환경시설 민간투자사업 추진을 위한 환경시설 민간투자사업 추진을 위한

선진국(유럽3개국) 시설견학 출장 보고선진국(유럽3개국) 시설견학 출장 보고

2012. 5.

목 차

Ⅰ. 출장배경 및 목적 ·············································································································· 11. 출장배경 ·································································································································· 1

2. 출장목적 ·································································································································· 1

Ⅱ. 출장개요 ··························································································································· 31. 주요 방문지 ···························································································································· 3

2. 출장기간 ·································································································································· 3

3. 출장자 ······································································································································ 3

4. 주요일정 ·································································································································· 4

Ⅲ. 방문시설 개요 및 시찰 세부내용 ······················································································ 51. 독일, Göttingen “Süedniedersachsen MBA Plant” ······································································· 5

2. 독일, Neumünster“MBA Neumuünster” ··················································································· 13

3. 오스트리아, 수도역사박물관“Museum HochQuellenWasser Wildalpen” ································· 21

4. 비엔나, 하수처리시설“Vienna's Main Wastewater Treatment plant" ········································· 28

5. 프랑스, 상수도조합(SEDIF; Le Syndicat des Eaux D'lle-de-France) ········································· 33

6. 프랑스, “Mery-Sür-Oise정수장” ······························································································ 39

Ⅳ. 시사점 ·특징 및 결론 ······································································································· 461. 시사점·특징 ··························································································································· 46

2. 결론 ········································································································································ 51

3. 후기(後記) ····························································································································· 53

- 1 -

Ⅰ. 출장배경 및 목적

1. 출장배경

□ 최근에 들어 환경분야(BTO) 민간투자사업이 활발히 추진되고 있으며, 특

히 녹색성장 정책의 일환으로 앞으로도 대상사업의 확대로 다양한 종류

의 환경시설사업이 추진될 계획임.

□ 폐기물분야에서 단순 환경기초시설로써가 아닌 폐기물의 에너지화(RDF)

가 추진 중에 있으나 기술적인 측면에서 국내 가동 실적 및 사례가 드물

어 사업의 안정적인 추진이 민자사업의 성공 여부가 판가름 날 것임.

□ 수처리분야에서 하수처리수의 재이용 등 새로운 유형의 사업으로 계획

되어 추진되고 있으며, BTL사업 확대로 상수관의 유수율 제고를 위한 민

자사업의 추진을 앞두고 있음.

2. 출장목적

□ 선진 환경시설 견학을 통해 신기술동향과 운영 및 유지관리시스템의 현황

을 파악하고, 양질의 서비스를 제공할 수 있도록 신뢰성 있는 정부정책을

지원하고자 함.

◦ 환경시설의 벤치마킹을 통해 국내에서 추진하는 민간투자사업의 시행착

오를 최소화하고 성공적인 민자사업의 확립이 필요함.

□ 폐기물분야에서 선진국 사례의 벤치마킹을 통해 정책․실무적으로 반영하

여 민자사업으로서 안정적인 추진과 정착에 도움이 되고자 함.

◦ 과거의 생활폐기물을 단순소각 후 매립처리하던 처리방법은 최근 폐기

물을 연료화(RDF, Refuse Derived Fuel)하여 소각시 발전하여 에너지를

회수하는 RDF제조 및 발전시설의 설치로 처리방법이 변화되고 있음.

- 2 -

◦ 현재 RDF에 대해 국내의 기술이 없어 외국의 기술을 도입하여 국내의

폐기물에 적용하고 있는 실정임.

□ 국내에서 처음 시도되는 상수관의 유수율 제고를 위한 상수관거 BTL 민

자사업의 경우 수질이 매우 중요하고 엄격해야만 하는 먹는물인바 외국

선진국의 상수관망의 모범사례를 살펴볼 필요가 있음.

◦ BTL사업시설 확대를 통한 상수도관망 정비사업이 내년(2013년) 하반기

고시를 목표로 추진 중임.

◦ 추진에 앞서 선진국 수도시설사업의 운영체계를 검토 및 벤치마킹하고

자 함.

◦ 성공적인 민관협력 운영사례 시찰을 통해 현재 국내의 낡고 영세한 수

도시설을 민간의 창의와 기술을 활용하여 서비스 수준을 극대화 할 수

있는 방안을 모색하고자 함.

□ 나아가서는 폐기물의 에너지화(RDF), 하수처리수 재이용, 상수관거의 유

수율 제고 등의 민자사업에서 성공적인 사업을 위해 사업의 범위 설정과

명확한 성과요구수준의 확립을 위해 기술적인 기초를 마련하고자 함.

◦ 특히 상수관거는 먹는물 사업인 지방상수도 관망정비 사업 외 수도시설

전반으로의 성과요구수준의 확대를 위한 수질덕인 측면에서 대비를 할

필요가 있음.

◦ 더불어, 정부가 요구하는 성과요구수준의 방향 확립과 민자사업으로 적

용 가능한 추가사업 유형에 대한 발굴을 목적으로 함.

- 3 -

Ⅱ. 출장개요

1. 주요 방문지

□ 독일, 오스트리아, 프랑스

◦ 독일 : 괴팅엔市 MBT1)시설(RDF2)제조), 노이뮌스터市 MBT시설(RDF제조)

◦ 오스트리아 : 수도역사박물관, 비엔나市 하수처리시설

◦ 프랑스 : 상수도조합(SEDIF), 메리스와즈(MERY-SUR-OISE)정수장

2. 출장기간

□ 2012. 04. 25(수) ~ 2012. 05. 03(목), 7박9일

3. 출장자

□ KDI PIMAC : 김세용 민자사업팀장, 이과섭 전문위원, 조영희 전문연구원

□ 동반 출장자 5인

◦ 환경부 : 강미정 주무관(수도정책과), 진창균 주무관(생활하수과)

◦ 한국환경공단 : 문균식 민자지원팀장, 서용교 시설설계팀장,

이택중 민자관리팀 대리

1) Mechanical and Biological Trearment(기계적 및 생물학적 처리)

2) Refuse Derived Fuel(생활폐기물 고형연료)

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일 자 방문지 주 요 일 정 비 고

<1일차>

4/25(수)

인천

독일○ 이동 (인천→독일)

<2일차>

4/26(목)

독일

○ 이동(숙소→괴팅엔(Göttingen))

○ 괴팅엔(Göttingen) MBT시설 방문 및 견학

○ 이동(괴팅엔(Göttingen)→숙소)

○ 뤼벡(Lübeck) MBT시설

에서 변경

<3일차>

4/27(금)

○ 이동(숙소→노이뮌스터)

○ 노이뮌스터 MBT시설

○ 이동(노이뮌스터→숙소)

○ 노이뮌스터(Neumünster)

CFB발전시설에서 변경

<4일차>

4/28(토)○ 이동(독일 숙소→오스트리아)

<5일차>

4/29(일)

오스

트리아

○ 이동(오스트리아→숙소)

○ 휴식(오스트리아 숙소)

<6일차>

4/30(월) 오전

○ 이동(숙소→Kaiserbrunn)

○ 비엔나 수도 역사 박물관 방문 및 견학

(Museum HochQuellenWasser Wildalpen)

○ 이동(비엔나→숙소)

○ 알프스산맥 부근

<6일차>

4/30(월) 오후

○ 이동(Kaiserbrunn→비엔나)

○ 비엔나 하수처리회사

(Entsorgungsbetriebe Simmering)

○ 이동(비엔나→숙소)

○ 비엔나 도심

<7일차>

5/1(화)

○ 이동(오스트리아→프랑스)

○ 이동(공항→숙소)

<8일차>

5/2(수) 오전프랑스

○ 프랑스 상수도조합(SEDIF) ○ 파리도심

<8일차>

5/2(수) 오후○ 메리스와즈(MERY-SüR-OISE)정수장 ○ 파리외곽 소도시

<9일차>

5/3(목)

프랑스

인천○ 이동 (프랑스→인천공항)

[표 1] 방문일정

4. 주요일정

- 5 -

Ⅲ. 방문시설 개요 및 시찰 세부내용

1. 독일, Gottingen “Suedniedersachsen MBA3) Plant”

□ 폐기물처리시설 중의 하나인 MBT(Mechanical and Biological Trearment)

시설로서 동일한 시설인 Göttingen에 위치한 MBT시설로 방문 및 견학지

가 변경됨.

◦ 당초 계획되었던 뤼벡(Lübeck)의 MBT시설 방문이 현지사정으로 인해

취소되었으며, Göttingen에 위치한 MBT시설과 동일한 시설임.

□ 시설개요

◦ 소재지 : 독일 괴팅엔市(니더작센주(州)에 속한 소도시)

◦ 시설규모 : 133,000톤/년4)(국내 가동일 약 320일 기준환산시, 약 416톤/일)

◦ 처리량 : 118,000톤/년(약 369톤/일)

◦ 처리방식 : MT + 혐기성소화(Biogas화)

◦ 설치비 : 약 720억원

◦ 준공 및 가동시기 : 기계적처리시설(MT) 2005년, 생물학적처리시설(BT)

2007년 준공 및 가동

□ 지역 및 도시특징

◦ 방문자의 숙소가 있는 Hamburg에서 약 300km가 떨어진 곳에 위치하고

있어, 차량으로 약 7시간의 이동시간(왕복)이 소요되었음.

