서울시는 아리수 생산 과정에서 수돗물 품질 향상에 중요한 이산화탄소와 오존을 물속에 고효율로 섞는 신기술을 개발했다고 밝혔다.

이산화탄소는 아리수의 원수를 끌어올 때 물속에 주입해 물을 중성(pH 7.0 수준)으로 만들어 정수 효율을 높이는 역할을 한다.

오존은 표준 정수처리 후 고도정수처리에 쓰는 물질로 강한 살균 효과를 가지고 있어, 이를 이용해 물속의 맛·냄새 물질을 제거하는 데 사용한다.

서울시는 이 신기술을 적용하면 물을 탁하게 만들거나 맛‧냄새를 유발하는 물질을 효과적으로 제거해 수돗물의 품질을 향상시킬 수 있을 것이라고 밝혔다.

먼저 이산화탄소를 물속에 고효율로 녹이는 기술은 기존의 단일 주입 방식에서 6개의 노즐로 물에 균등하게 분사할 수 있도록 개선했다. 또한 이산화탄소 주입 위치도 기존에는 착수정 앞쪽이었는데, 물의 세기가 뒤쪽이 빠르다는 것을 포착해 뒤쪽으로 변경했다.

서울물연구원은 착수정 뒤쪽에 새로운 이산화탄소 혼화 장치를 설치한 결과, 기존 주입 방식에 비해 이산화탄소가 물속에 녹는 비율이 20% 이상 높아졌다고 밝혔다.

이산화탄소의 용해도는 30~60%에 불과해 물에 잘 녹지 않는다. 게다가 최근에는 2020년 대비 이산화탄소 가격이 약 1.5배나 상승해 원가 절감을 위해 정수과정에서 이산화탄소를 물에 잘 녹게 만드는 기술 개발이 중요해졌다.

다음으로 오존을 물속에 고효율로 섞는 기술은 격자로 이루어진 3단 혼화망을 오존접촉조 앞단에 설치해 물이 혼화망을 통과하면서 물의 세기를 크게 변화시켜 물과 오존을 균일하게 섞이게 만든 것이다.

연구원은 격자로 이루어진 3단 혼화망 설치 시 물의 세기가 10배 증가해 오존과 물을 균일하게 혼화시켜 효율을 증가시켰다고 평가했다.

▲ (디지털 시뮬레이션) ▲ 물 흐름 및 세기 분석

서울물연구원은 고효율 오존 혼화 장치 적용 효과를 분석한 결과, 기존 혼화율은 65%였으나, 개선 상태에서는 71%까지 상승하는 것으로 확인했다. 미국 환경청(EPA) 매뉴얼에 따르면 혼화율이 70% 이상이면 성능이 우수한 것으로 인정된다.

한편, 서울물연구원은 신기술을 적용할 최적 위치를 찾고 성능 분석을 위해 가상에서 물의 흐름 속도와 세기의 변화를 가늠해 볼 수 있는 디지털 시뮬레이션 기술을 활용했다. 디지털 시뮬레이션 기술은 복잡한 물의 흐름을 가상으로 구현해 다양한 운전조건에서 모의실험을 할 수 있어 시행착오를 줄이고, 기술 개발에 드는 시간과 비용을 절약할 수 있다.

서울시는 이산화탄소와 오존을 고효율로 혼화하는 장치를 뚝도아리수정수센터와 강북아리수정수센터에 각각 적용해 운영하고 있다. 또한, 시는 기술의 독창성을 널리 전파하기 위해 현재 특허출원을 준비 중에 있다고 밝혔다.

손정수 서울물연구원장은 “서울시가 확보한 디지털 시뮬레이션 선도 기술을 다양한 상수도 분야에 확대 적용해 수돗물 생산공정의 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다.”라면서 “앞으로도 상수도 시스템 분야에서 신기술을 지속적으로 개발하고 현장에 적용해 고품질의 아리수 생산에 기여하기 위해 최선을 다하겠다.”라고 말했다.