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[주목받는 기업·기술] ㈜이지스가 개발한 다기능 수처리장치 ‘I-Water’
이름 관리자 waterindustry@hanmail.net 작성일 2017.02.03 조회수 297
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주목받는  기업·기술  ㈜이지스


㈜이지스가 개발한 다기능 수처리장치 ‘I-Water’

국내 수처리기 최초로 NET 인증 및 조달우수제품 선정


기존 제품 개별구입 대비 30% 이상의 경제적 절감효과와
통합기능에 따른 70% 이상의 공간효율로 설치공간 확보…유지관리비 절감
상수도사업 및 수력·화력발전 현장 등 적용 가능…해외제품 대체할 기술경쟁력 확보

 


   
▲ ‘배관 부식·스케일 억제 및 제거용 다기능 수처리장치(I-Water)’개발 책임자인 정선구 ㈜이지스 부사장.
매년 수돗물 생산 시 관로의 주기적인 세정 및 관리가 이뤄지지 않고 있어 수도관의 부식 문제가 심화되는 추세로, 이는 곧 정수기, 온수기 및 연수기 등의 부대 경비로 인한 가정경제의 손실로 이어지고 있다. 또 배관의 노후 및 녹 발생에 따라 배관 및 건물의 수명이 단축됨은 물론, 누수와 같은 사고로 국가경제에 막대한 타격을 입히고 있어 사회적인 문제로 이어지고 있다.

이러한 가운데 국내 물리적 수처리기 생산업체 최초로 국가 신기술(NET) 인증 및 조달우수제품 인증을 획득한 ㈜이지스(대표이사 명달호·www.hi-water.co.kr)가 지난 2015년 개발·상용화에 성공한 ‘배관 부식·스케일 억제 및 제거용 다기능 수처리장치(I-Water)’가 그 대안으로 주목받고 있다.

2005년도에 설립된 이래 깨끗하고 안전한 수돗물을 공급하고 친환경 수질개선에 앞장서온 ㈜이지스는 그동안 수질개선과 관련해 연구·개발된 환경기술과 노하우를 바탕으로 ‘배관 부식·스케일 억제 및 제거용 다기능 수처리장치(I­Water)’를 개발, 삶과 건강의 근원인 맑고 깨끗한 수돗물 공급에 최선의 노력을 기울이고 있다.

 

 

 

   
▲ 경기도 수원시 소재의 ㈜이지스 사옥 전경.

기존 녹·스케일 세척장치 개별 설치·관리 한계

 

국내 매설된 전체 상수관로 연장 중 설치된 지 20년 이상 된 관로는 약 106.26㎞로 전체의 58.8%에 달한다. 연간 누수되는 수돗물로 인한 경제적 손실은 매년 6천59억 원 이상이며, 보수비용 또한 약 1천800억 원 이상 소요되는 실정으로 노후화로 인한 국민의 수돗물 불신도 심화되고 있다.

사용자의 수돗물 불신을 해소하고 관로 노후화로 인한 경제적 손실을 방지하기 위해서는 급수관로 내에 스케일·녹과 같은 부식을 방지·제거할 수 있는 수처리장치를 설치하는 방안이 있다. 또 기존에 설치된 관로 내부에 형성된 물때·녹·스케일 등을 물리적인 장치를 사용해 세척할 수 있는 세척장치의 투입구도 하나의 방법이다.

현재 국내외 급수관로에는 관로의 스케일·부식을 방지하는 수처리장치와 세척용 폴리 피그(Poly Pig)를 이용해 관로 내부의 스케일·부식을 제거하기 위한 점검·세척장치가 각각 개별로 설치, 운영, 관리되고 있다. 그러나 장치를 개별로 구입·설치함에 따른 공간 낭비와 유지 관리의 불편함은 물론이고, 개별 구입 및 설치로 인한 경제적·시간적 손실이 발생하다 보니 주기적이고 효과적인 유지관리가 이뤄지지 않는 형편이다.

기존 수처리장치는 개폐(開閉)가 불가능한 구조로 주기적인 유지관리가 불가능해 기능이 저하되는 문제점이 있고, 관로 점검·세척장치는 주기적인 활용가치가 미흡한 편으로 현재 활용도는 10%에 불과하다. 이에 ㈜이지스는 기존 장치의 문제점을 개선하고 관로 세척장치와 수처리장치를 통합한 ‘배관 부식·스케일 억제 및 제거용 다기능 수처리장치(I-Water)’를 개발, 저조한 수돗물 신뢰도를 회복하기 위해 나섰다.