3) Mecanish-Biologische Abfallbehandlungsanlage(기계적-생물학적 폐기물처리장)

4) 현지 방문시설에서는 시설의 규모가 아닌 처리량 위주로 데이터가 제공된 바, 제시된 규모는 HEC 社의 홈페

이지(www.haase-ec.de)에 제시된 자료를 활용한 것임.

- 6 -

◦ Göttingen市는 독일의 니더작센주에 위치한 소도시이며, 독일의 박사도

시 또는 학위도시로 알려져 있음.

◦ 44명의 노벨상 수상자들이 이곳에서 공부하고 연구했으며 학생들을 가

르쳤다고 함.

□ 시설 방문

◦ 방문 소요시간은 약 2시간 30분간 진행되었으며, 시설의 처리공정 투어

와 프리젠테이션 및 질의응답 시간을 가졌음.

- 시찰 및 질의응답 담당은 “Christian Bruns"씨로서, 본 시설에 플랜트

시설과 기술을 보급한 컨설팅회사인 HAASE Environmental

Consulting GmbH(HEC)사의 직원임.

◦ “Christian Bruns"씨에 의하면, HAASE Environmental Consulting

GmbH(HEC)사는 국내에서도 민자사업으로 추진되고 있는 “부산광역

시 생활폐기물 연료화 및 발전시설 사업”과도 기술(설계)제휴(2010년)

를 맺었다고 함.

- 7 -

- 위 회사는 독일에서 MBT 플렌트와 바이오가스시설에 대한 설계와

운영에 12년의 경력을 보유하고 있음.

□ 처리시설 운영현황

[그림 1] 시설모형도

◦ 1단계 : 폐기물의 기계적 처리(MT) 개요

- 시설의 기본적인 처리공정은 국내의 기존 MT시설들과 유사하였음.

① 생활폐기물 집하 후 파쇄, 입자크기별 선별(0~60mm, 60~250mm,

250mm~)

② 특대입자는 분쇄, 중간크기의 입자는 공기분급기를 통해 무게에

따른 구분을 함.

③ 무거운입자에 함유된 철, 비철, 금속류를 분류함.

④ 금속류을 선별해 낸 후의 무거운 입자는 최종적으로 80mm이하의

크기로 분쇄

- 8 -

[그림 2] 생활폐기물 집하, 분쇄

◦ 2단계 : 유기성폐기물의 생물학적 처리(BT) 개요

① 기계적처리에서 분리된 유기성폐기물은 물과 섞여 믹서(32㎥×2계열)공

정을 거치면서 슬러지화 됨.

② 샌드트랩을 통과하면서 무거운물질(ex, 모래나 유리 등)을 침전시켜 분

리함.

③ 최대 4,800㎥ 크기의 소화조탱크에서 혐기성소화를 시키며, 이때 메탄

가스가 발생함.

④ 가스저장소에 저장된 메탄가스는 열병합 발전을 통해 열과 전기를 생

산하며, 열은 생물학적 처리 후 슬러지건조 단계에서 활용하며 전기는

650kWh 정도인데 역시 소내전력으로 소비하고 있음.

- 9 -

[그림 3] 제어실, 믹서공정, 소화조탱크와 발전설비

□ 개요

◦ 독일은 2005년, 관련법 개정에 따라 처리되지 않은 폐기물의 직매립이

금지되었음. 매립가스의 주가 되는 메탄이 온실효과에 주는 영향이 이산

화탄소의 20배라고 보고 있기 때문임.

- 매립으로 인한 직접적인 환경파괴와 유해한 메탄가스의 배출을 줄이

기 위함.

◦ 이에 니더작센주 남부에 위치한 Göttingen(괴팅엔), Northeim(노르트

하임), Osterode am Harz(오세로데암하츠)은 적절한 폐기물의 처리를

위하여 쓰레기 처리 협회(Abfallzweckverband Südniedersachsen압팔

쯔벡스페어반트 슈니더작센)를 연맹하고, 이 협회(공동법인)에서 괴팅

- 10 -

엔에 처리시설을 설치하고 운영하는 것으로 합의하였음.

◦ 현재 상기 3개의 도시에서 발생하는 생활폐기물이 본 시설로 반입되

며, 총 처리 대상인구는 50만명 정도임.

◦ 본 시설에서 연간 약 118,000톤5)의 생활폐기물 쓰레기를 반입하여 협회

의 책임 하에 처리하고 있으며, 반입폐기물에는 유기성폐기물도 다량 포

함되어 있음.

◦ 시설의 설치에는 약 720억원(현재 환율 기준)이 소요되었고 매년 약 49

억원의 운영비용이 발생하고 있음.

◦ 시설설치에 대한 재원은 별도의 중앙정부의 재정지원 없이 각 가정의

세금6)으로 충당된 협회의 기금에서 부담하였고, 현재 운영비용 역시 처

리대상 각 가정에서 걷는 세금으로 해결하고 있음.

□ RDF제조

◦ 우리나라에서는 별도의 성형과정을 거쳐 RDF7)를 생산하고 있으나, 본

시설에서는 기계적처리 공정을 통해 80mm 이하로 파쇄된 폐기물 자체

가 RDF(비성형 또는 fluff RDF)이였음.

◦ RDF의 품질에 대해 가장 중요한 것이 크기와 철, 금속류가 포함되지 않

고 소각시 화학적인 문제가 발생하지 않도록 함유물질(PVC 등)을 관리

하는 것이라고 함.

◦ 이곳에서 생산된 RDF는 50km 떨어진 한 소각회사(TEV, 자원회수시설)

에 운반하여 에너지를 회수함.

5) 폐기물 처리에 대한 청구금액의 계산기준은 반입폐기물의 양에 따르고, 계획 100% 수치는 Gottingen 지구에서

63,000톤/년, Northeim 25,000톤/년, Osterode a.H. 30,000톤/년임.

6) 독일에서는 집세에 쓰레기처리비용이 포함되어 있고 금액은 세대원수에 따라 차등 부과됨.

7) 독일어로는 "Der Ersatzbrennstoff Wird"라고 표현하나, 편의상 이하 RDF라 함.

- 11 -

◦ RDF의 발열량은 계절, 날씨에 많은 영향을 받는데 평균적으로는 9,000

~13,000kJ/kg(2,142~3,095kcal/kg)의 발열량을 가지는 것으로 보고 있음.

◦ 독일에서는 생활폐기물과 재활용품을 구분하여 배출하도록 하고 있으

나, 음식물쓰레기가 생활폐기물에 포함되어 있음.

- 그럼에도 시설에서 본 집하된 폐기물과 처리공정 단계에 있는 폐기물

의 수분함량이 높아 보이지 않았음.

- 생물학적 처리 공정에서 슬러지를 건조하는 것 외에 RDF생산을 위한

별도의 건조단계가 없었음.

[그림 4] 성형되지 않은 RDF

- 12 -

[그림 5] 시찰 후 시설입구에서

- 13 -

2. 독일, Neumunster“MBA Neumunster”

□ 당초 계획되었던 MBT+CFB발전시설의 방문은 MBT시설의 방문으로 변경됨.

□ 지역 및 도시특징

◦ 노이뮌스터市는 독일의 북부 슐레스비히홀슈타인주(州)에 있는 도시로

함부르크에서 북쪽으로 약 70km의 거리에 위치하고 있으며, 차량으로

편도 1시간의 이동시간이 소요되었음.

□ 시설 방문

◦ 방문 소요시간은 약 2시간 30분간 진행되었으며, 담당자의 프리젠테이

션 진행 후 시설의 처리공정 투어 및 질의응답 시간을 가졌음.

◦ 면담자는 본 시설을 운영관리를 하는 MBA Neumünster GmbH에서 기

술적(생물학)관리와 현장방문자에게 설명을 담당하고 있음.

◦ MBA Neumünster GmbH는 2002년에 설립

- 노이뮌스터市가 100%를 투자하는 SWN Stadtwerke Neumünster

GmbH의 자회사들 중 SWN Entsorgung GmbH의 지분 73.7%와 민간

- 14 -

기업인 Remondis GmbH&Co.KG의 지분 26.3%로 공동투자한 회사

◦ 또한 MBA Neumünster GmbH는 약 51%의 에너지를 회수한 점과 이에

따라 연간 약 8만톤의 석탄사용을 절감하고 CO2발생을 절감한 점을 인

정받아 환경보호단체로 지정되었다고 함.

- 총 25만톤/년의 폐기물에서 9천톤/년을 재활용하며, 15만톤/년의

RDF(이중 6만톤/년은 인근의 Rübeck MBT시설8)에서 전처리되어 옴)

를 생산하고 있음.

□ 운영개요

◦ 본시설에는 독일의 5개 지역의 폐기물을 수거하여 반입하고 있으며, 이는

독일의 25%에 해당되는 면적이며 처리대상 인구는 약 80만명이라고 함.

지역 폐기물 통합관리센터의 개념으로 설립되었음.

- 반입폐기물 발생지역은 Neumünster, Rendsburg-Eckernförde,

Plön, Nordfriesland 및 Flensburg임.

◦ 시설설치에 대한 연방주의 별도 재정지원은 없었으며, 각 가정의 집세에

포함된 폐기물처리비용으로 설치와 운영비용을 충당한다고 함.

