이 글의 목적은 제조업 사업장에서 공정수 재이용 계획을 체계적으로 수립하여 용수 사용량과 폐수 발생량을 동시에 줄이고, 관련 법·제도 요구사항을 충족하면서도 투자 대비 효과를 극대화할 수 있도록 실무적인 절차와 체크포인트를 정리하는 데 있다.
1. 공정수 재이용의 의미와 법·정책적 배경
공정수 재이용은 공장에서 사용한 공정용수를 적절히 처리하거나 품질을 관리하여 다시 공정 또는 부속 설비에서 사용하는 활동을 의미한다.
최근 물부족, 기후위기, 방류수 규제 강화, 용수·하수 요금 인상 등으로 인해 공정수 재이용은 선택이 아니라 필수 전략이 되고 있다.
국내에서는 물 재이용을 촉진하기 위한 법률과 하·폐수처리수 재이용에 관한 다양한 지침이 마련되어 있으며, 일부 업종·규모 이상 사업장은 지자체 또는 관계기관에 물 재이용 관련 계획 제출을 요구받는 경우가 많다.
따라서 사업장 내부의 자발적인 공정수 재이용 계획 수립이 곧 법·정책 대응 전략이자 비용절감 프로젝트의 출발점이 된다.
2. 공정수 재이용 대상 구분과 기본 개념
공정수 재이용 계획을 수립하기 전에 내부 용수 흐름과 용어를 명확히 구분하는 것이 중요하다.
2.1 공정순환수와 재이용수의 차이
실무에서는 다음 세 가지를 구분하여 관리하는 것이 일반적이다.
- 공정순환수는 동일 공정 내에서 계속 순환하는 냉각수 등으로서 외부로 방류되지 않고 시스템 내부에서 반복 사용되는 물이다.
- 재이용수는 한 공정에서 사용 후 회수하여 다른 공정 또는 다른 용도로 다시 사용하는 물이다.
- 중·고도 재처리수는 하·폐수처리수나 공정 배출수를 막여과, 활성탄, 역삼투 등으로 추가 처리하여 높은 수질 수준으로 끌어올려 사용하는 물이다.
환경정보 공개나 통계 산정에서는 공정순환수는 재활용량에서 제외하고, 실제로 다시 활용되는 재이용수만 재활용 실적으로 인정하는 경우가 많다.
주의 : 공정순환수와 재이용수를 구분하지 않으면 재이용률이 과대 산정되거나 대관 보고 시 자료가 반려되는 경우가 발생하므로, 계획 수립 초기 단계에서 정의와 범위를 명확히 하는 것이 필수이다.
2.2 공정수 재이용 계획의 목표 구조
공정수 재이용 계획은 보통 다음과 같은 목표 구조로 설계한다.
- 원수 사용 절감률 목표 설정 예시로 10퍼센트 절감이다.
- 배출수량 및 수질 부담 저감 목표 설정이다.
- 용수·하수·배출부과금·화학약품·에너지 비용 등 총비용 절감 목표 설정이다.
- 환경경영지표나 ESG 지표에 반영 가능한 정량지표 설정이다.
3. 공정수 재이용 계획 수립 절차 개요
실무에서 활용하기 쉬운 공정수 재이용 계획 수립 절차는 다음과 같이 7단계로 정리할 수 있다.
| 단계 | 주요 내용 | 주요 산출물 |
|---|---|---|
| 1단계 | 용수·폐수 현황 조사 및 데이터 수집이다. | 용수·폐수 계통도, 물 수지도, 계측기 현황표이다. |
| 2단계 | 재이용 목표 및 관리지표 설정이다. | 절수·재이용 목표값, 기준연도 설정 문서이다. |
| 3단계 | 재이용 후보 공정·용도 선정이다. | 우선 검토 대상 공정 목록, 단기·중기 과제 리스트이다. |
| 4단계 | 수질 기준 및 처리공정(기술) 선정이다. | 용도별 수질기준표, 공정별 처리공정(안)이다. |
| 5단계 | 배관·탱크·계측·오접방지 설계이다. | 개략 배관도, 저장조 구성, 계측·알람 설계 개념도이다. |
| 6단계 | 물 수지 및 경제성·리스크 분석이다. | 투자비·운전비 분석, 회수기간, 리스크 대응 방안이다. |
| 7단계 | 운영관리·모니터링·비상계획 수립 및 최종 계획서 작성이다. | 공정수 재이용 계획서, 표준운전절차서(SOP) 초안이다. |
4. 1단계: 사업장 용수·폐수 현황 조사
공정수 재이용 계획의 품질은 초기 데이터의 정확도에 의해 좌우된다고 해도 과언이 아니다.
