사례
현장 처리를 통해 공정수를 재이용하는 칼스버그
실제로 이렇게 할 수 있기를 수년간 꿈꿔왔습니다.
칼스버그 양조장은 2030년까지 물 사용량을 50% 줄이고자 합니다. Zero Water Waste라고 명칭된 이 계획은 칼스버그 Together Towards Zero 프로그램의 일환입니다. 덴마크 프레데리시아의 생산 시설에서 칼스버그는 컨설턴트, 대학 연구소, 그리고 그런포스와 같은 기술 제공업체와 함께 Total Water Management 처리장을 개발했습니다. 현장 시설에서는 주로 청소 목적으로 사용된 공정수를 처리하여 음용수로 정화한 후, 양조장으로 돌려보내 공정수로 재이용합니다. 이 공장은 공정수의 90%를 회수하고 재이용합니다.
덴마크 프레데리시아에 위치한 칼스버그 Total Water Management 공장 관리자, Andreas Kirketerp 이 시설은 공장의 공정수를 처리하고 정화하여 90%를 공정수로 재이용합니다.
상황
물은 맥주를 생산하는 데 필수적인 재료입니다. 물이 없으면 맥주도 없습니다. 그러나 기본적으로, 사용되는 물 중 대부분은 맥주에 들어가지 않습니다. 덴마크 프레데리시아의 칼스버그 시설에서 전체 물 사용량의 약 60-65%는 주로 청소 목적으로 사용됩니다. 장비부터 바닥과 표면, 파이프와 탱크, 병 및 캔 세척기까지 그리고 냉각탑과 보일러 설비를 비롯한 기타 장소까지 모든 것을 청소하는 것이 여기에 포함됩니다. 이것을 공정수라고 합니다.
이제 우리가 할 수 있는 것들을 생각해 보세요. 실제로 회로를 재활용하고 폐쇄하여 공정수를 재이용 가능하게 만들 수 있습니다. 정말 환상적입니다.
“양조장의 물 소비는 위생과 관련이 있습니다. 과거에는 식품을 생산할 때 물을 많이 사용해야 한다는 것을 크게 강조했습니다”라고 칼스버그의 엔지니어링 컨설팅 파트너인 NIRAS의 식음료 수자원 전문이사인 Søren Nøhr Bak는 말합니다. “실제로, 옛날에는 양조업자들이 많은 물을 사용하고 있다는 것을 자랑했습니다. 그것이 실제로 얼마나 깨끗한지를 보여주는 지표였기 때문입니다. 오늘날에는 그러한 통념이 적용되지 않습니다.”
Carlsberg Denmark의 지속가능성 매니저인 Tenna Skov Thorsted에 따르면 칼스버그 그룹은 2015년에 전 세계에서 생산된 맥주 1리터당 3.4리터의 물을 사용했다고 합니다
“우리의 목표는 이것을 1.7리터 아래로 낮추는 것입니다”라고 그녀는 말합니다. 다시 말해, 이것은 2030년까지 칼스버그 그룹 전체의 물 소비를 50% 줄이는 것입니다. 이러한 목표는 다른 여러 지속가능성 목표들 중에서도 2030년까지 물 낭비를 0으로 줄이자는 이 회사의 Together Towards Zero 지속가능성 프로그램에서 비롯된 것입니다.
공정수는 공장 내부의 장비, 바닥, 표면, 파이프 및 탱크, 병 및 캔 세척기 등을 청소하는 데 사용됩니다.
오랜 꿈
새로운 공장은 DRIP(Danish Partnership for Resource and Water-Efficient Industrial Food Production)의 광범위한 협업 결과입니다. DRIP에 참여한 기업, 기술 제공업체, 연구 기관들과 보건 및 식품 당국은 물을 사용하고 재이용하는 방법을 재고하고 정수 및 물 순환의 한계를 확장하기 위해 노력했습니다. DRIP에 참여한 여러 조직 중에 칼스버그 그룹과 그런포스도 포함되어 있었습니다.