- 본 MBA시설의 운영비는 연간 500만EUR로 추측하고 있으며 환율 적

용시 연간 75억임.

- 운영인력이 135명이고 약 35명이 가동인력이고, 직업교육중인 인

력이 포함되어 있는데 직업교육생의 인건비는 SWN에서 지급하고

있으므로 운영비용에 포함되어 있지 않다고 함.

◦ 약 25만톤/년의 폐기물을 반입하여 42% 재활용, 매립 7%가 분리된 후 연

간 15만톤의 RDF를 생산(이중 6만톤은 이미 RDF상태로 반입)하고 있음.

8) 최초 시찰계획시 방문예정이었던 뤼벡市의 MBT시설이며, 해당시설은 노이뮌스터의 TEV소각발전시설을 염두

해 두고 설치되었음.

- 15 -

□ 처리시설 운영현황

MBA 폐기물 처리공정

폐기물 집하

⇩분쇄-금속분리⇩⇙ ⇘

입자크기>80mm 입자크기<80mm⇩ ⇩선별, 파쇄,

금속분리,

RDF품질확인 ⇦ ⇦

호기성 유기분해

중력분리

⇩⇩

모래, 유리, 돌 등 ⇘TEV

종류별 분리

[그림 6] 처리공정 개요도

◦ MT는 앞서 시찰한 괴팅엔 MBT시설과 그 처리공정이 유사함.

◦ BT는 호기성퇴비화 방법을 채택하였으며 특수 제작된 공간에서 4주간

의 숙성과정(유기분해) 이후 중력분리를 통해 비가연성 폐기물을 분리한

뒤, MT공정을 거친 RDF와 혼합되는 특징이 있음.

- 소규모 발전시설을 설치하여 호기성퇴비화로부터 발생된 메탄가스로

전력을 생산하여 소내발전에 이용하고 있음.

- 16 -

[그림 8] 기계적처리공정

◦ 유기분해를 위한호기성퇴비화 공정은 “BIODEGMA-Rotte module”라는 생

체박스로 특수제작 되었는데, 지붕은 고어텍스막으로 제작되어 균일한온도

분포로 장기간 유지할 수 있으며 악취를 방지함.

- 바닥의 튜브를 통해 일정한 공기를 공급하여 박테리아의 유기분해활동

을 2∼3주간 유지시킨뒤 마지막주(1-2주)에는 건조9)를 시킴.

[그림 9] 생물학적처리(호기성퇴비화, 악취제거시설)

◦ 호기성퇴비화 방법으로 안정화시킨 유기성(생분해성) 폐기물을RDF에

포함시킴으로써 보다 안정적이고 에너지가 풍부한 연료가 되는 것이라

9) 건조 공정을 거치면서 중량은 30% 감소됨.

- 17 -

고 설명함.

◦ 악취시설은 미생물에 의한 악취제거시설의 설치로 악취가 거의 발생하

지 않도록 하고 있음.

□ RDF제조

◦ 노이뮌스터의 MBA에서도 별도의 성형을 하지 않은 RDF를 생산하는데,

대신 다음과 같은 진공압축탱크(캐슬)를 이용하여 TEV10)까지 이송함.

- 진공압축탱크를 사용하는 것은 RDF의 부패를 방지하고 운반을 용이

하도록 하기 위함임.

- Lübeck의 MBT시설에서도 RDF를 생산한 후 동일한 탱크로 진공압축

하여 보내온다 함.

[그림 10] 진공압축탱크

◦ RDF의 저장이 필요한 경우 다음 그림과 같은 컨테이너에 넣어 보관하

고 있음.

10) TEV; Thermischen Ersatzbrennstoff-Verwertungsanlage(열 폐기물 처리시설)

- 18 -

[그림 11] RDF 저장 컨테이너

◦ 겨울에 더 많은 양의 RDF가 필요하여 진공압축탱크에 저장을 해두는데,

현재 저장 컨테이너의 여분도 없는 상황이어서 RDF를 별도로 압축, 포

장한 뒤 외부 저장공간에 저장하고 있었음.

[그림 12] RDF 압축포장

◦ RDF의 생산품질에 대한 별도의 기준이 있는 것은 아니고, 일관된 고품

질의 연료로 생산하기 위해 크기는 100mm를 초과하지 않으며(80mm

- 19 -

기준에 맞추고 있음), 금속함량은 1% 미만이 되도록 함.

- 폐기물기술연구소(ATI)11)에서 좋은연료의 품질기준에 대하여 지속적

으로 연구를 하고 생산된 RDF의 품질을 확인하기도 함.

◦ 생산된 RDF의 발열량은 약 9,000~14,000kJ/kg(2,142~3,333kcal/kg)임.

◦ 생산된 RDF는 판매하는 것이 아니라, 약 75~100EUR/톤의 처리비용을

지급하고 TEV로 이송한다고 함.

- 뤼벡 MBT시설에서 받는 RDF 역시 해당 처리비용을 받고 있음.

◦ 분리된 철금속은 40EUR/톤(약 60,000원/톤), 비철금속은 400EUR/톤(약

600,000만원/톤)에 판매하고 있음.

- 이는 시중 유통되는 것보다 품질이 그리 좋지 않기 때문에 시가대비

낮은 금액을 받는 것이라고 함.

□ TEV발전시설

◦ 500톤/일의 규모인 TEV의 설치비용은 약 6천만 EUR로써 현재 기준환

율 적용시 약 900억(1.8억원/톤)임.

◦ TEV는 Wirbelschicht kesel(유동층보일러)를 쓰고, 860℃를 발화점으로

하는데, 진공압축상태로 이송된 RDF는 투입직전 진공을 해제하며 1초

내 연소됨.

◦ RDF의 품질이 떨어지면 평균발열량을 맞추기 위해 석탄을 투입할 수는

있으나, 거의 발생하지 않는 일이라 함.

◦ TEV에서 생산되는 전력은 약 10억kwh이며 약 2만가구의 난방을 위해

제공되고, 이를 통해 약 2억EUR의 부가수입을 얻는다고 함.

11) ATI; Dem Abfalltechnischen Institut GmbH

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□ 민원

◦ 본 시설은 외곽에 위치하고 있어 설치당시 주민의 민원은 크지 않았으나,

TEV시설의 경우 시내 중심가에 위치하고 있어 주민의 반발(NIMBY)이

매우 컸음.

◦ NIMBY때문에 설치 전 주민설명회 등을 통해 홍보하고 시설의 혜택에

대한 정보를 제공하여 주민단체의 동의를 얻은 후에 추진하였음.

◦ 현재도 3년마다 정기적인 설명회를 개최하는 등 지역주민의 이해를 돕기

위해 지속적으로 노력하고 있다고 함.

[그림 13] RDF 외부적치소 앞에서

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3. 오스트리아, 수도역사박물관“Museum HochQuellenWasser Wildalpen”

□ 위치 및 박물관 개요

◦ 박물관은 오스트리아 남부 Styria주(州)의 Wildalpen에 위치하고 있으

며, 숙소에서 약 200km 떨어져 3시간의 이동시간(편도)이 소요되었음.

◦ 수도박물관에는 비엔나로 공급하고 있는 수도의 역사, 수원지의 지질학

적 수문학적인 이해, 수원보호 및 수질관리방법 등 수원지부터 각 가정

으로의 공급까지의 전반적인 내용을 방문자가 쉽게 이해할 수 있도록

테마별 전시실이 마련되어 있음.

◦ 본 박물관은 Hochschwab산의 지역에 위치하고 있으며, 시청각, 자료 전

시, 교구 전시 등 9개의 전시실로 구성되어 있고 전체 관람에 소요된 시

간은 약 2시간 임.

- 22 -

□ 전시실 관람 등

◦ 제1전시실 : 비엔나市로 마실 물이 공급되는 Mountain Spring Pipeline

모형 내부 관찰․체험

◦ 제2전시실 : 비엔나市 물 공급에 필수적인 카르스트 지형(Karst

topography)의배수기능․원리가멀티미디어 기술로 시각

화 되어있으며, Hochschwab산의 지질학적 구조 및 내부

모습 전시

[그림 14] Hochschwab산지의 수원형성지

◦ 제3전시실 : 과거와 현재의 수원(水源)보호 및 수질관리방법에 대한 전

반적인 내용을 상영

◦ 제4전시실 : 1910년 12월 2일, 두 번째 수도관 준공기념 프란시스 요셉 황

제가 Hochschwab산 샘물을 마셨던 크리스탈 잔이 전시되어

있고, 유리벽을 통해 맑은 샘물이 분출되는 조형물 전시

◦ 제5전시실 : 현재 비엔나市 수도공급현황에 대해 시각화 되어있고,

Mountain Spring Pipeline의 핵심기술 요소들을 사진, 수도

- 23 -

관, 암거 등의 전시를 통해 보여주고, 시설 유지관리방법에

대해 전시

[그림 15] 수도관, 관거내 수위조절

◦ 제6전시실 : 엔지니어 Luigi Faccanoni가 Mountain Spring Pipeline 프

로젝트 수행과정에서 촬영한 다양한 현장사진 전시

[그림 16] 당시의 수작업 설계도면들

◦ 제7전시실 : 영상물을 통해 제2차 비엔나 Mountain Spring Pipeline 프

로젝트에 대해 할 수 있고, 건설당시 사용되었던 측량장비

등을 전시

◦ 제8전시실: “지구의 물 순환에서 비엔나의 물 공급까지” 등 다양한 영상

- 24 -

물 상영

◦ 제9전시실 : Mountain Spring Pipeline의 수력발전, 유량측정 원리 등에

대해 전시

□ 비엔나 상수도공급을 위한 수원지와 관로

◦ 비엔나로 공급하는 물은 오스트리아의 Styrian지역의 고산지대에서부터

유래됨. 수원지는 대부분 카르스트 지역에 위치하고 있음.

