| 연구개발개요 |
세계 인구 증가 및 산업화에 의한 기후변화는 남극의 오존을 감소시키고 대기 중의 이산화탄소를 증가시켜 지구온난화를 일으키고 있으며, 다양한 환경문제를 야기시키고 있다. 기후변화 대응 미래 수자원 전략 보고서에 따르면 향후 100년간 가뭄의 발생횟수는 2배, 가뭄 계속 기간은 6배 이상 증가할 것으로 전망하고 있으며, 21세기 중반에는 우리나라를 비롯하여 중위도 지역의 하천유량이 10~30%감소 할 것으로 예측하고 있다.우리나라의 경우 2~3년 마다 지역적 가뭄이 반복 발생해 왔으며, 기존의 가뭄은 주로 계곡수나 지하수를 수원으로 사용하는 산간, 도서지역에서의 농업용수나 생활용수가 부족해 불편을 겪는 수준이었으나, 최근에는 지난 2년 연속 마른장마가 이어진 충남서부지역을 비롯한 여러 지역에서 유례없는 극심한 물부족을 겪는 등 가뭄으로 인한 물부족이 심각한 상황이다. 안정적인 수자원의 확보는 21세기 메가트렌드이며 통합 수자원 활용 시스템에 대한 연구개발은 물수요 증가, 홍수와 가뭄 등의 물문제 및 물안보 해결을 위해서 반드시 필요한 실정이며, 기후변화에 대응한 수자원의 효율적 활용 방안이 절대적으로 필요한 상황이라 할 수 있다.본 연구에서 개발하고자 하는 통합 수자원 활용 시스템은 기후변화에 대응하여 물 스트레스를 해소할 수 있으며, 안정적인 물 공급과 친환경에너지 생산이 가능하다. 또한 ①각종 용수확보가 가능한 직립형 고무보와 ②부유물질 저감 전처리 취수시설, ③신재생에너지 생산이 가능한 스마트 수문의 조합으로 ④통합유지관리시스템을 개발하여, 친환경적인 기술과 시스템으로 선진화된 기술로써 거듭날 수 있다. 국내뿐만 아니라 해외 수자원 분야와 ODA 사업에 진출가능하며, ⑤녹색신기술로써의 인증을 통해 기후변화에 적극 대응할 수 있다.본 연구에서 수행하고자 하는 사업화 대상 기술과 관련된 현재 보유 기술은 다음과 같다.1) 안전성 및 내구성을 강화한 고무본체 보강 개량 고무보 기술 본 기술은 위의 그림과 같이 기립 시 보를 형성하여 용수 확보 등 보의 역할을 하고, 홍수 등 비상 상황 발생 시 바닥에 도복하여 통수단면적을 최대로 확보해 보로 인한 수위 상승을 방지함으로써 홍수를 예방하는 기술이다2) 에너지 생산이 가능한 스마트 수문본 기술은 스마트 수문과 수차가 결합된 형태로 기존 검증된 수력기술을 활용하는 방식으로 수문을 사용하면서 수문 스스로 제어가 가능하며 부가적으로 수차를 부착하여 소규모 발전이 가능하도록 한 이 기술의 특징은 다음과 같다. 환형의 PMG(Permanent Magnetic Generator, 영구자석 발전기)가 결합된 발전기술로 수문의 특징인 계획된 낙차와 유량을 활용하는 장점이 있다. 러너와 회전자의 동시 회전에 의한 결합구조와 환형태의 PMG 활용으로 적용범위가 넓다. 저회전의 수윤활 베어링이 적용된 기술적 우위성이 있다. 소형화 및 경량화를 통해 스마트형 수문에 탈·부착이 가능한 형태로 단순한 구조로 인해 경제적이다. 기존의 수문을 개량 사용하므로 공기 및 시간의 단축과 유수소통을 통한 환경적인 측면에 기여할 수 있으며, 건설로 인한 사회적 갈등을 해소 할 수 있다. 정기점검 및 유지보수가 용이한 획기적인 발전방식이다.3) 2중관 구조의 취수관과 강제 역세척 장치를 갖는 매설식 해수 취수시설본 보유기술은 부유물질로 인하여 해수를 직접 취수하기 곤란한 해안에서 여과사를 이용한 전처리를 통해 부유물질을 저감시킨 해수를 2중관 구조의 취수관을 통해 직접취수하고, 전처리 공정에 사용된 여과사를 강제적인 역세척 장치를 사용하여 세척함으로써 여과 성능을 유지할 수 있도록 하며, 취수된 해수를 직결라인을 통해 사용처에 공급하는 매립형 해수취수시설이다. 또한 해수 사용처에 요구되는 수질과 수량의 해수를 연중무휴로 공급할 수 있고 매립형 시설로써 시설물의 안정성이 확보되며 해수 취수관의 관폐색을 방지함으로써 유지관리비용이 저렴하고 유지관리 인원이 최소화되어 유지관리가 편리함과 동시에 해수 공급의 안정성 확보 및 저렴한 비용으로 해수를 공급할 수 있는 해수취수시설이다.4) 해수여과 취수시스템 및 이의 유지관리를 위한 제어방법이 기술은 해수여과 취수시스템 및 이의 유지관리를 위한 제어방법에 관한 것으로, 특히 해수를 취수하는 여과층의 여과 효율이 떨어지지 않도록 관리하고, 사용자측의 요구되는 해수 공급을 항시 적정하게 유지할 수 있도록 한 해수여과 취수시스템 및 이의 유지관리를 위한 제어방법 기술이다.