4.1 용수원 및 사용처 파악
- 지하수, 상수도, 공업용수, 지자체 재이용수 등 원수별 공급량을 구분하여 파악한다.
- 각 용수원이 어느 공정, 설비, 부대시설로 공급되는지 계통도를 작성한다.
- 일평균, 최대일, 평균 가동률을 고려하여 계절별 사용 패턴을 정리한다.
4.2 폐수·배출수 흐름 분석
- 공정별 폐수 발생원과 폐수처리시설(전처리, 공공처리시설 연계 등)의 연결 구조를 정리한다.
- 분리배관 여부, 고농도·저농도 라인 현황, 세정수·세척수 배출 경로를 구분한다.
- 주요 배출구별 유량계, 수질측정기 설치 여부와 관리 상태를 점검한다.
4.3 계측·데이터 신뢰도 검토
계획 수립 시 최소 6개월 이상, 가능하면 1년치 데이터를 기초로 분석하는 것이 바람직하다.
- 유량계 검정 이력, 고장·정지 기간, 보정 여부를 확인한다.
- 수질 분석 항목과 빈도를 조사하고, 누락·이상치가 많은 구간은 별도 표시한다.
- 데이터 부족 구간은 펌프 용량과 가동시간, 생산량 대비 물사용계수 등을 이용해 보수적으로 추정한다.
주의 : 계측기가 없는 구간을 단순 비율로 임의 추정하면, 재이용 설비 용량이 과대 또는 과소 설계되어 투자비 손실이나 처리능 부족 위험이 발생한다.
5. 2단계: 재이용 목표와 관리지표 설정
현황이 정리되면 재이용 목표를 구체적으로 수치화해야 한다.
5.1 기준연도와 목표연도 설정
- 최근 1년 또는 2년을 기준연도로 설정하고, 이 기간의 평균 용수 사용량과 폐수량을 기준선으로 삼는다.
- 중기 목표 예시로 3년 뒤, 장기 목표 예시로 5년 뒤 재이용률 목표를 설정한다.
5.2 핵심 관리지표(KPI) 설정
- 단위 생산량당 용수 사용량이다.
- 단위 생산량당 폐수 배출량이다.
- 총 용수 사용량 대비 재이용수 비율이다.
- 용수·폐수 관련 비용 대비 절감액, 투자 회수기간이다.
5.3 법·제도와의 정합성 검토
물 재이용 관련 법령, 하·폐수 재처리수 수질기준, 지자체 물 재이용 관리계획 세부지침 등을 검토하여 사업장 계획의 방향이 제도적 요구와 상충되지 않도록 한다.
특히 하수처리수나 공공재이용수를 공정수로 사용할 경우 용도별 수질기준과 오접방지 대책이 핵심 검토 항목이다.
6. 3단계: 재이용 후보 공정 및 용도 선정
단순히 모든 물을 다시 쓰는 것을 목표로 하기보다는, 재이용 효과가 크고 기술·경제성이 높은 구간부터 단계적으로 추진하는 것이 현실적이다.
