Comparison of energy consumption and greenhouse gas emissions from water reuse system and water treatment system

Abstract

산업화와 인구 증가에 따라, 상수의 원수 사용량 및 하수의 방류량이 증가하고 있다. 이러한 전 세계적인 물 부족 문제를 극복하기 위해 상수도시설에 대한 대안으로 물 재이용시설이 도입되고 있다. 물 재이용시설은 크게 하수처리수 재이용시설, 중수도, 빗물이용시설로 이루어져있다. 물 재이용시설이 도입되고 있지만, 물 재이용시설이 상수도시설에 비해 얼마나 에너지 저감 효과가 있고 환경적 효과가 있는지 정량적으로 제시된 사례가 부족하다. 따라서, 본 연구의 목적은 물 재이용시설과 상수도시설에서 발생하는 에너지 사용량과 온실가스 발생량을 합리적인 비교 방법론에 의해, 정량적으로 산정 및 비교하여 에너지 사용량과 환경적 영향을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 제시하는 것이다. 본 연구에서는 상수도시설과 다양한 물 재이용시설의 에너지 사용량과 온실가스 발생량을 평가하였다. 상수도시설의 경우 취수와 정수처리, 가압에서 사용되는 에너지는 각각 0-0.393 kWh/m3, 0.019-0.168 kWh/m3, 0.027-0.489kWh/m3로 상수도시설의 전체 평균 에너지 사용량은 0.511 kWh/m3 로 나타났다. 전체 에너지 중, 취수와 가압에서 사용되는 에너지가 많았으며 처리용량과 수송거리, 공급지역의 고도에 따라 에너지 사용량에 많은 영향을 주었다. 물 재이용시설의 경우, 중수도와 빗물이용시설은 상수도시설에 비해 에너지 저감 및 온실가스 감축효과를 나타내었다. 중수도의 경우, 0.199kWh/m3의 에너지 저감 및 0.75kgCO2e/m3의 온실가스 감축효과를 나타내었고, 빗물이용시설의 경우, 0.227-0.265kWh/m3의 에너지 저감 및 0.27-0.29kgCO2e/m3 의 온실가스 감축효과를 나타내었다. 반면, 공업용수를 용도로 하는 하수처리수 재이용시설의 경우, 에너지 사용량이 0.825-1.202kWh/m3, 온실가스 발생량이 0.59-0.70 kgCO2e/m3로 상수도시설 (0.611kWh/m3, 0.43kgCO2e/m3)에 비해 에너지 사용량과 온실가스 발생량이 모두 높게 나타났다. 또한, 물 재이용시설을 이용함으로써, 하수방류량을 줄일 수 있고 얻을 수 있는 환경적 편익을 에너지로 환산하였을 때, 0.55kWh/m3의 환경 편익을 얻을 수 있을 것으로 계산된다. 따라서, 상수도시설에서 에너지가 많이 사용되는 조건인 처리용량이 작고 비교적 가압이 많이 들어가는 고도가 높고 수송거리가 긴 지역, 취수에 에너지가 많이 들어가는 지역에서 물 재이용시설이 에너지 저감 및 온실가스 저감 효율을 보일 수 있을 것이다. 특히, 물 부족으로 공급에 어려움을 겪고 있는 지역에서 상수의 원수를 보존할 것이며 물 부족 문제를 완화시키고 수자원을 효율적으로 활용하는데 도움을 줄 것이다.