수도기술 선진화를 위한 집념의 결실 맺다

수도기술 선진화를 위한 집념의 결실 맺다: ‘배출수공정자동운영시스템’내년 보령정수장 시범 도입; 편집국 | eco@ecomedia.co.kr | 입력 2012-11-07 08:22:29

국내 수도 기술을 선진국 수준은 물론 글로벌 베스트 기술로 향상시키기 위해 지난 25년간 각고의 노력으로 그 결실을 서서히 맺어가고 있는 K-Water 박한영 기술진단팀장. 그는 현재 정수장기술진단과 에너지진단을 총괄하는 책임자이기도 하다.

‘실시간 펌프성능진단시스템’ 개발로 3~5% 전력비 절감 실현

그는 국내 수도 기술의 발전을 위한 끊임없는 노력을 바탕으로 국내 수도 기술을 획기적으로 개선시켜 세계일류기술과 견줄 수 있는 토대를 마련한 것에 자부심을 갖고 있다. 그동안 국내에서는 펌프의 기동 및 정지상태만을 감시하고, 운영자의 경험에 의해 펌프를 운영하던 기술을 박 팀장이 획기적으로 개선시켰다.

세계에서 유일하게 영국 Riventa社만이 보유한 펌프의 성능을 실시간으로 감시해 에너지를 최소화하기 위한 펌프조합을 제시하는 이른바 ‘실시간 펌프성능진단시스템’을 더욱 개선하여 현장에서 성공적으로 운영하고 있다.

즉 온도 1/1,000℃ 및 압력 1/100bar의 정밀도를 갖는 초정밀 센서를 개발 완료하고 지난 7월에 과천펌프장에 적용함으로 평균 3~5% 에너지 절감은 물론 이 분야 글로벌 베스트 기술을 보유한 기록을 갖게 됐다.

글로벌 베스트 15분 단위 ‘실시간 펌프장최적운영기술’내년 실용화 목표로 개발 박차

박 팀장은 그러나 단일 펌프장의 에너지 최소화를 위한 펌프장운영기술에 만족하지 않고 지금은 여러 개의 펌프장, 정수장, 그리고 배수지로 구성된 복잡한 관망에 설치된 펌프장들의 에너지를 최소화하기 위한 이른바 ‘실시간 펌프장최적운영기술’을 80% 개발완료하고 내년까지 상용화를 목표로 하고 있다.

그는 이 기술을 개발하기 위한 벤치마킹 대상으로 세계에서 유일하게 뉴질랜드 Derceto社만이 보유한 기술을 인구 120만 명에게 물을 공급하는 총 28개의 펌프장, 정수장 및 배수지로 구성된 대청댐광역계통에 설치 완료하고 지난 7월에 그 효과를 분석한 결과 약 3%의 전력비 절감 및 1일 24시간 자동운영의 가능성을 확인했다.

이 기술의 핵심은 각 배수지의 물수요량을 실시간으로 예측하고, 시간대별로 변화하는 차등전력요금, 배수지 수위, 유량, 수압 등 제반 요구조건을 모두 만족시키면서 펌프장 에너지를 최소화하기 위한 최적화문제를 3분 안에 실행해 30분 단위로 향후 24시간 각 펌프장의 운영스케줄을 제시하는 것이다.

박 팀장은 국내 배수지용량이 선진국의 2분의 1~4분의 1 정도에 불과한 실정을 감안할 때 30분보다 짧은 실시간 해석의 필요성을 간파하고, 이미 확보한 ‘실시간 펌프성능진단시스템’을 ‘실시간 펌프장 최적운영기술’과 융합해 15분 단위의 해석기술을 내년 실용화 목표로 서울대, LS산전과 공동으로 개발에 박차를 가하고 있다.

이 기술이 실현되면 복잡한 관망의 자동운영, 펌프 에너지 절감, 그리고 운영자의 의사결정 부담을 덜어줄 수 있는 명실 공히 글로벌 베스트 기술을 선도할 수 있게 된다.

배출수공정자동화기술 실현 코앞으로

박 팀장이 소속된 기술진단팀은 정수장에서 아직도 수동으로 운영 중인 배출수공정을 자동화하기 위한 이른바 ‘배출수공정자동화기술’의 필요성을 절감한 가운데 3년 전부터 자동화 걸림돌들을 제거하기 위한 요소기술들을 개발해 소기의 성과를 도출하고 있다.

