질량분석기를 이용한 수자원 내 병원성미생물
@P2@01@PE@ 동정기술개발 및 database 구축 국내에서는 2001년 정수장에서 바이러스 검출을 계기로‘미생물 처리를 위한 정수처리기준’이 마련되어 바이러스 기준은 2002년부터 ardia 기준은 2004년부터 적용되고 있다. 한편, 안전한 물을 생산하기 위한 정수처리의 강도는 원생동물의 분포 수준에 따라 결정되므로, 국내 상수원에서의 원생동물 모니터링을 일일생산능력 10만톤 이상의 정수장에서 수행하도록 계획됐다. 본 기술은 이러한 Bacteria 및Cyrptosporidium, Giardia와 같은 원생동물의 병원성미생물 동정기술을 개발, database를 구
축, 정수장의 처리 효율을 평가하는데 신속하게 분석 활용하고자 한다.
▶적용분야
MALDI-TOF법은 지난 1988년 독일의 Hillenkamp 등에 의해 개발된 이온화 법으로 미량의 시료에 대한 월등히 높은 감도와 분석속도에 있어서 매우 우수한 성능을 가지는 특징이 있다. 병원성 미생물의 동정은 기존의 방법에 비하여 그 정확도나 분석속도, 분석비용에 있어서 매우 우수한 결과를 나타내고 있다. 이러한 MALDI-TOF는 시료의 정확한 질량값을 측정함으로써 시료를 정성 및 정량적으로 분석할 수 있으며, 시료의 이온화를 MALDI(Matrix-assisted laser desorption/ionization)라는 방식으로 진행하게 되는 것이다.
이것이 주로 사용되는 분야는 단백질 등의 생체 고분자 물질의 검출, 단백질 결합에 중요한 탄수화물의 역할 분석 및 미생물내의 특이적인 단백질을 분석하여 미생물의 부착 및 증식 등의 분석에 사용되며 이는 상수원 내 미생물 라이브러리로 구축한다. 정수 처리수에 잔존하는 미생물의 단백질 질량값을 분석한 후 각 단백질의 발현양과 양상을 라이브러리와 비교하여 줌으로써 미생물을 동정하는데 활용하고자 한다.
▶기대효과
MALDI-TOF 질량분석기를 이용한 미생물동정은, 모든 미생물은 기본적으로 독특한 단백질의 발현 양상을 가진다는 것에 그 분석기술개발의 배경을 두고 있다. 이것은 현존하는 가장 정확한 미생물 분석 방법으로 인식되고 있는 16s rDNA sequencing에 비해 빠른 분석, 즉 수분과 분석이 가능하며, 사용이 간단하여 숙련된 시험자가 요구되지 않는 장점을 가지고 있다. 또한 매우 저렴한 운영비로 유지가 가능하며 시료의 전처리, 장비의 분석이 자동화가 가
능함에 따른 분석에서의 변수를 최소화 할 수 있다.
수자원 내에 있는 병원성 미생물의 분석은 사람의 건강과 생명을 지키는 안정성에 가장 큰
목적이 있다. 따라서 분석은 매우 신속하면서도 정확한 결과를 가져야 되며 문제 발생 시 신속하면서도 정확한 대응을 실시, 우수하고 안정적인 품질의 수자원 공급을 가능하게 해야한다. 하지만 기존의 생화학적인 방법이나 DNA sequencing과 같은 분석방법은 무엇보다도 그 분석 시간이 최소 1-2일 정도의 시간을 요구하게 되며, 그 분석비용에 있어서도 매우 고가여
서 지속적인 분석에 어려움이 있다.
그렇기 때문에 본 기술은 국내 수자원의 품질과 안전관리의 효과적인 수행을 위하여 MALDI-TOF를 이용한 미생물 동정기술을 접목할 수 있도록 미생물 라이브러리 구축을 하기위한 것이다. 이러한 라이브러리가 구축된다면, 향후 점점 문제가 되고 있는 수자원 확보와 관리에 있어서 앞선 기술과 능력을 확보할 수 있을 것으로 기대되기 때문이다. 또 각 정수장에서Bacteria나 원생동물을 직접 측정하는 것은 현실적으로 매우 어려울 뿐만 아니라 고비용이
소요되므로, 정수처리공정에서 질량분석기를 이용한 수자원 내 병원성 미생물 동정 기술을
도입한다면 전체 처리 공정에서 여과공정 및 소독으로 처리공정에서 필요한 소독 수준을 지속적인 분석으로 결정할 수 있게 된다. 더불어 수자원 내 병원성 미생물에 대한 분포조사를
MALDI-TOF로 이용하고 database를 구축한다면 선진국 정수장들이 법적 권장하는 수준보다 높은 안정성을 확보할 수 있으며, 다양한 병원성 미생물의 제어를 위한 필요 소독능의 결정 수단으로 활용해 체계적이고 경제적인 수질관리에 초석이 될 것이다. 이러한 원생동물 및 병원성 세균 분석 시스템의 패러다임 변화를 통해서 새로운 병원성 미생물 출현에 신속하게 대응을 할 수 있으며, 응용 범위를 넓혀 폐수처리의 생물학적 처리 mechanism을 규명하고 토양환경 미생물 database 구축에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
▶ 적용실적과 Database 구축 사례
KTNG, 한국생명공학연구원, 풀무원, 농심등 다수의 연구기관에서 Salmonella, Pseudomonas, Staphylococcus, Bacillus, Lactobacillus, Vibrio 등 미생물 분석 및 database를 구축하고 있다.