칼스버그의 프레데리시아 공장은 이미 다양한 소규모 절수 프로젝트를 통해 자체 물 소비량을 맥주 1리터당 2.8리터로 이미 낮췄습니다. 하지만 1.7리터 이하로 낮추려면 더 큰 계획이 필요했습니다. 그래서 칼스버그는 2019년, 양조장 내 이해관계자들과 몇 달간 대화를 나눈 끝에 TWM(Total Water Management) 공장이라는 시범 시설을 건설하기로 하는 중대한 결정을 내렸다고 Søren Nøhr Bak는 말합니다.
“칼스버그는 전 세계에 80개 이상의 양조장을 가지고 있으며, 그 중 일부는 물이 부족한 지역에 있습니다”라고 Søren Nøhr Bak는 말합니다. “그래서 이들은 통제된 환경에서 이것이 통하는지를 확인한 후에 이 개념을 다른 양조장에서도 구현할 수 있기를 원했습니다.”
Carlsberg Denmark의 양조 책임자 Anders Kokholm는 이렇게 말합니다. “실제로 이렇게 할 수 있기를 수년간 꿈꿔왔습니다. 우리는 그런포스를 비롯한 여러 회사들과 함께 이 작업을 진행했으며, 심지어 물로 양조하는 테스트도 진행했기 때문에 이것이 가능하다는 것을 확인했습니다. 단지 규모가 작았을 뿐입니다. 그래서 이것을 전사적으로 활용하기로 결정했습니다.”
가열된 공정수는 맥주를 캔과 병에 밀봉한 후 저온 살균하는 데 사용됩니다.
현장 물 재이용이 현실이 되다
“이 프로젝트의 기본 아이디어는 모든 공정수를 회수해서 폐수 처리장으로 보낸 다음, 안전한 식수 시설에서 정수하여 양조장 내에서 물을 다시 재이용할 수 있도록 하는 것입니다”라고 Kokholm은 말합니다. “양조수로 사용하지 않기 때문에 맥주에는 들어가지 않습니다. 청소 공정에만 사용됩니다.”
NIRAS 수자원 전문이사, Søren Nøhr Bak
NIRAS의 Søren Nøhr Bak는 덴마크 식음료 회사에서 이러한 규모의 시도를 한 적이 없었기 때문에 칼스버그와 덴마크 당국 모두로부터 품질 및 위험 평가 승인을 받아야 하는 중대한 과제가 있었다고 말합니다.
“우리는 품질에 관심이 있는 모든 사람들과 이야기를 나눴습니다”라고 그는 말합니다. “프레데리시아의 양조장에 있는 현지 품질 조직뿐만이 아닙니다. 칼스버그 그룹 품질 조직 그리고 코카콜라와 슈웹스의 품질 조직과도 이야기를 나눴습니다. 이 공장에서 이들 프랜차이즈의 제품도 생산하고 있었기 때문입니다. 다른 중요한 당사자들은 물론 덴마크의 환경 당국과 식음료 당국이었습니다.”
모든 당사자의 승인을 받은 후, 벨기에에 본사를 둔 턴키 폐수 처리장 공급업체인 Pantarein Water가 전체 처리장을 제공하는 임무를 맡았습니다. 그런포스는 공장에서 물을 이송하고 정교한 도징을 보장하기 위한 펌프와 시스템을 공급하는 일을 맡았습니다.
“당연히 그런포스는 펌프에 대한 많은 노하우를 갖고 있습니다”라고 Pantarein의 프로젝트 매니저인 Bryan de Bel은 말합니다. “그들은 제안 단계 동안 우리가 제공해야 하는 모든 솔루션에 대해 적합한 제품을 선택하는 데 많은 도움을 줬습니다. 우리는 에너지 소비와 지속 가능성을 고려하여 내구성과 효율성이 가장 뛰어난 솔루션을 찾기 위해 많은 이야기를 나눴습니다. 그것이 큰 차이를 만들어 냈습니다.”
