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일경비즈니스_2019/11/25_데이터가 해결하는 수도 문제 -- 인프라 위기, 소프트웨어 기술로 해결
  • 저자 : 日経BP社
  • 발행일 : 20191125
  • 페이지수/크기 : 104page/28cm

요약

Nikkei Business_2019.11.25 테크노 트렌드 (p74-76)

데이터로 해결하는 수도 문제
인프라 위기, 소프트웨어 기술로 해결

태풍, 지진 등의 재해나 자원 부족으로 인해 일본의 상하수도망의 존속이 위협을 받고 있다. 불필요한 부분이 많은 기존의 인프라 정비∙유지관리 방식을 버리고 발상을 전환할 필요가 있다. 관건은 하드에 대한 투자뿐 아니라 기계학습이나 데이터 공유와 같은 소프트 기술이다.

올 9월에 발생한 태풍 15호. 간토지방에 상륙한 관측사상 최대 규모의 세력으로 인해 지바현 남부의 일부 지역에서는 수도 시설이 정전돼 최대 약 9만 가구가 단수됐다. 전력 복구나 수도관 세정 등이 필요했기 때문에 지바현 전역에서는 단수 해소까지 2주일이 소요됐다.

하루에 필요한 음료수는 1인당 약 3리터 정도지만 입욕이나 세탁, 화장실 등의 생활용수는 그 10배 가까운 양이 필요하다. 급수 차량을 파견한다고 해도 이동수단이 없는 세대는 그 혜택을 받지 못하는 경우도 많다.

-- 기계학습으로 여과를 최적화 --
그러한 상황에서 지바현 훗쓰시(市), 교난초(町), 다코초(町) 등의 지방자치단체가 지원을 요청한 곳은 물순환기술을 개발하는 WOTA(도쿄)다. WOTA는 소형의 배수 여과 시스템 ‘WOTA BOX’를 사용한 비상시용 샤워유닛을 지바현 내에 7기 설치. 약 300명이 샤워를 이용했다.

WOTA BOX는 생활용수를 반복해 여과, 몇 번이고 사용할 수 있도록 만드는 장치다. 화장실에서 나오는 유기물이 섞인 오수는 처리하지 못하지만 샤워에 사용한 물이라면 약 98%를 재이용할 수 있다. 슈트케이스보다 큰 크기의 기기 1대로, 하루에 7톤, 7~10세대분의 물을 공급할 수 있다고 한다.

여과용 필터나 살균∙소독을 위한 자외선, 염소 첨가와 같은 요소는 결코 새로운 것이 아니다. WOTA의 강점은 물을 흘려 보내는 펌프와 밸브를 제어하는 기술이다. 센서 등을 이용해 필터를 통과하기 전과 후의 수질을 계측해 여과 효율을 측정한다. 적절한 압력으로 물을 필터로 보내면, 망이 막힐 정도로 심한 더러움은 밸브를 움직여 버릴 수 있다. 제어가 없는 경우와 비교해 여과 효율은 15배 정도로 높아졌다. “요소 기술의 개량이 아니라 기계학습에 의한 전체 최적화로 효율을 올렸다”라고 WOTA의 마에다(前田) COO는 말한다.

WOTA BOX를 개발한 배경에는 일본의 수도 인프라에 대한 문제 의식이 있다. “수도관의 유지관리에는 막대한 비용이 든다. 수요 변화에 대한 대응도 늦어 낭비가 발생하기 쉽다. 관이 필요 없는 분산형 인프라를 목표하고 있다”(마에다 COO).

그러나 수도 보급률이 98%에 달하는 일본에서 이러한 생각이 일반화될지는 미지수다. 인구가 감소하면서 수도요금 수입이 줄어들고 있는 가운데 지자체나 수도업계는 인프라망의 유지 관리에 골머리를 앓고 있다.

“돈 문제뿐 아니라 사람이 없는 문제도 심각하다”라고 국내 최대 물처리기업 메타워터의 나카무라(中村) 사장은 말한다. 작은 지자체의 경우는 수도를 관리하는 행정 담당자가 2, 3명밖에 없는 경우도 많다. 현장의 숙련 기술자도 부족하기 때문에 유지관리 노하우나 미래 설계를 정리하는 것은 쉬운 일이 아니다.

-- 열화 속도를 예측해 노동력 절감 --
그래서 메타워터가 개발한 것이 ‘WBC(Water Business Cloud)’라고 부르는 정보공유서비스다. 정수장이나 배수지의 펌프 등의 기기 상황을 원격 감시할 수 있고, 기존의 종이 점검표를 태블릿으로 대체함으로써 정보를 축적하기 쉽도록 했다. 과거 데이터를 바탕으로 설비 열화의 속도를 추정해 언제, 어느 정도의 수리 비용이 필요한지도 예측할 수 있게 되었다.