6.1 공정수 재이용 유망 용도
| 용도 | 특징 | 요구 수질 수준(예시) | 적합한 재이용수 원 |
|---|---|---|---|
| 냉각탑 보충수이다. | 사용량이 많고 연속 부하이다. | 탁도·SS, 기름, 스케일 유발 성분 관리가 중요하다. | 공정 배출수 2차 처리수, 하수처리수 재처리수이다. |
| 설비·배관 세척수이다. | 주기적 사용, 비교적 낮은 수질 요구이다. | 기름·고형물, 특정 오염물질 관리가 핵심이다. | 세정수 회수수, 공정별 저오염 배출수이다. |
| 조경·청소용수이다. | 대체 가능성이 높고 규제도 비교적 완화이다. | 병원성 미생물, 냄새, 색도 관리가 중요하다. | 하·폐수처리수 재처리수, 우수 재이용수이다. |
| 보일러 보충수이다. | 수질 요구가 매우 엄격하며 스케일·부식 민감이다. | 전도도, 실리카, 경도, 용존산소 등 엄격 관리이다. | 역삼투(RO) 처리수, 이온교환수이다. |
| 공정 세정·제품 세척수이다. | 제품 품질과 직접 연관되는 경우가 많다. | 공정별로 별도의 사양을 정의해야 한다. | 고도재처리수, 필요시 신규 원수와 블렌딩이다. |
6.2 우선순위 선정 기준
- 용수 사용량이 크고 재이용 시 절감 효과가 큰 공정이다.
- 기술적 난이도와 투자비가 상대적으로 낮은 공정이다.
- 품질·안전 리스크가 낮거나 관리가 용이한 용도이다.
- 단기적으로 설비 개조나 배관 변경만으로도 적용 가능한 구간이다.
주의 : 제품 품질이나 안전과 직결되는 고위험 공정을 처음부터 재이용 대상으로 선택하면 내부 설득이 어렵고 프로젝트가 지연되기 쉽기 때문에, 초기에는 냉각수, 세척수 등 리스크가 낮은 영역부터 시작하는 것이 유리하다.
7. 4단계: 수질 기준 및 처리공정 결정
재이용 계획의 핵심은 용도별로 필요한 수질과 이를 만족시키기 위한 처리공정을 합리적으로 결합하는 것이다.
7.1 용도별 수질 기준 설정
- 관련 법령·지침에서 제시하는 용도별 재이용 수질기준을 참고한다.
- 기존 원수 사양서, 설비 매뉴얼, 고객 요구사항 등을 검토하여 사업장 내부 수질 기준을 설정한다.
- SS, 탁도, BOD, COD, T-N, T-P, 대장균군, 오일 및 그리스, 특정 유해물질 등 주요 항목을 용도별로 정의한다.
7.2 처리공정 구성 예시
- 기본 재이용용 예시로는 스크린 → 침전 → 여과 → 소독이다.
- 냉각수 보충용 예시는 응집침전 → 모래여과 → 활성탄 → 소독이다.
- 보일러용·고품질 공정수 예시는 전처리 → 막여과(UF) → 역삼투(RO) → 탈기설비이다.
공정수 재이용에서는 막오염, 스케일, 부식을 예방하기 위한 약품 주입과 농축수 처리 방안까지 포함하여 설계해야 한다.
8. 5단계: 배관·탱크·계측 설계 및 오접 방지
재이용수 시스템은 원수, 재이용수, 폐수 배관이 복잡하게 교차하는 경우가 많기 때문에 오접 방지 설계가 매우 중요하다.
8.1 배관·탱크 설계 기본 원칙
- 원수, 재이용수, 폐수 라인을 색상, 라벨, 라인번호로 명확히 구분한다.
- 원수와 재이용수 라인이 연결되는 지점에는 역류 방지 밸브와 이중 차단을 적용한다.
- 재이용수 저장조는 방수·방식 설계와 긴급 배출 설비를 포함하여 설계한다.
8.2 계측·감시 체계
- 주요 라인별 유량계, 수위계, 전도도계, 탁도계 등을 배치하여 온라인 모니터링 체계를 구축한다.
- 수질 이상 발생 시 재이용수를 차단하고 폐수계통으로 우회시키는 자동 인터락을 적용한다.
- 중요 용도에는 이중 샘플링과 주기적 실험실 분석을 병행한다.