- 카르스트 지형의 고산지대에서 많은 눈이 쌓이고, 그 눈이 녹아

석회암, 백운석과 같은 수용성 바위에 스며들며 수로를 형성하여

흐르다 그렇지 않은 암석이 존재하는 위치에서 샘물의 형태로 수

원지를 형성하는 것임.

[그림 17] 수원지 형성 원리

◦ 수도관은 두라인으로 형성되어 있는데, 하나는 Schneeberg산, Rax산그리

고 Schneealpe산을 주요 수원지로 한 수도관이며 두 번째는 Hochschwab

산을 중심으로 한 수원지에서부터 빈으로 공급하는 수도관임.

◦ 수원지가 형성되는 지대는 총 600㎢에 달한다고 함. 평균 2,288m 고도의

산들에 둘러쌓인 지대의 특성상 그 협곡이 깊어 눈이 잘 모이고, 눈이 많

이 올수록 더 좋은 수질의 물을 얻을 수 있다고 함.

- 25 -

[그림 18] 비엔나 상수도공급 구조

◦ 첫 번째 수도관로는 3년간의 공사기간을 가진 후 1873년에 준공되어

1888년에는 비엔나의 당시 시지역내 주거건물의 90% 이상이 이 수도관

을 통해 맑은물을 공급받게 되어 물부족과 전염병의 위험에서 벗어나게

되었음.

◦ 1965년에는 수원지인 Rax-Schneeberg-Schneealpe산 지역을 물보호구역

으로 선포하고, Kaiserbrunn에서 비엔나까지 90km의 연장을 가지며 비

엔나까지 공급되는 시간은 대략 16시간 정도임.

◦ 첫 번째 수도관로의 갱신 등 업그레이드에도 불구하고 물부족으로 인해

두 번째 수도관로의 건설이 1900년부터 시작되었음.

- 약 1만 명의 인력이 투입되어 10년간의 건설기간을 가진 후 1910년 준

공되었으며, 1973년 관련법에 따라 수원지 지역을 보호구역으로 지정

하였음.

◦ 수원지로부터 비엔나까지 180km의 연장을 가지며 비엔나까지 공급되는

시간은 대략 36시간이라고 함.

- 26 -

◦ 상기 두 메인관로의 특징은 긴 연장에도 불구하고, 오로지 자연유하 방

식만으로 공급을 한다는 점(공급 중 수력발전을 하는 곳도 있음.)과 수

원지 보호 등 종합적인 규제 덕분에 추가적인 처리가 필요 없는 수질을

유지하고 있는 점임.

□ 수도공급 현황12)

◦ 2008년 데이터를 기준으로 비엔나에 공급되는 수돗물의 43.5%는 첫 번

째 메인관로를 통해 공급되고 53.1%는 두 번째 메인관로를 통해 그리고

3.4%는 지하수를 처리하여 공급하고 있음.

- 1st main: 6,187만톤/년 , 2st main: 7,540만톤/년, 지하수: 480만톤

/년로써 연간 총 14,207만톤의 용수를 공급함.

◦ 비엔나는 이러한 수자원을 안정적으로 활용하기 위해 총 30곳의 저수지

를 두고 있으며, 총 160만㎥의 저장능력을 가지는데 이는 약 4일간 소비

가능한 양에 달하는 수준임.

◦ 비엔나 시의 공동 상수도관로는 3,284km, 공급주택수는 102,500가구, 사

용량은 일 최대기준 약 53만톤(2007.6.20 기준), 일최소 약 30만톤

(2007.9.25 기준)으로 일평균사용량은 38만톤 수준임.

- 비엔나의 물 사용량에 대한 평균 원단위는 130(L/인․d)로 낮은 수준임.

◦ 수도요금은 1.30EUR/톤에 부가세 10%를 더하여 부과하며, 하수처리비

용으로 1.69EUR/톤에 부가세 10%를 더해 부과하는데 기본요금은 없음.

□ 상수도 유지관리

◦ 비엔나는 원천적으로 수원지 보호에 힘을 쓰고 있으며, 이를 위해 수원

지의 보호는 법적으로 강하게 규제되고 있음.

- 해당지역의 경우 농업, 관광 및 건설을 목적으로 한 행위는 매우 엄격

하게 관리되고 제한된다고 함.

12) 각종 data는 2008년 기준임.

- 27 -

◦ 1970년대에 들어서면서 노후관으로 인한 누수율이 25%에 달했는데, 종

합적인 정비․갱생 사업을 추진한 결과, 현재는 약 8-10%의 누수율 수

준을 유지하고 있다고 함.

- 특히, 최근에는 음향장치를 이용하여 누수의 위치를 추적함.

◦ 각 수원지에서부터 상수도공급라인을 따라 15곳의 모니터링지점이 있으

며, 수질기준을 지속적으로 모니터링하며 비엔나에 위치한 중앙제어센

터로 결과를 전송하고 있음.

- 비엔나의 환경의학연구소에서는 급수되는 상수의 수질이 오스트리아

음용수 기준에 부합하는 지를 체크함.

- 원수의 별도 정수처리 과정을 거치지는 않아 정수장은 없었음.

- 다만, 이산화염소로 소독을 하여 일관된 소독능력을 유지하고 각

가정에서는 소독으로 인한 불편함이 없도록(냄새 등) 관로 곳곳에

서 최소한의 염소를 투입13)한다고 함.

◦ 저수지의 경우도 물의 흐름을 막지 않는 방식으로 수원지의 수질을 최

대한 유지하고 있음.

[그림 19] 물은 생명이다

13) 각 가정까지 소독능력을 유지하기 위한 잔류염소 농도를 감안한 후 정수처리시설 말단부에서 소독처리를 하

는 우리나라의 시스템과는 달랐음.

- 28 -

4. 비엔나, 하수처리시설“Vienna's Main Wastewater Treatment plant"

□ 하수처리시설 개요

◦ 소 재 지 : 오스트리아 비엔나

◦ 처리량 : 2억㎥/년(약 55만㎥/일)

◦ 처리방식 : 3단계(기계적-생물학적-고도) 처리

◦ 처리구역 : 비엔나 시 및 인근지역 일부와 비엔나 시의 발생하수 99% 이

상을 전부 처리함.(처리구역 약 420,000㎡)

◦ 가동시기 : 1980년 가동을 시작, 현재의 규모는 2005년 생물학적 처리공

정 등 최신처리기술을 도입하여 구축함에 따라 증설된 것임.

◦ 운영주체: EBSWien社(Entsorgungsbetriebe Simmering Wien) 운영

- EBSWien社(Entsorgungsbetriebe Simmering Wien)는 비엔나市에서 가장

큰 하수처리 업체 중 하나로 EBSWien 메인하수처리장을 운영하고 있음.

- 비엔나市가 100%지분을 소유하고, 현재 약 165명의 직원이 시설을

관리하고 있음.

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◦ 시내중심가에서 10km 정도 떨어진 곳에 위치하고 있어, 혐오시설이고

그 규모가 큰 편임에도 그리 멀지 않은 곳에 있었음.

□ 하수처리시설 운영현황

[그림 20] 하수처리시설 공정도

주: 유입-1.자갈트랩-2.스크류펌프-3.스크린-4.샌드트랩-5.1차침전-6.폭기조1-7.중간정착-8.슬러지농축

-9.중간펌핑-10.폭기조2-11.최종정화조-12.방류

◦ 하수처리 과정

- 1․2차 처리 : 스크류펌프로 하수를압송하여 grit chamber가 연결된스

크린을 통해 조대입자 및 미세입자 제거 → 8개의 침전조(V=28,500㎥)로

구성된 1차 침전 → 4개의 폭기조(42,000㎥)로 유입, 16개의 직사각형 2

차 침전지로 분배됨(침전된 슬러지는 폭기조로 반송)

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[그림 21] 하수유입과 스크리닝

- 고도처리 : 2-stage activated sludge process는 질산화 및 탈질단계에서

효율적인 공간의 활용과 기존공정에 미치는 영향이 적고, 두 가지 모드

로 운전이 가능(Bypass and Hybrid process)함.

· 1개의 폭기조(171,000㎥)는 3단으로 구성되며, 1단은 폭기되지 않고

pre-denitrification 반응조로 활용됨.

· 나머지 2단 질산화/탈질 반응조로 운전됨.

◦ 처리수 방류 : 하수처리수는 다뉴브(Danube) 운하로 방류됨.

[그림 22] 폭기조와 최종침전조

- 31 -

□ 최신공법의 도입으로 현재, 질소는 80%이상 제거, 인은 90% 이상을 제거하

고 있음.

◦ 주로 폭기조에 의한 질산화와 무산소조에서의 탈질로 질소의 제거를 목

적으로 하는 고도처리공법임.