|
| 최종목표 |
1) 최종목표본 연구의 최종목표는 기존의 용수확보 가동보 설비, 수질정화 시설, 소수력 발전 설비 등의 개별화 되어 있는 시설 설비를 통합화하여 저비용/고효율의 가성비를 갖추고, 다양한 조건에서의 조합 및 융합이 가능한 통합유지관리 시스템을 개발하는 것이다. 이를 통해 가뭄에 대비한 다양한 용수를 확보하고, 확보된 용수의 부유물질을 저감한 전처리 취수를 하며, 취수시 신재생 친환경 에너지를 생산할 수 있다. 개발된 시스템은 신규 수자원 개발 및 기존 시설 개량시 적용 가능하도록 모듈화, 시스템화 하고, 사업화를 위해 국내외 전시회 참가, 홍보자료 제작 및 배포로 신규 시장을 확보할 수 있도록 하고, 해외 물부족 국가의 ODA 사업에 진출하는 등 해외 신규 시장을 창출하고자 한다.세부적인 개별 연구의 최종 목표는 다음과 같다.가) 직립형 고무보 개발직립형 고무보에 의한 용수 확보의 최종 목표는 개발이 완료된 공압식 고무보 기술로 축적된 고무보 기술을 최대한 응용하여, 구조적, 경제적으로 우수한 직립형 고무보 기술을 개발하고 사업화를 진행하여 국내·외 시장에 성능이 우수한 직립형 고무보 기술을 보급하는 데 있다. 이를 위해 최적의 직립형 고무보 제작 및 설치 기술을 개발하고, 동남아시아 등 저개발 국가에 저렴한 가격으로 공급함으로써 해외 신규시장을 창출한다.나) 스마트 수문을 활용한 소규모 에너지의 개발본 사업의 사업화 최종목표는 스마트수문에 부착 가능한 일체형의 수차설비를 설계, 제작하여 소수력 에너지원에 대한 실증을 통하여 발전 신뢰성을 확보하고 목표 효율에 부합하는 기기의 성능을 구현하여 상용화하는데 있다. 이를 위해 국내의 댐 및 하천의 수문설비에 설치, 운영 검증을 바탕으로 실적을 활용하여 보편적으로 공급 가능한 발전설비를 생산하여 경제성, 기술성, 환경성을 마케팅 전략으로 하여 국내외의 시장 진입과 사업화를 수행하도록 한다. 다) 부유물질 저감 전처리 취수시설 개발부유물질 저감 전처리 취수시설의 최종목표는 기존 기술인 해수취수시설 기술을 최대한 응용하여, 해수 뿐 만 아니라 하천 및 저수지 등의 담수에서도 부유물질 저감 전처리 취수시설을 개발하고 사업화를 진행하여 국내·외 시장에 성능이 우수한 전처리 취수시설 기술을 보급하는 데 있다. 이를 위해 매설식(장치식) 뿐 아니라 이동식, 모듈화된 전처리 시설을 개발하여 다양한 조건에서 적용 가능하도록 제품화한다.라) 수치모의수치모의의 최종 목표는 기후변화 대응 수자원 활용 시스템을 구축함에 있어 직립형 고무보와 같은 수리구조물, 수문에 설치될 포켓형 터빈과 같은 발전설비 및 전처리시설에 대한 개별 제품들에 대하여 성능을 검증하며, 통합된 연계 모의를 통해 발전효율을 검토하여 제품들의 설계인자 도출 및 실용화를 위한 가이드라인 제안에 있다. 마) 통합 유지관리 시스템 개발통합 유지관리 시스템의 최종목표는 용수확보, 전처리 취수, 에너지 생산의 수자원 활용에 있어 다양한 조건에서의 조합/융합을 통해 저비용/고효율의 시설물 통합 관리를 위한 최종 상용화 시스템 개발을 위한 프로토타입 시스템을 개발하는 것이다. 또한, 향후 빅 데이터 분석을 통해 다양한 수리/수문 조건에서 최적의 운영룰을 도출함으로써 시설물 운영의 효율성 및 유지관리 비용을 절감할 수 있는 통합 관리 체계를 구축을 위한 요구사항 분석 및 설계에 있다. 바) 기후변화 대응을 위한 녹색인증 추진기후변화 대응을 위한 친환경 수자원 시스템의 녹색인증 추진의 최종목표는개별기술들의 환경성 및 경제성 분석을 통해 통합 관리 체계 마련의 기반을 구축하고, 통합 수자원 활용 시스템의 환경성 분석 및 경제성 분석을 통해 물산업 시장과 세계적으로 보급 확산을 위한 녹색인증을 취득하는 것이다.
