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과제기본정보

시장 맞춤형 모듈화 기반의 분산형 용수공급시설 실증 연구2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 물관리연구사업 과제번호 17AWMP-B113766-02
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 건설 환경설비 기술 | 상 하수도 시스템 설계 시공 관리기술 적용분야 전기,가스,증기 및 수도사업
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 시장 맞춤형 모듈화 기반의 분산형 용수공급시설 실증 연구
주관연구기관 한국수자원공사
총괄연구 책임자 성명 서인석
소속 한국수자원공사 직위 수석연구원
기관 대표번호 042-870-7505 FAX 042-870-7499
총 연구기간 2016-06-01 ~ 2020-05-31
당해연도 연구기간 2017-03-01 ~ 2017-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
2차년도 1,182,000,000 69,350,000 580,650,000 650,000,000 1,832,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 기존 수리구조물 위주의 ‘중앙 집중형’ 용수공급 시스템의 문제점과 해외 물 시장 진입을 위한 요소기술 부재를 해결하기 위해 본 연구에서는 모듈 기반의 500 m3/일 규모 수준의 “분산형 용수공급 시스템”을 설계, 시공 및 운영하면서 실용화에 소요되는 요소기술을 확보하고자 함
- 대규모의 중앙 집중형 용수 처리시설에서 생산한 정수를 이송하는데 필요한 관로의 장거리화 및 노후화로 야기되는 수질의 2차 오염 문제
- 지속적으로 투자되는 유지관리 비용의 문제 발생
- 급격한 기후변화 및 재난 시 발생되는 용수공급의 중단으로 발생되는 인적/사회 자본의 피해 속출
- 다양한 원수조건 및 현장조건의 변화에 대응하기 어려운 중앙 집중형 용수공급 시스템의 획일화된 운영기술로 인해 유지관리의 많은 문제점 발생

○ 용수공급 시설이 모듈화, 분산화됨에 따라 처리시설의 소요 부지 면적을 최소화하여 도심지에 설치가 가능하고 이에 소비자와 최단거리에서 최고수준의 용수를 공급할 수 있어 수질이 제고되고, 용수공급의 중단을 야기할 수 있는 재난에 대비가 가능함
○ 핵심 기술
- 모듈화 기반의 분산형 용수공급 시스템의 설계 기술 : 국내외 기후를 포함하는 자연 환경 및 용수를 대하는 사회적인 환경을 고려하고 추후 해외 물 시장 진입을 위한 시방서화 된 시장 맞춤형 설계기술의 확보 및 수질적인 조건에 유연하게 적용가능토록 단위공정의 모듈화 기반 설계기술 확보 및 설계 지원 프로그램 개발
- 시공 기술 : 도심 거주 소비자에게 근거리에서 용수를 공급하기 위해서는 기존 도심 외곽에 건설되던 평면적인 공정 배열 위주의 수처리 시설을 수직화/모듈화 하는데 소요되는 시공기술의 확보
- 운영 및 유지관리 기술 : 수직형 정수 플랜트의 경제적 운영 및 안전한 생산수질을 보장하기 위한 수리자가진단 및 수질조기경보 시스템 구축 요소기술의 확보 및 운영관리의 효율성을 확보하기 위한 수준별 통합운영기술 확보
- 대표적인 고도정수처리 공정을 모듈화 설계 기술을 적용하여 대상 지역에 적용
- 향후 T/B(Test-Bed) 구축 후 개발된 모듈 기반의 분산형 용수공급 시스템의 홍보 및 해외 시장 진출을 위한 전략 수립
최종목표 ○ 500㎥/일 규모 수준의 실제 활용이 가능한 모듈화 기술이 적용된 수처리 인프라 시설 구축
- 모듈기반 용수공급시설 설계 기술 확보
- 500㎥/일 규모 분산형 용수공급시설 실증시설 구축
- 대상지역 용수 수질기준 100% 만족
- 자가진단/조기감시시스템 구축을 통한 예고 없는 단수 건수 “0” (천재지변 제외)
○ 수요자 중심의 패키지(Package)형 분산형 용수공급 기술 해외 진출기반 구축
- 모듈 기반 용수공급시설의 시장 진출 및 확대를 위한 전략 수립
연구내용 및 범위 ○ 1세부) 수요자 맞춤형 모듈기반 용수공급시설 설계기술 개발
- 국내외 다양한 수원의 수량, 수질 조사 및 분류(현지조사)
- 국내외 용수공급 인프라 시장 진출 전략 수립
- 모듈기반 설계 기술 개발
- 실증시설 운영을 통한 설계기술 검증 및 O&M 기술 검증
- 모듈 기반 설계 지원 프로그램 개발
○ 2세부) 모듈 기반 용수공급시설 시공 및 통합운영기술 개발
- 500 ㎥/일 분산형 용수공급 실증시설 구축 및 시공기술 모듈화
- 자동화 기반 통합 운영?유지관리 시스템(S/W) 개발 및 시범 사업 구축
- ICT 기반 분산형 용수공급 인프라 O&M 기술 개발