Søren Nøhr Bak는 그런포스를 선택한 이유를 다음과 같이 설명합니다. “펌핑 및 도징과 관련하여 우리는 매우 안정적인 솔루션을 확보하기를 원했습니다. 이 구성 요소 중 하나가 실패하면 전체 작업이 실패하기 때문입니다. 둘째, 예상되는 벤치마크 내에서 작업 현황을 지속적으로 확인할 수 있도록 시스템을 모니터링하고 제어할 수 있는 솔루션을 찾고 싶었습니다. 많은 사람들은 이것이 단순한 펌프가 아니라 지능형 펌프라는 것을 알게 되었습니다.”
덴마크 프레데리시아에 있는 칼스버그의 Total Water Management 플랜트는 혐기성 및 호기성 폐수 처리를 사용합니다. 왼쪽의 혐기성 탱크는 칼스버그가 양조 공정을 위한 열을 생성하는 데 사용하는 바이오가스를 생산함으로써 프로젝트의 지속 가능성을 한층 더 높여줍니다.
순수를 위한 TWM 공장
TWM 공장은 하루에 2,000입방미터의 유입 공정수를 처리할 수 있으며, 이 중 90%(또는 1800m3)는 회수되고 재활용됩니다. 또한 이 공장은 칼스버그가 설비를 가열하는 데 사용하는 바이오가스를 생산함으로써 지속 가능성을 한층 강화합니다.
MBR 멤브레인 여과와 결합된 혐기성 및 호기성 생물학적 처리 공정은 폐수에서 대부분의 오염 물질과 고체를 제거합니다. 그런 다음, 처리된 물을 폐쇄 회로 역삼투(CCRO) 공장에서 추가로 여과하여 물에 용해된 염분을 제거합니다. 그리고 탄산칼슘을 사용하여 RO 투과수를 “재미네랄화”함으로써 공격성을 줄이고 물이 음용수 품질을 충족하도록 합니다. 그 다음에 안정화된 물은 자외선 처리를 거칩니다. 또한 박테리아의 위험을 제거하고 분배 라인에 잠재적 생물막이 축적되는 것을 방지하기 위해 이산화염소를 주입합니다.
그런포스 펌프는 공정의 모든 단계에서 도움이 된다고(아래 차트 참조 또는 여기에서 다운로드) Total Water Management 공장의 관리자인 Andreas Kirketerp는 말합니다. 그런포스는 현장 펌프의 95%를 담당하고 있습니다.
덴마크 프레데리시아 칼스버그 TWM 공장에 있는 그런포스 솔루션
Bryan de Bel, Project Manager with turnkey WWTP contractor Pantarein
Pantarein의 Bryan de Bel은 이렇게 말합니다. “아시다시피 화학 물질은 언제나 큰 위험입니다. 따라서 그런포스로부터 완전한 도징 솔루션을 얻은 덕분에 시간을 대폭 절약하고 스트레스를 크게 줄일 수 있었습니다. 도징 펌프, 모든 배관, 밸브가 포함된 전체 캐비닛을 얻었습니다. 모든 것이 포함되어 있었기 때문에 매우 만족스러웠습니다. 또한 그런포스 펌프에는 유량 제어 기능이 있는 소프트웨어가 포함되어 있습니다. 이 기술은 필요한 만큼의 정확한 정량 투여를 보장합니다.”
Total Water Management 공장의 관리자, Andreas Kirketerp는 이렇게 말합니다. “그런포스 펌프는 매우 안정적입니다. 그리고 이 공장은 항상 가동되어야 합니다. 이런 시설은 건설 비용이 큰 만큼 그만한 값어치를 할 수 있어야 합니다. 이 공장은 하루에 1800입방미터의 물을 생산합니다. 그래서 하루 동안 멈춰 있게 된다면 1800입방미터의 물을 지자체로 흘려보내는 동시에 그만큼을 다른 곳에서 구입해야 합니다. 그래서 가동되어야 합니다. 항상.”
