ITRI와 어드밴텍, 인도의 Ranitec이 지능형 폐수 관리 솔루션을 구축하도록 지원
2020-09-01
개요
대만의 산업기술연구소(ITRI) 수자원 기술 연구부와 어드밴텍은 타밀나두에 위치한 인도의 최대 공동 폐수 처리 공장에 노후화된 폐수 처리 시스템을 업그레이드하여 총 운영 비용과 에너지 소비를 줄이고, 물 재활용률을 높일 수 있도록 지원했습니다.
인도는 세계에서 두 번째로 큰 신발 및 가죽 의류 생산국이며, 전 세계 가죽 원피 및 무두질 생산량의 약 12.9%를 차지합니다. 인도의 최남단에 위치한 타밀나두 주는 전체 가죽 가공 공장의 50% 이상이 밀집된 지역으로, 해당 산업은 물을 많이 소비하는 특성을 가지고 있습니다. 하루 3~4톤의 가죽과 원피를 처리할 수 있는 소규모 무두질 공장조차도 하루 10만 리터 이상의 물을 사용하며, 이는 최소 2,500명이 하루에 필요로 하는 물입니다. 그러나 제한된 수자원, 인구 증가, 오염, 그리고 비효율적인 수자원 관리로 인해 이 지역은 수년간 심각한 물 부족 문제에 직면해 있습니다. 이를 해결하기 위해 비영리 기업인 Chennai Environmental Management Company of Tanners가 설립되어 주 정부가 발표한 Zero Liquid Discharge(ZLD) 프로젝트를 수행했습니다. 이 프로젝트의 일환으로, 고가의 수처리 시설을 설치할 수 없는 무두질 공장을 지원하기 위해 타밀나두 주에 6개의 공공 방류수 처리 공장(CETP)이 설립되었습니다. 그러나 현재 CETP는 노후화된 시설로 인해 문제에 직면해 있으며, 업그레이드 및 개선이 필요한 상황입니다. 이 6개의 CETP 중 하나인 Ranipet Tannery Effluent Treatment Company Ltd, Ranitec는 ITRI의 수자원 기술 연구소와 어드밴텍에 도움을 요청해 노후화된 설비를 개선하고 운영 비용을 절감할 수 있는 솔루션을 모색하게 되었습니다.
특허받은 BioNET® 기술로 폐수 처리 공정의 혁신적인 개선
Ranitec는 인도 타밀나두 주의 무두질 및 가죽 산업 분야에서 최대 규모를 자랑하는 공공 방류수 처리 공장(CETP)으로, 산업 내 모범 사례로 여겨지고 있습니다. Ranitec과 회원 무두질 공장들에는 전처리 시설이 설치되어 있지만, 전처리된 폐수는 여전히 높은 부유물질(SS), 생화학적 산소 요구량(BOD), 화학적 산소 요구량(COD) 수치를 가지고 있어 여러 문제를 초래하고 있습니다. 이로 인해 초미세 여과(UF) 및 역삼투압(RO) 멤브레인이 파울링되거나 손상되며, 낮은 물 회수율, 높은 에너지 소비, 그리고 최종 기계 증기 재압축(MVR) 공정 후 발생하는 대량의 고형 폐기물 문제가 발생하고 있습니다. 특히 멤브레인 파울링은 빈번한 세척이나 멤브레인 교체를 요구하여 운영 비용을 증가시키는 주요 원인 중 하나입니다. 또한, Ranitec은 20년 이상 운영되어 왔으며, 재활용이나 재사용이 불가능한 혼합 고형물의 축적량이 통제 불가능한 수준에 도달하고 있습니다. 이러한 문제는 ZLD 프로젝트의 목표와는 거리가 멀어지고 있습니다.
위의 문제를 해결하기 위해, ITRI는 특허 받은 BioNET® 생물학적 폴리싱 시스템을 기반으로 막 생물 반응기(MBR)와 전기투석(EDR) 시스템을 결합한 파일럿 프로젝트를 제안했습니다. ITRI의 수처리 기술 연구부 연구원 Yaju Juang은 ITRI의 폐수 처리 솔루션이 대만의 여러 기업에서 이미 입증되었으며, BioNET® 기술이 전 세계 유사 솔루션보다 훨씬 더 혁신적이고 비용 효율적이라고 강조했습니다.
