1-1. 제품도입의 필요성
(1) 깨끗하고 안전한 물관리 체계 구축
차염투입설비는 차아염소산나트륨(Sodium Hypochlorite, 이하 차염)을 투입하여 수돗물을 살균/소독하는 설비이며, 기존 염소가스를 사용하여 수돗물을 소독하던 염소투입설비의 대체 안전소독방법으로 최근 K-water 및 지자체에서 각 취/정수장 및 배수지 등에 전반적으로 도입중이다.
차염은 염소와 동일하게 소독능력이나 수용처까지의 잔류염소 유지를 통해 깨끗하고 안전한 수돗물 공급에 적합한 소독제이지만, 보관시 온도 및 저장기간에 따라 빈혈유발물질인 클로레이트가 발생하기 때문에 환경부 수처리제 기준 (환경부 고시 제2017-190호)에 따라 2종기준 이상으로 품질관리가 필요하다. 따라서 위 기준을 만족할 수 있는 차염품질 유지를 위해 적정한 보관기간과 온도유지 기능을 포함한 표준화된 차염투입설비가 필요하다.
(2) 대규모 차염투입설비 도입 및 개대체 사업 기간단축 및 비용절감
차염소독설비는 크게 시판차염 소독설비와 현장 차염발생설비로 나뉘며, 두 설비 모두 지난 2020년부터 대규모 국가예산을 투입하여 설치 및 운영되고 있다. 추가적으로 스마트워터시티(SWC), 스마트관망관리, 지방상수도 현대화사업 등을 통해 배수지나 상수도 관말의 잔류염소 적정유지를 위한 재염소투입설비도 전국적으로 확장되고 있다.
차염투입설비는 시판차염 소독설비, 현장 차염발생설비, 재염소투입설비에 모두 설치되어야 하는 기본설비이기 때문에 마찬가지로 다수의 현장에 적용되고 있으며, 차염소독 전환의 적기추진과 예산절감을 위해서는 사업기간 최소화 및 원가절감이 필수적이다. 다만, 기존의 차염투입설비는 저장 및 투입장치를 포함한 각각의 부대설비와 약품배관 및 전기배선의 설치가 모두 현장에서 이뤄져 설치시간 및 비용상승의 원인이 되고 있다. 그러므로 수행과제인 차염투입설비를 패키지화한 투입지점용 일체형 차염투입기 (이하 “일체형 차염투입기”)는 기존 차염투입설비의 단점을 보완하여 안전소독설비의 적기추진과 국고절감에 기여할 것이다.
(3) 해외진출 사업경쟁력 강화
패키지 수처리 시스템 (Packaged Water Treatment)은 글로벌 시장에서 2021년 24.4조원으로 집계되었고, 2029년까지 61.6조원으로 매년 10.9% 증가될 것으로 예측되고 있다. 이중 아시아 태평양지역 신흥 도상국의 도시화와 깨끗한 물의 중요성에 대한 관심 증가로 패키지 수처리 시스템에 대한 수요가 증가될 것으로 보인다. 특히 인도네시아 (섬 17,509개)와 필리핀 (섬 7,107개)과 같은 섬이 많은 동남아 국가들은 대규모 정수장보다는 지역별 소규모의 패키지형 차염투입기 설치를 통해 빠르고 경제적인 소독 솔루션을 선호할 것으로 예상된다. 따라서 기존 차염투입설비를 모듈화한 일체형 차염투입기의 원가절감은 동남아시아를 포함한 글로벌 경쟁력 강화에 필수요소이다.