|
| 연구내용 및 범위 |
？관련자료 조사 및 분석-기후변화, 물 부족 관련 대응 방안 및 시장 동향 분석-개발 시설별 국내외 자료 조사 및 비교 분석-개발 시설별 문제점 및 개선방안 도출？직립형 고무보 개발-직립형 고무보 자료 조사 및 연구방향 설정-직립형 고무보 설계-특허 출원-자재 성능시험 검토-시제품 제작 준비？스마트 수문을 활용한 소규모 에너지의 개발-수문과 권양장치가 일체화된 수문과 에너지 회수장치의 개발-수문의 계폐를 자동제어 및 조절이 가능한 개발？부유물질 저감 전처리 취수시설 설계-하천 및 저수지에서의 전처리 가능한 취수시설 설계-어떠한 원수 조건에서도 전처리가 가능하고 이동이 용이한 모듈형 취수설비 설계？수치모의에 의한 수자원활용 시스템 설비 및 구조물에 대한 성능 검증-국내외 수자원활용 시스템 설비에 대한 수치모의 사례 수집 및 분석-직립형 고무보, 발전설비, 전처리 시설 등 개별 시설에 대한 유동해석 및 성능 검토？통합 유지관리 시스템 설계(프로토타입 시스템)- 개별시설물 구조 및 운영형태 분석- 개발방안 수립-요구사항 정의 및 분석- 화면 및 시스템 구조 설계？기후변화 대응을 위한 녹색인증 추진-개별기술의 환경성 분석-개별기술의 경제성 분석(B/C)？직립형 고무보 개발 및 사업화-시제품 제작, 현장 적용성 검토-시제품 모니터링을 통해 문제점 도출 및 보완-보 높이별 제품 규격화, 최적화된 시제품 제작으로 제품 생산 표준화-사업화 컨설팅, 종합 브로셔 제작？스마트 수문의 실증 및 사업화-스마트 수문의 실제 적용 및 실증-스마트 수문의 소규모 에너지 취득 실증을 바탕으로 사업화 추진？부유물질 저감 전처리 취수시설 개발 및 사업화-하천 및 저수지에서의 전처리 가능한 취수시설 개발-어떠한 원수 조건에서도 전처리가 가능하고 이동이 용이한 모듈형 취수설비 개발-모형 및 시제품 제작-원수 조건에 따른 부유물질 저감 성능 검증？수치모의에 의한 설계인자 도출 및 실용화 -수치모의에 의해 통합 연계 시(직립형 고무보, 포켓식 수차, 전처리 시설) 발전효율 및 유동해석을 통해 효과 검증-설계인자 도출 및 실용화 방안 가이드라인 제시？통합 유지관리 시스템 개발(프로토타입 시스템)-모바일 및 웹 기반 클라이언트 개발- 통합 관리서버 개발- 컨트롤 G/W 개발- 단위 및 통합 테스트？사업화 추진-기후변화 대응 수자원 활용 시스템 기술 사업화 추진(마케팅, 관련 전시회 참가, 영업 등)-제품생산 및 기술사업화 영업 및 홍보 활동-신기술 신청？기후변화 대응을 위한 녹색인증 추진-통합 수자원 활용 시스템의 환경성 분석-통합 수자원 활용 시스템의 경제성 분석(B/C)-통합 수자원 활용 시스템의 녹색인증 추진
|
이 누리집은 대한민국 공식 전자정부 누리집입니다.