BioNET® 반응기는 미세공 다공성 압축성 담체를 포함하고 있어, 넓은 표면적을 제공함으로써 부유물질(SS)을 차단하고 미생물이 성장할 수 있는 환경을 제공합니다. ITRI의 수처리 솔루션을 적용한 후, BioNET® 기술과 막 생물 반응기(MBR)는 암모니아를 최대 96%까지 감소시켰으며, 폐수 내 BOD와 COD 역시 크게 줄어들었습니다. 이를 통해 응축수의 재사용이 가능해지고 물 회수율이 향상되었으며, UF 및 RO 멤브레인의 수명이 연장되었습니다. 더불어, 전기투석(EDR)은 MVR로 유입되는 염수량을 최소화하고, 에너지 소비를 감소하며 물 회수율을 높였습니다. MBR, BioNET®, EDR 공정을 거친 후, 농축 폐수의 부피는 하루 약 100톤 정도 감소하여 최종 MVR 공정에서 더 효율적으로 처리할 수 있게 되었습니다. 이를 통해 Ranitec의 총 운영 비용을 하루에 약 1,000달러 절약할 수 있었습니다.
고도로 통합되고 입증된 솔루션으로 성공적인 시스템 복제 가능
ITRI의 폐수 처리 솔루션을 원격으로 모니터링하고 센서에서 데이터를 수집하기 위해 ITRI는 어드밴텍의 하드웨어와 폐수 처리 산업용 애플리케이션을 도입했습니다. ITRI 수처리 기술 연구소의 AIoT 엔지니어인 Chih Huang은 ITRI와 어드밴텍의 지능형 폐수 관리 솔루션이 수년간 여러 프로젝트에서 사용되었다고 언급했습니다. ITRI의 수처리 전문성과 어드밴텍의 산업용 애플리케이션 분야에서 쌓은 경험을 활용하여 폐수 종합 솔루션이 Ranitec 프로젝트에 성공적으로 복제되었습니다. BioNET®, MBR, EDR 시스템의 프로그래밍 가능 로직 컨트롤러(PLC)는 어드밴텍의 ECU 시리즈 산업용 엣지 컴퓨팅 게이트웨이 장치와 연결되었습니다. PLC에서 수집된 데이터는 WISE-PaaS 플랫폼으로 전송되어 ITRI가 대만에 있는 사무실에서 모든 데이터를 쉽게 종합적으로 모니터링할 수 있게 합니다. Ranitec는 또한 WISE-PaaS를 통해 실시간으로 수질, 수량, 장비 작동 상태 및 기타 관련 정보를 모니터링하고 효율성을 최적화할 수 있습니다. 파일럿 프로젝트 후, 수집된 데이터를 바탕으로 AI 엔진이 개발되어 ITRI와 어드밴텍의 폐수 처리 솔루션을 더욱 최적화할 수 있게 되었습니다.
사물인터넷(IoT) 시대로 접어들면서, 물/폐수 처리 시스템은 자동 모니터링 및 제어뿐만 아니라 클라우드 서비스 기능도 준비해야 합니다. 어드밴텍의 WISE-PaaS 플랫폼은 일반적인 SCADA 소프트웨어를 넘어 수직적 및 수평적 통합에서 뛰어난 성능을 자랑합니다. 개방형 아키텍처와 풍부한 기능 및 도구는 기존 시스템 요구 사항을 충족시키는 동시에 향후 확장도 고려합니다. 어드밴텍의 글로벌 유통망과 이 강력한 플랫폼을 통해 ITRI와 어드밴텍은 프로젝트 개발 및 애프터 서비스 유지보수의 효율성을 크게 향상하고, 이를 통해 인도의 다른 CETP뿐만 아니라 전 세계 여러 국가로 지능형 폐수 관리 솔루션을 홍보할 수 있게 되었습니다.
