▲ 이용순 주무관(왼쪽)과 송익수 주무관이 ‘자동조절 고체약품 투입장치’특허증을 들고 기념촬영을 하고 있다.

간이상수도 살균·소독 열악
대전광역시 상수도사업본부 월평정수사업소(소장 윤희종)에 근무하는 송익수·이용순 주무관이 간이상수도에 적용 가능한 소독설비인 ‘자동조절 고체약품 투입장치(등록특허 10-1050884)’를 연구 개발해 특허청의 발명 특허를 받았다고 지난 2011년 8월9일 밝혔다.

상하수도가 설치되어 있지 않은 산간 및 도서지역에서는 소지역 단위로 계곡수, 지하수를 저수조에 모아 식수로 공급하는 간이상수도 시설을 갖추고 있으며, 이러한 간이상수도 살균을 위해 염소계 약품인 고체 상태의 차아염소산칼슘(클로로칼키, Calcium Hypochlorite)을 물 사용량에 따라 1일 1∼수회 주로 이장 등 지역 대표가 수작업에 의해 투입하고 있으나 여건상 균일한 투입을 기대하기 어려운 실정이다.

 

차아염소산칼슘 정제는 물 속에서 용해되는데 보통 1시간 이상 소요되므로 평균 물 사용량을 고려해 1회 1정씩 주기적으로 투입하는 것이 물 속의 염소농도 변화를 적게 할 수 있기 때문에 가장 이상적이라 할 수 있다.

 

만약 차아염소산칼슘 투입량이 부족할 경우에는 살균효과가 떨어져 법으로 정한 잔류염소요구량을 기대할 수 없다. 또한 현재 투입하고 있는 차아염소산칼슘 정제 약품의 형상이 대부분 납작한 원형이며, 투입량이 1회 1정으로 소량이다 보니, 산업현장에서 사용하고 있는 일반적인 고체 정량공급 장치로는 공급용량이 과다하거나 고비용이 발생한다.

또한, 수질에 관한 소독시설이 부족하고 계절에 따른 수질 농도 판독이 불가능해 무분별하게 소독제를 투여하고 있는 실정이다. 실제로 간이상수도의 살균·소독을 위해 고체 상태의 차아염소산칼슘을 물 사용량에 따라 1회/1일 무작위로 투입하거나 양파망에 여러 개의 차아염소산칼슘을 넣어 물에 담가 두다보니 균일한 살균·소독효과를 기대하기 어렵다.

 

이에 따라 △수분으로 인한 분체 약품 고착에 따른 막힘현상 발생 △약품 이송 불규칙에 따른 정량투입 곤란 △정량투입 곤란으로 실량 체크에 따른 시험값 오차 발생 △투입기의 잦은 고장으로 유지관리 곤란 등의 문제가 발생했다.

시간 설정 약품 투입장치 개발

▲ 약품 투입부 설치 모습.

물론 기존에도 고체 약품을 자동으로 투입해주는 장치가 있었으나 살균 및 소독효과를 일정하게 보장할 수 없는 단점이 있었다. 기존 장치는 약품을 수직으로 쌓아 적층하는 약품 케이스 하단부에 푸셔하우징을 연결, 스프링 작용으로 푸셔가 약품을 밀어내는 방식이었다.

 

이 장치는 전자석과 스프링 등 값싸고 간단한 구조의 부품만을 사용해 구성되므로 고장 요인이 적고 제조비가 저렴한 특징을 지녔다.

 

그러나 구조적으로 복잡하고 설치 및 유지비용이 많이 소모됐으며 무엇보다 저수조의 수위와 염소요구량에 따라 약품 투입량을 산정하기 어려워 살균 및 소독의 효과를 제공하지 못하는 문제가 발생했다.

 

송익수·이용순 주무관은 이러한 문제점을 해결하기 위해 연구개발을 시작했으며, 저수조의 수위와 유입 유량 대비 염소소독제 투입량을 타이머를 정해 놓고 정량투입 하는 ‘자동조절 고체 약품 투입장치’를 개발해 수돗물의 소독효과를 극대화시켜 수인성전염병 발병원인을 차단하고 안정적인 수돗물 공급에 기여하고자 했다.