□ 본 처리시설에서 발생하는 하수슬러지는 지역난방시설에 보내져 최종 소각

처리되는데 이때 발생하는 전기와 열을 회수하고 있다고 함.

◦ 하수처리량이 대규모인 만큼, 발생하는 하수슬러지의 양도 매우 많음.

첫 번째 침전지에서 약 80∼120톤의 슬러지가 매일 발생하고, 첫 번째

생물학적처리 단계에서도 슬러지가 발생하고 있다고 함.

□ 비엔나 하수발생량

◦ 비엔나의 생활용수 사용원단위는 130(L/인/일)으로서 전반적으로 우리

나라의 원단위보다 현저히 낮은 것으로 보임.

용도 사용량 (L/인/일)

샤워, 목욕 44

화장실 40

세탁 15

개인위생 9

세척 8

설겆이 6

조경 5

음용, 요리 3

[표 2] 비엔나 생활용수 사용원단위

◦ 하수 처리장 운영재원 조달

- 유럽의 타 지역 처리시설과 마찬가지로, 설치와 운영에 소요되는 비

용은 모두 세금으로 충당하고 있었음.

- 32 -

- 이윤이 발생하게 되면, 각 가정의 세금을 내려주고 반대로 추가비용

이 필요한 경우에는 세금을 올리는 구조로써 적자운영이 발생할 수

가 없다고 함.

- 현재는 운영성과로 창출되는 이익을 2020년에 추진하게 될 시설의 투

자비로 적립하고 있다고 함.

- 신규로 추진을 계획하고 있는 시설은 “EOS; Energy optimisation

sludge treatment”로서 슬러지를 소화시켜 가스를 생산하는 시설임.

· 매년 2천만톤의 천연가스를 생산할 수 있을 것으로 추정

◦ (공용)하수관거는 약 2,300km이고, 각 가정으로 연결되는 하수관은 약

6,300km의 연장을 보유함.

- 현재 비엔나의 하수관망은 대부분 합류식으로 형성되어 있고, 남쪽 일

부지역만이 분류식으로 정비된 상태임.

- 이로 인해 초기우수의 처리후 방류 시스템을 위하여, 지름 7m 규모의

대심도 터널을 작년부터 설치하여 운영 중이라고 함.

[그림 23] 관리사무동 앞에서

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5. 프랑스, 상수도조합(SEDIF; Le Syndicat des Eaux D'lle-de-France)

□ SEDIF의 개요

◦ 1923년 144개 프랑스 기초지방자치단체(commune)가 효율적인 상수도

서비스를 제공받기 위하여 자발적으로 결성한 조합임.

◦ SEDIF에는 104명의 대표직원이 있으며, 현재는 행정구역의 변경으로

142개의 지자체가 대상지역임.

◦ 방문한 SEDIF의 본사 사무실은 파리시내 중심에 위치하고 있으며,

SEDIF에서는 별도의 시설투어가 없이 SEDIF의 주요 업무와 상수도관

리 업무에 대한 프리젠테이션 및 질의응답 시간을 가졌음.

- 면담자는 "Pierre Chopard"씨로 SEDIF의 기술서비스 부문 담당자임.

[그림 24] SEDIF 프리젠테이션

□ 프랑스의 수도공급 서비스

◦ 프랑스에서 상수도공급은 각 지자체의 책임으로 이루어지며, 프랑스 전

체 약 35,000명의 관련업무자가 있음.

◦ 상수도공급에 대한 운영은 정부직영, 민간운영 또는 정부와 민간이 함께

할 수 있으므로 지자체에서 선택이 가능함.

- 34 -

□ SEDIF의 주요업무

◦ 일드프랑스 지역의 총 142개 지자체의 상수도공급을 위해 결성된 조합

으로, 해당지역의 상수도시설 투자, 운영관리, 수도요금 등 수도공급에

대한 모든 사항을 결정하고 있음.

◦ 현재 각 기초지방자치단체 대표자들로 구성된 위원회를 구성하여 연 3회

모임을 가지며, 선거를 통해 회장과 11명의 부회장을 선출하고 있음.

◦ SEDIF의 상수도시설 운영현황은 다음과 같음.

- 용수수요량 : 약 2억7천만㎥/년(80만㎥/일)

- 급수인구 : 약 4.5백만명

- 급수면적 : 759㎢

- 정수장 : 3개(Choisy, Marne, Mery-sur-Oise)

- 펌프장 : 48개

- 관로연장 : 8,230km

- 저수탱크 : 63개

- 소독처리장 : 38곳

- 유수율 : 90%(누수율 10%)

◦ SEDIF의 주요역할

- 수돗물(식수)생산, 수질관리, 물의 공급과 물자원 보호, 유지보수, 공

급 네트워크 감독 및 운영, 관리방식 결정, 자산관리, 연구개발, 주요

기술적 결정, 고객서비스 기준 설정, 고객과의 커뮤니케이션 구성,

국제협력 등

◦ 연간 240백만톤의 수돗물을 공급하고 있으며, 현재 인당 수요량은 연간

45톤임.

- 시민의 의식향상 등으로 꾸준히 사용량이 감소하고 있으며, 2025년에는

인당 35~40톤/년 수준이 될 것으로 SEDIF는 예측하고 있음.

- 35 -

◦ 최종 수도요금 4.45EUR/톤(약 6,700원/톤) 중 36%인 1.45EUR/톤((약

2,100원/톤, 세전)이 수돗물의 생산원가이고, 39%는 하수처리관련 비용,

나머지 25%는 부가세 등 각종 세금임.

- 처리구역별 생산원가는 동일하게 적용하나, 지자체별 세금이 상이

할 경우, 최종 수도요금이 다소 차이가 있을 수는 있음.

◦ 각 소비자(주민)로부터 징수한 수도요금으로 시설의 운영관리 및 신규시

설의 재투자비용의 적립까지 모두 충당하고 있음.

◦ 저소득층에게 금액이 적힌 쿠폰을 배급하여 저소득층에게 대한 수도요

금의 지원도 이루어지고 있음.

□ 수도시설의 운영위탁

◦ 공공조직인 SEDIF와 민간운영회사(Veolia water社)가 수도공급시설에

대한 운영계약을 체결하여 추진하고 있음.

- SEDIF와 운영수탁사인 Veolia간의 역할과 책임 범위를 큰 틀에서 구

분하면 다음과 같음.

· SEDIF는 수도공급 향상을 위한 전략적인 개발과 자산관리 등 제도

적, 정책적으로 시설관리를 support

· 운영회사(Veolia water社)는 수도시설의 운영, 유지관리에 힘써 책

임감 있게 식수를 생산하도록 함.

- 운영회사(Veolia water社)가 수도시설의 운영에는 원수의 취수부

터 정수처리, 송수, 각 가정까지의 공급, 요금의 고지와 징수까지

의 업무를 운영수탁회사에서 모두 담당한다고 함.

· 일드프랑스 지역을 운영 관리하는 Veolia의 직원은 현재 1,600명

· 운영위탁 받은 Veolia는 상수생산과 급수, 모니터링과 유지보수,

수질관리, 고객서비스까지 수도공급의 모든 단계를 담당

- 36 -

◦ 운영수탁사의 보수(이익)는 고정치(생산량기준 기본 2%)와 변동치(운영

성과에 따라 최고 7%)로 구분하고 있음.

- 운영의 성과는 품질(수질) 목표치의 준수(40%), 운영비용의 절감

(40%), 운영흑자의 공유(20%)로 평가함.

- 운영수탁사의 리스크부담과 관련, 만약 운영의 적자발생 시에는

앞서 언급한 고정보수분 만을 지급

- 운영위탁 계약의 위반시에는 페널티 부여

◦ 결론적으로, 운영수탁사는 최대 9%의 상한 하에서만 보수를 지급받을

수 있는 구조인데, 이는 수도요금의 인상속도를 늦추기 위한 방안으로

결정된 제도라 함.

◦ 운영위탁 계약기간은 프랑스 관련법에 따라 10년에서 최장 15년까지 가

능하며, SEDIF는 Veolia社와의 계약기간을 2011년부터 12년간 지속하는

것으로 체결한 상태임.

- 과거에는 계약기간의 별도 규정 없이 장기간의 운영위탁14)이 이루어

져 왔음.

□ 수도시설의 운영․유지관리

◦ GIS를 활용하여 효율적인 운영관리 및 유지보수를 수행하고 있음.

- 누수율의 확인, 수도관망의 평균수명 결정 및 수도시설 건설사업을

위한 최적계획 수립에 활용

- 현재 "Syner GEE-Stoner"라는 수압모델링 소프트웨어를 결합시켜 그

효과를 극대화하고 있음.

- 누수의 위험이 큰 지역에는 누수를 탐지할 수 있는 기계를 구축해 두

고 모니터링 함.

◦ 원수의 취수부터 각 가정에의 공급까지 전단계가 자동화가 구축되어 있

14) 이전의 계약은 1962년부터 2010년까지 이어져 왔음.

- 37 -

으며 원격제어가 가능함.

◦ 오스트리아와 마찬가지로 수도관내 일관된 소독능력을 유지하고, 각 가

정에서 염소냄새 등으로 불편함이 없도록 수도관 곳곳에 염소투입 지점

을 배치하여 염소를 골고루 투입하고 있음.

◦ 수돗물의 수질은 프랑스 위생청에 의해 규제되며, 매년 350,000번 이상

의 수질검사를 수행하고 있음.