▶ 활용 방안
게놈과 함께 생화학부분의 발전에서 단백질에대한 이해 및 해석 등에 중추적 역할을 담당하
였던 프로테오믹스 분석 기술의 핵심인 MALDI-TOF의 기술을 정수처리 공정에 응용하는 원생동물 및 병원성 미생물 동정기술은 수자원의 높은 안정성의 확보가 가능하며 병원성 미생물 출현에 신속하게 대응을 할 수 있다. 향후 MALDI-TOF 분석의 기능 해석을 통해서 환경 관련 전 분야에 새로운 접근 및 응용 범위를 넓혀 , 폐수처리의 생물학적 처리mechanism을 규명할 수 있을 뿐 아니라 토양환경 미생물 database 구축에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
▣ [은상] 동문이엔티(주)
상수관망 수질모니터링
@P2@02@PE@ 관망에서 수질측정의 한계를 극복하기 위해 범용 수질계측 장비가 아닌 관망 수질측정 시스템만을 목적으로 하는 전용 계측기를 기본으로, 전원 공급이 어려운 현장은 solar panel stanchion를 채택하고 유선 포설이 불가능한 현장은 무선통신방식을 적용한 시스템을 선정한다. 측정항목은 탁도, 잔류염소, 온도, 전도도, pH, 색도, 유량, 압력 등 12개 항목을 동시측정할 수 있는 다항목수질측정기로 관망내 40bar 압력하에서도 정확한 수질측정이 가능하다. 또한 관경이 50mm 이상이면 어떤 관망에도 부단수 천공 설치가 가능하다.
▶ 적용분야
정수장 생산 단계 이후 배수지, 관로, 밸브, 분기점, 소화전, 펌프, 저수조 및 기타 부속시설로 정의된 모든 급배수 계통의 관망에 적용한다. 관거 구간 적용뿐 아니라 나아가 수요자 민원이 빈번한 수도꼭지 모니터링까지 적용한다. 이 기술은 향후 관 노후화 및 관내부식에 의한 수질의 물리적·화학적 오염 여부를 판단할 수 있다. 이를 통해서‘상수원에서 수도꼭지까지’라는 먹는 물에 대한 총체적인 수질모니터링이 가능해져 통합운영시스템의 궁극적인 목표를 달성할 수 있을 것이다.
▶ 기대효과
일반적으로 공급되는 상수는 부식에 따른 물리화학적 오염, 박테리아 증식에 따른 생물학적 오염과 염소소독의 의한 소독 부산물의 영향 등 다양한 형태의 오염이 진행된다. 상수 관로의 노후화나 잘못된 배관재로 인하여 부식이 이루어지면 흑수나 적수 발생등 심미적 요인에 악영향을 미치게 된다. 따라서 기존 유량/누수 모니터링 수준을 넘어서 수질항목의 추가로 인해 보다 세부적이고 객관적인 모니터링이 가능해진다. 또한 기존 유량/누수모니터링 사업이 갖던 현장 여건에 따른 용이성도 대폭 개선되어서 측정 위치의 폭넓은 선정이 가능하다.
또한 급배수관의 운영 효율을 높일 수 있다. 수처리 사업자는 규정에 부합하며 안정적이고 객관적인 수질 유지 및 공정 효율성을 추구하게 되고, 일반 수요자는 맛/냄새 없는 물, 시각
적으로 맑은 물을 원한다. 이 두 가지 요구조건들을 만족시키기 위해서는 정수장에서 생산된 정수가 수요자에게 도달할 때까지 최상의 수질을 유지할 수 있도록 급배수관의 개선이 필요하다. 하지만 일괄적인 급배수관의 개선이란 막대한 비용과 시간이 요구되어 현실적으로 어렵기 때문에 한정된 예산으로 개선사업 우선순위를 산정, 운영 효율을 극대화하여 점진적으로 개선되어야 한다. 이것은 상수관망 개선사업의 우선순위 산정, 개선된 시설로 인해 안정적인 소독능을 유지, 정수처리 공정의 소독용 염소투입량 최적화가 관망 수질 모니터링
시스템의 구축으로서 가능해진다.
