홍수 발생 전: 기술이 전 세계 물 회복 탄력성 구축에 기여하는 방법

• 2021년 여름, 독일, 벨기에, 중국의 심각한 피해로 정화 작업이 계속됨에 따라, 향후 발생할 수 있는 비극에 대비하여 수도 시설을 계속 강화하는 것이 그 어느 때보다 중요해졌다.
• “평생 한 번 경험할까 말까 한” 날씨가 몇 달에 한 번씩 발생한다면, 분명 전통적인 위험 관리 방식만으로는 충분하지 않다.
• 수도 시설은 재난이 닥쳤을 때 현재의 인프라를 더 잘 관리하고 미래에 더 탄력적인 플랜트를 만들기 위해 디지털 기술을 수용해야 한다.

올해 여름, 중국, 독일, 벨기에는 갑작스러운 홍수로 끔찍한 피해를 입었다. 아직 회복 작업이 진행 중인 가운데, 이야기는 자연스럽게 미래로 방향을 틀었다. 지방자치단체들은 기후변화가 촉발하는 극단적인 날씨에 대해 어떻게 정기적으로 대비할 수 있을까?

2021년 7월 도이체 벨레 (Deutsche Welle)와의 인터뷰에서 잠재적인 기후 영향에 적응하는 것에 대한 막연한 논의만으로는 충분하지 않다고 말한 독일 지겐 대학교(University of Siegen)의 라미아 메사리-베커 (Lamia Messari-Becker) 토목공학 교수는 “지금은 엔지니어들이 필요한 때다. 진짜 아이디어와 진짜 해결책이 필요하다”라고 전했다.

다행히도, 전 세계의 진취적인 엔지니어링 및 건설 회사들은 이미 이 일을 진행하고 있다. 그들은 디지털 물 관리 전략을 사용함으로써, 더 큰 물 회복 탄력성과 지속가능성을 보장하기 위해 유틸리티 운영을 개선하고 있다.

BIM(빌딩정보모델링, Building Information Modeling)과 클라우드 기술의 결합은 브라질과 보르도 등의 지자체에서 물 인프라 관리를 개선하는 데 도움을 주고 있으며, 기존의 자원을 최적화하고, 극한의 날씨와 강화된 폐수 대책을 염두에 두고 새로운 시설을 건설하고 있다.

꾸준한 데이터 스트림

세계적인 물, 폐기물 및 에너지 관리 대기업 베올리아(Veolia)에 소속된 베올리아 워터 테크놀로지(Veolia Water Technologies)에서 개발자들은 도시가 불가피한 상황에 대비할 수 있는 새로운 방법을 연구하고 있다. 그들은 홍수 모델링, 지속가능한 배수 설계, 깨끗한 물 분배 및 자원 최적화와 같은 물 회복 탄력성 관리 기술을 구축하기 위해 디지털 및 IoT 기술과 예측 분석 기술을 적용하고 있다.

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

베올리아 워터 테크놀로지의 엘리스 르 베일랑(Elise Le Vaillant) 전략적 배치 책임자는 “대도시의 홍수는 일반적으로 네트워크의 용량에 관한 문제”라고 말하며, “지속적인 폭우가 내리는 어느 시점에서 네트워크는 더 이상 물을 받아들이지 않을 것이다. 홍수 중 내린 빗물은 처리되지 않은 오수와 섞여 거리로 유출되어 박테리아를 퍼뜨리고 질병과 감염의 위험을 초래할 수 있다”라고 전했다.

르 베일랑 책임자는 “나는 몇 년 전 홍수가 발생했을 당시 (덴마크) 코펜하겐에 있었다. 그때 어떤 사람들은 ‘도시 밖으로 과도한 물을 보내기 위한 더 큰 파이프가 필요하다’라고 말했다. 그러나 다른 사람들은 이것이 백 년에 한 번 일어날 만한 사건이라며 대규모 시스템 개편을 고려하지 않았다”라고 전했다.

그는 이것이 많은 도시에서 실행되어야 하는 논쟁이라고 전했다. 하지만 논쟁이 이루어지는 동안에도 기존의 인프라가 홍수에 더 잘 견디고, 더 지속가능 하도록 관리할 수 있다.

르 베일랑 책임자는 “예를 들면, 우리의 솔루션은 날씨 예측 데이터를 사용하여 폭우가 집중되는 곳을 예측할 수 있고, 네트워크 센서는 해당 지역의 탱크가 이미 가득 찼는지 또는 넘칠 가능성이 있는지 알려줄 수 있다. 유틸리티 회사는 이 정보를 사용하여 잠재적인 홍수에 앞서 예방 조치를 취할 수 있다”라고 말했다.

미래에 대비한 물 네트워크 구축

베올리아 워터 테크놀로지는 물 관리를 위한 자체 솔루션을 개발하고 있다. 베올리아의 시프딘 바르카위(Sifdin Barkaoui) CAD 도구 및 BIM 관리자에 따르면, 이 회사는 3D 모델을 생산하고 관리하기 위해 가장 뛰어난 BIM 기술을 사용하며, 주로 BIM 360, Revit(레빗), AutoCAD Plant 3D(오토캐드 플랜드 3D), Navisworks(나비스웍스), Recap(리캡) 및 Inventor(인벤터)를 포함한 오토데스크 솔루션에 의존한다.