양조 책임자 Anders Kokholm은 안정성 외에도, 해결하는 데 시간이 필요한 다른 실질적인 과제들이 계획에 수반되었다고 말합니다.
“걱정스러운 것 중 하나는 공장에서 나오는 물을 공영 상수도의 도시 용수와 비교할 때였습니다. 온도가 더 높았습니다”라고 Kokholm은 말합니다. 덴마크의 도시 용수는 약 8-9°C인 반면, TWM에서 생산되는 물은 20-28°C였습니다.
Carlsberg Denmark 양조 책임자, Anders Kokholm
“이것이 양조장에 실제로 어떤 영향을 미칠까요? 물론 우리는 많은 연구를 하기는 했지만 이것을 실제로 시도해 본 사람은 아무도 없었습니다. 어쩌면 미생물학에 부정적인 영향을 미칠 수도 있을까요? 하지만 실제로는 아무런 문제없이 작동했습니다. 미생물학 측면에서 괜찮은지 그리고 소비 장소에서도 괜찮은지를 확인하기 위해 많은 공정을 마련했습니다. 모든 테스트 결과, 물이 깨끗하다는 것이 밝혀졌습니다. 이 물이 미치는 영향은 아무것도 없습니다.”
Pantarein의 Bryan de Bel은 이렇게 말합니다. “그런포스로부터 완전한 도징 솔루션을 얻은 덕분에 시간을 대폭 절약하고 스트레스를 크게 줄일 수 있었습니다. 도징 펌프, 모든 배관, 밸브가 포함된 전체 캐비닛을 얻었습니다. 모든 것이 포함되어 있었습니다. 더구나, 펌프에는 유량 제어 기능이 있는 소프트웨어가 포함되어 있습니다. 덕분에 투여해야 하는 양만큼만 정확히 투여할 수 있습니다.”
결과
첫 6개월 동안 운영된 후, TWM 시설은 서서히 생산량을 늘리고 있습니다. Anders Kokholm은 이것을 점진적 과정이라고 부릅니다.
“이 시설을 가동하게 되어 매우 기쁩니다. 지금 많은 것들을 배우고 있습니다. 2021년 초에 개시하여 공장을 점진적으로 채우면서, 폐수 처리장의 박테리아를 폐수 처리에 사용하기 시작했습니다”라고 Kokholm은 말합니다. “폐수를 처리하기 위한 충분한 슬러지를 쌓으려면 시간이 좀 걸립니다. 따라서 지금은 속도를 높이는 중입니다. 양조장의 [양조된 맥주 대비 소비된 총 수자원] 비율에 매우 긍정적인 영향을 미친 것으로 나타났습니다. 아직 목표 수준에 도달하지는 못했지만 예상한 기간 안에 충분히 도달할 것입니다.”
Søren Nøhr Bak는 이렇게 말합니다. “이것은 많은 사람들에게 패러다임의 전환입니다. 식음료 산업에서 실제로 물을 재활용할 수 있을까? 그것이 가능하다는 것을 보여주는 것입니다. 우리는 실제로 공정 폐수로부터 안전하게 그리고 안정적으로 식수를 생산할 수 있는 기술을 보유하고 있습니다. 정말 환상적입니다. 이것은 물 부족을 겪고 있는 모든 곳에서 구현해 볼만한 가치가 있는 기술입니다. 폐수를 처리하지 않는 모든 곳에서 말이죠. 무엇을 할 수 있을지 생각해보세요. 실제로 재활용하고, 회로를 폐쇄하여 공정수를 재이용 가능하게 만들 수 있습니다.”