배출수공정자동화의 핵심요소는 탈수기 약품주입률을 자동 결정하기 위해 기존 슬러지 농도계의 문제점과 정밀도를 더욱 개선한 ‘레이저 슬러지농도계’ 개발, 침전지 및 농축조 등에 저류된 슬러지량을 계산하고 탈수기동으로 자동 이송하기 위해 농축조의 슬러지 계면과 슬러지농도를 동시에 측정하는 ‘슬러지농도 멀티모니터링시스템’ 개발, 그리고 마지막으로 탈수 케이크의 함수율 최소화를 위해 탈수기의 상대속도, 약품주입률 등을 매개변수로 최적화기법을 적용하는 ‘원심탈수기 자동운영기술’을 들 수 있다.

기술진단팀은 기존 농도계의 정밀도를 대폭 향상시킨 ‘레이저식 슬러지농도계’를 2010년에 개발 완료했으며, 내년에는 수시로 변화하는 슬러지 농도에서도 슬러지 함수율을 저감시키는 ‘탈수기 자동운영기술’을 현장에 적용해 36시간 자동운영을 성공적으로 실시했다.

지금은 농축조 및 침전지의 슬러지 발생량을 정확하게 산출하기 위해 슬러지 농도와 계면을 동시에 측정하는 ‘슬러지 멀티모니터링시스템’을 세계 최초로 2013년 3월에 개발 완료할 계획이다.

그 외 농축조와 침전지의 슬러지를 배출시 발생하는 rabbit hole을 방지하고, 농축조의 균등 혼화를 위한 특수 기술들을 이 요소기술과 융합해 내년에 보령정수장에 시범 도입해 세계 최초로 배출수 계통 자동화를 선도하게 된다.

대내외 전문가 양성으로 중소기업과의 공생발전 롤모델 제시

한편 박 팀장은 이러한 기술 이외 호소수 수질개선을 위해 기존에 과도하게 많은 에너지를 사용하던 물 순환장치인 간헐식폭기기의 에너지를 10분의 1로 감소시킨 대류식 물순환장치, 펌프장 정전 때 수격현상으로 인한 시설물의 피해를 방지하기 위해 스마트밸브, 기존 소독약품 염소가스의 위험을 해결하기 위해 선진국에서 사용하고 있는 저농도차아염소나트륨 설비의 문제점인 소독부산물을 대폭 저감시키고, 제어의 정밀도를 향상시킨 고농도차아염소나트륨설비 등을 개발해 7개의 특허를 취득했다.

특히 박 팀장은 신기술개발뿐만 아니라 기술개발을 위해 습득했던 이론들을 정립해 2002년부터 ‘펌프핸드북’을 시작으로 2011년 물 수요예측에 이르기까지 다수의 기술도서를 발간해 수도 기술의 체계를 확립하였을 뿐만 아니라 이 도서를 교재로 하여 약 500명의 대내외 전문가들을 육성했다.

또한 그는 수격해석과 관련된 이론들을 체계적으로 정립해 국내 최초 기술도서발간은 물론 수격해석기술을 배우기 위해 그동안 미국으로 가야 하는 문제를 해결하기 위해 2007년에는 상용프로그램 KYPIPE 개발자인 캔터키 대학 Don Wood 교수로부터 교육기관인증서를 취득했으며, 지금까지 한국에서 매년 1회 4년 동안 교육과정을 직접 운영함으로 내·외부 약 50명의 전문가를 배출했다.

이 전문가들 중 한 업체인 (주)Flow Tech는 K-water로부터 기술을 이전받아 국내 수격완화설비의 매출신장은 물론 해외시장에도 진출하게 되어 공기업과 중소기업과의 공생발전의 표본을 보여줬다.

박한영 팀장은 K-water 교육원 출강은 물론 국내 영세한 수도설비 제작사들의 기술향상을 위한 전문교육을 실시하고 있으며, 또한 국내 밸브의 국제적인 신뢰성인증(R-mark) 획득을 위한 사업을 추진해 수도기술 선진화를 위한 기술자로서 진정한 장인정신을 보여주고 있다.