1. 슬러지 처리비용 절감
하수처리시설이나 공공폐수처리시설을 운영하는 과정에서 가장 큰 부담으로 꼽히는 항목 중 하나가 바로 슬러지 처리비용이다.
일반적으로 하수처리 비용 전체에서 차지하는 슬러지 처리비용의 비율은 약 30~50%에 달한다.
하수처리 과정에서 발생하는 부가 산물인 슬러지를 어떻게 효율적으로 처리·감량·활용하느냐에 따라 시설 운영의 경제성이 크게 좌우된다.
슬러지는 단순히 폐기물로 버려야 하는 존재가 아니라 에너지와 자원으로 전환할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.
그러나 실제 현장에서는 운반 비용 증가, 소각 및 매립 단가 상승, 약품 사용량 증가, 규제 강화 등으로 인해 슬러지 처리비용이 꾸준히 증가하고 있는 실정이다.
이 때문에 전 세계적으로 슬러지 처리비용 절감을 위한 다양한 기술 개발과 정책적 접근이 이루어지고 있다.
슬러지 처리비용이 커지는 원인, 절감을 위한 기술적·운영적 전략, 국내외 사례에 대해 알아보겠습니다.
2. 슬러지 처리비용이 커지는 원인
(1) 발생량 증가
생활하수와 산업폐수의 처리량은 꾸준히 늘어나고 있으며, 특히 도시화·산업화가 진행되면서 처리 용량이 대규모화되고 있다. 처리 용량이 커지면 그만큼 발생하는 슬러지의 양도 증가한다. 단순히 양적 증가만이 아니라, 산업폐수 혼합으로 인해 슬러지의 성상이 복잡해지고 처리 난이도가 높아지는 것도 문제다.
(2) 낮은 농도와 탈수 효율 저하
슬러지는 수분 함량이 높아 보통 95% 이상이 물이다. 이 상태로는 부피가 크고 무겁기 때문에 운반 및 소각 비용이 크게 발생한다. 따라서 탈수 공정을 거쳐 수분 함량을 70~80% 수준으로 낮추지만, 탈수 효율이 낮으면 여전히 많은 양의 슬러지를 운반해야 하므로 비용이 증가한다.
(3) 소각·매립 비용 상승
환경 규제 강화로 인해 매립지 사용이 제한되고, 소각 시 발생하는 대기오염물질에 대한 규제가 강화되면서 처리 단가가 상승했다. 과거에는 상대적으로 저렴하게 처리할 수 있었던 매립이 점차 어려워지고, 소각도 고비용화되는 추세다.
(4) 약품 사용 비용 증가
슬러지 탈수 과정에서는 고분자 응집제(PAM), 석회, 소석회, 철염·알루미늄염 계열 응집제 등이 투입된다. 하지만 약품 사용량이 과다하면 비용이 급증할 뿐 아니라, 탈수 케이크의 품질에도 악영향을 준다.
(5) 규제와 주민 수용성 문제
악취, 운반 차량 증가, 소각 시설 가동으로 인한 환경 민원 등은 슬러지 처리 방식에 제약을 준다. 주민 반대가 심하면 시설 증설이나 신규 건설이 어렵고, 결국 더 먼 지역까지 운반해야 해 비용이 올라간다.
3. 슬러지 처리비용 절감 전략
(1) 발생량 자체 줄이기
- 운전조건 최적화: 슬러지 발생량은 미생물 증식과 밀접한 관련이 있다. MLSS(혼합액 부유물질), SRT(슬러지 체류 시간), DO(용존산소) 조건을 최적화하면 불필요한 과잉 슬러지 발생을 줄일 수 있다.
- 고도처리 기술: MBR(Membrane Bio-Reactor) 공정은 기존 활성슬러지법보다 슬러지 발생량이 적다. 초기 설치 비용은 높지만 장기적으로 처리비용 절감 효과가 크다.