▶ 적용실적
제안 시스템은 현재 국내에서는 운영하지 않은 새로운 장비이며, 현재 국외에서는 2008년도부터 관망 및 맨홀 등에 다수 설치되어 운영중에 있다.
▣ [은상] (주)라이닝시티
속경화성 PUU스프레이라이닝 장치이용, 노후상수도관 라이닝
@P2@03@PE@ 노후관 내벽의 스케일을 제거하고 스프레이 방식으로 속경화성 폴리우레아우레탄(Poly Urea Urethane)을 1회에 1~5mm 두께 범위 내에서 라이닝하는 갱생공법으로 관 내벽의 습기가 있는 상태에서도 시공이 가능하며, 분기관 및 관단부에 별도의 마무리 작업이 불필요하다. 또한 라이닝 후 30분 이내에 통수가 가능해서 작업시간(단수시간)을 최소화하여 완벽한 녹물 및 누수를 방지할 수 있는 공법이다.
▶ 적용기술
이 시스템은 컴퓨터 제어시스템을 적용하여 배합비, 유량, 온도 등의 변화가 발생되면 알람이 설정되어 조작자가 바로 대처할 수 있도록 되어 있으며, CCTV 시스템이 장착되어 라이닝 시 실시간으로 관 내부를 관찰할 수 있으며, 이음부등에서는 라이닝의 두께를 조절할 수 있도록 되어 있어 보다 완벽한 시공을 할 수 있도록 설계되어 있다. 소형관(80 ~ 300mm)의 경우 스케일이 과다하여 스크레퍼 작업이 불가능한 관로에는 고속으로 회전하는 파워보오링 장비로 스케일을 제거하고 라이닝할 수 있도록 세팅되어 있다.
폴리우레아우레탄(PUU) 스프레이 라이닝 공법이 가진 특징은 지촉 경화시간이 1분으로, 라이닝 완료 후 통수전까지 30분 정도로 작업시간을 획기적으로 줄일 수 있으며 시공길이가 관경에 상관없이 최대 250m까지 시공할 수 있어 최소의 굴착구간을 얻을 수 있다. 특히 라이닝 헤드부를 향해 부착된 CCTV와 메인 시스템의 컴퓨터에서 실시간으로 라이닝 상태를 파악할 수 있어 관 상태에 따라 현장에서 실시간으로 대처할 수 있다. 크랙이나 구멍 등 5mm 이내의 파손된 부분은 3mm 두께의 라이닝으로 메워지며, 13mm 이상의 분기관은 막히지 않아 분기관 천공작업이 필요 없고, 별도의 관단부의 마감처리공정이 필요하지 않다. 폴리우레아우레탄의 특성상 습기가 존재하는 곳에서도 경화가 가능하여 관내부가 완전 건조하지 않고도 시공이 가능하다.
▶ 적용분야
상수도, 하수도, 가스관, 송유관, 플랜트 배관 등 광범위하게 누수 및 부식방지를 목적으로 하는 분야에 적용이 가능하며 교통이 복잡한 도심지, 지장물이 많은 곳 등에 단기간에 시공이 가능하여 민원발생을 최소화할 수 있는 공법이다.
▶ 기대효과
이 시스템으로 기대되는 기술적인 파급효과는 기존의 상수관 보수공법에 비하여 속경화성 공법으로 단수 시간이 대폭 감소되어 사회적 손실이 절감되기 때문이다. 이밖에도 반영구적인 보수공법 개발로 LCC(Life Cycle Cost)가 최적화된 상수관 보수기술로의 발전도 가능하다. 경제적 파급효과로는 기존 비굴착공법과 비교하여 공사기간이 짧아 직접비 및 사회적
간접비 절감효과가 크며, 누수로 발생되는 비용을 절감할 수 있다. 또 적은 예산으로 노후관 교체와 같은 효과를 볼 수 있게 된다.
▣ [동상] 삼현씨엔에스(주)
무인국 유입/유출 관리국사상태 감시장치
@P2@04@PE@ 무인국사 전원 계통의 상태감시 및 이력 데이터 관리를 통해 관리자의 대응력 향상 및 전원계통 서지보호, 실시간 정보제공을 통한 관련 장비의 수명을 향상시키는 장치다.
▶ 적용기술(이론)
본 시스템은 무인국(원격지)에 시설된 전원장비(자동복구장치 및 서지보호장치)의 경보를 RT(RemoteTerminal : 원격 감시 장치)에 수용하고 이더넷 및 CDMA를 통하여 상황실의 COT(Central Office Terminal : 상황실 감시장치)에 전달하며 이 정보는 NMS(NetworkMonitoring Station : 원격 모니터링 시스템)에 보고되어 DB(Data Base)로 저장되며, 운용자에게 신속히 전원장비 상태를 알려주어 적절한 조치가 이루어질 수 있게 구성된 시스템이다.
