하수처리 현대화의 게임체인저, PROTEUS
부지 집약과 탄소중립을 구현하는 혁신적 1차 처리 기술
하수처리시설의 현대화는 단순한 처리 효율 향상을 넘어, 기존 부지 내 집약화와 탄소중립 실현이 핵심 과제가 되고 있다. PROTEUS는 1차 처리 단계에서 공간과 에너지 구조를 동시에 혁신하며, 하수처리장을 도시 자산으로 전환하는 출발점이 된다.
-윤 용 준 PS본부 PS1팀장
하수처리시설의 전환: 혐오시설에서 도시 자산으로
하수도 시설은 오염되어 버려진 물을 모아서 깨끗하게 정화한 뒤 하천이나 바다로 흘려보내는 시설로, 도시의 필수 기반시설이다.
국내에서는 1970년대 서울에 최초 하수처리장이 설치된 이후 도시마다 하수처리시설이 구축되었고, 현재 95% 이상의 하수도 보급률을 달성했다. 점차 강화된 방류수 수질 기준은 깨끗한 물 환경 조성과 도시의 성장과 발전에 크게 기여해 왔다.
그러나 공공하수도 도입 초기 설치된 하수처리시설은 이미 노후화가 진행됐고, 도시 외곽에 위치했던 시설이 인구 증가와 도시 확장으로 도심 내부에 편입되면서 악취 등으로 인해 시민들에게는 혐오시설로 인식돼 왔다. 이로 인해 인근 지역 개발의 걸림돌이 되는 한편, 강화된 환경 기준으로 인한 운영비 증가로 인해 에너지 다소비 시설이라는 인식도 함께 자리 잡았다.
최근 하수처리시설은 깨끗한 환경을 위한 필수시설을 넘어, 에너지 생산시설이자 안정적인 수원을 가진 용수 생산시설, 수익을 창출하는 시민 친화시설로 그 인식이 전환되고 있다. 하수처리시설의 현대화 사업은 하수처리시설을 혐오시설이 아닌 도시의 자산으로 전환하는 데 목적이 있다.
현대화의 핵심 조건: 부지 집약과 탄소중립
하수처리시설 현대화의 핵심 조건은 부지 집약화와 탄소중립이다. 시설을 다른 부지로 이전하는 것은 하수관로 변경 등 천문학적인 비용이 소요될 뿐 아니라 지역 갈등 등 또 다른 사회적 문제를 야기할 수 있다. 따라서 기존 부지를 활용한 완전 지하화가 가장 현실적인 대안으로 떠오르고 있다.
완전 지하화를 통해 공사비를 절감하는 동시에 새로운 부지 활용도를 극대화하기 위해서는 부지 집약화가 필수 조건이다. 지하화로 확보된 상부 공간은 공원이나 체육시설 등 다양한 공공 문화시설로 활용할 수 있으며, 집약화를 통해 확보된 여유 부지는 구조적 안정성이 요구되는 복합시설 설치에도 활용할 수 있다.
Proteus 1,056m2, 중력식 침전지 : 7,100m2
Proteus 2,500m2, 중력식 침전지 : 18,000m2
하수를 자원으로: 에너지 생산시설로의 전환
전 세계적으로 도시의 지속 가능성 확보를 위해 환경기초시설의 탄소중립이 중요한 화두로 부상하고 있다. 하수처리장 현대화 사업에서도 탄소중립 실현은 중요한 요건이다. 따라서 현대화 사업에서는 에너지 저소비 기술을 도입하고, 에너지를 생산하는 공정을 도입함으로써 하수처리시설은 이제 에너지 다소비 시설에서 에너지 생산시설로 개념 전환이 이뤄지고 있다.
기존에는 처리 대상으로 여겨지던 하수 내 오염물질은 기술 발전을 통해 중요한 자원으로 활용되고 있다. 유기물은 전기를 생산하는 에너지원으로 사용되고, 질소와 인 성분은 비료로 활용되며, 처리 과정에서 발생하는 CO₂는 회수해 식물의 광합성에 활용할 수 있어 다양한 자원 생산시설의 전초 기지가 되고 있는 것이다.
1차 처리의 재정의: 부지 집약의 핵심 기술, PROTEUS
부강테크는 하수처리시설의 집약화와 탄소중립 실현을 기본 바탕으로 다양한 단위 기술을 개발해 왔으며, 각 기술에 대한 실증을 통해 하수처리 통합 솔루션을 완성했다. 이 솔루션의 핵심은 Proteus 기술과 AAD(혐기성 소화), AMX(Anammox), Draco(열가수분해) 기술이다.
Proteus는 하수처리시설 부지 집약을 위한 가장 핵심적인 기술로, 1차 처리시설과 생물학적 처리시설에 적용될 수 있다. 1차 처리시설은 하수 내 생찌꺼기를 회수해 중요한 에너지원으로 활용함과 동시에, 후속 공정인 생물반응조의 안정적인 운영과 에너지 사용량을 크게 저감하는 역할을 한다. 이로 인해 전 세계적으로 하수처리장의 에너지 자립화를 위한 필수 공정으로 인식되고 있다.
2024년 미국 CEC(California Energy Commission)가 수행한 기술 평가·검증 프로그램에서 Proteus는 1차 처리 기술 중 부지 집약 효과와 성능이 가장 우수한 기술로 선정됐다. Proteus는 중력식 1차 침전지 대비 약 20% 수준의 부지를 사용하면서도 약품 없이 유기물을 더 많이 회수하는 기술로 평가됐다. 국내에서는 중랑물재생센터와 서남물재생센터에 적용돼 2018년부터 운영되며, 의미 있는 부지 절감 효과를 입증하고 있다.
Co-Flow Campus로 확장되는 하수처리장의 미래
부지 집약을 통해 확보된 여유 공간은 도시 내에서 쉽게 확보하기 어려운 고부가가치 용지다. 부강테크는 이 공간의 활용 방안으로 데이터 센터를 제시한다. 데이터센터는 도심에 위치할수록 가치가 높지만, 서버 냉각을 위한 안정적인 물 공급이 필수적이다. 하수처리시설과 데이터센터를 연계함으로써 도시재생과 탄소중립을 동시에 실현할 수 있다.
이 외에도 스마트팜, 물류센터, 상업시설 등 다양한 활용이 가능하며, 지자체는 부지 임대나 운영 수익을 통해 하수처리시설의 운영비를 충당할 수 있다. 하수처리장은 이제 물뿐 아니라 자원·에너지·데이터·수익이 함께 순환하는 공간으로 진화하고 있다. 부강테크는 이러한 하수처리시설 모델을 ‘Co-Flow Campus’로 정의하고, 하수처리장을 새로운 개념의 도시 재생 인프라로 전환해 나가고 있다. 다만 기술적 진보에 비해 법과 제도는 아직 충분히 뒷받침되지 못하고 있으며, 공공시설 부지 내 다양한 시설 설치를 가능하게 하는 제도적 개선이 향후 과제로 남아 있다.