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◈ 부산상수도사업본부 수질연구소는 상수도 정수공정에 전국지방자치단체 중 최초로 「전산유체기술」을 도입하여 정수약품.동력비 등 5억1천만 원, 실험장치 제작비 4억 원 등 총 9억1천만 원을 절감하였으며, 1~2년이 걸리는 실험기간도 3개월로 단축, 침전지 수질도 약 50% 개선하는 효과를 가져와...
부산시 상수도사업본부 수질연구소(소장 빈재훈)는 전국지방자치단체 중에서 최초로 첨단기술인 「전산유체역학기술」을 정수공정에 적용하여 수돗물 수질 향상과 정수처리비용 절감에 크게 기여함으로써 부산시 상수도사업본부 수질연구소가 국내 정수처리기술을 선도할 수 있는 중요한 전기를 마련했다고 밝혔다.
「전산유체역학 기술」은 물이나 공기 등과 같은 유체의 유동현상을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 실제와 같이 모사함으로써 유체 흐름을 정확하게 진단.예측해 내는 최첨단 기술로, 각종 장치실험을 컴퓨터 시뮬레이션으로 대체함으로써 실험장치 제작비용과 시간을 대폭 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 컴퓨터상에서 다양한 실험과 테스트가 가능해 짐에 따라 이를 통한 신기술개발과 공정진단에 필수적인 신기술로 부각되고 있다.
부산상수도사업본부 수질연구소는 관련기술 연구를 2006년부터 시작하여 정수장 플록형성지 진단을 시작으로 급속혼화공정 개선, 가압수 확산공정 설계, 유공관 설계지침 개발 등 통해 침전수 수질을 약 50% 정도 대폭 향상시키고, 정수약품.동력비 등 5억1천만 원, 실험장치 제작비 4억 원 등 총 9억1천만 원의 정수처리비용 절감과 1~2년이 걸리는 실험기간을 3개월로 줄이는 성과를 거두었으며, 이들 성과를 바탕으로 관련 기술개발에 더욱 박차를 가하여 국내는 물론 세계에서 손꼽히는 연구기관으로의 성장 비전을 제시하고 있다.
한편, 이번연구를 주도한 수질연구소 조영만 박사는 “전산유체기술은 예전에 수년씩 걸리던 기술개발을 수일.수개월에 가능케 하는 등 기술개발 속도를 가속화시키는데 결정적인 역할을 하고 있어, 선진국에서도 전산유체관련 기술 개발에 막대한 예산과 인력투자와 함께 국가적 사활을 걸고 있다.”고 전하면서며 “우리도 관련기술 분야에 대한 적극적인 관심과 투자가 이루어져야 한다.”고 밝혔다.
【참고】
전산유체기술 적용 사진자료
그림 설명 : 정수공정 내 유속, 압력, 밀도, 수온 등을 파악하기 위해서는 직접 공정 내에 수질측정장비로 측정해야 하는데 공정의 복잡한 구조뿐만 아니라 고도의 안전성이 요구되는 정수공정 내에서 이와 같은 수질시험을 하는 것이 사실상 불가능하기 때문에 공정 내에 물의 유동상태를 정확하게 파악하기 어려우며, 즉 약품이 정확하게 섞이고 있는지 물이 일정하게 흐르고 있는지 등 알 수 없었으나, 전산유체기술을 활용하게 되면 위 그림처럼 공정 내에서 물의 흐름 방향, 속도 등을 모든 공간에서 파악할 수 있으므로 공정을 정확히 진단하여 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
【개선사례】
전산유체진단 인원 : 2명, 진단소요 시간 : 과제별 약 3개월
1. 명장정수장 급속혼화공정 진단
- 진단내용 : 약품이 잘 혼합되지 않는 원인을 파악하여 완전혼합되도록 개선
- 개선효과 : 정수약품, 동력비 등 연 3억6천원 절감
침전지 수질을 약 60% 향상(탁도 1NTU가 0.4NTU로 개선)
- 실험을 통해 개선할 경우 소요 비용과 시간
실험장치 제작비용 : 약 1억원, 소요시간은 약 2년, 실험인원 : 5명
2. 화명정수장, 공업용수정수장 등의 플록형성지 진단
- 진단내용 : 플록형성지 격벽형태 및 설계인자 개선(상하수도협회에 설계지침 개선 요구)
침전효율을 높일 수 있는 최적의 응집기 회전방향 제시(시계방향-시계방향-반시계방향)
플록형성지 수류을 개선할 수 있는 유입 유량 조정방안 제시
- 개선효과 : 공업용수정수장 플록럭형성지 개선 추진중 : 침전지 수질 약 40% 향상 기대
화명정수장 플록형성지 개선 : 침전지 수질 약 15% 향상 기대
- 실험을 통해 개선할 경우 소요 비용과 시간
실험장치 제작비용 : 약 1억5천만원, 소요시간은 약 1년, 실험인원 : 5명
3. 덕산정수장 후염소 투입공정, 명장정수장 약품혼화 공정의 가압수 확산공정 개선
- 진단내용 : 덕산 후염소투입공정 최적혼합조건 설계(현재 개선 공사중)
침전효율을 높일 수 있는 최적의 응집기 회전방향 제시(시계방향-시계방향-반시계방향)
플록형성지 수류을 개선할 수 있는 유입 유량 조정방안 제시
- 개선효과 : 덕산 정수장 정수수질 향상 기대(잔류염소농도 최적 농도 유지)
명장 정수장 약품혼합 공정개선(추진중) : 동력비 약 2억 절감 기대
- 실험을 통해 개선할 경우 소요 비용과 시간
실험장치 제작비용 : 약 1억5천만원, 소요시간은 약 2년, 실험인원 : 5명
3. 유공관 설계 인자 도출
- 설계내용 : 상하수도에서 널리 활용되고 있는 유공관의 설계 인자값을 도출하여 제시
- 설계효과 : 현재 특허기술 출원 준비(특허 등록시 기술료 발생 기대)
4. 전산유체관련 수상경력 및 발표 논문
- 수상 경력 : 연구 책임자 조영만 박사(부산시 상수도사업본부 수질연구소)
2009년 환경관리공단 정보화추진 기념 논문공모전에서 최우수논문상
- 발표 논문 :
. CFD를 활용한 플록형성지 격벽 형태별 유동특성 연구(화학공학회 영문지)
. CFD를 활용한 플록형성지 완충공간에 대한 연구(화학공학회 영문지)
. CFD를 활용한 플록형성지내 플록큐레이터 회전방향에 대한 유동특성 연구(대한환경공학회)
. CFD를 활용한 급속혼화공정 진단 및 개선(대한상하수도학회)
. CFD를 활용한 유공관 유동특성 및 설계인자에 대한 연구 (대한환경공학회)
. CFD를 활용한 유공관 설계(길이 중심) (대한상하수도학회)
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