| 2차년도 |
○ 대수층별 필터재의 층위, 두께변화에 따른 최적 이중필터취수정 개발○ 이중필터취수정에서의 필터재 진동 다짐기술 개발과 적용성 확인 및 효율평가○ 이중필터취수정에서의 에어써징기술 개발과 적용성 확인 및 효율평가(실내모형시험)○ 실내모형시험을 통한 개발기술의 적용성 검증○ 수치모의에 의한 제품의 성능분석 및 개선안 도출○ 테스트베드 선정 및 조사, 분석(Site 1)○ 테스트베드 설계, 운영매뉴얼 개발○ 논문 및 지식재산권 등록
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○ 대수층별 필터재의 층위, 두께변화에 따른 최적 이중필터취수정 개발- 관련자료 수집 및 분석 : 관련 세부자료 수집 및 검토, 유사사례 조사, 국내외 시장조사- 실내모형시험 장치제작 : 이중필터 및 단일필터 모사장치 제작- 지층별, 층위변화, 필터층 두께변화에 대한 실내모형시험 : 단일필터 대비 이중필터(지층, 층위, 층후 구분) 취수효율 평가○ 이중필터취수정에서의 필터재 진동 다짐기술 개발과 적용성 확인 및 효율평가- 실내모형시험 장치제작 : 진동다짐 모사 시험장치 제작- 진동다짐 시험 : 실내모형시험을 통한 필터재 다짐효율 평가○ 이중필터취수정에서의 에어써징기술 개발과 적용성 확인 및 효율평가(실내모형시험)- 실내모형시험 장치제작 : 에어써징 모사 시험장치 제작- 에어써징 시험 : 실내모형시험을 통한 에어써징 효율 평가 ○ 실내모형시험을 통한 개발기술의 적용성 검증- 각 항목별 연구성과 분석 및 최적 적용방안에 대한 설계인자 도출○ 수치모의에 의한 제품의 성능분석 및 개선안 도출- 강변여과수 취수정 개념 모델 개발- 실내모형시험 성능평가- 단일필터 및 이중필터에 대한 수치모의 : 최적 적용방안에 대한 현장모의(모델링)- 시험공 간격 등 현장 설계인자 확보○ 테스트베드 선정 및 조사, 분석(Site 1)- 실증시험부지 선정(Site 1)- 위치선정(Site 1), 관련 인허가 취득- 시추조사를 통한 테스트베드 대상지(Site 1) 지층현황 파악- 토질시료 채취 및 분석(입도분석)- 수질시료 채취 및 분석(용수사용현황을 고려한 수질분석항목 설정)- 정호현황조사, 잠재오염원조사 등○ 테스트베드 설계, 운영매뉴얼 개발- 현장시험 모델정립(Site 1)- 스크린 개공율, 슬롯 사이즈, 필터재 입도 및 두께, 필터재 위치, 진동기 규격, 진동강도, 에어써징관 재질, 규격, 형상, 에어분사 용량 등 설계인자 도출- 테스트베드 설계(이중필터취수정 및 비교공을 포함한 시험부지 제반설계)- 1차년도 성과를 토대로 운영매뉴얼 개발○ 논문 및 지식재산권 등록- 특허출원- 관련논문 작성 및 게재
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
1) 연구수행에 따른 기술적 기대성과○ 보유기술의 개선- 최적 필터층을 개발하고 필터재 진동 다짐기술과 에어써징기술을 결합하여 성능 개선(취수효율 20%, 다짐효율 5%, 에어써징효율 5%, 경제성 20% 개선목표)○ 실내/현장 실증시험 및 수치모의를 통한 검증과 논문게재, 지적재산권 취득 - 개발기술에 대한 최적 설계인자 확보 및 장기적 안정성을 입증하고 특허, 신기술을 출원 및 등록(논문 6건(2건/년), 특허 2건, 신기술 1건 