(2) 농축·탈수 효율 개선
- 고효율 탈수기 도입: 기존 벨트프레스나 원심탈수기보다 고체 회수율이 높은 필터프레스나 스크류프레스 도입으로 슬러지 케이크의 함수율을 낮출 수 있다.
- 전처리 기술 적용: 열가수분해, 초음파 처리, 화학적 세포벽 파괴 기술 등을 적용하면 탈수성이 개선된다.
- 약품 주입 최적화: 응집제는 “적정량”이 중요하다. 과량 주입 시 오히려 탈수성이 악화되며, 비용도 불필요하게 증가한다.
(3) 혐기성 소화 및 에너지 회수
- 슬러지를 혐기성 소화조에서 처리하면 부피가 30~50% 줄고, 동시에 메탄가스(CH₄)를 얻을 수 있다.
- 이 가스를 발전기에 공급하면 전기와 열을 생산할 수 있어, 시설 자체의 에너지 자립도를 높인다.
- 독일, 일본, 국내 일부 산업단지는 소화가스를 지역 난방에 활용하거나 발전소에 공급하기도 한다.
(4) 자원화 및 재활용
- 퇴비화: 안정화 과정을 거쳐 퇴비로 활용 가능. 다만 중금속·병원성 미생물 관리가 필요하다.
- 시멘트 원료·건설재 활용: 슬러지를 소성하여 시멘트 클링커의 보조 원료로 활용하면 매립·소각 비용을 크게 줄일 수 있다.
- 연료화(RDF): 건조 후 고형연료화하여 발전소 보조 연료로 사용. 다만 에너지 효율성과 배출가스 관리가 과제다.
(5) 운반·처리 비용 절감
- 공동처리: 지자체 간 협력으로 대규모 처리시설을 운영하면 단가를 낮출 수 있다.
- 운반 거리 단축: 지역 내 처리센터 활용으로 운반비 절감.
- 슬러지 건조: 함수율을 10%p 낮추면 운반량이 수십 % 줄어든다.
4. 국내외 사례
(1) 국내 사례
- 서울시 A처리장: 혐기성 소화와 고효율 원심탈수기를 도입하여 슬러지 발생량을 40% 줄이고, 연간 20억 원 이상 절감.
- B 산업단지: 공동 소화시설 설치 → 슬러지 발생량 60톤/일 절감, 바이오가스로 소규모 발전 운영.
(2) 일본
- 슬러지를 건조 후 시멘트 원료로 공급하는 시스템이 전국적으로 확산.
- 정부 보조금과 민간기업 협력으로 처리비 절감 효과 달성.
(3) 독일
- 슬러지를 바이오가스로 전환해 전력 생산에 활용.
- 일부 시설은 자체 에너지의 70% 이상을 자급.
5. 법·제도적 맥락
- 국내: 「하수도법」과 「폐기물관리법」에서 슬러지 처리·재활용 규정을 명확히 하고 있음.
- 유럽연합(EU): 매립 제한 정책으로 인해 슬러지 재활용 비율이 높아짐.
- 지속가능발전목표(SDGs)와 탄소중립 정책이 맞물리면서, 슬러지를 에너지·자원화하는 방향이 더욱 강조되고 있다.
6. 슬러지를 비용에서 자원으로
슬러지 처리비용 절감은 단순히 돈을 아끼는 문제가 아니다. 슬러지를 어떻게 다루느냐에 따라 시설 운영의 경제성, 지역 사회의 환경 수용성, 나아가 탄소중립 목표 달성 여부가 달라진다.
앞으로 하수처리시설은 단순한 “처리장”이 아니라, 에너지 생산과 자원 순환의 거점으로 발전해야 한다.
- 발생량 최소화 → 처리 효율 향상
- 혐기성 소화 → 바이오가스 회수
- 재활용 및 공동처리 → 비용 절감
이러한 종합적 접근을 통해서만 슬러지 처리비용을 효과적으로 줄이고, 동시에 환경과 경제를 모두 잡을 수 있을 것이다.