철 입자구조 변환해 부식인자 사전에 제거·방지

   
▲ ‘I-Water’200㎜, 300㎜ 제품 사진.
‘I-Water’는 △아연의 이온결정화 부식 방지 기술 △촉매를 이용한 부식·스케일 억제 및 제거 기술 △폴리피그 및 CCTV를 이용한 세척·진단장치 기술 등 3가지 기술을 통합한 일체형 장치이다. 수처리·관로 내부 세척·진단 등의 기능을 통합한 다기능 장치와 기존의 차단밸브를 호환하여 급수관로와 같은 유체 이송 배관 환경에 적용이 가능하다.

장치는 수처리 제품의 분리 개폐 구조에 따른 효율적인 반응관 세척 및 유지관리를 가능케 하는 동시에, 관로 세척장치와 수처리 기능을 통합해 개별구입·설치비, 공간, 유지관리비 등을 절감한 획기적인 제품이다. 이 장치는 관로 내부를 이송하는 유체, 즉 급수 속에 포함되어 있는 용존산소(O2)를 통해 산화·부식을 발생시키는 철의 입자 구조를 침상구조에서 구상구조로 변환시켜 스케일이나 녹과 같은 부식 인자를 사전에 제거·방지하는 원리로 작동이 이뤄진다.

아연 반응관의 갈바닉(Galvanic) 이온교환 원리와 전기석인 천연 광물질 촉매의 전자기 효과에 의한 히드록실(Hydroxyl, 수산기) 음이온의 원리를 활성화시키는 것이 핵심원리이다. 특히 외부동력 없이 유체의 흐름에 따라 운영과 작동이 이뤄지며 장치 구조상 개폐 및 분리가 가능해 주기적인 유지·보수를 통해 기술의 효과를 지속적으로 유지할 수 있다는 특징 및 장점이 있다.

 

고농도 천연 광물질 활용…전자기 발생효과 극대화

 

‘I-Water’는 고농도 천연 광물질을 세라믹 형태로 이용하여 이온 및 전자기 발생 효과를 가진다. 이때 발생되는 0.06㎃ 전류(0.3마이크로당 100만 볼트(V)의 전위차 발생) 및 히드록실 음이온(682 ION/cc)에 의한 전자기 방사로 산화 입자구조가 분해되며 이와 동시에 스케일과 녹이 제거된다.

아연 소재 반응관은 갈바닉 이온교환 원리에 의한 부식 및 스케일 방지와 회전형 반응관의 다공(Hole)을 통해 유체와의 접촉 면적을 최대로 하여 아연이온의 철의 산화 방지 효과를 극대화시킨다. 즉 철보다 이온화 경향이 큰 아연이 끊임없이 이온화되어 산소와 먼저 결합함으로써 철과 산소가 더 이상 반응할 수 없게 되면서 부식이 방지되는 원리이다.

천연 광물질에 의해 압력과 마찰을 가하면 강한 전자가 방출되는데, 방출된 전자가 물(H2O)과 만나면 물에서 단분자로 분해된 수소이온과 결합하여 히드록실 이온이라는 계면활성물질의 음이온을 발생시킨다. 이때 발생된 히드록실 음이온은 침투력, 세척력, 분해력이 탁월하여 녹이나 스케일 등과 같은 물질의 입자구조인 침상구조를 구상구조로 변환, 배관 내 벽에 부착된 녹 및 스케일을 제거한다. 또한 붉은색 녹과 산화철, 천연 광물질 전자가 반응하여 수소와 검은색 철 마그네타이트로 환원이 이뤄지며 더 이상 산화 반응이 발생하지 않는 안정적인 철로 변한다.

 

   
▲ ‘I-Water’의 MCT몸통가공 및 수압실험 모습.
   
▲ ‘I-Water’의 수질·내압 실험 모습.

데모 플랜트서 성능 재현…부식·스케일 70% 제거

 

한편, ㈜이지스는 개발기술의 재현성을 확인하기 위해 CFD(Computational Fluid Dynamics) 프로그램에 의한 설계 검증을 진행했다. 이는 장치의 유동 분석을 목적으로 한 것으로, △단면 속도 분포 △단면 압력 분포 △유동 해석 등의 항목을 바탕으로 전산 유체해석을 진행한 결과 정상 상태임이 입증됐다. 아울러 실제 환경과 유사한 데모 플랜트(Demo-Plant)를 제작하여 성능 재현도 시행했다.