목표)○ 테스트베드 구축 및 활용을 통한 기술수준향상- 지층구성이 다른 테스트베드를 선정하고 각 테스트베드에서 실규모 실증시험을 수행하여 개발기술의 성능을 객관적으로 입증○ 설계 및 시공기술 표준화- 연구과제의 최종성과를 바탕으로 주요 부품, 제품, 공법기술과 관련된 설계서(도면, 내역서 등) 및 사양서, 시방서 등을 표준화○ 현장적용을 통한 효과 검증 - 기술개발 결과물은 현장적용을 통해 시범적으로 그 성능을 평가하여 기술개발 결과물에 대한 수요자 요구 만족도를 평가하고 홍보/사업화에 활용○ 비용절감 효과 분석 및 사업화 - 공사비, 유지관리비, LCC 저감효과를 평가하고 평가자료를 통해 경제적 우수성을 객관적으로 입증하고 이를 바탕으로 개발된 기술에 대하여 사업화 실시 계약 체결2) 과학기술적 측면에서의 기대성과- 대수층의 자연적인 여과능력을 활용하므로 일정한 수질을 확보할 수 있음- 모래, 자갈 및 전석층 등 모든 토질에 시공이 가능하므로 현장 적용성이 뛰어남- 이중 필터층을 채용하여 취수용량과 취수효율이 유사제품에 비해 양호하므로 경제성이 있음- 유지관리가 용이하고 수명이 길어 장기간에 걸쳐 안정적인 용수공급이 가능함- 취수정의 설치 개수를 조절함으로써 목표유량에 탄력적으로 대응할 할 수 있음- 궁극적으로 본 개발기술은 수질, 시공성, 취수효율, 장기적인 안정성, 경제성 등에 강점이 있어 유사공법에 비해 확고한 경쟁력 우위를 점할 수 있고 강변(해변) 여과수 개발에 선도적 기술로 평가될 수 있으며, 수직 취수정의 표준모델로 자리매김할 수 있을 것으로 기대됨
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| 사회 경제적 파급효과 |
1) 사회, 경제적 측면○ 상수도 원수에 대한 수요자의 불안감 해소 및 안정적 수량 확보를 위한 취수시설로서의 적용성- 우리나라에서는 각종 오염의 증대로 인하여 먹는 물의 원수인 지표수 수질이 갈수록 악화될 위험 속에 있음- 특히 낙동강 하류지역은 상류에서 내려오는 오염물질이 누적되어 수질 오염도가 높아 양질의 먹는 물 확보에 어려움을 겪고 있음- 낙동강변 고수부지는 강변 여과수의 개발여건이 양호하며 표류수의 수질 악화나 돌발상황으로 인한 오염에 대해 자연 여과효과 및 자정효과를 기대할 수 있음- 강변 여과수는 기상 조건이나 계절적 변화의 영향을 비교적 적게 받으므로 소요 수량을 안정적으로 확보할 수 있어 물부족 해소에 효과적으로 대응할 수 있음○ 4대강 유역 수변지역의 대규모 시설재배지에 대한 농업용수 취수시설로서의 보급성- 시설재배면적 확대에 따른 농업용수 소요량 증가에 적절히 대응함으로써 농가의 영농활동에 지장이 없도록 함- 특히 수막재배 농가에 대해 갈수기인 겨울철에 수막용수를 안정적으로 공급함으로써 혹한에 의한 작물의 집단 폐사를 방지하고 난방비 부담을 경감하여 농업 경쟁력이 높아지도록 함○ 어항 현대화 및 다기능 어항의 해수 취수시설로서의 보급성- 본 공법은 해수 수요처 근거리에 위치하면서 필요 해수 수요량을 연중무휴로 공급할 수 있는 해수 취수시설로서, 어촌계 및 수협 위판장에 해수를 공급하는 기본적인 역할 외에 수산물시장 및 직매장, 냉동 및 가공공장 등 유통, 가공시설 및 회센터 등에 활용할 수 있음 - 또한 수자원 감소로 어선이 감척되거나 