 

부식에 강한 bakelite 사용
장치 개발에 있어서의 주안점은 △약품이 슬라이드 되어 투입되는 형식으로 개선 △장치의 농도와 시간을 통제해 기존 투입 인력을 줄이도록 개선 △계절에 따라 투입되는 약품의 양을 설정해 수질개선 △오염으로 인한 질병 피해 감소 △수분 접촉을 최대한 억제하기 위해 수조와 약 60㎝ 이상 간격 유지 △투입장치의 투입구로 들어오는 수분 차단 △투입장치 내부 부식 방지를 위한 팬 설치로 통풍 유지 △부식에 강한 재질인 베이클라이트(bakelite) 이용 등이었다.

특히, 모터와 모터 구동축을 제외한 나머지의 장치내부 부품은 베이클라이트를 사용했다. 베이클라이트는 가공이 용이하고 무게가 가벼우며 부식을 최소화할 수 있는 최적의 재료라 할 수 있다. 또한, 약품을 저장하는 아크릴 파이프는 상부에 차아염소산칼슘을 밑으로 밀어주는 추를 부착해 추의 무게로 자연스럽게 약품을 밀어주면서 막힘 문제를 해결했다.

 

수위·농도 따라 약품 투입
이렇게 개발된 자동조절 고체약품 투입장치는 기존 기술의 제반 문제점을 해소했으며 별도의 인력소요 없이 일정 시간마다 자동으로 정량의 약품을 저수조에 투입할 수 있다. 특히, 저수조의 수위와 염소요구량에 따라 투입량을 산정, 살균 및 소독의 효과를 극대화했으며 안정된 소독으로 수돗물의 안전하고 위생적인 사용이 가능하도록 했다. 더욱이 이 장치는 기술적으로 단순하고 설치 및 유지비용이 저렴한 것도 장점이다.

 

자동조절 고체약품 투입장치는 △몸체 △약품 투입부 △컨트롤박스로 구성되며 약품 투입부는 구동부와 작동부, 배출부로 이루어져 있다. 장치 몸체는 저수조 상단에 설치되며 몸체 내부 하단에는 약품을 저수조에 자동으로 정량 투입시키는 약품 투입부가 구비되고 몸체커버 측면에 약품 투입부와 연결된 컨트롤박스가 장치를 구동·제어한다.

 

이러한 로드의 작동에 의해 고정축에 연결된 슬라이드부재가 레일을 따라 전·후로 작동하고 슬라이드부재 앞면에 돌출된 작동간이 전·후 움직임에 따라 수평배출공으로 진입한다. 작동간이 진입하면서 낙하된 약품을 앞쪽으로 밀게되고 밀려난 약품은 수직배출공을 통해 떨어져 수조로 투입된다.

 

컨트롤박스 내부 제어부에는 누전차단기가 설치돼 있으며 외부는 제어부를 중심으로 타이머와 비상스위치, ON/OFF 스위치와 염소농도 표시창이 있다. 컨트롤박스에서 수조의 물 수량을 측정한 후 제어부가 약품 투입부를 제어할 수 있도록 케이블이 연결되며, 케이블의 선단에는 저수위 및 잔류염소측정기가 연결된다. 저수위 및 잔류염소 측정기에는 고수위 및 저수위 감지센서와 잔류염소 측정센서가 연결돼, 수량 및 농도를 체크하게 된다.

간이상수도 소독효과 극대화
월평정수사업소는 ‘자동조절 고체약품 투입장치’ 개발에 따라 간이상수도 시설의 저수조 수위와 유입량에 따라 염소소독제 투입량을 설정해 소독 효과를 극대화했으며, 자동 투입장치 설치로 소요 인력을 최소화하고 안정된 수돗물 공급에 기여했다.

 

지난해 11월부터 올해 1월까지 진행된 ‘자동조절 고체약품 투입장치’ 개발 및 설치 사업에 총 500만 원이 투입됐으며, 지난 7월 특허등록을(등록특허 10-1050884)한 바 있다. 현재 사업실적을 살펴보면, 부여군에 4대를 납품했으며, 공주시에는 1대를 설치할 예정이다.