- 생산시점, 수도관 통과시, 공급직전 뿐만 아니라, 각 가정의 수도꼭지

에서도 검사를 한다고 함.

[그림 25] SEDIF의 수도공급 서비스의 자체 평가결과

□ 상수도시설의 민간 운영위탁에 대한 시민의 신뢰

◦ 프랑스 내 지역마다 다소 상이할 수는 있으나, 현재 일드프랑스 지역주

민은 민간 운영에 대한 신뢰가 높다고 함.

- 민간이 운영함으로써 수질사고 또는 수돗물 공급사고 등이 일절 발생

하지 않았으며, 그 기술력과 서비스에 만족하고 있기 때문이라고 보고

있음.

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◦ 또한, SEDIF에서는 민간 운영위탁 계약과 관련된 전반의 자료(계약, 회

계, 재무, 기술 등)를 홈페이지를 통해 모두 공개하고 있음.

- 개개인의 주민이 궁금한 사항은 인터넷을 통해 직접 확인이 가능하므

로 이러한 투명성이 정부와 민간 그리고 주민간의 신뢰형성에 기반이

되었다고 판단함.

◦ 주민들의 needs에 만족하는 정보의 제공이 충분히 이루어지고 있음.

- 주민들이 생각하는 물 공급의 서비스에는 수도요금 뿐만 아니라, 수질,

공급의 무사고, 및 소통이므로 이에 대한 모니터링이 가능하도록 제공

[그림 26] SEDIF Pierre Chopard씨와 함께

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6. 프랑스, “Mery-Sur-Oise정수장”

□ 시설개요

◦ SEDIF소유의 시설이며, Veolia Water社가 위탁운영 함.

◦ 급수인구 : 약 80만명(파리 북부지역)

◦ 시설규모 : 35만㎥/일

- 메인공정 1 : 생물학적 정수(오존+생물막여과 시스템) 20만㎥/일

- 메인공정 2 : 막여과 정수(MF+NF) 15만㎥/일

◦ 20세기 최초 가동된 이후 여러 차례 시설의 업그레이드

- 1980년에 원수를 저장하기 위한 저수지 건설

- 1999년에 기능강화 및 생산능력을 높이기 위해 막여과 공정 추가

◦ 정수장의 위치

- 파리 중심에서 약 40km 거리의 북쪽에 있으며, 반고흐가 생을 마감한

Auver-Sur-Oise 마을이 차량으로 5분 거리에 있음.

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◦ 메리스와즈 정수장이 담당하는 상수도 공급구역은 아래의 사진에서 노

란색으로 표시된 파리의 북부 지역으로 39개의 지역, 총 45만가구, 80만

명이 급수대상임.

[그림 27] 메리스와즈 급수구역

◦ 세느강 저류에는 본 정수장 이외에도 Mery-Sur-Oise, Lamarne,

Choisy-Le-Roi 2개의 정수장이 설치 및 운영중임.

- 취수원은 상수원수의 95%가 세느강 지표수이고 5%가 지하수

- 3개 정수장에서 1일 평균 1백만㎥의 물을 생산하여 4백만명에 공급

하고 있음.

□ 시설운영 현황15)

◦ 원수는 2~3일간 약 5ha에 달하는 규모의 저수지에 저장하였다가 처리장

으로 유입하는데, 이를 통해 Oise강의 갑작스런 오염사고에 대처하고 체

류되는 동안 부유물질의 자연적인 침전효과를 얻을 수 있다고 함.

◦ 정수장은 크게 두 가지 처리공정 라인(아래 공정도 참조) 막여과

15) 본 시설에서는 시찰시 사진촬영이 금지되어, 현장에서의 설명과 제공받은 소정의 자료를 기준으로 보고 기술함.

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(Micro-Filtration16), Nano-Filtration17)) 계열에서 약 140천㎥/일을 생

산하고, 기존의 처리방식인 생물학적처리 (Biological) 계열에서 200천

㎥/일을 생산하고 있음.

◦ 메인공정 1(오존+생물막여과 시스템, 20만㎥/일)과 메인공정 2(막여과

정수(MF+NF), 15만㎥/일)에서 각각 처리된 물을 일부 혼합하여 공급하

고 있음.

- 이는 나노막여과 단계(메인공정 2)에서 과도하게 걸러진 mineral(칼슘,

마그네슘)을 감안하여 맛있는 물의 기준에 부합하기 위해 mineral이

메인공정 1에 함유되어 있는 mineral을 혼합하여 mineral balance를

맞추기 위함이라고 함.

- 부수적으로 나노막여과 단계(메인공정 2)는 유지관리비용이 많이

소요됨에 따라 유지관리절감 측면에서도 유리함.

[그림 28] 메리스와즈 정수장 공정도

16) 정밀여과(Micro-Filtration)는 여과 막의 공극 크기로 구분시, 0.1~10㎛의 범주에 속한 막이 해당되며, 해당공극

보다 큰 입자물질, 대부분의 박테리아를 제거할 수 있음.

17) 나노여과(Nano-Filtration)는 여과 막의 공극 크기로 구분할 때 역삼투 여과 (Reverse Osmosis)와 극세 여과

(Ultra filtration)의 중간에 위치(대개 0.005~0.001㎛)하는 액 분리 막 기술임. 역삼투 여과가 지름 0.0001 마이

크론 이하 크기의 가장 작은 용존 분자를 제거하는 반면, 나노여과는 지름 0.001 마이크론 크기의 용존 분자

를 걸러냄. 바이러스와 박테리아는 100%, 용존유기물질 95% 그리고 염분은 50% 의 제거효율을 가지고 있음.

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- 생물학적처리(오존+생물막여과) 계열 공정

· 원수취수 → 응집침전 → 모래여과 → 오존접촉처리 → 활성탄여

과 → 염소소독 → 35,000톤/일은 막여과시설 처리수와 혼합/ 나

머지는 바로 수용가에 공급

① 응집-침전지(Sedimentation): 3개의 침전탱크가 있어서 부유물질은

혼화응집하여 플럭을 형성시켜 침전처리함. 이 공정에서 95%의 부

유성 물질이 제거되며, 침전된 슬러지는 건조단계로 보냄.

② 모래여과지(Sand-filtration): 모래층을 통과시킴으로써 남아있는 부유

성 입자를 제거하며, 모래에 붙어있는 박테리아에 의해 암모니아도

파괴시킴.

③ 오존접촉조(Ozonation): 오존을 이 과정에서 박테리아를 파괴하고

바이러스를 불활성화 시킬 뿐만 아니라 큰 분자를 부수고, 생물활성

탄 여과지에서의 미생물을 활성화시킴.

④ 생물활성탄 여과지(Activated carbon filtration): 생물활성탄 여과지

를 통과(총 12개)하게 됨. 활성탄에 부착되어 있는 박테리아가 잔존

유기물질을 최종적으로 처리함. 이 과정을 마지막으로 처리된 물은

생물학적으로 안정적인 수질을 가짐.

⑤ 소독(Chlorination): 생물학적 처리계열에서는 약간의 염소소독을 필

요로 함. 염소는 처리된 정수가 송․배수관로를 거치며 미생물이 재

성장하는 것을 막기 위하여 주입하는 것임.

- 막여과 공정(MicroFiltration+NanoFiltration) 계열 공정

· 나노여과는 1993년에 막을 이용한 정수처리 연구를 수행하면서 시범

단위(약 2년간)로 Auver-Sur-Oise 마을에 공급하면서 신공법의 효과

를 검증하였음.

· 이에 1994년 나노여과 정수공법을 이용한 정수생산에 적합한 기술로

공식 인정을 받아, 미국 나노 여과막 개발회사18)와 협력하여 1999년

에 본 공정계열을 도입하였음.

18) 미국의 다우필름텍社

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· 원수취수 → 응집침전 → 전오전접촉 → 이층여과 → 정밀여과

(MF) → 나노여과(NF) → 소독 → 산도조절(Balancing) → 35,000

톤/일의 생물학적계열 처리수를 홉합(Re-Balancing)한 후 급수

① 응집-침전지(Actiflo settling tanks): 이 공정에서 가벼운 입자성 물질

을 95% 정도를 제거함. Microsand19)가 추가된 혼화, 응집공정에 의

하여 보다 무거운 플록을 만들고, 폭이 좁은 경사판을 거쳐 침전의

속도(700톤/×2지, 침전속도 40m/h)를 증가시키고 침전된 슬러지는

건조단계로 보내짐.

② 전오존접촉조(Pre-ozonation): 전통적으로 오존은 소독공정으로 사용

되어 왔으나, 이 단계에서의 오존은 분자성 물질과 조류를 제거하고,

이층여과지의 효율을 증가시키기 위해 사용함.

③ 이층여과지(Dual-Layer filtration): 안트라싸이트층과 모래층으로 구

성되어 있음. 여과를 통해 잔존 부유물질을 거른후(100㎛이상의 입

자 100%제거), 각 층에 부착되어 있는 질산화박테리아가 암모니아를

처리함(100%제거). (750톤/h×10지, 여과속도 6~7m/h)

④ 정밀여과막(Micro-filtration): 정밀여과막20)은 나노여과막의 사고발생

을 방지하기 위해 전처리개념으로 두었으며, 물은 3기압보다 낮은

압력으로 정밀여과의 필터 카트리지를 통과하면 6마이크론보다 큰

입자가 남게 됨. 정밀여과를 통과한 물은 8~15기압의 고압으로 운영

되는 나노여과지로 보내어짐.

