스스로 판단하고 운영까지… 부산 상수도 ‘AI 스마트 혁신’
전국 어디든 상수도 행정은 만년 적자 신세다. 수돗물 생산에 필요한 원수의 80% 이상을 수질이 들쭉날쭉한 낙동강 원수에 의존하는 부산은 더 심각하다. 원수를 고도정수처리 하는 과정에서 더 큰 비용이 투입되기 때문이다. 3일 부산시에 따르면 부산 지역 수돗물 생산원가는 2024년 1t당 1087원에서 2025년엔 1116원으로, 올해엔 글로벌 정세 불안에 따른 에너지값 폭등으로 전년도 수준을 크게 웃돌 것으로 전망된다.
최근 상수도 요금 현실화에 나서 수도 요금을 2024년 7%, 2025년 8%, 올해 8% 각각 인상했지만 여전히 생산 원가에 못 미치는 상황이다. 지난해 기준 부산 상수도 현실화율(생산원가 대비 판매원가 비율)은 85%에 그쳤다. 100원 들여 만든 물건을 85원에 밑지고 판 셈이다. 수도 요금은 시민 삶의 질과 직결되는 공공요금이다 보니 생산 원가 증가에도 그에 비례해 올릴 수 없다. 이는 상수도 행정이 만성 적자일 수밖에 없는 주된 이유이기도 하다.
부산엔 매설된 지 수십 년 된 노후 상수관을 포함해 무려 9000㎞에 달하는 상수도관이 묻혀 있다. 노후화로 인한 잦은 관 파열도 문제지만 더 큰 문제는 언제 어디서 터질지 모른다는 것이다.
정수장을 비롯해 상수도 시설 관련 숙련된 전문 인력이 부족한 것도 부산시 상수도사업본부의 딜레마 중 하나다. 상수도 현장에서 일하던 소위 숙련공들이 속속 퇴직하고 그 자리를 메울 시설관리직이 부족한 실정이다.
부산시 상수도사업본부는 이런 딜레마를 극복하기 위한 대안으로 인공지능(AI)에 주목했다. 김병기 부산시 상수도본부장은 ‘왜 AI인가’라는 질문에 “수돗물 요금을 올리지 못한다면 공정 최적화, 자동화로 약품비, 동력비 등 생산 원가를 절감하고 언제 터질지 모를 상수도관의 최적 교체 시기를 파악해 비용을 줄이면 된다. 이를 구현할 수 있는 것이 AI”라고 말했다. 그러면서 “24시간 중단 없이 수돗물을 공급해야 하는 상수도 공정의 경우 실시간 데이터와 현장 경험을 지능화하면 의사결정의 신속·정확성 향상, 운영 효율 개선, 유지관리 비용 절감 등의 효과를 도모할 수 있다”고 덧붙였다.
선제적으로, 상수도 행정 전반에 AI를 도입한 결과 벌써 상당한 성과를 거두고 있다. 먼저 자체 개발한 전국 지방자치단체 최초의 멀티 AI 융합 공공플랫폼 ‘상수인(iN) 2.5’가 대표적 성과로 꼽힌다.
기존에는 누수나 수질 오염 사고가 발생하면 담당자가 수많은 모니터를 보면서 보고서를 작성한 뒤 법령을 검토해 대응했다면 이제는 특화된 AI들이 배치돼 톱니바퀴처럼 업무를 본다. 시설 운영 AI가 이상 징후를 감지하면 상황 대응 AI가 실시간 조치법을 제안하고 동시에 법령 분석·감사 AI가 행정적 절차나 위반 여부를 실시간 확인하고 실무자에게 알려줘 상수도 행정 업무의 효율을 극대화한다.
지방상수도 최초로 수돗물 생산 공정을 자율 운영하는 ‘AI 정수장’ 구현 시도는 대한민국 상수도 행정의 표준 사례로 불린다. AI 정수장 구축 사업은 80년 전 지어진 명장 제1정수장의 개량(현대화)과 함께 진행되고 있다.
기계시설 공간과 AI 디지털 공간이 동시 소통하는 AI 정수장 구축 사업은 실시간 공정 자동 제어, 빅데이터 기반 수질 관리 등 AI를 통한 정수장 자율 운영, 스마트 에너지 관리, 설비 예지 보전 시스템, 지능형 영상 감시 등이 핵심이다.
먼저 착수, 침전, 오존 처리, 여과 등 정수장 모든 공정의 자율 운영이다. 센서가 원수 오염도를 측정하면 AI가 알아서 정화 약품 투입량을 조절한다. 실시간 수량과 수질 등 정수장 운영 데이터를 취득, 분석한 뒤 AI 알고리즘을 통해 적정 약품 주입과 공정 운전 조건 등 최적의 운영 방안을 도출하고 조정한다.
AI 정수장에선 AI가 영리한 에너지 관리도 수행한다. 펌프 등 동력 계통을 비롯해 정수장 설비가 에너지 다소비 설비에 해당하는 만큼 실시간 전력 소비량, 수위, 압력, 유량, 온도 데이터 분석을 통해 수요 예측과 설비 제어로 불필요한 가동을 줄여 전력 사용을 최적화하고 제어한다.
또 하나의 핵심은 예지 보전 시스템이다. 실시간 설비 상태에 대한 데이터 분석으로 고장을 감지하고 원인을 진단하는 예측 정비 시스템을 말한다. 고장 등 사고가 발생하기 전에 예측, 진단하고 정비함으로써 그만큼 비용과 시간을 절감할 수 있다.
폐쇄회로(CC)TV와 감시 센서에 AI 영상 분석 및 자동 추적 기술을 적용한 지능형 영상 감시 시스템으로 화재, 배관 누수, 약품 미투입 등 설비 사고, 안전사고 등에도 완벽하게 대처할 수 있다.
부산시 상수도사업본부는 지난해 12월 기후에너지환경부, 한국수자원공사와 ‘인공지능 전환(AX) 협약’을 맺고 올해 3월부터 주요 정수 처리 공정에 대한 AI 도입 컨설팅을 추진한 데 이어 4월엔 착수보고회까지 마쳤다. 컨설팅이 끝나면 올해 하반기부터 명장정수장 재건설과 연계한 AI 인프라 구축 공사를 시작해 2029년까지 완료할 계획이다. 본부는 명장정수장 AI 구축을 계기로 향후 추진하는 노후 정수장 현대화 사업에도 AI를 적용할 계획이다.
부산 상수도 AI 전환은 스마트 관망 관리로도 구현되고 있다. 김 본부장은 “내일 파열이 예상되는 관로를 오늘 교체하는 것이 가장 효율적인 예산 집행”이라고 강조한다. 달리 말해 사후 수리가 아닌 사전 교체로 망 관리 비용을 절감한다는 것이다.
과거엔 단순히 오래됐다는 이유만으로 관로를 교체하는 게 흔한 망 관리 방식이었지만 노후관이 무조건 누수를 일으키는 건 아닌 만큼 AI와 빅데이터 분석에 기반한 새로운 대응 방식이 스마트 관망 관리 시스템이다.
스마트 관망 관리 시스템을 통해 관 종류와 관경 데이터, 지반 조건, 과거 누수 이력, 수압 변화 등의 변수를 자료화해 AI 엔진이 누수 가능성 예측과 함께 우선 교체 대상을 선정함으로써 똑똑한 예산 집행이 가능하다.