- 주관연구기관(K-water)
· 국외(캄보디아, 미얀마, 베트남, 인도네시아 등 4개국) 현지조사(입지조건 조사 및 적정성 검토, 국내외 다양한 수원·수량·수질 조사 및 분석)
· T/B(실증시설) 적용지 선정 (T/B 선정위원회 구성 및 운영)
· 국내 및 해외 주요국가(CPS 포함국가 및 중점지원협력국) 용수공급 인프라 조사
· 수처리 공정 모듈화 방안(저에너지(신재생에너지 포함) 모듈 포함)
· 대상지 기본계획 수립(T/B 구축 기본계획)
· (저개발국) 수처리공정 모듈화(주거형태별, 수질조건별 적용 모듈 개발)(신재생에너지 포함 저에너지 공정기술 포함)
· (국내외) 막여과 기반 컴팩트 고도정수처리공정 모듈화
· 국내 및 해외주요국가 시장 진출 전략 수립
· 실증시설 적정성 검토, 설계인자 DB화 및 공정 모듈화
· 실증시설 O&M 기술검증, 성능평가 및 시장진출 전략수립

· - 위탁연구기관(명지대학교)
· 설계지원 프로그램 개발에 필요한 단위공정별 설계 및 운영인자 도출
· 단위공정별 처리효율/소요면적/공사비용/운영난이도 및 비용 분류를 통해 현지조건에 최적화된 기술군 분류
· 현지 조건에 최적화된 공정선정을 위한 알고리즘 도출
· 공정선정 및 설치규모에 따른 개략 공사비 및 운영비 산출자료 분석
· 설계지원 프로그램 설계
· 모듈기반 설계지원 프로그램 평가판 개발 및 보완
· 모듈기반 설계지원 프로그램 최종판 개발 및 검증

- 공동연구기관(경일워터이엔지)
· T/B 설치 대상지역 현지 조사 (설계 범위 및 계획 수립)
· T/B 설치 대상지 기본공정 설계 (대상지 수질에 적합한 공정 검토)
· 수원의 수질 및 수량 안전성/안정성 상세조사
· 대상지역 기준 공정 검토 및 수처리 공정 실시설계 (건축/기계/전기/제어 시스템, 신재생에너지 포함) 및 3D 모델링
· 분산형 용수공급 실증시설 설계(모듈화 기반)
· T/B 설비 시작품 제작
· T/B 시설 현지(인도네시아 반텐주) 시공, 설치 및 준공
· 실증시설 운전 DATA관리 및 O&M 기술검증

- 협동연구기관(우진건설)
· 국내외 용수공급시설 현황 조사 및 평가(캄보디아, 미얀마, 베트남 등 포함)
· 실증 플랜트 설치가능 지역별 용수공급시설 시장현황 조사 및 시장진출 타당성 평가
· 대상지역 시장 맞춤 분산형 용수공급시설 모듈화 시공전략 및 기술개발(현지 시공여건 및 관련법 등)
· 수원의 수질 및 수량 안전성/안정성 상세조사
· 캄보디아 실증플랜트 실시설계, 제작
· 캄보디아 실증플랜트 현지시공 및 시운전, 준공
· 운영에 따른 O&M 기술검증