 

   
 
데모 플랜트는 수처리 시뮬레이터, 아연강관(백관), 탄소강관(흑관) 등으로 구성됐으며 수질분석기를 이용하여 용수 내 철 함유량(㎎/L)을 분석하고 ‘핸드 pH 미터기(Hand pH meter)’로 pH 농도를 측정했다. 결과는 크게 △부식 방지 △녹 제거 △스케일 방지 △스케일 제거 등 네 가지 항목에서 효과를 보였다. 우선 부식 방지 실험에서 약 65% 이상의 녹 발생이 방지되는 것으로 확인됐으며 이는 아연의 갈바닉 이온교환 원리에 의해 산소가 더 이상 반응할 수 없으므로 가능한 것으로 밝혀졌다.

녹 제거 실험 결과 초기 대비 62% 이상의 녹이 제거됐으며 반응관 내부의 전기석인 세라믹에서 강한 전자를 방출하여 철은 부식되지 않는 자철광으로 변화했다. 이와 함께 전자기석인 촉매에 의해 스케일 입자를 침상구조에서 구상구조로 변환시켜 약 70% 이상의 스케일 제거 및 방지 효과가 있는 것으로 확인됐다.

 

   
 

수도법 음용수 위생안전기준(KC) 적합 판정

 

이와 더불어 각각의 실험에서 다기능 수처리장치를 설치한 곳과 그렇지 않은 곳의 부식·녹 방지 및 제거율을 약 30일간 정량적으로 시험·측정하는 실험도 진행했다. 그 결과 물의 산성도에 따라 약간의 차이는 있었으나 ‘I-Water’가 설치된 곳에서 약 65%의 부식 방지율과 약 62%의 녹 제거율이 확인됐다.

㈜이지스는 이러한 기술력을 바탕으로 여러 공인시험 성적서를 취득했다. 한국화학융합시험연구원에 내압 및 누설 시험, 소음 시험, 코팅강도 및 핀홀 시험 등의 내구력 시험과 부식 방지·제거 실험 등의 수질분석을 의뢰, 시험한 결과 수도법에 따른 음용수 위생안전기준(KC) 적합 판정을 받았으며, 특히 토르마린 촉매의 살균 효과로 80% 이상의 살균 능력을 검증 받았다.

 

구조·기술 특허…유럽 안전 방폭 시험 규격 획득

 

뿐만 아니라 ‘I-Water’는 구조 및 기술에 대한 특허, 유럽 안전 방폭 시험 규격(CE/ATEX)을 비롯해 지난 2015년 4월 산업통상자원부의 국가 신기술 인증인 ‘NET(New Excellent Technology) 인증(제0926호)’을 획득했다.

이는 국내외 수처리장치 최초로 제품의 성능 인증을 획득한 것으로, 같은 해 7월에는 중소기업청으로부터 중기청 제품 성능 인증(제15-1297호)을 받아 우수성을 인정받았다. 이듬해인 2016년 2월에는 한국상하수도협회의 위생안전기준인 KC 인증을 획득한 데 이어 2016년 6월 조달청으로부터 우수제품 인증을 획득, 조달우수제품으로 선정되면서 제3자 단가계약을 체결했다.

이와 더불어 ‘I-Water’의 활발한 홍보를 발판으로 ㈜이지스는 각종 부처에서 기술실용화에 대한 공을 인정받았다. 2015년 9월과 11월에 각각 환경부와 산업통상자원부 장관으로부터 표창을 받았으며, K-water와 환경산업기술원으로부터 각각 기술혁신상과 물관리우수상을 수상, 제품 개발을 통한 업계 기여도를 높이 평가받았다.

 

   
▲ ㈜이지스는‘다기능 수처리장치(I-Water)’를 개발하여 물리적 수처리장치 최초 국가 신기술(NET) 인증을 받았다.
   
▲ ㈜이지스가 취득한 국가 신기술(NET) 인증서, 조달청 우수제품지정증서, 중소기업청 성능인증서, 위생안전기준(KC) 인증서(왼쪽부터).

현재 ㈜이지스는 △이온결정화 촉매 수처리 밸브 △반응관을 이용한 수처리장치 △회전형 반응관을 이용한 수처리장치 △다기능 수처리장치 등 4개의 기술에서 특허등록을, 냉각수 배관 이온결정화 촉매수처리장치에 대한 특허출원을 받은 상태이다.