⑤ 나노여과막(Nano-filtration): 본 나노여과 시설은 세계 최초로 강물

을 음용수로 정수하는 시설에 도입된 사례임. 일부 mineral을 제외한

거의 모든 유기물질, 염, 바이러스, 박테리아 그리고 농약이 제거

됨21). Membrane의 여과면적은 340,000㎡22)이나, Membrane이 설치

19) Veolia WAter사에서 개발한 응집침전 방법으로 응집제와 더불어 아주고운 입자의 Microsand를 함께 투입하

고 경사관을 거치게 함으로써 침전속도를 기존방법 보다 약 4배 정도 증가시켰다고 함.

20) 본 시설에 쓰인 막은 1㎛보다 큰 입자를 95%, 6㎛보다 큰 입자는 100% 제거한다고 함. 410개의 필터카트리

지가 들어가는 여과탱크가 총 10개, 한 탱크 당 990㎡의 여과표면을 지님. 해당 막의 내구연한은 약 5년으로

제시됨.

21) 불용성 유기물질 95%, 황산염 100%, 바이러스와 박테리아 99.999%, 농약 95%, 미네랄염(칼슘, 마그네슘) 50%

제거

22) 하나의 tube에 6개의 막모듈이 연결되며, 1,520개의 튜브가 설치되어 있으므로 총 9,120개의 막모듈이 소요되

고 있었음. 이에 따른 총 여과면적이 340,000㎡이고, MF와 마찬가지로 막의 내구연한은 5년으로 보고 있음.

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된 건축물의 연면적은 3,600㎡에 불과함. Membrane은 센서모니터에

의해 Membrane의 오염을 감지하여 오염정도에 따라 자동으로 화학

약품에 의해 세정됨.

⑥ 가스배출(Degassing): 나노막여과 공정에서 칼슘, 마크네슘으로 인해

생긴 이산화탄소를 배출하는 과정임.

⑦ 소독(Disinfection): 멤브레인을 통과한 물은 어떤 박테리아와 바이러

스가 남아있지 않게 되나, 멤브레인 사고시에 대비하여 자외선 소독

을 하고 있음.

⑧ 조절(Re-Balancing): UV공정을 통과한 처리수에 가성소다를 투입하

여 산도조절23)을 하는 Balancing 단계를 가짐. 그런 다음 생물학적

처리계열을 통한 처리수(2시간의 염소접촉 후) 35,000톤/일을 혼합

하는 Re-Balancing을 함.

□ 정수장의 자동화 및 유지관리

◦ 메리스와즈(Mery-Sur-Oise) 정수장은 모든 정수처리 공정 및 관할시설인

15개 배수지와 소규모 가압장등 10개의 플랜트가 자동화되어 있음.

◦ 취수원에서 배수지까지 수질자동측정 지점은 약 400개소 정도이며, 취

수시 원수의 수질변화에 따른 최적의 응집제 투입량을 결정.

- 10년 이상의 데이터를 토대로 최적화 모델에 의해 결정된 식을 활용하

며, 일별 데이터가 DB화로 저장되어 모델식을 갱신해 나감.

◦ 자동화는 약품투입설비 및 펌프장등 각 단위시설로 표준화 및 모듈화

해 두었기 때문에 그 적용가능성을 높였다고 함.

- 단위시설의 자동화에 bug가 발생시에도 다른 공정에 영향을 미치지

않으므로 손쉽게 개선할 수 있는 시스템임.

◦ 중앙통제실 근무요원이 단수, 통수 및 공사시 시스템 관리와 점검, 시스

템 유지관리, 수처리공정에서 자동으로 감시된 수질자료 분석, 실험실에

23) 나노막여과 공정 전단계에서 약간의 산을 투입하여 pH조절을 위함임.

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서 자동으로 feed-back된 수질데이타를 확인하는 역할 등을 수행함.

◦ GMA(Computer Aided Maintenance Management System) 유지보수

프로그램에 의해 운영됨. 유지보수는 기기의 수명과 성능검사를 토대로

GMA프로그램에 의해 연간 보수계획이 수립되며 이를 토대로 하여 현

장에서 자체적으로 수행한다고 함.

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Ⅳ. 시사점·특징 및 결론

1. 시사점·특징

□ 폐기물처리시설(RDF시설)

◦ RDF시설(독일의 “Süedniedersachsen MBA Plant” 및 “MBA Neumünster”)

이 폐기물처리시설이 아닌 폐기물을 원료로 하여 에너지를 생산하는 공장으

로서의 역할을 수행하고 있음.

◦ 처리시설 및 공정

- RDF를 생산하는데 있어서 물리적 또는 화학적으로 폐기물을 가공하

지 않고, 폐기물의 potential energy를 얻는데 주목적을 두고 있음.

· 이에 따라 처리시설의 외관은 화려하지 않고 효율적인 비용으로

건설된 것으로 보임.

- 국내와 마찬가지로 주민의 민원을 최소화하기 위해 에너지 공급비용

절감 등의 장점을 부각시켜 부단한 노력을 기울인 것으로 보임.

· 생산된 RDF를 판매하지 않아 1차적으로 RDF의 에너지 회수보다

는 폐기물의 처리에 주목적을 두고 있는 것으로 보이며, 부가적으

로 에너지를 회수하여 인근 주민이 사용하는 전력요금을 절감할

수 있음.

· 이는 “MBA Neumünster”는 RDF를 TEV에 판매하지 않고

TEV는 전력생산용 연료(RDF)를 무상으로 받아 전력생산을

위한 연료비를 절감하고 있음.

- MT시설인 RDF 생산 공정의 특징 및 시사점

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· 전체 공정의 동선은 conveyer belt에 의하여 이루어지고 있으며,

철금속 및 비철금속의 선별은 수작업이 아닌 전체 자동화로 이루

어지고 있음.

· RDF는 건조기 등을 설치하여 건조하거나, 물리적 및 화학적으로

성형하지 않아(비성형 RDF 또는 fluff형 RDF) 경제적임. 다만,

“MBA Neumünster”에서 RDF의 크기가 80mm 이상인 경우

노상 호기성 건조시설(국내 남해군의 부숙토를 생산하기 위한 건

조시설과 유사)24)시설이 있음.

· 발열량은 9,000~14,000kJ/kg(2,142~3,333kcal/kg)로 국내의 fluff

RDF의 발열량(4,0000kcal/kg) 전후이고 저위발열량이 3,500㎉/㎏

정도로 약간 낮은 수준임.(이는 폐기물의 성상 등이 상이한 결과로

보임.)

· RDF를 TEV 발전시설로의 운반은 밀폐된 진공압축탱크(캐슬)를 이

용하여 위생적이며 compact고 운반이 용이함.

◦ CDM사업25)의 일종인 탄소배출권(CERS26)) 거래나 신재생에너지 의무

할당제(RPS)27)는 아직 활발히 추진되지는 않는 것으로 보임. 다만, 메탄

의 발생을 줄이기 위해 독일의 관련법의 개정으로 매립을 금지시키고

24) 국내의 대부분의 pellet형 RDF시설에서 기계적 건조시설을 설치하고 있음.

25) CDM(Clean Development Mechanism, 청정계발체제) 및 CDM사업(온실가스 감축사업)- 교토의정서 12조에 규정된 것으로 선진국이 개발도상국에 투자하여 발생한 온실가스 배출감축분을 자국의

감축 실적에 반영할 수 있도록 함으로써 선진국은 비용 효과적으로 온실가스를 저감하는 반면 개도국은 기

술적·경제적 지원을 얻는 제도

- 온실가스를 감축하여 탄소배출권(CER)을 얻는 사업으로서 선진국이 개발도상국에 가서 온실가스 감축사업을

하면 유엔기구에서 이를 심사·평가해 일정량의 탄소배출권(CER)을 부여함. 선진국뿐 아니라 개도국 스스로

도 CDM 사업을 실시해 탄소배출권을 얻을 수 있음.

26) CER(Certified Emission Reduction, 탄소배출권)- CDM 사업을 통해서 온실가스 방출량을 줄인 것을 유엔의 담당기구에서 확인해 준 것을 의미하며, 배출권거

래제에 의해서 시장에서 거래될 수 있음.

27) RPS(Renewable Portfolio Standard, 신재생에너지 의무할당제)- 에너지사업자에게 공급량의 일정비율을 신재생 에너지로 하도록 의무화하는 것으로, ‘자발적 신재생 에너지

공급협약(RPA)’보다 한 단계 위의 제도이며, 화석에너지 고갈과 기후 변화협약 대응에 따른 온실가스 감축

이 대두되면서 신재생에너지 의무할당제가 도입됨.

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있음.

◦ TEV 발전시설에서는 유동층보일러를 사용하고 있으며, 평균발열량을

맞추기 위해 석탄을 투입할 수도 있음. 국내에서는 100% RDF만을 사용

하고 석탄을 사용할 수 없도록 하는 경우도 있음

◦ TEV발전시설(보일러시설 포함)의 건설비는 약 1.8억원/톤으로 국내의

사례(약 3.0~3.5억원/톤)보다 다소 낮은 수준28)임.