- 위탁연구기관(경상대학교)
· 현지 원수수질 데이터 품질관리 수준 및 저장체계 조사(현지 정수장 데이터 관리체계 및 통신체계 등)
· 청주 수직형 정수 Plant 수리/수질 데이터를 이용한 예측 알고리즘 적용성 평가 및 최적알고리즘 도출
· 이상값 제거를 위한 데이터 필터 기법 개발 및 결측 데이터 보간 기법 도출
· 실증플랜트 공정별 시설 완료(운영관리시스템 및 네트워크 포함)
· 자가진단/조기경보 시스템 검증 및 보완
· 데이터 베이스 검증
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 - 주관연구기관(K-water) : 수처리 공정 모듈화 및 시장진출 전략 수립
- 위탁연구기관(명지대학교) : 모듈 기반 설계 지원 프로그램 알고리즘 개발
- 공동연구기관(경일워터이엔지) : 분산형용수공급 실증 시설 모듈화 기반 실시 설계, 청주정수장 T/B 시설(인도네시아) 시작품 제작
- 협동연구기관(우진건설) : 캄보디아 실증플랜트 설계 및 제작
- 위탁연구기관(경상대학교) : ICT기반 자가진단/조기경보시스템 알고리즘 개발
- 주관연구기관(K-water)
· (저개발국) 수처리공정 모듈화(주거형태별, 수질조건별 적용 모듈 개발)(신재생에너지 포함 저에너지 공정기술 포함)
· (국내외) 막여과 기반 컴팩트 고도정수처리공정 모듈화
· 국내 및 해외주요국가 시장 진출 전략 수립

- 위탁연구기관(명지대학교)
· 현지 조건에 최적화된 공정선정을 위한 알고리즘 도출
· 공정선정 및 설치규모에 따른 개략 공사비 및 운영비 산출자료 분석
· 설계지원 프로그램 설계

- 공동연구기관(경일워터이엔지)
· 수원의 안전성/안정성 상세조사
· 대상지역 기준 공정 검토 및 수처리 공정 실시설계 (건축/기계/전기/제어 시스템, 신재생에너지 포함) 및 3D 모델링
· 분산형 용수공급 실증시설 설계(모듈화 기반)
· T/B 설비(청주정수장 실험시설) 시작품(인도네시아 대상) 제작

- 협동연구기관(우진건설)
· 수원의 안전성/안정성 상세조사
· 대상지역 현지 실증플랜트 구축을 위한 정밀조사 및 인프라 구축
· 캄보디아 실증플랜트 실시공정 설계, 제작