 

   
▲ ㈜이지스의‘다기능 수처리장치(I-Water)’는 정부 및 지자체 시설, 산업용 시설, 주거용 시설, 상업 및 공공시설 등의 분야에 적용이 이뤄지고 있다. 사진은 국가산업단지(왼쪽), K-water(가운데), 화력발전소에 설치된 모습.


정부·지자체 시설 등 다양한 분야서 적용 활발

 

‘I-Water’는 「수도법」 제14조1항, 수도법 시행령 24조2에 의거하여 현행 수도법 상 정부, 지자체 등 공공기관 납품이 가능한 국내외 최초로 성능을 인증받은 제품으로 강관, 동관, 스테인리스관, 플라스틱관, 주철관 등 각종 배관에 적용이 가능하고 냄새 제거 및 살균에도 탁월하다. 이에 더해 수질 pH 농도 안정화 등의 기능에서도 효과를 보이고 있다.

   
▲ ㈜이지스는 물리적 수처리 신기술 분야의 각종 전시에서 ‘I-Water’를 선보이는 기회를 가졌다.
현재는 정부 및 지자체 시설, 산업용 시설, 주거용 시설, 상업 및 공공시설 등의 분야에 적용이 이뤄지고 있으며 각 지역별 배수지, 간이 정수시설, 취수시설 등의 급수 배관, 공장·발전소·선박 등의 산업용 배관, 산업용 보일러, 냉각탑, 열교환기, 연립·단독 주택 및 각종 공공건물의 급수관 등 다양한 곳에 활용이 가능하다.

이 밖에도 보일러 급수, 급탕 보급수, 냉·난방 순환수, 온도 150℃ 산업용 냉각순환수 부문에서도 장치의 효과가 입증됐다. 약 30일간의 시험 기간을 두고 진행한 호텔 보일러 부식 및 스케일 제거 시험에서는 수처리장치 설치 후 기존에 생성되어 있던 스케일이 제거되면서 연료 손실을 방지하고 열 전도율을 높여 약 70% 이상의 보일러 성능이 향상됐다.

이를 바탕으로 ㈜이지스는 보일러 급수라인, 화학공장 냉각라인, 발전 냉각수라인, 상수도 급수라인 등 다양한 제품에 설치해 성능 검증에 만전을 기하고 있다. 한국유체기계학회 논문, 대한설비공학회의 설비저널, 상하수도신문 등 다양한 매체에 자체 기술을 홍보하고 있으며, 특히 ‘국제자원순환산업전’, ‘국제기후환경산업전’ 등 국제 전시에서 물리적 수처리 신기술 분야에서 제품을 선보이는 기회도 가졌다. 특히, ‘I-Water’는 이란 석유공사(NIOC) 및 전력공사(MAPNA)와 중국 소주 동방수처리공사 등 해외에도 수출되고 있다.

 

녹색환경 수질개선 및 해외 경쟁력 확보 유망

 

‘I-Water’는 부식·스케일 억제 및 제거, 세척 및 CCTV 진단 및 점검 기능을 통합한 국내외 유일한 기술개발 신제품으로서 개별 구입비용, 설치비용 및 공간·유지 관리비 등을 약 30% 이상 절감하고 60% 이상의 부식 방지 및 녹 제거 등으로 녹색환경 수질개선에 효과적일 것으로 기대된다.

또 국내외 저효율의 고가 제품에 비해 저비용·고효율의 제품을 개발하여 배관라인이 존재하는 지자체 상수도사업, 수화력 발전, 공업용수가 사용되는 시설 등에 적용이 가능하므로 제품이 범용화된다면 수입되는 해외제품 및 기술로부터 충분한 기술경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 보인다.

‘배관 부식 억제 및 녹 제거용 다기능 수처리장치(I-Water)’ 개발 책임자인 정선구 ㈜이지스 부사장은 “향후 제품 보급화를 통해 보다 깨끗하고 안전한 음용수를 전 국민에게 공급하고자 노력하는 것은 물론 급수 수질관리 및 기술개발에 매진해 국민에게 깨끗한 물을 공급하도록 최선을 다하겠다”고 밝혔다. 

 

[동지영 기자]

 

[『워터저널』 2017년 2월호에 게재]

 

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