| 초록 |
1. 최종목표 ◦기존의 토사유입 방지 및 유입유량 조절을 목표로한 차집관거 우수토실에서 벗어나 하수관로에서 유출되는 수질농도에 따라 차집유무를 제어할 수 있는 친환경적·생태계 보전을 위한 수질센서 및 수심센서를 이용하여 수문의 제어가 가능한 유입유량조절장치 개발. 2. 개발내용 및 결과 2.1 감응센서의 선택 ◦현장 수질 측정값과 센서측정값의 비교를 통한 하수관로내 하수의 간접수질 모니터링하여 청천시와 강우시의 실측수질과 센서측정값의 상관관계를 분석, 기존 감응센서에 의한 시료의 간접수질 판단을 위한 참고문헌 및 데이터 분석하여 감응센서의 선택한 결과 전기전도도와 수심 센서로 결정. 2.2 감응센서가 결합된 전동식 유입유량조절장치의 제작 ◦하수관로 토구부 우수토실 상부에 수문개폐장치의 제작 및 작동테스트를 통해 문제점 도출 및 개선, 감응센서에서 선택한 수질센서와 수심센서를 적용한 장치의 제어부와 육안으로 확인 가능한 디스플레이 장치를 제작, 장치의 초기 개발단계의 문제점 및 수정 보완해야할 부분을 현장 테스트를 통해 장치의 완성도를 높임. ◦유입유량조절장치는 우수토실 하부에 모터, 수문(gate), 전동실린더가 기계적인 결합으로 연결되어 있으며, 센서는 전기전도도계와 수심계가 관로 벽측에 설치되어 센서가 수심 아래 침지되어 있으며, 센서로부터 전기선이 약 15 m 이격되어 외부에 제어장치시스템(통신 RS 232)에 연결되어 있음. ◦센서의 측정치는 1분 간격 혹은 적당한 시간간격으로 실시간 자료가 입력되어 저장할 수 있으며 전기전도도는 1,000μs/cm까지 가능하며, 수심은 약 30cm까지 실측가능하여 시간최대하수량의 3배 정도인 월류수량(3Q)까지 측정이 가능함. 2.3 개발된 유입유량조절장치의 현장실험 및 분석 ◦제작된 유입유량조절장치의 현장 설치 실험을 실시하기 위하여 갈수시와 강우시 제어 시스템의 감응센서의 수치 설정에 다른 수문 개폐의 확인과 정확성 분석, 현장 실험결과에 따른 Feedback을 통해 장치의 개선으로 성능 향상 도모함. 3. 사업성과 3.1 기술적 성과 3.1.1 감응센서의 선택 ◦문헌연구와 본 연구개발에서 현장 측정한 갈수시와 강우시의 전기전도도와 수질 측정 항목과의 상관관계를 조사한 결과 전기전도도와 COD mn 는 매우 양호한 상관계수값(R 2 ) 0.97를 가졌으며 다른 수질 항목은 비교적 양호한 결과를 나타내어 수질측정 감응센서는 전기전도도계로 선택함. 3.1.2 전기전도도와 수질 측정치와의 상관관계 ◦건기시 대상지역 전폭 토구에서 3시간 간격으로 유량 및 수질 측정을 통해 전기전도도와 수질 측정 항목과의 상관관계, 수심과 유량과의 관계를 추정한 결과 전기전도도와 COD mn , COD cr 는 매우 양호한 상관계수값(R 2 )이 각각 0.97, 0.89를 가졌으며 다른 수질 항목은 비교적 양호한 결과를 나타냄. 또한 강우시 갈수시와 큰 차이없이 전기전도도와 COD mn 와의 상관계수(R 2 )이 0.98로 매우 양호한 결과를 나타냄. 3.1.3 감응센서가 연결된 전동식 유입유량조절장치의 제작 ◦갈수시 관로내 하수 수심을 평균 10 cm로 유지하여 센서가 침지되게 하기 위하여 가이더를 설치하여 관로 폭을 반으로 줄였고, 제어부에서 전기전도도와 수심값을 설정하였고, 현장의 조건이 설정한 수치에 도달하면 유입유량조절장치의 수문 개폐에 의하여 자동으로 유량이 월류되거나 차집관로로 유입되도록 설치함. 3.1.4 감응센서에 의한 유입유량조절장치의 운영 ◦현장에서 강우시 시간에 따른 감응센서 중 전기전도도의 변화와 전동식 유량조절장치의 수문(gate)의 작동 유무를 확인한 결과 전동식 유량조절장치의 수문을 제어하는 제어부에 전기전도도가 300us/cm이하이면 수문을 닫도록 하는 조건에 따라 개폐 유무를 성공적으로 관찰할 수 있었음. ◦유입유량조절장치 시스템에 의해 수심과 전기전도도의 현장 자료가 실시간 입력되어 자료분석 결과 장기간 자료가 지속적으로 오차없이 유지되었고, 강우가 발생되었음을 확인할 수 있어 실시간 모니터링이 하수관로 토구에서 양호하게 이루어짐을 알 수 있음. 3.2 경제적 성과 ◦강우시 차집 하수관로로 차집되는 전체 차집유량에 대한 제어할(월류) 유량은 COD 30~40mg/L 정도로 낮은 유량을 제어 유량으로 가정함. 이 경우 전체 차집유량이 전체 100% 일때 차집유량은 69%, 제어(방류) 유량은 31%로 계산되었으며 차집관로를 통해 하수처리시설로 유입되는 양을 31% 정도의 저감하는 효과가 있음. 3.3 기타 성과 ◦분류식 지역에서 우수관로내에 우오수분리벽 및 전동식 월류수 조절장치를 설치하여 강우시 차집량을 적절히 조정이 가능하여 관로에 이송시킴으로써 하수처리시설 유입유량 유지관리에 효과적이고, 초기우수저류시설 등 비점원 오염물질 제어시설과 연계하여 하수관로 선진화에 활용할 수 있음. 4. 기술개발결과 활용계획 ◦향후 5년간 기술개발 결과에 대한 활용계획은 향후 2년간 수질과 유량을 통합한 시스템으로 개발하여 상용화하도록 유도할 계획이며, 향후 5년후에는 ICT 기술과 융합하여 종합 통제실에서 개인 휴대폰으로 제어 가능한 스마트형 시스템을 구축하여 하수관로 유지관리 선진화에 기여할 예정. 5. 기술개발자료의 보안관리 ◦보안등급 분류기준에 따른 등급부여 및 관련 의견 기술 개발기술에 대한 특허권은 본 기업에서 보유하고 있으므로 별도의 기술이전계획은 없음. ◦연구개발의 기술임치 및 특허 출원·등록 실적 연구개발의 기술임치을 했으며 기존 소유하고 특허에 대한 시제품 제작하고 현장에서 적용 기술 자료를 확보하여 상용화에 기여함. |
