기술이 전 세계 물 회복 탄력성 구축에 기여하는 방법

• 2021년 여름, 독일, 벨기에, 중국에서 발생한 엄청난 폭우의 피해를 정화하는 작업이 계속됨에 따라, 향후 발생할 수 있는 재난 상황에 대비하여 수도 시설의 시스템을 지속해서 강화하는 것이 그 어느 때보다 중요해졌다.
• 평생에 한 번 경험할까 말까한 기상 현상이 몇 달을 주기로 발생한다면, 분명 전통적인 위험 관리 방식만으로는 충분하지 않다.
• 재난이 닥쳤을 때 현재의 인프라를 더욱 효과적으로 관리하고 미래에 더 회복력 있는 플랜트를 구축하기 위해 수도 시설에 디지털 기술을 도입해야 한다.

2021년 여름, 중국, 독일, 벨기에는 갑작스러운 홍수로 끔찍한 피해를 당했다. 복구 작업이 여전히 진행 중인 가운데, 자연스럽게 미래에 대한 논의가 시작되었다. 기후 변화로 인해 정기적으로 나타나게 된 극단적 날씨에 지방자치단체들은 어떻게 대비할 수 있을까?

라미아 메사리베커(Lamia Messari-Becker) 독일 지겐대학교(University of Siegen) 토목공학과 교수는 2021년 7월 도이체벨레(Deutsche Welle) 인터뷰에서 잠재적인 기후 영향 적응에 관한 막연한 논의만으로는 더 이상 충분하지 않다고 말했다. "지금은 엔지니어들이 필요한 때입니다. 진짜 아이디어와 진짜 해결책이 필요하니까요."

물 회복 탄력성이란?

물 회복 탄력성이란 인프라에 영향을 줄 수 있는 홍수, 허리케인, 가뭄 및 기타 기후 재난 상황에 대비해 계획을 세우고, 현상을 완화하고, 알맞게 대응하는 능력을 말한다. 

다행히도 전 세계의 진취적인 엔지니어링 및 건설 기업들은 이미 문제 해결에 착수했다. 디지털 물 관리 전략을 사용하여 더 큰 물 회복 탄력성과 지속가능성을 보장하기 위해 시설 운영을 개선하고 있다.

빌딩 정보 모델링(BIM)과 클라우드 기술의 결합은 브라질부터 프랑스 보르도 지역에 이르기까지 지자체에서 노후화된 플랜트를 정비하고 도시 수도 인프라 관리를 개선하는 데 기여하고 있다. 기존 자원을 최적화하고 극한의 날씨와 강화된 폐수 처리 기법을 염두에 둔 새로운 시설을 건설하고 있다.

데이터를 기반으로 한 물 회복 탄력성

세계적인 물, 폐기물 및 에너지 관리 대기업 베올리아의 한 사업부인 베올리아 워터 테크놀로지스(Veolia Water Technologies)에서 개발자들은 도시가 불가피한 상황에 대비하는 새로운 방법을 연구하고 있다. 이들은 디지털 및 사물 인터넷(IoT) 기술과 예측 분석법을 적용하여 홍수 모델링, 지속 가능한 배수 설계, 깨끗한 물 분배 및 자원 최적화와 같은 물 회복 탄력성 관리 기술을 구축하고 있다.

물 플랜트, 탱크, 저수조, 파이프를 교체하는 데는 수년에서 수십 년이 걸리지만, 베올리아의 디지털 솔루션은 시설업체가 미래의 물 네트워크를 계획하는 동안에도 현재 보유한 인프라의 위험 관리를 개선할 수 있도록 도움을 주고 있다.

베올리아 워터 테크놀로지스의 엘리스 르 베일랑(Elise Le Vaillant) 전략적 배치 책임자는 "대도시의 홍수는 일반적으로 수도 체계의 용량 문제"라고 설명했다. "폭우가 계속해서 내릴 때 어느 시점에 이르면 수도 체계가 더는 물을 받아들이지 않을 것입니다. 홍수 중 내린 빗물은 처리되지 않은 오수와 섞여 거리로 흘러들어 박테리아를 퍼뜨리고 질병과 감염의 위험을 초래하게 되죠.”

르 베일랑은 이어 "몇 년 전 덴마크 코펜하겐에서 홍수가 났을 당시 현장에 있었다"며 "그때 '넘치는 물을 도시 밖으로 내보내기 위해 더 큰 수도관이 필요하다'는 의견도 있지만, 이런 홍수는 백 년에 한 번 일어날까 말까 한 사건이라며 대대적인 시스템 개편은 고려하지 않은 사람들도 있었다"고 말했다.

르 베일랑은 "우리의 솔루션으로 날씨 예측 데이터를 사용하여 폭우가 집중될 곳을 예측하는 것과 같은 작업을 수행할 수 있다며 "수도 체계의 센서는 해당 지역의 탱크가 이미 가득 찼는지 또는 넘칠 가능성이 있는지 알려줄 수 있고, 시설업체는 이 정보를 사용하여 잠재적인 홍수에 앞서 예방 조치를 취할 수 있다"고 말했다.

