설(2014년, 농축수), 송도공공하수처리시설 재처리시설(2015년, 하수재이용), 양주시 옥정공공하수처리시설(2016년, 주처리) 등 30여 곳이 있다. 

지하수 정화 프로젝트로 미국 첫 수주 성공

2014년, BKT 미국법인 Tomorrow Water(이하 TW)는 바스토우시 지하수 정화 프로젝트를 수주했다. 2008년 1월, TW 설립 이래 8년만의 성과였다. 미국 환경시장은 보수적이고 배타적인 시장특성으로 인해 진입장벽이 높기로 유명하다. 하지만 수자원 확보에 비상이 걸린 캘리포니아주가 경제적인 하수재이용기술에 주목하면서 미국 내 실적이 전무했던 BBF에게도 기회가 주어진 것이었다.

Proteus 탄생의 주역, 책임정신

2016년, 서울 중랑물재생센터 1처리장에서 시운전 중 여재변형이 발생했다. 저밀도의 구형 여재가 부지집약을 위해 설계된 높은 선속도와 압력을 견디지 못했기 때문이었다. BKT는 문제 해결을 위해 때마침 개발을 완료한 십자형 여재(동일 직경의 구형 여재 대비 최소 50% 이상 표면적 확보)로 기존 여재를 전량 교체했다. 200억짜리 사업에 최종 300억을 투입한 이 결정은 12년 흑자 경영을 적자로 반전시키면서 BKT에 막대한 경제적 손실과 정신적 고통을 안겨 주었다. 하지만 옳은 일을 올바르게 하고자 했던 책임정신 덕분에 BKT는 세계 최고의 Proteus 기술과 GS건설이라는 최고의 사업 파트너를 얻었다. 무엇보다 창사 이래 최대 위기 상황에서 전 직원이 하나되어 위기를 극복했던 경험은 BKT 최고의 자산이다.

하수처리장 현대화를 위한 부지집약 솔루션

2018년 5월, 중랑물재생센터 1처리장은 시설 현대화 사업을 통해 지상은 시민공원과 하수도 과학관을 조성하고 지하에는 하수처리시설을 집약시켜 쾌적한 환경시설로 재탄생했다. 중랑물재생센터의 이 같은 변신에는 BKT의 Proteus(1차처리: 85%)와 BBF(주처리: 50%)의 부지집약 솔루션이 핵심 역할을 담당했다. 하루 25만 톤을 처리하는 대규모 시설에서 최대 85% 이상의 부지집약을 실증한 기술은 전 세계에서 Proteus가 유일하다. BKT는 부지여건에 따라 다양한 형태로 설치가 가능하고 절감된 부지를 다양한 용도로 활용할 수 있다는 점에 착안하여 기술 이름을 그리스 신화에 등장하는 변신의 신 Proteus로 정했다.

Proteus 기술력의 핵심, 여재(Media)

중랑 성공의 주역으로 BKT의 책임정신과 함께 BKT만의 비틈 십자형 여재를 빼놓을 수 없다. 중랑물재생센터는 고속여과뿐 아니라 국내외 유사 생물여과에 적용되는 여재를 뛰어넘었다는 평가를 받고 있는 비틈 십자형 여재 덕분에 2018년 5월 준공 이후 지금까지 여재 변형 없이 보증수질 이내로 안정적으로 운영되고 있다. BKT는 EPP(Expandid Poly-Propylend) 재질의 여재를 사용하여 수명이 반영구적이며, 여재 크기도 3~4mm, 5~6mm, 7~8mm로 다양해 유입수의 특성과 목표수질에 따라 맞춤 적용이 가능하다. BKT는 중랑의 쓰라린 경험을 교훈으로 고효율 고속여과 구현의 핵심인 여재성능 향상을 위한 연구개발에 지속적인 노력을 기울이고 있다.   

