초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
안전한 상수원의 확보를 위한 실시간 수질 감시 시스템에 국산 센서를 적용하기 위한 다항목 측정기 개발

□ 연구개발성과
가. 정성 성과
✔ 수질냄새측정장치(PCS) : 2개의 스위칭 밸브 및 건조퍼지 과정을 통해 수분을 충분히 제거하여 최적의 조건에서 수질 중의 low ppt 수준의 냄새물질 분석 가능
✔ 질산성질소 측정 모듈 : 질산성질소 센싱 멤브레인과 센서 body 개발완료. 1개의 기준전극과 6개의 질산성질소 센서를 array하여 하나의 모듈로 제작하여 측정값의 d

□ 연구의 목적 및 내용
안전한 상수원의 확보를 위한 실시간 수질 감시 시스템에 국산 센서를 적용하기 위한 다항목 측정기 개발

□ 연구개발성과
가. 정성 성과
✔ 수질냄새측정장치(PCS) : 2개의 스위칭 밸브 및 건조퍼지 과정을 통해 수분을 충분히 제거하여 최적의 조건에서 수질 중의 low ppt 수준의 냄새물질 분석 가능
✔ 질산성질소 측정 모듈 : 질산성질소 센싱 멤브레인과 센서 body 개발완료. 1개의 기준전극과 6개의 질산성질소 센서를 array하여 하나의 모듈로 제작하여 측정값의 drift 및 오차범위 최소화
✔ 전기전도도 전극 개발 완료
✔ 탁도 센서 형식승인 완료
✔ 휴대용 수질 다항목 측정장치 개발 완료
✔ 다항목 수질 및 수량 계측기 개발
- 수질의 화학적 또는 물리적 특성을 파악
- 신호처리 및 제어용 MCU 설계
- 센서 신호 간섭 억제 회로 구현
- 센서 모듈과 다항목 계측기 간의 통신 프로토콜 설계
- 원수의 흐름을 고려한 밸브와의 연동 제어
✔ 현장 환경에 맞는 계측 시스템 개발
- 취수장 및 정수장에서 활용 될 수 있는 다항목 수질 계측 시스템 개발
- 댐, 호소, 강 등 상수원에서 활용될 수 있는 다항목 수질 계측 모듈개발
- 관리자가 간이로 활용 할 수 있는 개별 수질 계측 장치 개발
✔ 계측 데이터의 정확성 및 신뢰성 향상
- 개발 센서 정밀도 향상
- 복합센서 교정(Calibration)기능 강화: 자동교정 시행/교정 간격 연장(20일 이상)
- 센싱 환경 최적화(물리적 구조 및 내구성) : Sample 최적화
- 연속 측정 시 데이터의 신뢰성을 확보하기 위한 알고리즘 적용(실시간 재전송, 일정기간 데이터 재전송, 통신 이중화 등)
✔ 상수원 통합관리 임베디드형 측정계측 시스템 개발
- 무인 상시 모니터링 기능 구현 : 24시간/일 측정 최대시간 10분/회 미만 측정가능 모듈 확보
- 모니터링 소프트 웨어 구축 및 저전력 저비용 시스템 구축
✔ 현장적용 테스트베드 구축 및 운영
- 3개소 내외 시범적용
- 통합운영시스템 구축
✔ 원격제어 시스템 개발
- Server와 측정 계측 장치와의 연동을 통한 원격제어 시스템 개발

나. 정량 성과
✔ SCI급 학술지 : 3건(1건 추가 게재 리뷰 중)
✔ 비SCI급 학술지 : 2건
✔ 국내 학술발표 : 8건
✔ 국외 학술발표 : 3건
✔ 국내 특허 출원 : 6건
✔ 국내 특허 등록 : 11건
✔ 국외 특허 출원 : 1건
✔ 국외 특허 등록 : 2건
✔ 고용 창출 : 14건
✔ 홍보 실적(학술회,간담회, 세미나, 워크샵, 박람회) : 28건
✔ 포상 및 수상 실적 : 3건
✔ 국내 매출 실적 : 17건(9.8 억 원)
✔ 국외 매출 실적 : 20건(8.5 억 원)

□ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
가. 파급 효과
✔ 센서노드 및 모듈 시스템의 국산화를 통한 국내 측정기기 산업 활성화
✔ 국산화를 통한 유지보수 비용 절감
✔ 무인시스템으로 효율적인 인력 및 관리 경비 운용 가능
✔ 일시적 측정이 아닌 실시간 환경 감시 시스템 구축
✔ 상수원의 지속적인 관리를 통한 상수원 수질 개선 및 환경 변화에 따른 상수원 수질의 변화 관측 및 대비
✔ 실시간 수질 측정 장치 보급을 통한 안전한 먹는 물 관리 가능

나. 성과 의의
미래의 물 산업은 인공지능과 빅데이터를 활용하여 실시간으로 수량과 수질을 예측·관리하는 스마트 시스템으로 진화될 전망이다.
이러한 흐름에 발맞추어 본 기술은 IoT를 기반으로 서버와 측정 장치를 연동함으로서 장소에 구애받지 않고 실시간 모니터링이 가능한 원격제어 시스템을 실현하였다.
환경 사고 발생 시 빠른 대응을 통해 오염 확산 예방 및 원격 제어가 가능한 효율적인 물 관리를 실현할 수 있다.

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 그린패트롤 측정기술개발사업 최종보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 7
• 1. 연구개발 과제의 개요 ... 9
• 1-1. 연구개발 목적 ... 10
• 가. 수질 측정 센서 개발 기술의 국산화 ... 10
• 나. 다항목 수질 측정 센서 어레이 기술 개발 ... 11
• 다. 수질 측정 모듈의 국산화 ... 12
• 라. 신규 수질오염 물질 측정 기술 개발 ... 13
• 마. 선행 연구 개발을 통한 지하수 오염 모니터링 센서기술 달성 ... 14
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 19
• 가. 연구개발의 중요성(필요성) ... 19
• 나. 연구개발의 국내·외 현황 ... 20
• 1-3. 연구개발 범위 ... 27
• 가. 연구개발의 최종 목표 ... 27
• 나. 연도별 연구개발의 목표 및 내용 ... 30
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 32
• 2-1. 연구 개발 결과 ... 32
• 가. 연구개발 추진 전략 ... 32
• 나. 연구 개발 추진 체계 ... 33
• 다. 연구 개발 추진 일정 ... 34
• 2-2. 연구 개발 수행 내용 ... 35
• 가. 수질 및 수량 계측 센서모듈 개발 ... 35
• 2-3. 연구 개발 성과 ... 200
• 가. 기술적 성과 ... 200
• 나. 경제적 성과 ... 240
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 243
• 3-1. 목표 달성도 ... 243
• 가. 연차별 개발 목표 및 달성도 ... 243
• 나. 성과 목표 및 달성도 ... 245
• 다. 연구개발 목표 달성도 ... 247
• 3-2. 관련 분야 기여도 ... 248
• 3-3. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책 ... 248
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 249
• 4-1. 연구개발결과의 활용방안 ... 249
• 4-2. 추가 연구의 필요성 ... 250
• 4-3. 사업화계획 및 효과 ... 251
• 4-4. 기술인력 활용방안 ... 254
• 4-5. 기대성과 ... 255
• 끝페이지 ... 257