미래에 대비한 수도 체계 구축

베올리아 워터 테크놀로지스는 물 관리를 위한 자체 솔루션을 개발한다. 베올리아의 시프딘 바르카위(Sifdin Barkaoui) CAD 도구 및 BIM 관리자에 따르면 베올리아는 가장 성능이 뛰어난 BIM 기술을 이용하여 3D 모델을 제작 및 관리하며, BIM 360, Revit(레빗), AutoCAD Plant 3D(오토캐드 플랜트 3D), Navisworks(나비스웍스), Recap(리캡), Inventor(인벤터) 등 오토데스크 솔루션을 주로 사용한다.

바르카위는 건설 과정에서 Revit과 BIM 360이 주요 협업 플랫폼으로 사용된 파리 지역의 대규모 프로젝트를 언급했다. 클라이언트가 프로젝트 종료 후 디지털 트윈을 원했고, 이에 베올리아는 건설 후 트윈을 생성하여 클라이언트에게 원활하게 인계할 수 있는 개방형BIM(openBIM) 데이터 구조를 구축했다.

이 모델은 유지보수 작업을 개선하고, 플랜트 엔지니어의 안전을 강화하고, 플랜트 성능에 영향을 미칠 수 있는 운영상의 위험을 최소화하는 데 사용된다.

바르카위는 "일부 오래된 플랜트에서 여전히 볼 수 있는 2D 종이 형식에 비하면 엄청난 발전"이라며 "예를 들어 BIM을 사용하면 전체 네트워크를 3D로 파악하기 쉽도록 표시하여 몇 번의 클릭만으로도 수도관이 중단되었을 때의 영향을 예측할 수 있는데, 그러면 의사 결정이 아주 용이해진다"고 말했다.

플랜트 물 회복 탄력성 개선을 위한 BIM 사용

또한 베올리아는 BIM을 사용하여 시설업체가 미래를 계획하고, 날씨 패턴의 변화에 견디면서 적응할 수 있는 새 식수 생산 및 폐수 처리장을 설계하는 데 도움을 준다.

바르카위는 "BIM을 활용하여 프로젝트 관리 및 프로젝트 데이터를 더 효율적으로 통제할 수 있다"며 "우리는 설계를 알리고, 자재를 선택하고, 조립 및 시공 작업을 관리하는 등 고객사의 최종 승인에 이르기까지 모든 과정에 BIM을 사용한다"고 말했다.

프로젝트가 완료되면 베올리아는 새로운 플랜트에서 축적된 건설, 기술, 기하학적 요소, 설계 데이터를 수집하여 디지털 트윈을 생성한다. 그러면 이 3D 트윈을 사용하여 현재의 조건에 대응하며 일상적인 운영을 최적화하고 위험 관리를 개선할 수 있다.

베올리아는 물 인프라 보수 및 재건 프로젝트에도 BIM을 사용한다. 3D 스캔 기술은 기존 구조를 조사하여 개선해야 할 부분을 정확히 짚어낸다.

현재 수도 인프라의 회복 탄력성 극대화

이탈리아를 비롯한 지중해 국가들은 더 높아진 기온으로 강우량을 예측하기가 더 어려워지기 때문에 물 부족에 대비해야 한다. 베올리아의 허브그레이드(Hubgrade) 플랜트 관리 솔루션은 관개용 처리수의 양을 극대화하여, 60%~70%를 농업 목적으로 완전히 재사용한다. 이는 유럽에서 가장 높은 비율이다.

이 소프트웨어는 밀라노에서 가장 큰 폐수 처리 시설인 노세도 폐수 처리장(WWTP)이 일일 처리 성능을 실시간으로 최적화하도록 돕는다. 극한의 날씨가 닥칠 때 탱크의 예비 용량을 유지하고 농업에 사용할 수 있는 재생수의 양을 늘린다. 또한 이는 노세도가 환경 발자국을 줄이고, 더 적은 에너지로 작동하면서도 화학 소비를 최적화하여 수질 기준을 달성할 수 있게 한다.

르 베일랑은 "식기 세척기나 휴대전화를 구입하듯이 폐수 처리장을 구입하지는 않는다”며 "시간이 걸리고 광범위한 계획이 필요하지만 상황이 갈수록 빨리 개선되고 있으며, BIM 같은 기술 덕분에 우리가 기여할 수 있는 데이터와 정보의 양은 현재 시설업체들이 직면한 지속가능성 문제 대응에 도움이 된다"고 말했다.

물 회복 탄력성의 미래

팬데믹이 닥쳤을 때 모두가 동의했던 공중보건 권고 중 하나가 손 씻기의 중요성이었다. 그 간단하지만 효과적인 방법은 공중보건 및 잘 기능하는 사회에서 물이 얼마나 중요한지 일깨워주는 역할도 했다.

홍수와 식수 시스템의 잠재적 오염은 유럽의 물 공공시설이 직면한 위협 중 단 두 가지 예시에 불과하다. 기상 이변과 물 부족의 시기에는 물 인프라를 관리하는 데 필요한 도구가 반드시 준비되어 있어야 한다.

물을 수집, 처리, 저장 및 분배하는 시스템의 회복 탄력성과 적응력을 높이는 문제를 지금 해결해야 한다. 이러한 노력에는 2030년까지 1조9000억 달러(약 2729조 원)의 비용이 들 것으로 예상된다. 한 가지 확실한 사실은 디지털이 중요한 역할을 하게 되리라는 점이다.

이 기사는 업데이트 되었다. 원문은 2021년 9월에 게시되었다.