주의 : 재이용수 라인의 오접으로 음용 설비, 보일러, 제품 공정 등에 부적합한 수질의 물이 유입될 경우 대규모 품질 사고나 설비 손상이 발생할 수 있으므로, 설계 단계에서부터 이중·삼중 방어 개념을 적용해야 한다.
9. 6단계: 물 수지 및 경제성 분석
공정수 재이용 계획은 환경성뿐 아니라 명확한 경제성을 제시해야 경영진 승인과 예산 확보가 용이하다.
9.1 물 수지 기본 개념
사업장 단위 물 수지는 다음과 같이 정리할 수 있다.
총유입용수량 = 원수사용량(상수도, 지하수 등) + 외부 재이용수 유입량 총재이용수량 = 사업장 내부에서 회수·재사용한 물의 양 총방류량 = 폐수처리시설 방류량 + 비점 배수 등 물수지 불일치 = 증발·누수·측정오차 등재이용 계획에서는 공정별·라인별 수준까지 물 수지를 전개하여 어느 구간에서 얼마만큼 재이용이 가능한지를 정량적으로 제시해야 한다.
9.2 재이용률 및 절감량 산정 예시
재이용률(%) = (총재이용수량 ÷ 총용수사용량) × 100 원수절감량 = 재이용수량 – 추가 세척·배출로 인한 증가량절감량 산정 시 재이용으로 인해 일부 수량이 증가하는 구간까지 고려하여 순절감량을 구하는 것이 신뢰도 높은 분석이다.
9.3 경제성 분석 요소
- 투자비 요소는 재이용 설비, 배관·탱크 개조, 계측·제어, 토목·건축, 설계·감리 비용이다.
- 운전비 요소는 전력, 약품, 여과재 교체, 막 세정 및 교체, 유지보수 인건비이다.
- 절감 효과는 원수 요금, 하수·폐수 처리비, 배출부과금, 화학약품·에너지 절감이다.
- 간접 효과는 가동 안정성 향상, 규제 리스크 저감, ESG 평가 개선 효과이다.
주의 : 경제성 분석 시 단순 회수기간만 제시하면 장기적인 규제 리스크와 이미지 개선 효과가 반영되지 않기 때문에, 금액 환산이 가능한 항목과 정성적 효과를 함께 제시하는 것이 의사결정에 유리하다.
10. 7단계: 운영관리·모니터링·비상계획 수립
공정수 재이용 시스템은 설치 후 운영관리 체계가 부실하면 곧바로 막오염, 악취, 품질 문제 등으로 신뢰를 잃게 된다.
10.1 운영 절차 및 역할 정의
- 운영 담당, 정비 담당, 환경안전 담당, 생산 담당 등 각 부서의 역할과 권한을 명확히 구분한다.
- 시운전, 정상운전, 정지, 세정·세척, 수질 이상 시 조치 등 상황별 표준운전절차서를 작성한다.
- 재이용수 라인의 밸브 조작 권한과 변경관리 절차를 엄격히 관리한다.
10.2 수질·계측 QA/QC 계획
- 용도별 중요 항목에 대해 일·주·월 단위 분석 계획을 수립한다.
- 온라인 계측기와 실험실 분석값을 정기적으로 비교하여 상관관계를 확인한다.
- 수질 기준 초과 시 재이용 중지, 우회 배출, 원인 분석, 재가동 절차를 단계별로 정의한다.
10.3 비상대응 및 교육
- 설비 고장, 전원 상실, 화학물질 누출 등 비상 상황에서 재이용수 공급을 안전하게 차단하는 시나리오를 작성한다.
- 신규 설비 도입 시 운영자·유지보수자·환경안전 담당자를 대상으로 단계별 교육을 실시한다.
- 정기 모의훈련을 통해 밸브 오조작, 라인 오접, 수질 이상 상황에 대한 대응 능력을 점검한다.
11. 공정수 재이용 계획서에 포함해야 할 주요 항목
실제 문서 형태의 공정수 재이용 계획서를 작성할 때 포함하는 것이 바람직한 항목은 다음과 같다.
- 사업장 개요, 생산 공정 개요, 기존 용수·폐수 시스템 개요이다.