바르카위 관리자는 공사 중 Revit과 BIM 360이 주요 협업 플랫폼으로 사용된 파리 지역의 대형 프로젝트를 언급했다. 클라이언트는 프로젝트가 끝나면 디지털 트윈을 원했다. 그래서 베올리아는 건설 후 트윈을 만들고 고객에게 원활하게 인계할 수 있는 개방형BIM(openBIM) 데이터 구조를 구축하고 있다.

이 모델은 유지 보수 작업을 개선하고 플랜트 엔지니어의 안전성을 높이며 플랜트 성능에 영향을 미칠 수 있는 운영 위험을 최소화하는 데 사용된다.

바르카위 관리자는 “일부 오래된 플랜트에서 여전히 볼 수 있는 2D 서면 형식에 비해 크게 개선되었다”라고 말하며, “예를 들어, BIM을 사용하면 전체 네트워크를 3D로 강조 표시하여 몇 번의 클릭으로 배관 셧다운의 영향을 예측할 수 있어 의사 결정을 용이하게 할 수 있다”라고 설명했다.

플랜트 물 회복 탄력성을 개선하기 위한 BIM 사용

또한, 베올리나는 BIM을 사용하여 유틸리티가 미래를 계획하고 날씨 패턴 변화에 견디고 적응할 수 있는 새로운 식수 생산 및 폐수 처리장을 설계하는 데 도움을 주고 있다.

바르카위 관리자는 “BIM은 프로젝트 관리 및 프로젝트 데이터에 대한 더 나은 통제권을 제공한다. 우리는 설계를 알리고, 재료를 선택하고, 조립 및 시공 작업을 관리하는 데 이 기술을 사용하여 고객이 최종 수락할 때까지 모든 과정을 관리한다”라고 전했다.

프로젝트가 완료되면 베올리아는 새 플랜트에서 축적된 건설, 기술, 기하학적 요소, 설계 데이터를 모아 디지털 트윈(digital twin)을 만든다. 그러면 3D 트윈을 사용하여 현재 상황에 대응하여 일상적인 운영을 최적화하고 위험 관리를 개선할 수 있다.

또한, 베올리아는 물 기반 시설 보수 및 재건 프로젝트에 BIM을 사용한다. 3D 스캐닝 기술은 기존 구조를 조사하고 개선해야 할 부분을 정확히 파악한다.

현재 인프라의 회복 탄력성 극대화

이탈리아를 비롯한 지중해 국가들은 기온이 높아지면 강우량이 줄어들기 때문에 물 부족에 대비해야 한다. 베올리아의 허브그레이드(Hubgrade) 플랜트 관리 솔루션은 관개에 사용되는 처리수의 양을 극대화하며, 농업 목적으로 사용되는 물의 60%~70%가 완전히 재사용된다. 이것은 유럽에서 가장 높은 비율이다.

이 소프트웨어는 도시에서 가장 큰 밀라노 WWTP(노세도 폐수 처리장, Nosedo Wastewater Treatment Plant)의 일일 프로세스 성능을 실시간으로 최적화하는 것을 돕고 있다. 극한의 날씨가 닥칠 때 탱크의 용량을 유지하고 농업에 사용할 수 있는 재생수의 양을 늘릴 수 있다. 또한, 이는 노세도(Nosedo)의 환경 발자국을 줄이고, 수질 표준을 달성하기 위해 화학 소비를 최적화하면서 적은 에너지로 작동할 수 있다.

르 베일랑 책임자는 “식기세척기나 휴대전화를 구입하는 방식으로 폐수 처리장을 구입하지 않는다. 시간이 걸리고 광범위한 계획이 필요하지만 상황이 가속화되고 있다. BIM과 같은 기술 덕분에 우리가 기여할 수 있는 데이터와 인텔리전스의 양은 유틸리티 회사가 현재 직면하고 있는 지속가능성 문제에 대응하는 데 도움이 되고 있다”라고 말했다.

물, 어디에나 있는 물

팬데믹이 닥쳤을 때, 모두가 동의한 공중보건 조언 중 하나는 손을 씻는 것이 중요하다는 것이었다. 이렇게 간단하지만 효과적인 손 씻기는 공중보건과 잘 작동하는 사회에서 물이 얼마나 중요한지 일깨워주는 역할도 했다.

홍수와 식수 시스템의 잠재적 오염은 유럽의 물 공공시설이 직면한 위협들 중 단지 두 가지 위협에 불과하다. 날씨가 극단적이고 물 부족이 발생할 때, 물 인프라를 관리하는 데 사용되는 도구는 반드시 준비되어 있어야 한다.

물을 수집, 처리, 저장 및 분배하는 시스템에 대한 회복 탄력성과 적응성을 구축하는 문제를 지금 해결해야 한다. 그 노력에는 2030년까지 1조 9천억 달러의 비용이 들 것으로 예측된다. 한 가지 확실한 것은 디지털이 결정적인 역할을 할 것이라는 점이다.