메타워터가 WBC 등의 소프트 개발에 착수한 이유는 물처리 시설의 건설부터 유지관리, 경영까지를 메타워터가 혼자 떠맡는 케이스가 증가했기 때문이다. 효율화는 메타워터의 과제가 되었다. 요코하마시 가와이정수장에서는 유지관리 인원을 40명에서 12명으로 줄일 수 있었다고 한다.

작년 12월에 수도법이 개정되면서 지자체가 수도사업의 운영권을 민간기업에 일정 기간 매각하는 ‘컨세션 방식’을 선택할 수 있게 되었다. 그러나 라이프 라인 운영을 민간기업에 맡기는 것에 대한 반발도 있다. 나카무라 사장은 “데이터를 남기는 시스템은 앞으로 운영의 질을 증명해 신용을 얻기 위해서라도 꼭 필요한 시스템이다”라고 강조한다.

수도 인프라의 최대 문제는 자산의 약 70%를 차지하는 관의 경신이다. 수도관의 어디가 얼마나 부식됐는지를 확인하기 위해서는 관내에 카메라를 설치하거나 공공도로를 파헤칠 필요가 있다. 그러나 전역을 망라하기 위해서는 막대한 비용이 필요하다. 때문에 많은 지자체는 ‘수도관의 내용 연수는 50~60년’이라는 업계의 기준을 바탕으로 매설 시기가 오래된 곳부터 순차적으로 교환해 왔다.

“그러나 막상 파헤치면 관 내부가 그렇게 열화되지 않은 경우도 있고, 오히려 다른 곳에서 누수가 발생하기도 한다. 이런 일이 반복돼서는 안 된다”. 그렇게 말하는 것은 미국 프랙타(FRACTA)의 가토(加藤) CEO다. 프랙타는 지자체 등이 보유한 수도관 데이터와 함께 기상∙지리공간 데이터를 기계학습으로 분석함으로써 수도관의 부식 속도를 추정하는 기술을 개발했다.

전미 22개 주, 55개의 수도사업자에게 서비스를 제공하고 있다. 일본에서는 가나가와현 등의 지자체와 공동으로 실증실험을 추진하고 있다. 가나가와현에서 실시한 검증에서는, 기존 방법으로는 13~17년의 주요 누수∙파손 건수의 7% 정도 밖에 예측하지 못했던 것을 프랙타의 소프트웨어로는 약 65%를 예측할 수 있었다.

“수도관의 자산적 가치를 산정할 수 있게 되면 민간기업이 참여할 수 있는 시장이 형성되고, 수도요금의 변동이 타당한지도 판단할 수 있게 된다”라고 가토 CEO는 강조한다. 프랙타의 시산에 따르면 미국 샌프란시스코에서는 쓸모 없는 관의 경신을 없앰으로써 배관 투자가 40% 줄어든다는 결과가 나왔다고 한다.

-- 미생물 등 ‘자연’을 이용 --
‘Law Tech’로 물 문제에 착수하고 있는 곳은 야마하발동기다. 야마하가 아시아, 아프리카에서 41기 가동시키고 있는 소형 정수설비 ‘클린 워터 시스템’은 일본에서 제조한 모래나 자갈과 현지의 강에 서식하는 미생물을 여과에 사용한다. 내부에 강물을 통과시키면 2~3주 동안에 조류나 원생생물, 세균 류가 정착해, 더러움이나 대장균 등을 제거하게 된다. 태양광 발전에 의해 24시간 계속 가동한다. 수고가 드는 작업은 쌓인 더러움을 반년에 1번 버리기만 하면 된다. 소형 타입으로도 약 125세대분의 물을 공급할 수 있다. 도상국의 사정에 맞춘 ‘적정 기술’을 추구했다.

현지 주민 주도의 ‘물위원회’를 조직해 활용법을 전수하는 것도 특징이다. 인도네시아의 어느 지역에서는 물위원회가 정수 배달과 판매를 시작했다고 한다. “앞으로는 일본 국내의 한계집락에서도 활용할 수 있지 않을까 생각한다”(야마하발동기 클린워터시스템프로젝트그룹의 다쓰미(辰巳) 주사).

과제가 산적한 일본의 수도 인프라에도 이러한 상식의 전환이 반드시 필요하다.

 -- 끝 --

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