▶ 주요 기능
무인국(원격지)에 설치되어 있는 서지보호기, 자동복구장치의 이상발생 및 상용전원의 상태를 CDMA를 이용하여 통제실로 전달하고 통제실로부터 제어신호를 받아 누전차단기를 복구하거나 전원관련 이상징후(누전, 정전, 과전류 및 단락, 서지보호장치 고장 등) 발생시 긴급히 대처할 수 있도록 하며 또한 NMS에서 각종 데이터를 분석하여 고장예방의 기초자료로 활용할 수 있게 하는 장치이다.
▶ 적용 분야
유도뢰 및 간접뢰 침입이 가능한 영역에 사용하는 서지보호장치와 각종 차단기의 상태를 실시간으로 모니터링하고 각 상태에 대한 이상이 발생할 경우 유지/보수 관리자에게 즉각적으로 통보되어 현장의 전원계통의 상태를 점검하기 위한 즉각적인 대응이 요구되는 현장에 적용한다. 아울러, 원격지의 무인국 장비에 대한 각종 이벤트성 데이터를 관리하여 현장에 대한 전원계통의 이력관리 및 장비의 수명 향상이 요구되는 곳에 적용 가능하다.
사용의 예로 이동통신사/무인사업장 등의 전원관리분야나 기타 대형건물의 각종 제어장치관리 분야, 그리고 IT관련 업계의 전원 및 각종 통신 관련 장치의 종합적인 서지방지 대책 분야를 들 수 있다.
▶ 기대 효과
무인국에 대한 전원계통 및 신호계통에 대한 오동작 및 운용기기 파손과 관련한 원인 모를 불규명한 고장에 이력에 관한 부가적인 제공 자료의 취득이 용이하고 운용/보수 관리자의 원격 모니터링 및 현장 이벤트 발생에 따른 즉각적인 대응이 가능하여 운용 장비의 효율적인 관리가 극대화될 것으로 예상한다. 이를 통해 유지/보수와 관련한 제반 비용을 획기적으로 절감할 수 있도록 데이터를 제공함으로서 향후 무인국 관리와 관련한 전력계통의 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
▣ [동상] 웰텍(주)
나노하이브리드 복합수지 PE 3층 피복강관
@P2@05@PE@ 강관 내면에 나노하이브리드 복합수지 도료를 적용하고, 외면에는 방식성능이 우수한 폴리에틸렌 3층 피복을 적용하여 수송관로의 유해물질 방출저감, 스케일방지, 부착강도강화, 항균성 및 위생안전성을 높인 상수도에 사용하는 친환경적인 제품이다.
▶ 적용기술의 원리
실록산(실리콘) 수지(Alkyl Siloxane Oligomer)와 은이온(Ag+)을 혼합하여 실록산수지의 실록산결합(Si-O)을 개환시키는 단계와, 증류 및 감압하여 정제하는 단계를 포함하는 실록산-은 복합 나노젤을 제조하는 나노공정과 천연 단백질 섬유소와 수산화나트륨을 반응시켜 아미노산 나트륨칩을 제조하는 공정과: 환경위험에서 안전한 비스페놀-F형 에폭시수지와 상기 실록산-은 복합 나노젤과 아미노산 나트륨칩을 혼합하여 반응시켜 잔류모노머 등의 유해물질을 정제후, 아미노산 나트륨칩을 여과하여 제거하는 단계를 포함하는 나노하이브리드 복합수지를 제조하는 공정과: 강관의 내, 외면을 전처리한 후 외면에는 분말에폭시, 점(접)착제, PE층 등 총 3총의 코팅재를 피복하고, 내면에는 나노하이브리드 복합수지를 도포하는 공정을: 통하여 유해물질방출 저감, 스케일방지, 부착강도강화, 항균지속성 및 위생안전성을 높인 환경친화적이고 내구성이 우수한 나노하이브리드 복합수지 폴리에틸렌 3층 피복강관
을 제조하는 것이다.
▶ 기대효과
경제적인 효과는 부착강도가 기존의 일반 액상에폭시에 비해 1.5배 이상 향상되는 등 내구성 증대로 강관교체주기가 늘어나 그에 따른 노후관 교체비용을 절감할 수 있다. 또 현재 국내의 도료시장에서 중요한 파트의 방식처리재는 상당량 해외에서 수입하고 있는 실정으로 수입제품 대체가 시급한 상황인데 본 제품의 성능발전으로 수입대체 효과뿐만 아니라 해외시장 경쟁력도 강화될 것으로 판단된다. 제품의 판매단가도 기존의 일반 액상에폭시 강관과 동일한 수준에서 책정이 가능하다. 원료 구성요소가 고가이기는 하나, 전체적으로 원가에 미치는 영향이 미비하여, 수요자들에게 저렴한 가격에 높은 수준의 품질을 제공할 수 있어 수요자들의 선택의 폭이 넓어질 것으로 기대된다.