- 법·제도 검토 결과와 사업장에 적용되는 규제 요약이다.
- 기준연도 물 수지, 공정별 용수 사용량 및 폐수 발생량 분석 결과이다.
- 재이용 대상 공정 및 용도 선정 근거와 우선순위이다.
- 용도별 수질 기준과 이를 만족시키기 위한 처리공정 설명이다.
- 배관·탱크·계측·제어·오접방지 설계 개념도이다.
- 재이용 후 예상 물 수지, 재이용률, 원수 절감량, 방류량 감소량이다.
- 투자비·운전비 분석, 회수기간, 민감도 분석 결과이다.
- 운영·유지관리 계획, 모니터링·QA/QC 계획, 비상대응 계획이다.
- 단계별 추진 일정, 조직 체계, 외부 협력 필요사항이다.
12. 공정수 재이용 프로젝트 추진 실무 팁
- 파일럿 또는 소규모부터 시작하여 상징적인 성공 사례를 만든 뒤 확대 적용하는 전략이 효과적이다.
- 생산·설비·품질·환경안전 부서가 공동 프로젝트로 추진하도록 초기부터 협의체를 구성한다.
- 설비 공급사와 협의할 때 단순 설비 사양뿐 아니라 장기 운전비, 막 교체 주기, 약품 비용까지 명확히 비교한다.
- 지자체, 환경청, 공공기관이 발간한 재이용 지침과 사례집을 참고하여 규제·행정 요구사항을 사전에 검토한다.
- ESG 보고서, 내부 경영회의, 대외 홍보 자료에 재이용 성과를 반영하여 추가적인 투자 동력을 확보한다.
주의 : 공정수 재이용은 단기간에 끝나는 단발성 프로젝트가 아니라, 설비 수명 전주기에 걸쳐 지속적으로 성능을 관리해야 하는 장기 프로그램이므로, 초기 계획 단계에서부터 운영 인력과 예산을 장기적으로 고려해야 한다.
FAQ
Q1. 공정순환수는 재이용률 계산에 포함해야 하는가?
공정순환수는 시스템 내부에서 순환하는 물로서 외부로 방류되지 않기 때문에 대부분의 통계와 행정 자료에서는 재활용량에서 제외하는 것이 원칙이다.
공정수 재이용 계획에서는 순환수 시스템을 별도 항목으로 정리하고, 실제로 회수·재사용되는 재이용수만 재이용률 계산에 포함하는 것이 합리적이다.
Q2. 냉각탑 보충수를 재이용수로 전환할 때 가장 중요한 수질 항목은 무엇인가?
냉각탑 보충수에서는 스케일, 부식, 미생물 증식을 유발하는 항목 관리가 핵심이다.
일반적으로 경도, 알칼리도, 실리카, 전도도, 탁도·SS, 철·망간, 오일 및 그리스, 대장균군 등을 관리하며, 냉각수 처리제와의 상호작용도 함께 고려해야 한다.
Q3. 공정수 재이용 설비 도입 시 가장 자주 발생하는 실패 원인은 무엇인가?
첫째는 초기 데이터 부족으로 설비 용량과 부하 변동을 잘못 산정한 경우이다.
둘째는 운영 인력의 교육 부족으로 세정·세척, 약품 주입, 막 관리가 제대로 수행되지 않는 경우이다.
셋째는 오접방지 대책이 미흡하여 오염된 재이용수가 민감 공정으로 유입되는 사고이다.
따라서 계획 수립 단계에서부터 데이터 확보, 운영·유지관리 계획, 오접 방지 설계를 충분히 반영하는 것이 중요하다.
Q4. 소규모 사업장에서도 공정수 재이용 계획이 필요한가?
소규모 사업장이라도 지하수 사용량이 많거나 폐수 방류량이 규제 한계에 근접하는 경우, 공정수 재이용을 통해 규제 리스크와 비용을 줄일 수 있다.
이 경우 대규모 설비보다는 세척수 회수, 생산 전처리 세정수 재사용, 소규모 필터·막 시스템 활용 등 간단한 과제부터 계획하는 것이 현실적이다.