- 위탁연구기관(경상대학교)
· 청주 수직형 정수 Plant 수리/수질 데이터를 이용한 예측 알고리즘 적용성 평가 및 최적알고리즘 도출
· 이상값 제거를 위한 데이터 필터 기법 개발 및 결측 데이터 보간 기법 도출
연구성과 기술적 기대성과 ○ 기술적으로는 모듈화기반의 용수공급시설 실증시설(500m3/d) 실증에 따른 모듈화기반 설계 및 건설기술을 확보하며, 실증시설의 해외설치 및 운영을
함으로서 해외사업의 핵심기술로의 활용성이 매우 커 해외사업 활성화에 기여할 것으로 기대함.
○ 용수공급시설 관련 건설 사업의 매출 증가를 가져오며, 국내 브랜드의 대규모 설계/운영 소프트웨어 및 용수공급시설 개량 기술의 적용을 통해 해외 기업의
국내로의 진출에 대처할 수 있음
○ 국내 지자체에서 운영하고 있는 소규모 및 마을상수도 등 용수공급 인프라 중 노후시설의 개량 및 고도정수처리 시설 도입 사업 등에 활용이 가능하며,
미급수 지역(농촌, 도서지역 등) 생활용수공급 사업으로 신규로 설치되는 소규모 시설로서 활용이 가능
○ 해외 사업장 내 다양한 용수처리 시설로서 활용이 가능하며, 플랜트 타입으로서 타공정과 연계하여 다양한 수종의 생산시설로서 활용이 가능함
○ 실증시설은 실제 물 공급이 가능한 수준으로 설치하여 검증함에 따라 관련기관과의 협의를 통하여 필요시 실제 물 공급시설로서 활용이 가능
○ ICT기반의 용수공급 시설 O&M 시스템은 모듈 기반의 수리 및 수질을 예측/감시하고 운영 및 유지관리에 요구되는 의사결정지원시스템을 구축할 수 있음
사회 경제적 파급효과 ○ 국민의 안전 및 건강생활 증진 및 국토의 균형적 발전을 위한 수자원의 균등분배 달성이 가능함
○ 수입대체 및 수출증대효과, 즉 경제적인 편익 발생은 없으나 무역수지 개선 등의 간접적 효과(계량화되어 비용편익분석에 포함된 내용 제외)를 기대할 수
있음
○ 사회적 비용 절감효과로 환경, 보건, 재해 등과 관련된 분야에서 발생할 수 있는 효과(계량화되어 비용편익분석에 포함된 내용 제외)를 기대할 수 있음
○ 용수공급에 대한 국민적 편의 증대 등의 파급효과는 비용절감 및 부가가치 창출 외에도 국민의 행복감 또는 생활만족도에 대한 효과 발생이 가능함
○ 모듈화 표준화 설계 지원 프로그램을 통해 해외 물 시장 중 용수공급 시설의 설치, 개량 등에 활용을 통하여 즉각적이고 적시에 설계를 지원할 수 있어 시장
경쟁력 제고 수단으로 활용이 가능
○ 공적개발원조(ODA) 사업 추진시 수원국 요구에 의해 진행되는 상수도 확충 분야에서 소규모 시설로서 적기에 설치가 가능하며, 사전 타당성조사(F/S)
시에도 연구 성과를 토대로 지속가능한 원조계획을 수립할 수 있음
○ 국내외 상하수도 관련 사업수행에 있어서 최적의 설계 및 운영지침의 마련을 통한 과다/과소 설계 조감 등 기술 혁신을 통한 비용의 감소를 가져올 수 있음
○ 용수공급시설의 개량 및 건설 시장의 창출을 기대할 수 있으며, 용수공급 시설 소요부지 최소화를 통한 생태계 파괴 최소화를 도모할 수 있음
○ 국내 용수공급 브랜드 기술의 해외 진출이 가능하며, ICT등의 연관기술과도 동반진출의 효과가 있음
활용방안 ○ 국내 지자체에서 운영하고 있는 소규모 및 마을상수도 등 용수공급 인프라 중 노후시설의 개량 및 고도정수처리 시설 도입 사업 등에 활용이 가능하며,
미급수 지역(농촌, 도서지역 등) 생활용수공급 사업으로 신규로 설치되는 소규모 시설로서 활용이 가능
○ 국내외에 활발하게 구축되고 있는 신도시의 분산형 정수처리시설로 활용이 가능하며, 전반적인 상수도 공급수질 수준이 미흡한 개발도상국에 구축되는
신도시 등에 고품질 용수공급 인프라 구축사업의 브랜드 기술로 활용이 가능
○ 모듈화 표준화 설계 지원 프로그램을 통해 해외 물 시장 중 용수공급 시설의 설치, 개량 등에 활용하여 즉각적이고 적시에 설계를 지원할 수 있어 시장
경쟁력 제고 수단으로 활용이 가능
○ 실증시설은 실제 물 공급이 가능한 수준으로 설치하여 검증함에 따라 관련국(기관)과의 사전협의를 통하여 실제 물 공급시설로서 기술의 적용설적 활용이
가능
○ 공적개발원조(ODA) 사업 추진 시 수원국 요구에 의해 진행되는 상수도 확충 분야에서 모듈화된 중소규모 플랜트 시설로서 사전제작 및 패키지화등 등
신속한 설치가 가능하며, 사전타당성조사(F/S)시에도 연구 성과를 토대로 지속가능한 원조계획을 수립할 수 있음
○ 아시아 최대 물 관련 조직인 AWC(Asia Water Council)등과 연계한 기술의 해외 적용이 가능함
○ 해외 사업장 내 다양한 용수처리 시설로서 활용이 가능하며, 플랜트 타입으로서 타 공정과 연계하여 다양한 수종의 생산시설로서 활용이 가능함
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 분산형 모듈화 용수공급시스템 시장 맞춤형 실증연구
영문 Decentralized Module based Water Supply System Cemmercialization Full scale Empirical Research
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