환경부와 한국환경공단은 상수도 시설의 운영 효율화를 위해 연구 개발·적용하고 있는 우수 기술들을 발굴·평가·시상함으로써 현장의 노력을 격려하고 모범사례를 확산시키기 위해 ‘제2회 깨끗한 수돗물 생산·관리 기술 공모전’을 실시했다.
이번 공모전에는 정수장 분야 12건, 상수도 관망 분야 9건 등 총 21건 응모했으며, 지난 5월30일 전남 순천시 에코그라드호텔에서 열린 ‘2013년 상수도 운영관리 워크샵’에서 공모기술 발표·전시 및 심사를 통해 12건의 우수기술을 선정, 시상을 했다.
총 2억 원의 상금이 걸린 이번 공모전의 대상은 정수장 분야 서울 강북아리수정수센터(수상자 임건혁), 상수관망 분야는 평창군 수도사업소(〃 김종훈)가 선정돼 각각 상장 및 3천만 원의 상금을 받았다.
또 우수상은 정수장 분야 서울시 뚝도아리수정수센터(수상자 이승제)와 양평군 수도사업소(〃 이동호), 상수관망 분야는 서울시 상수도사업본부(〃 이준호), 서울시 강서수도사업소(〃 박홍) 등이 뽑혀 각각 상장 및 2천만 원의 상금을 받았다.
본지는 환경부와 한국환경공단의 협조를 받아 이번 공모전에 응모한 21개 우수기술들을 6회에 걸쳐 연재한다. <편집자 주>

각종 상수도공사와 관련, 그라인더 컷팅기로 상수도관을 절단하면서 쇳가루가 관로내에 유입되는 경우가 있다. 공사 후 퇴수조치를 철저히 하고 있으나, 쇳가루는 비중(7.82)이 높아 관로내 이음부 등에 남아 있다가 수돗물의 유동에 의해 점차적으로 수용가까지 흘러간다.

 

건식 대형 수도계량기의 중요 부분에 해당하는 임폐라 회전부에서 지침부에 전달매체인 자석부분에 부착되어 계측오류(회전불량 등)를 발생하고 심할 경우는 가정의 수도꼭지까지 출수되는 경우가 있다.

대형 수도계량기는 형식이 건식으로써 지침부에는 물이 유입되지 않는 구조로 수중의 임폐라 회전량을 회전축과 지침부 간에 자석의 힘으로 전달하고 있으나, 미세한 도체(쇳가루 등)가 수중에서 자석부에 부착되는 경우가 발생하여 정확한 계측의 장애요인이 되고 있다.

각종 상수도공사 등으로 이물질 유입에 의한 고가 수도계량기 보호를 위해 대형 수도계량기 전단에 스트레나를 설치하고 있다. 대형 수도계량기의 회전부의 자석에 장애요인이 되고 있는 미세한 쇳가루 등을 사전에 수집하기 위해 스트레나 내부에 자석을 부착함으로써 대형수도계량기에 쇳가루 유입을 방지해 성능유지 및 수명을 연장하고 50∼100만 원대의 고가 대형계량기의 고장률을 저감할 수 있다.

이에 대형 수도계량기 고장률 저감에 크게 기여가 예상되어 실행을 적극 추진하게 됐다. 자석의 설치 위치는 유체 흐름의 방해를 최소화하는 범주 내 설계했으며, 전문가의 자문을 받아 유체영향 검토 결과 이상이 없는 것으로 나타났다. 전문제작 업체에 의뢰해 2011년 11월28일 시제품 제작을 완료했다.

새로 개발한 자석부착형 스트레이너가 현장에서 기존 스트레이너와 동일위치에서 비교해 영향이 없으면 대형수도계량기 고장률 저감에 효과가 예상되어 비교시험을 실시하게 됐다. 기존 대형 수도계량기 스트레이너와 동일위치에서 자석부착형 스트레이너를 설치하고 오차시험 3포인트(최소, 전이, 대류)를 비교했다. 또한, 대형 수도계량기의 고장 원인의 상당수가 이물질에 의한 회전불량 고장임을 감안해 적당량의 이물질을 투입 후 오차시험 3포인트를 비교했다.

이물질 투입량은 2011년 1월4일 동대문구 이문동에서 이물질로 인한 회전 불량 고장으로 발생한 250㎜ 대형 수도계량기와 동일 이물질을 투입했다. 100㎜ 대형 수도계량기를 설치하고 기존 스트레이너, 자석부착형 스트레이너, 이물질 투입한 자석부착형 스트레이너를 동일 위치에서 3포인트 오차 비교시험을 실시한 결과, 영향이 없는 것으로 나타났다.

지난해 11월4일 수중 쇳가루 부착력 시험을 실시했다. 수도계량기 연결관(구경 100㎜) 2개를 활용하여 하단부에는 맹플랜지를 체결하고 수직으로 세워서 중간에 자석부착형 스트레너를 삽입했다. 상부에 연결관을 취부해 원통 수조를 만들어 물을 가득 채운 후 쇳가루를 물속에 투입하여 스트레이너 자석에 부착정도를 시험했다.

시험 전 시료의 중량은 1천979.4g(쇳가루 116.2g+스트레이너 1천863.2g)이나 시험 후 자석에 쇳가루가 부착된 스트레이너 중량은 1천974.1g으로 5.3g이 감소했다. 그러나 스트레이너를 통과한 쇳가루를 확인하기 위해 백색천에 시험통에 남은 잔류물을 부어서 확인했지만 쇳가루는 없었음으로 감소량은 저울공차 및 이물질로 판단됐다.

            

이어 수중 자력시험 2차로 대유량 통과시 쇳가루 이탈시험을 실시했다. 수도계량기 검사대에 쇳가루가 부착된 스트레이너를 설치하고 구경 100㎜의 수도계량기 대류 유량(160㎥/h)을 5분간 통과 후 쇳가루 부착유지 정도를 시험했다.

시험결과, 시험 전에 쇳가루 부착 후 스트레이너 중량계측 결과 1천964.8g으로 계측됐으며, 시험 후 중량계측 결과 1천960.2g으로 계측됐다. 미미한 감소량은 저울중량 오차 및 물 무게 변화에 따른 것으로 추정되며 스트레이너를 통과 후 수도계량기 전단으로 유입된 쇳가루는 없는 것으로 판단됐다.

이와 같은 시험 결과를 바탕으로 지난해 11월10일 양천구 신월동에 위치한 보람아파트 2개동 136세대에 설치·적용했다. 자석부착형 Conical Strainer를 [그림 4]와 같이 설치한 다음 유입밸브 개도 후 누수 및 소음 점검결과 이상이 없는 것으로 나타났다.

상수도형 자석부착형 스트레이너를 통해 수돗물에 쇳가루 출수로 인한 시민불편사항을 사전에 예방할 수 있고, 대형수도계량기 회전 불량 등으로 인한 요금 분쟁을 해소할 수 있다. 또한, 시민고객에게 안전한 수돗물 공급으로 음용률 향상에 기여하고 대형수도계량기 수명연장에 따른 예산을 연간 2억5천만 원 절감할 수 있다.

시범설치 기간 1년 이상 경과된 결과 현재까지 전혀 이상이 없는 상태로 이는 효과가 발생됐다는 증거로 전국 지방자치단체 관련 부서 및 수자원공사에 구매시방서 반영·설치 홍보할 계획이다.