1차처리와 초기우수 가변처리로 부지집약 극대화

2021년 10월, Proteus는 아시아 최대 규모를 자랑하는 서남물재생센터에서 또 하나의 도전을 완성한다. 1차처리와 초기우수처리 시설이 각각 별도로 설계된 중랑물재생센터와 달리 1차처리 시설이 없는 서남물재생센터는 세계 최초로 강우조건에 따라 1차처리와 초기우수를 가변적으로 처리할 수 있도록 설계되었다. BKT는 이 같은 조건에 맞춰 서남물재생센터 시설 현대화 사업을 진행하면서 단일 Proteus 공정으로 평소에는 계획하수량 36만 톤/일에 대해 1차처리 단계에서 유입하수 내 고형물을 제거해 후속 처리공정(주처리 공정)의 부하를 줄이고, 우기에는 72만 톤/일에 대해 혼화/응집 과정을 통해 고형물을 최대한 제거할 수 있도록 해 부지집약 효과를 극대화했다.

세계 최초 Proteus⁺ 현장적용성 평가

전 세계적으로 기후변화가 심해지고 수질규제가 강화되면서 초기우수에 대한 효과적인 처리 필요성이 증가하고 있다. TW는 세계 최초로 물리적인 여과뿐만 아니라 생물학적 처리까지 가능한 Proteus⁺의 초기우수처리 현장적용성을 평가하는 파일럿 테스트를 진행했다. 2019년 4월부터 2020년 6월까지 미시간주 Anthony Ragnone Treatment Plant(이하 ARTP)에서 진행된 현장평가에서 Proteus⁺는 BOD(생물학적 산소요구량) 81%, SS(고형물) 84%, Fecal Coliform(분변 대장균군) 45~78%를 제거하여 소독에 필요한 염소사용량을 70~80% 절감하고 대장균에 대해서도 안전한 수질을 확보할 수 있음을 보여 주었다. Proteus⁺는 물리적 여과(Proteus)와 생물학적 처리를 한 반응조에서 해결하는 All-in-one 기술이다.

'WEFTEC 2020'이 주목한 기술

Proteus⁺ 현장평가 논문은 북미 최대 수처리 기술 전시장인 'WEFTEC 2020'에서 발표돼 주목을 받았다. 발표에는 TW의 Jon Liberzon 부사장과 ARTP 하수처리장 소장 Joseph Goergen, 세계적으로 저명한 수처리 학자인 미시간대 Glen Daigger교수가 논문 공동저자 자격으로 참여했다. 특히 ARTP 현장평가에서 3rd Party 평가 및 자문위원으로 활동한 Daigger교수(IWA 회장 역임)는 Proteus+의 성과를 객관적으로 입증하고 기술적 잠재력을 높이 평가했다. BlueTech Research는 'WEFTEC 2020'에서 가장 주목해야 할 프레젠테이션 Top 10'에 Proteus⁺를 포함시키며 규제가 임박한 초기우수 처리에 대한 높은 관심을 반영했다.

TWP 핵심기술 : 누구나 맑은 물을 누릴 권리 확대

Tomorrow Water Project(이하 TWP)는 Proteus를 적용하여 확보한 여유부지에 바이오가스 플랜트와 데이터센터가 연계된 통합공정을 구축하고 하수처리장과 데이터센터 간 열교환과 AI 기반의 밸류체인 혁신으로 에너지 소비를 대폭 절감하는 동시에 유기성 폐기물 통합소화로 신재생에너지 생산을 극대화하여 하수처리장의 경제성을 확보하려는 BKT의 핵심 프로젝트이다.

BKT는 경제적인 이유 등으로 맑은 물의 혜택을 누리지 못하는 개도국을 위해 2016년, TWP를 UN SDGs 공식 이니셔티브(#12177)로 제시하고 경제적인 하수처리 프로세스 개발을 위해 노력하고 있다. Proteus/Proteus⁺와 Mainstream AMX는 Downstream 공정을 구성하는 핵심기술로, BKT는 깨끗한 물 생산을 위해 Proteus와 Proteus⁺를 통해 고형물과 유기물을 안정적으로 제거하고 여기에 경제적인 질소제거가 가능한 Mainstream AMX를 추가하여 Downstream 공정의 경제성을 높일 계획이다.