1-2. 제품의 특징
(1) 설치시간 및 비용
기존 정수장 내에서 분산형 차염투입설비는 주로 메인 차염저장실과 각 투입지점 (전차염, 중차염, 후차염)의 거리가 멀어 한 곳에서 모든 투입지점으로 차염을 투입하기 어려운 조건일 경우 사용된다. 분산형 차염투입설비는 차염투입펌프 스키드, 차염저장탱크, 제어반 등 차염의 보관과 투입관련 설비들이 독립적인 공간에 개별적으로 설치되어 각 설비간의 배선 및 배관이 복잡하게 연결되어야 하고 설치면적이 비교적 많이 소요된다. 따라서 설치장소가 비좁고 투입지점이 많은 경우 건축 및 설치 시공기간이 증가하고, 이에 따른 현장 자재비, 노무비, 경비 등의 비용이 과다발생할 수 있다. 본 수행과제를 통해 개발된 일체형 차염투입기는 기존 분산형 차염투입설비의 구성품과 장비간의 배선 및 배관을 포함하여 모듈화된 제품으로 현장에 제품을 고정한 후 투입지점까지의 배관 및 제품전원 연결만으로 쉽게 설치할 수 있다.

(2) 차염품질유지
재염소투입설비는 정수지로부터 거리가 멀어 잔류염소를 유지하기 어려운 배수지나 관말에 설치되어 수용가까지 안전한 수돗물을 공급하기 위해 설치된다. 배수지나 관말은 지역에 따라 운영실 및 제어실에서 멀리 떨어져 있고 넓게 분포되어 있어 주기적인 차염 충진 및 품질관리가 어렵다.
특히 차염 저장시간과 온도는 빈혈물질인 클로레이트 농도 증가와 차염농도 저하 속도에 영향을 미쳐 일정 수준의 저장시간과 온도를 유지함으로써 환경부 수처리제 기준2종이내 차염품질을 유지할 수 있는 설비구성이 필수이다. 환경부 기술진단 매뉴얼 (2021. 04)에 따르면, 현장 차염발생설비의 저장탱크는 하절기 20℃ 이하로 유지되어야 하며, 시판차염 투입설비의 저장탱크는 하절기 15℃로 유지되어야 한다. 미국 Powell 사의 “Sodium Hypochlorite Decomposition Software” 이용한 분석결과 30일간 저장차염 온도를 15℃로 유지시 저장차염의 농도는 최초 농도(12%)의 10%이내로 유지됨을 확인하였고, 클로레이트 6000ppm이하 농도의 차염은 2종기준 상한 10,000ppm 이하로 유지됨을 확인하였다.

(3) 설치면적
일체형 차염투입기는 기존 분산형 차염투입설비나 재염소투입설비에 비해 전체 규격을 최소화하여 투입지점의 조건에 제약받지 않고 좁은 공간에도 설치할 수 있어 설치면적을 30.63%으로 축소하였다. 특히 필요시 컨테이너 내부에 설치 및 고정된 상태로 이송하여 설치함으로써 별다른 건축시공 없이 사용할 수 있어 설치편의성이 대폭 향상되었다.

(4) 화학물질 취급안정성
일체형 차염투입기는 차염누액 발생시 외부로 누출되는 것을 방지시키는 누액방지턱과 누액시 알람 경보를 발생시키는 누액감지기를 설치하여 차염투입을 긴급차단할 수 있는 기술이 적용되었다. (특허 제10-0958451호)

(5) 차염 투입정밀성
차염은 자연적으로 기포(산소)가 발생하는 액체이기 때문에 차염이 이동하는 배관길이 및 구조가 복잡해질수록 기포의 압축 군집 현상이 발생할 가능성이 높으며, 이로인한 관막힘, 내압증가로 인한 배관누액, 투입정량성 저하, 약품유량계 헌팅과 같은 현상이 발생될 수 있다.
기존 정수장 분산형 차염투입설비나 배수지 및 관말의 재염소투입설비는 투입설비와 저장탱크가 각각 설치되어 설비간 차염이송경로가 길지만, 일체형 차염투입기는 저장탱크와 투입설비가 일체화되어 저장탱크로부터 투입펌프까지의 배관길이를 최소화 (기존 분산형 차염주입설비 대비 78.72%)하여 기포 군집현상을 최소화하고 투입정밀성을 향상하였다