폐선되고 있으며 노령화로 인해 어업인력이 감소되는 상황에서 새로운 어업외 소득원 개발이 절실한 현실에서 숙박 및 사우나, 오락시설 등 휴게시설에 해수를 공급하는 시설로 활용될 수 있음○ 국내 소규모 해수 담수화 시설용 해수 취수시설로서의 보급성- 도서지역의 물 문제 해결을 위한 해수 담수화 사업은 꾸준히 증가할 것으로 예측되며 본 공법을 도서지역의 해수 담수화 시설의 취수시설 보급에 기여 가능○ 지하수 자원보호- 기존 공법의 경우 효율저하에 따른 폐공이 속출하나 본 공법은 수명이 길어 폐공율이 현저히 낮으므로 폐공에 의한 지하수 오염을 방지할 수 있음- 본 공법은 우수한 효율과 시설 집약화를 통해 무분별한 착정에 의한 지하수 난개발을 억제하여 지하수 자원의 효과적 활용 및 유지관리에 도움을 줌○ 장기적 안정성 및 경제성 제고- 정호수명이 길어 폐공에 의한 지하수 오염을 방지하고 우수한 효율과 시설 집약화로 지하수 난개발 억제 및 수자원의 효과적 활용과 유지관리에 유리- 20년 운영 시 일반수직정 대비 65.5%, 방사상집수정 대비 68.6%의 비용절감 효과 예상되어 경제성이 매우 높은 것으로 평가됨2) 정책적 측면 - 향후 발생가능한 물부족 사태를 대비하여 다양한 수원에 대한 취수기술 확보가 필요하며, 본 기술이 유용하게 활용될 것으로 기대- 물부족 국가는 안보차원에서 물산업을 육성하고 있으며, 우수 취수기술의 개발은 수출 산업화와 해외진출 확대에 큰 도움이 될 것으로 기대- 기후 변화와 인구증가에 따른 세계적 물 부족 현상, 산업발달에 따른 심각한 물 오염으로 해수담수화 시장이 지속적으로 성장할 것으로 예측되며 해수담수화시설, 발전시설 등의 취수시설 부분으로 영역 확대 및 국가원조사업(ODA)에 진출이 가능- 해외 물부족 지역, 음용수에 대한 질적 향상을 요하는 지역을 대상으로 기술수출이 가능하며, 이로 인한 국가 이미지 상승효과가 기대됨
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| 활용방안 |
1) 활용계획 종합○ 현장 적용성본 기술은 충적대수층이 양호하게 발달하는 지역에 최적화된 취수공법이며, 강변 여과수 및 해변 여과수를 대상으로 하는 취수정 설치에 우선적으로 적용 가능○ 실용화 및 제품화본 연구는 실내모형시험, 테스트베드 구축, 현장실증시험 및 모델링, 공법 표준화 등 단계별로 진행되며, 공법 표준화를 통해 제품개발을 완료하고 이를 기반으로 신기술 지정 등을 추진하여 사업화 기반을 마련하고 홍보 및 사업화 진행 ○ 신사업 창출본 기술은 정수장 취수정 사업에 기 적용된 바 있으며, 향후 수변지역 시설재배지 지하수 개발사업, 수리시설 말단부 용수공급 사업, 지하수 함양 사업, 해수담수화사업을 포함한 해변여과수 개발 사업 등 새로운 사업으로 적용을 확대해 갈 수 있음2) 국내시장 진출방안○ 강변 여과수 취수정 개발사업- 일부 지자체의 취수시설이 당초 계획에 따른 목표 취수량을 달성하지 못한 상황으로 부족 수량을 확보를 위해 추가적 시설설치가 필요한 상황임 - 기존 수직정(단일필터) 공법을 적용하여 폐공이 발생하거나 취수효율이 저하된 지역에서는 본 이중필터 취수정 공법으로의 대체 수요가 발생할 것으로 예상됨- 한국수자원공사에 따르면 4대강 및 섬진강을 중심으로 강변여과수 개발 