기술적 효과로는 미래지향적 첨단 나노기술을 최초로 개발 적용함으로서 수도산업 전반에 미치는 파급효과가 클 수 있다는 것이다. 현재 도료제조 기술수준은 벌크상태의 재료를 혼합, 배합하는 기술이 주를 이루고 있으며, 실록산(실리콘)의 나노구조화는 본 기술이 국내 최초다. 또한 원료 제조단계에서부터 해로운 물질을 정제하는 공법도 업계 최초로 시도되는 기술이며, 이러한 기술의 시도와 성공이 향후 수도산업이 친환경산업으로 가는 방향과 일치하고 있다.
환경적 효과로 스케일 형성이 저감되어 음용수의 위생안전성이 강화되었으며 환경부의 수도 기자재 위생안전기준에 대처하는 시간이 절약되는 등 현재의 환경문제를 해결할 수 있는 방안 제시가 가능해졌다.
▣ [동상] 연우유니언트레이딩
Rust & Water Tolerant System
@P2@06@PE@ 물에 젖어있는 상태나 심지어 물속에 잠겨 있는 환경에서도 아무런 제약없이 쉽게 시공할 수 있는 고성능 Solvent-Free Coating System으로 녹이 슬어있는 상태에서도 바로 도포할 수 있는 Rust & Moisture-Tolerant 코팅제이다.
▶ 적용 분야(CHEMCO RA500M / RS500P)
상/하수도 분야에서 매설된 파이프나 구조물, 각종 저장탱크의 음용수 저장탱크 내부 코팅과 저장탱크 내부의 송수관로, Overflow 등 각종 시설물 코팅, 하(오)수 설비에 적용 가능하며, 각종 수문 및 밸브와 Water Intake Line의 Screen 뿐 아니라 습기가 많아 코팅에 어려움이 있는 곳과 폐수 탱크, Channel에 유용하다.
수처리 공정에서도 여과지, 침전지, 혼화지 등의 내부 코팅에 쓰일 수 있으며 기타 분야로 Cooling Tower의 Pan과 해양구조물 또는 해수와 접촉하는 구조물의 부식 방지를 위해서, 또 선박의 Ballast Tank 와 갑판 혹은 Inner Coating에 적용 가능하다.
▶ 적용 실적
국내 화력발전소 순환수관 설비 코팅(RS500P & RA500M)을 시공한 사례가 있으며, 해외에서는 Water Storage Tank inner Coating(RS500P & RA500M)과 해상 수문 코팅, 고압세척으로 전처리를 마친 후 대형 저장탱크 외부 코팅작업을 했으며, 순환 수관 내부 코팅을 시공했다.
▶ 기대 효과
일반적으로 갱생 공사를 하기 위한 전처리가 차지하는 비중은 전체 공정기간의 약55~60% 정도 차지한다고 보고 있다. 전처리 방법에는 일반적으로 Blasting 방법을 많이 사용하고 있는데, 이를 시행하기 위해서는 배풍기/제습장치 등의 인위적인 도구와 방법으로 최대한 습도를 낮추어 건조한 상태를 유지시킨 후 전처리 작업과 코팅작업을 빠른 속도로 진행해 나가야만한다. 그 이유는 조금이라도 시간을 지체하게 되면 Substrate로 부터 물이 배어 나오며 습도가 순식간에 높아져 코팅작업을 할 수 없게 되어 버리기 때문이다. 특히 지하에 매설되어 있는 관로나 저장탱크와 같이 밀폐된 공간에서는 이러한 코팅 환경을 맞추고 유지시키는데 상당한 시간과 비용이 소모되며 이는 곧 공사비용의 상승으로 이어지고 있는 것이 현실이다. 만일 전처리 중간에 이러한 설비들 중 한 가지라도 문제가 발생된다면 이 또한 시공비용뿐만 아니라, 공사의 Delay가 불가피하게 될 것이다.
이러한 어려운 문제점을 간단히 해결하고, Blasting 작업중 발생하게 되는 유해성 먼지/분진을 사전에 차단할 수 있는 친환경 공법이 바로 Rust & Water Tolerant System 공법인 것이다. High Pressure Water를 사용하여 두꺼운 스케일이나 녹층을 제거하고 표면을 건조할 필요 없이 바로 코팅 시공을 함으로써 시간과 비용절감은 물론이며 Shut-Down 시간을 최소화하여 생산일정의 차질을 사전 제거할 수 있고, 더 나아가 작업 시 소모되는 에너지를 최소화시킬 수 있다.