□ 하수시설

◦ “Vienna's Main Wastewater Treatment plant"의 경우 고도처리시설을

도입하였다고는 하나 주로 질소를 제거하기 위한 고도처리시설이고, 총

인을 제거하는 시설이 아님.

- 총인 제거공정이 별도로 없는 것은 BOD 제거공정에서 제거되기도 하

지만 총인이 부영양화29)를 일으킬 정도가 아닌 것으로 파악됨.

◦ 비엔나의 하수처리 원단위는 130(L/인/일)로 우리나라의 원단위

일평균 250(L/인/일) 내외보다는 매우 낮은 수준으로 물을 아껴

쓰고 있음.

◦ 하수슬러지는 소각 연료로 사용하여 전기와 열을 회수하고 있는

등 폐기물에서 가능한 에너지를 추출하도록 노력하고 있음.

◦ 하수관거는 대부분이 합류식이어서 우수시에는 초기 우수와 하수 만

을 하수처리장으로 하고, 나머지 우수는 하수처리장으로의 유입 전

에 대심도 터널을 이용하여 우수를 저류시킨후 청정시 방류함.

28) 발전 및 보일러시설비용에 대한 기자재, 기계, 전기 등의 비용은 국내외 유사한 수준이나 국내는

NIMBY시설에 대한 대비로 기타비용(건축 등)이 많이 소요되는 것으로 추정

29) 수중에 총인농도가 높더라도 수온, 질소의 농도 등에 따라 영향을 받아 부영양화가 진행되지 않는

잉ㅠ도 있을 것임.

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□ 상수시설

◦ 프랑스 상수도조합(SEDIF)

- 기초지방자치단체(commune)가 결성한 SEDIF는 상수도조합에 의해

상수도 관리가 수행되고 있어서 각 기초자치단체 각자가 수행하는 것

보다 대 민간사업자에게 더 큰 힘이 발휘될 수 있음.

- SEDIF의 경우 운영기간이 장기간에서 최근에는 12년으로 운영관리 민

간위탁으로 계약한바 우리나라의 민자사업의 20년 이상의 계약은 많

은 변화를 cover 하기에는 다소 장기인 것으로 보임.

· 그러나 민간이 투자하는 민간투자사업은 아니고 운영관리위탁으로

서 국내의 경우 5년 이내 계약을 하는 것과 비교하면 12년으로 장

기계약임.

- 저소득층에 상수도 사용권한(수도요금) 쿠폰을 지급하여 저소득층에 대

해 수도요금을 지원함으로써 저소득층을 보호하는 정책은 수도의 공공

성을 높이고 빈부격차를 해소하는 차원에서 바람직한 것으로 보임.

- 민간 운영관리 수탁회사의 이익의 고정치(2%)를 기본으로 하고 변동

치(7%)로 하여 incentive 제도로 보이는바 민간의 운영관리 창의를 도

모하는 차원에서 바람직한 것으로 보임.(국내의 BTL사업에서의

incentive 제도와 유사)

· 운영관리 수탁회사가 운영계약 위반시는 penalty(특히, 음용수 수질)

부여

- 음용수의 수질관리는 프랑스 위생청에 의해 규제되며, 이를 위해 많은

수(350,000번 이상)의 수질검사 수행하여 수질관리에 철저하고 많은

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노력을 기울이고 있음.

· 수질관리는 생산시점부터 각 가정의 수도꼭지까지 정밀한 검사가

이루어지고 있음.

- 우리나라와 다르게 상수도에 대한 시민의 신뢰가 큰데 이는 기술과 서

비스에 만족하기도 하지만 인터넷을 활용한 SEDIF와 수탁회사의 투명

한 경영과 유지관리의 덕분으로 보임.

◦ “Mery-Sur-Oise정수장”

- 프랑스 상수도조합(SEDIF)의 감독 하에 Veolia Water社가 수탁받아

운영하는 정수장으로서 감독이 철저한 만큼 음용수의 수질에 자신감

이 있음.

- 전통적인 화학적 및 생물학적 처리공정과 막처리공법의 조화로 음용수

에 mineral을 인위적으로 주입하는 것이 아니라 산수원수에 함유되어

mineral을 이용하는 것에는 많은 know-how가 있는 것으로 보임.

· 국내의 경우는 주로 전통적인 화학적 및 생물학적 처리공정을 이용하

고, 막처리 공법은 있으나 건설 및 운영비용의 증가로 많지는 않음.

- 취수원에서 배수지까지의 많은 수의 수질자동측정을 통해 최적의 응

집제와 소독을 위한 염소의 량을 결정함으로써 응집제와 염소의 과다

사용으로 인한 인체에 무해하도록 관리하는 것으로 보임.

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2. 결론

□ 기술부문

◦ 폐기물분야

- 폐기물의 처리와 에너지 회수(비성형 또는 fluff RDF 타입)에 있어서

시설이 화려하지는 않으나 최소의 비용(건설비 및 운영비)으로 효율

적으로 건설(건설비 약 1.8억원/톤) 및 운영을 하고 있음. 이는 폐기

물 RDF사업의 지속성과 성공적인 사업의 추진을 위해 필수적이라

할 수 있음.

· 소각시설에 비교하여 RDF시설이 건설 및 유지관리 비용이 작거나

유사하고, 에너지회수율도 유사하거나 높아야 한다는 전제 필요

- RDF시설이 단순히 폐기물처리가 아닌 에너지회수로 주민들에게 이

익(낮은 가격 또는 무상의 에너지 공급)이 돌아갈 수 있는 시설로서

의 역할과 투명한 경영 및 유지관리가 필수적일 것임.

- 공공성이 강한 CDM사업에 대한 주민의 인식전환과, CDM사업 활성

화가 되고 가시화가 되면 RDF시설은 매립과 소각시설과 비교하여

장점이 많은바 RDF시설에 대한 인지도가 상향될 것으로 판단됨.

◦ 하수분야

- 우리나라에 비교하여 상수도요금과 하수처리요금이 높은 사유도 있

지만, 대부분의 유럽국가들이 물을 아껴서 사용하고 있는 것은 배울

점이라고 판단됨.

◦ 상수(상수관거)분야

- 처리공정을 two track로 배치하여 최적의 유지관리비용으로 음용수

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의 영양분을 공급하는 방안은 연구 및 적용할 필요성이 있음.

- 과다 염소 투입을 방지하기 위해 기술적으로 또는 많은 지점에서의

관내의 염소투입이 쉽지 않을 수 있으나 음용수인 점과 상수의 신뢰

성을 위해서도 필요함.

- 자동화된 모니터링 및 유지보수 시스템과 철저한 상수의 수질관리를

수행하고 있는 것을 감안하면 발달된 GIS와 세계 1위인 IT산업을 상

수공급에 적용하면 발전가능성은 매우 많음.

- 음용수로써의 상수의 이용자의 신뢰성을 얻기 위해서는 철저한 수질

관리와 경영의 투명성 등을 주민에게 open하여 주민과 소통할 수

있도록 하는 방안을 수립할 필요가 있음.

- 국내의 낮은 상수도요금을 선진국처럼 현실화시킴으로써 수질에 있

어서 신뢰성의 회복과 물절약을 유도할 필요성이 있음.

□ 민자사업

◦ 우리나라의 운영위탁기간(5년 이내)와 SEDIF의 12년을 감안하면 민간투

자사업이라도 public side와 private side에서 장기간의 변화를 예측하기

어려운바, 예측가능을 높이고 양 측의 변화에 대한 risk를 줄이기 위해

서라도 관리운영권 계약기간을 단축하는 방안도 필요해 보임.

◦ 단기계약의 경우, 장기계약에 비교하여 투자비를 회수하기 위한 사용료

가 증가될 수 있으므로 사업시행자의 변경이 없이 단기로 추진한 후 재

협상을 하는 방안도 강구할 필요가 있을 것임.

◦ 수도요금 상한선(capping)을 정하고 상수분야에서도 민간에게 징수권을

부여함으로써 더욱 책임감 있게 수도시설의 관리를 위탁하는 것도 방안

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일 것임.

◦ 수탁회사가 수도시설의 운영관리시 음용수의 수질관리, 수도요금 등에

대해 계약서를 위반한 경우 penalty를 부여하는 것은 우리나라의 BTL사

업 또는 환경민자사업과 동일함.

◦ 수질 관련 사업(상수관거, 하수재이용사업 등)에서의 성과(수질)는 불가

피하고, 요금(사용료)와 불가분의 관계인바, 이에 대한 regulation을 정

하는 성과요구 및 성과평가가 필수임.

3. 후기(後記)

□ 금번의 선진시설에 대한 견학은 폐기물의 자원화 동향, 수질향상 기술, 상

수의 수질관리, 상수관거 관리 등을 국내의 기술과 비교하면서 견학할 수

있었는바, 기술적인 면에서 매우 유익하였음.

□ 민자사업 분야에서도 민자사업의 중요한 부분인 민간운영 측면에서 민간

위탁관리에 대한 정책, know-how 등을 국내와 비교하면서 견학할 수 있

었는바, 민자사업 면에서도 매우 유익하였음.

□ 따라서 민자사업 분야 뿐만 아니라 해외의 기술적인 면의 견학과 해외의

견문을 넓히기 위해서도 해외시설에 대한 견학은 필요할 것으로 판단됨.