IoT로 하수 처리 및 관리를 더 스마트하게

물, 가장 필수적인 자원

물은 일반·상업용뿐만 아니라 산업용으로도 널리 쓰입니다. 하지만 지구 표면의 물 중 사람이 마실 수 있는 물은 2%도 채 되지 않습니다. 따라서 처리수를 대체 수원으로 활용해 전 세계 물 수요를 충족하는 것이 필수적이 되고 있습니다.

산업체는 제품을 식히거나 용해제로 써서 품질을 높이기 위해 끊임없이 담수를 사용합니다. 이 사용된 물을 그대로 환경에 방류하면 심각한 오염을 초래합니다. 따라서 기업은 자사 내에 폐수 처리 시설을 갖춰 방류 규정과 안전 기준을 준수해야 합니다.

사업장 내 수처리 플랜트를 구축하면 환경 피해와 인체 건강 손상을 예방할 수 있습니다. 가정에서 발생하는 하수도 지역 기반 정수장을 통해 처리 후 관개 등 다양한 용도로 재사용할 수 있습니다. 또한 이 처리수는 산업 공정에서도 재활용 가능합니다.

폐수 처리 시스템이란?

폐수 처리 시스템은 사용된 물에서 오염 물질을 제거합니다. 독성 및 유해 폐기물을 물에서 제거한 뒤 하천 등으로 방류함으로써 수질 오염 가능성을 낮추고 유해 폐기물로 인한 환경 영향을 최소화합니다. 이 물은 일반 및 산업 용도로도 재사용할 수 있습니다.

수처리는 다양한 기술과 공정을 아우르는 복잡한 기법입니다. 따라서 폐수 관리 시스템은 지속적인 효율적 운전을 위해 많은 유지보수와 업그레이드가 필요합니다. 또한 화학 성분이 다른 물을 처리해야 하는 변동성도 겪습니다. 폐수 처리 시스템이 직면한 기타 과제는 다음과 같습니다.

• 다양한 수질 오염도와 유량에 맞춰 공정을 자동으로 최적화하지 못함
• 특정 수질 요건에 맞춰 공정을 변경해야 함
• 화학약품 투입량 조정과 수질 화학 니즈의 변동

사물인터넷(IoT) 플랫폼은 이러한 과제에 맞서 폐수 관리 시스템에 완벽한 도구로 작용합니다. 기본적으로 IoT는 통신 및 데이터 수집 시스템으로서 당국이 플랜트 운영에 대한 자세한 정보를 갖게 해줍니다. 그러나 고급 도구로서 IoT는 자동화와 분석 측면에서 큰 이점을 제공합니다.

IoT가 폐수 관리에 기여하는 방식

IoT는 다양한 센서를 엔드포인트로 사용해 물리적 객체 네트워크를 형성함으로써 대규모 원격 모니터링을 가능하게 합니다. 폐수 관리 시스템에서 이 네트워크는 관계 당국이 정수장 내 다양한 작업을 면밀히 모니터링할 수 있게 합니다.

다양한 센서 네트워크로 온도, 압력, 화학 조성, TDS(총용존고형물) 등 물의 여러 파라미터를 모니터링할 수 있습니다. 이 데이터는 자동화와 분석이 결합된 중앙 플랫폼에서 실행 가능한 통찰로 합성됩니다. 스마트 유량계도 처리 시설 전체의 물 흐름 속도를 측정하는 데 활용됩니다.

수처리 및 관리 시스템에 IoT를 도입하면 당국이 물의 조성을 추적하고 EAM(설비자산관리)·CMMS(전산화유지보수관리) 시스템을 구축할 수 있습니다. 이 두 시스템과 IoT를 결합하면 전체 처리 플랜트의 성능 및 운영 관련 데이터가 축적됩니다. 당국은 이 데이터를 바탕으로 플랜트 전반의 운영을 최적화하는 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있습니다.

IoT는 처리 후 잔류 화학물질을 계산하는 데도 쓰입니다. 이 데이터는 처리 공정의 효율을 산출하고, 물이 하천으로 방류되기 전에 수질 기준을 충족하는지 확인하는 데 활용됩니다.

폐수 관리에 IoT 도입의 이점

1) 유해 화학물질 감지

눈에 보이는 고형물을 제거하는 것만으로는 부족합니다. 각종 병원체, 화학물질, 독소는 폐수에 용해되거나 잠겨 있어 가시적인 물질보다 더 위험합니다. 주요 유해 용질로는 병원체, 금속, 합성 화학물질, 질산염, 총용존고형물(TDS), 인산염, 생물화학적산소요구량(BOD), 총부유고형물(TSS) 등이 있습니다.

다양한 IoT 센서로 처리 시설에서 이러한 유해 성분의 존재를 감지할 수 있습니다. 이후 다양한 기법을 통해 이 독소들을 폐수에서 완전히 제거할 수 있습니다.

2) 분석을 통한 맞춤형 처리 공정 선택

특정 성분은 이를 제거하기 위한 특정한 처리 공정을 필요로 합니다. IoT 솔루션의 고급 분석 기능은 물의 오염 농도에 기반해 적절한 공정 시리즈를 추천합니다.

이를 통해 처리 플랜트는 최소한의 공정으로 폐수에서 과다한 오염 물질을 제거할 수 있습니다. 처리 공정이 최적화되고 운영 비용이 절감됩니다. 수처리 플랜트에서 일반적으로 적용하는 공정으로는 침전, 응집, 소독, 응고, 석회 연화, 여과, 이온 교환 등이 있습니다. 이 공정들은 산업용 냉각수나 용제 등 특정 용도에 맞게 물을 제조하도록 최적화할 수도 있습니다.

3) 설비 모니터링

수처리 시설은 물 수요를 지속적으로 충족하기 위해 24시간 365일 가동되어야 합니다. 물 흐름이 멈추지 않게 하고 갑작스러운 고장을 피하려면 처리 플랜트의 설비와 기계를 제대로 유지보수해야 합니다.

IoT는 수처리 플랜트에서 EAM과 CMMS를 위한 데이터 수집을 가능하게 합니다. 이는 데이터 수집 역량을 높이고 인프라에 실시간 모니터링을 구축합니다. 내장 센서를 통해 수집된 실시간 데이터를 활용하면 기계의 성능 특성을 모니터링할 수 있어 설비 생산성을 높이고 유지보수 작업을 강화합니다.

맺음말

담수가 고갈 위기에 처한 지금, 수처리 및 관리 시스템을 강화할 때입니다. 하지만 수처리 시설은 설치와 유지보수 비용이 많이 듭니다. 시스템에 IoT를 도입하면 이러한 시설의 운영비가 절감되어 외진 지역에도 보급이 확대될 것입니다.

이러한 처리 센터는 다양한 산업 및 일반 용도의 새로운 생명줄입니다. 환경 오염을 줄이고 미래의 물 부족 문제 해결에 확실한 기여를 할 것입니다.