가능지점이 35개소에 달하며 약 1,085천㎥/일이 개발 가능한 것으로 조사되어 향후 이러한 지역을 대상으로 개발이 진행될 것으로 전망되며, 본 개발기술이 장기적 취수효율 및 경제성 면에서 적용성이 높을 것으로 기대됨○ 수변지역 시설 재배지 지하수 개발사업- 시설재배의 특성상 겨울철에 지표수 이용이 불가(낮은 수온 및 수질 문제)하고 난개발로 인해 지하수의 고갈이 가속화 되는 문제를 극복하기 위해서도 강변 여과수의 개발은 매우 유용한 수단임- 기존 관정 중 폐공이 발생하거나 취수효율이 저하된 관정에 대한 대체 수요가 발생할 것으로 예상됨- 쌀 개방에 따른 쌀농사의 경쟁력 약화로 시설재배면적은 지속적으로 확대될 것이며, 따라서 양질의 농업용수 소요량 증대에 따는 취수정 수요가 증가할 것으로 예상됨○ 해수 여과수 개발사업- 본 기술은 요구되는 수질과 수량의 해수를 연중무휴로 공급할 수 있는 해수취수시설로서, 어촌계 및 수협 위판장에 해수를 공급하는 기본적인 역할 이외에 수산물시장 및 직매장, 냉동 및 가공공장 등 유통, 가공시설 및 회센타, 숙박 및 목욕, 오락시설 등 휴게시설에 해수를 공급하는 시설로서 활용 가능- 지중에 설치되므로 태풍 등 기상여건과 무관하게 안정적으로 해수를 공급할 수 있으며, 시공 및 유지관리비가 저렴하여 경제성이 높음- 이러한 여러 가지 장점을 갖는 본 개발기술은 국가어항 개발 및 다기능어항 개발 사업 시 어가의 기본적인 요구시설일 뿐만 아니라 기존 어항의 리모델링 사업시 활용성이 높은 시설로서 위생적인 수산물 보관 및 유통으로 지역 경제 활성화에 기여하고 향후 해수를 이용한 각종 사업에 기본시설로 자리매김할 수 있어 기술 선호도는 매우 높을 것으로 예측됨○ 지하수 함양사업- 지하수 함양 사업에 활용할 양수정을 설치하는데 있어서도 본 공법의 적용성이 매우 높음- 현재까지 본격적인 사업이 시행되지는 않았으나 활발한 연구가 진행 중이며 일부 시범사업이 수행되고 있음- 향후 수년 내 신규시장이 창출될 것으로 예상됨3) 해외시장 진출방안○ 상수원 시장- 세계 물시장은 연평균 4.9% 성장하여 2025년까지 8,650억 달러의 규모로 성장할 것으로 예측되고 있음 - 상수도는 2010년 2,092억 달러로 전체시장의 43%로 가장 큰 비중을 차지하고 있으며, 서비스 부문이 1,966억 달러로 전체 시장의 46.4%임- 이중 대체수자원 개발사업이 10% 정도라고 가정하여 약 200억 달러 정도의 시장이 될 것이라고 예상됨○ 담수화 시장- 해수에서 염분을 제거하여 식수, 공업용수 등으로 이용할 수 있도록 담수를 얻는 해수담수화 시장의 경우 앞으로 계속적으로 성장할 것으로 예측됨- 해수담수화 시장은 1965년 이후 연평균 15% 정도로 급속한 성장세를 보이고 있고, 시장규모는 2010년 126억불 수준에서 2016년 300억불에 이를 것으로 전망하고 있음(GWI 2010) - 중동지역이 가장 큰 시장이지만, 미국, 호주를 비롯한 선진국과 남부유럽, 북아프리카 등 다양한 지역에서 시장규모가 급성장하고 있음- 특히 중국 등 신흥 개발국의 산업화에 따른 물 수요 증가로 신흥시장도 계속적으로 확대될 것으로 전망으로 본 기술의 활용성이 기대됨
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