▣ [장려상] 비피씨(주)
콘형 농축조 및 스파이럴 슬러지수집기
@P2@07@PE@ 기존의 농축조 구조를 콘형으로 개선하여 슬러지 인발시 래빗홀 현상을 방지하고 내부가 중공상태인 스파이럴 구조의 스크래퍼를 채택하여 하중경감에 따른 토르크 절감으로 동력비를 저감한다. 슬러지 수집시 전면이 싸이크로이드 곡선의 형태로 구조설계되어 원
활한 슬러지 수집이 가능하다.
▶ 주요성능
스파이럴 구조
부력식 스파이럴 원형 슬러지 수집기는 일체식 스파이럴 판형구조, 즉 내부를 중공 상태로 제작함으로써 회전 시 저항은 100% 슬러지수집에 필요하도록 설계되었으며, 부력을 이용하여 하중 부하를 줄여 최대 토오크값을 감소시키도록 설계했다. 때문에 하중감소 및 부력으로 동력을 절감할 수 있다. 그리고 슬러지를 수집할 수 있는 전면이 싸이크로이드 곡선의 형태로 구조설계되어 트러스 구조와 같이 수집에 불필요한 부재가 스파이럴 대비 약 170%가 소
요돼 토르크 부하가 약 54% 정도 절감된다. 또 트러스구조는 45~55도로 다중 스크레파를 설치함으로써 슬러지 부하 및 점도 변화에따라 간극으로 미끄러짐이 발생되나, 스파이럴은
전면이 슬러지 수집 구조로 되어 있어 유실율이 최소화된다.
콘형호퍼
콘형 농축조 적용기술인 콘형 호퍼는 슬러지 인발 호퍼를 콘형으로 개선함으로서 중력 침강에 의한 압밀성 상승과 슬러지 집중화를 기하고, 인발관이 중심점에 설치되어 있음으로써 최대로 농축된 슬러지를 인발하는 것이다. 기존의 농축조 슬러지 호퍼는 방사형에 슬러지 수집기의 지주(Pier) 고정을 위해 중심부에 구조물을 세워 슬러지가 편중 인발되어 Rabbit hole 생성을 가속화하였으나, 콘형에서는 지주(Pier) 고정을 위한 Support Base 설치로 도너스형의 호퍼구조를 개선했다.
▶ 기대효과
효율이 우수한 스파이럴 슬러지수집기와 인발효율이 우수한 콘형 농축조의 적용으로 배출수 처리효율 증대로 강화되는 배출수 수질조건 향상에 기여하고, 설비 및 시스템의 우수성으로 배출수 처리의 운영 안전성을 기하고자 한다.
경제적 효과로는 하중감소 및 부력으로 동력을 절감할 수 있다. 부력식 스파이럴 원형 슬러지 수집기는 일체식 스파이럴 판형구조를 채택함으로써 회전시 저항은 100% 슬러지 수집에 필요하도록 설계되었으며, 부력을 이용하여 트러스트 부하를 줄여 최대 토오크 값을 감소시키고, 자중에 필요한 동력 손실을 방지한다. 또 일체식 판형 구조로 수집효율이 증가되고, 케익 처리비용이 절감된다. 슬러지 수집기의 내구성 향상과 효율적이고 편리한 슬러지 수집으로 직간접적으로 비용이 절감되며 배출수 시스템의 고착화되어있는 문제점에 대한 전향 계기를 마련해 준다.
▣ [장려상] 유천엔바이로
사이폰식 여과농축장치
@P2@08@PE@ 사이폰 효과를 이용한 여과농축방식으로 농축시 거의 동력을 소비하지 않는 에너
지 절약형 고성능 농축장치로서 상하수도 등의 수처리 공정에서 발생하는 슬러지를 고농도로 농축하여 탈수설비의 처리능력을 대폭 향상시킨 제품이다.
▶ 주요원리
슬러지농축조에서 농축시킬 슬러지를 이송펌프를 이용하여 여과농축장치 전단인 슬러지조에 슬러지를 투입한다. 자동운전이 개시되면 슬러지조에 있는 일정량의 슬러지가 슬러지공급펌프에의해 여과농축장치의 본체로 공급되며, 슬러지 공급이 완료되면 레벨센서에 의해 사이폰 공급관을 통하여 사이폰 형성 과정을 거치고, 이미 세팅되어 있는 조건에따라 설정시간 동안 사이폰 여과를 실시한다. 사이폰 여과시간의 여과과정이 끝나면 미농축 슬러지는 슬러
지 반송 펌프에 의해 슬러지조로 반송되고 농축슬러지는 물과 압축공기에 의해 박리과정을 거치게 된다. 박리과정이 완료된 후 여과막은 내부세정의 자동세척공정을 거치게 되고 박리된 농축슬러지는 농축슬러지 이송펌프에 의해 배출되어 다음 공정으로 유입된다.