“칼스버그 그룹은 이 기술을 여기에서 테스트해본 후, 물이 부족한 지역에서 구현할 수 있게 되었습니다”라고 Anders Kokholm은 덧붙입니다. “인도, 중국 등 물이 충분하지 않은 곳에서 사업을 운영하는 지역들이 있습니다. 그리고 이러한 방식으로 공정수를 회수하여 식수 등으로 만드는 것은 확실히 한 단계 더 도약하는 것이며 칼스버그가 2030 목표를 향해 나아갈 수 있게 만들어줍니다.”
그런포스 도징 시스템은 칼스버그 TWM 공장의 안팎에서 모두 찾아볼 수 있습니다.
칼스버그 물 재이용과 관련된 사실
3.4 – 2015년 전 세계에서 생산된 맥주 1리터당 사용된 물 리터(평균)
<1.7 – 칼스버그의 Together Towards Zero 계획에 포함된 2030 글로벌 목표(생산된 맥주 리터당 사용된 물 리터 기준, 현재 기준으로 50% 감소)
65% - 공정수로 사용되는 총 물의 양.
2000 m3/일 – TWM(Total Water Management) 공장이 한 번에 처리할 수 있는 공정 폐수의 양
1800 m3/일– 재이용을 위해 공장으로 다시 보내지는 순수 양(전체의 90%). 나머지 10%는 과잉 슬러지 및 농축 폐수이며 공공 폐수 처리장으로 보내집니다.
560,000 m3 –한 해 동안 TWM으로 절약되는 물의 양(1년에 5억6천만 리터)
9.6% - TWM 공장의 바이오가스 생산 및 온수 재순환을 통한 에너지 절감
17 –전 세계적으로 물 위험이 높은 지역에 위치한 칼스버그 양조장 수. 칼스버그는 TWM 공장에서 얻은 경험을 활용하여 이러한 현장에서 물 낭비를 줄일 계획입니다.
공정수 사용 – 용기, 탱크, 파이프, 기계, 표면, 병 및 캔을 청소하는 데 사용되며 저온 살균기, 보일러, 냉각탑 등에도 사용됩니다.
Carlsberg Denmark 지속 가능성 관리자, Tenna Skov Thorsted
출처
이 문서의 정보는 2021년 9월과 10월 칼스버그 현장에서, 2021년 10월 NIRAS 현장에서 그리고 2021년 10월 Pantarein과의 온라인 화상 채팅을 통해 진행한 인터뷰에서 나온 것입니다. DRIP 파트너십 및 물 재이용 연구에 대한 자세한 내용은 이 웹사이트에서 찾아볼 수 있습니다.
참고: 출처에서 “식수”를 지칭하는 경우, 가장 높은 순도의 물을 뜻하는 것입니다. 즉, 원칙적으로는 처리된 물을 마셔도 안전하지만 최종 제품에는 포함되어 있지 않습니다.
네 대의 그런포스 NB 펌프 세트가 혐기성, 호기성 및 컨디셔닝 탱크와 칼스버그의 Total Water Management 공장에 있는 바이오가스 세척기 사이에서 물을 순환시킵니다.
그런포스 공급 제품:
프레데리시아에 있는 Carlsberg Denmark Total Water Management 공장에서 그런포스는 Pantarein 및 칼스버그와 협력하여 전체 처리 및 정화 공정에 가장 적합한 펌프 및 도징 시스템을 찾았습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
- 수중 SL 폐수 펌프 및 믹서
- 생물학적 탱크와 바이오가스 세척기 사이의 순환을 위한 NB 편흡입 펌프
- 모든 처리 단계는 물론 UF-RO 멤브레인 CIP에도 필요한 디지털 도징 펌프, 배관 및 액세서리를 갖춘 완전한 도징 캐비닛
- 완전한 시스템
- 살균을 위한 Oxyperm Pro
- 폴리머 생산 단위를 위한 POLYDOS
- 물 살균 모니터링 및 제어를 위한 DID