▶ 적용분야
정수장 농축 및 배수처리시설에 적용하고 있으며, 기존에는 원심농축한 후 동결하는 방식이었는데 여과농축의 적용으로 소비전력이 40% 이상 절감됐다. 가압압착탈수기에 공급되는 슬러지의 농축도를 높이는 농축장치로써 운전되고 있어 슬러지의 농도가 3~4배 이상 높아짐으로써 탈수기의 처리량 부족을 해결했다.
하수처리시설로는 잉여활성슬러지의 분리농축에 적용되어 침전이 잘 안 되는 잉여슬러지를 여과농축하고 탈수기에 공급한다. 중력 침전 농축조에서는 1차 침전지의 생슬러지만을 유입시켜 안정된 농축이 가능하다. 소화조에서도 농축 향상에 도움을 주는데 유입슬러지 양을 감소시켜 가온에너지가 줄어들고 소화슬러지의 농도도 높아 탈리여액의 분리없이 직접 탈수가 가능해진다. 또 탈수여액의 부유물질(SS)을 처리하여 전 수처리공정의 오염부하를 감소시킬 수 있다.
실례로 대전/신탄진 정수장에서는 사이폰식 여과농축장치 FT-90을 설치해 30,000㎥/일의 처리용량을 보이고 있다.
▶ 기대효과
가압탈수기 운전효율이 향상되는 효과가 있다. 여과 농축에 의해 슬러지가 농축되어 탈수기로 농도가 높은 슬러지가 보내지는데, 가압탈수기에 공급되는 슬러지의 농도가 높을수록 여과속도는 올라간다. 또 중력을 이용한 사이폰식 여과로 전력비가 저렴하며, 슬러지 공급농도 개선에 의한 탈수기 처리량도 증대된다. 이는 탈수기 운전시간과 탈수CAKE 처리비용을 절감하는 효과를 가져오기도 한다.
사이폰식 여과농축장치는 또 일일 24시간 연속무인운전이 가능하고, 자동연속 CYCLE 횟수만큼 자동운전도 할 수 있다. 게다가 컴팩트한 구조로 설치면적이 매우 적게 필요하며 간단하고 자동화된 운전조작으로 유지관리 및 보수가 쉽다. 초기 설치비가 비교적 저렴하면서도 유지관리비가 적게 소요되는 장점이 있다.
▣ [장려상] 풍성EIM
모노레일형 다단식 스크레퍼를 이용한 슬러지 수집
@P2@09@PE@ 본 수집기술은 침전지 양 벽면에 모노레일과 다수의 스크레퍼를 설치하여 바닥과 양 벽면에 침적된 슬러지를 동시에 수집한다. 때문에 슬러지수집 효율이 높고 다단의 스크레퍼가 슬러지를 나누어 수집해 슬러지 수집부하를 줄여 탈선을 방지한다. 이는 다량의 슬러지가 발생하는 정수장에서의 슬러지 수집방법 중 가장 뛰어난 효과를 발휘한다.
▶ 기술 개요
와이어 로프 끝단에 연결된 체인이 동력을 전달하므로 스크레퍼의 전, 후 이동부하를 줄이고 녹 방지용 스텐레스 재질의 모노레일을 양 벽면에 설치하여 슬러지 수집 접근성을 향상시킴으로써 슬러지 수집부하 감소와 스크레퍼의 탈선을 방지할 수 있으며 다수의 스크레퍼가 바닥 및 양 벽면의 슬러지를 수집하므로 슬러지 수집효율이 높아 고탁도로 인해 다량의 슬러지가 발생하는 침전지에 탁월한 수집능력을 갖추고 있다.
▶ 기술의 성능
스텐레스 재질의 모노레일과 탈선을 방지하는 다수의 스크레퍼를 부착하여 침전지 바닥과 양 벽면에 침적되는 슬러지를 동시에 수집하는 기술이다. 녹 발생을 방지하는 스텐레스 재질의 모노레일을 침전지 양벽면에 부착하고, 다수의 스크레퍼가 바닥 및 양 벽면의 슬러지를 수집해 스크레퍼의 슬러지 수집 접근성을 높여 슬러지 수집효율을 향상시키면서 침전지에 주기적으로 누적되는 슬러지를 제거하여 부유화(스컴)의발생을 예방하게 된다.
또한 다수의 스크레퍼가 전체 수집거리를 짧은 수집구간으로 나누어 이동하면서 바닥 및 양 벽면의 슬러지를 수집하므로 스크레퍼의 슬러지 수집부하를 줄이고 스크레퍼의 탈선을 방지한다. 후단의 스크레퍼는 벽면에 밀착하여 정지할 수 있도록 쿠션장치를 구비해 슬러지 수집 사각지대(Dead Zone)의 스컴 발생 오염원을 제거할 수 있다. 그리고 와이어 로프의 드럼을 체인 스프라켓으로 대체하여 슬러지를 수집하므로 다단의 스크레퍼 전, 후 이동부하를 줄여주는 효과도 있다.
▶ 기대효과
스텐레스 재질의 모노레일을 양 벽면에 설치하여 녹발생을 방지하고 다단의 스크레퍼가 슬러지를 분산수집하기 때문에 슬러지 수집부하를 줄일 수 있다. 또 바닥과 양 벽면에 침적된 슬러지를 플록의 깨짐 현상 없이 수집할 수 있도록 하여 슬러지 수집효율을 높이고 장기간 침적된 슬러지의 스컴 발생 원인을 제거함으로써 주기적인 슬러지 제거과정에서 요구되는 많은 양의 원수와 시간을 절약한다.
▣ [장려상] 효림산업(주)
핀 부착형 경사판 침전장치
@P2@10@PE@ 일반 경사판이나 경사관은 중력만을 이용하는 정적인 수처리 방법으로, 시설을 소형화 하거나 효율적으로 운영하는데 한계가 있다. 본 장치는 물의 흐름에 와류를 형성시켜 중력 이외에 유체항력과 관성력을 이용하여 플록입자를 강제 분리시킬수 있도록 핀(Fin)을 부착한 경사판(LABIRINS)침전장치이다.
▶ 기술개발의 필요성
기존 침전방식(중력)을 보완하고자, 판형 경사판의 평행유로에 물의 흐름방향에 대해 직각방향으로 일정한 높이의 핀(Fin)을 등간격으로 여러 개 세워놓아 중력침강에 와류(유체항력, 관성력)를 더한 동적흐름의 침강을 유도하여 침전효율을 향상시켰으며, 재질을 개선하여 내구성을 향상시켰다.
▶ 적용분야
상수도(정수장) 정수공정인 신설 침전지, 기존(개량)침전지 내에 설치가 가능하며, 신설 침전지에 경사판(LABIRINS) 침전장치를 적용할 경우 일반 경사판에 비해 플록 분리시간을 단축시킬 수 있어 침전지 부지감소와 기기설치 비용을 절감할 수 있다. 기존(개량)침전지에 적용할 경우에는 침전지 내 흐름이 개선되고 처리효율이 향상되어 후속 공정(여과지)의 부하가 감소된다. 그리고 경사판(LABIRINS) 침전장치는 먹는 물 재질에 적합한 재질[경사판(LABIRINS)-HPVC, 경사판 프레임-STS304]을 사용하며, 경사판 (LABIRINS)이 경량이고, 경사판 프레임에 탈·부착이 가능(경사판 교체가 용이함)하며 다른 제품에 비해 휨강도가 강해 파손이 잘 되지 않는다. 또한 운영 및 유지관리가 용이하여, 지방 소도시의 낙후된 상수도설비 개량 등에 지속적으로 적용이 가능하다.
이 장치는 이미 부동, 부남 정수장의 신설 침전지 내 설치됐고, 영등포 정수장의 신설 침전지에 설치 예정에 있다. 기존(개량) 침전지 내 설치완료 현장으로는 양서 정수장이 있다.
▶ 기대효과
기존제품 대비 플록 분리시간을 단축(침전시간 감소)시킬 수 있어 토목구조물의 크기를 줄일 수 있고, 침전지 하부에 설치되는 슬러지 수집기등의 부대설비도 최소화할 수 있어 경제적이다. 또한 기존(개량) 침전지에 설치할 경우 침전지 내의 불규칙한 원수의 흐름이 일정한 정류상태로 유지되고 균일한 유속분포를 갖게하여 정수 생산량 증대에 매우 효과적이다. 기존제품들은 모두 중력만을 이용한 침전방식이었으나, 중력+와류(유체항력, 관성력)의 동적흐름의 침강을 유도하여 침전효율을 향상시켜(미세플록 제거) 후속공정인 여과지의 부담을 줄여 역세주기를 기존 제품대비 50%절감했다. 미세플록을 제거하는 동시에 경사판에 플록
퇴적현상이 감소하였으며, 후속(여과지)공정에 부하가 경감되고, 경사판 변형 및 파손이 잘되지 않고, 경사판탈ㆍ부착이 용이하여 운전 및 유지관리 차원에서 비용감소를 기대할 수 있다.
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