초록 ▼

연구의 목적
○ 최종목표
- 보유기술의 개선
- 실내모형시험, 현장실증시험 및 수치모의를 통한 개발기술의 정량적 검증(기존기술 대비 개발 기술의 성능, 시공성, 경제성, 장기적 안정성 등 개발기술의 우수성)과 지적재산권을 등록
- 설계 및 시공기술의 전과정 표준화
- 비용절감효과 분석
- 정량적으로 입증되어 기술실시권리가 확보된 개발기술의 우수성을 마케팅, 영업 및 홍보에 활용하여 사업화 기반 마련

○ 성능목표
- 단일필터 취수정 대비 초기 취수효율 20% 개선
- 단일필터

연구의 목적
○ 최종목표
- 보유기술의 개선
- 실내모형시험, 현장실증시험 및 수치모의를 통한 개발기술의 정량적 검증(기존기술 대비 개발 기술의 성능, 시공성, 경제성, 장기적 안정성 등 개발기술의 우수성)과 지적재산권을 등록
- 설계 및 시공기술의 전과정 표준화
- 비용절감효과 분석
- 정량적으로 입증되어 기술실시권리가 확보된 개발기술의 우수성을 마케팅, 영업 및 홍보에 활용하여 사업화 기반 마련

○ 성능목표
- 단일필터 취수정 대비 초기 취수효율 20% 개선
- 단일필터 취수정 대비 장기적 안정성 입증
- 필터재 다짐효율 5% 개선
- 에어써징 효율 5% 개선
- 단일필터 취수정 대비 취수량을 기준으로 경제성 20% 개선

연구의 내용
○ 실내모형시험
- 기존기술인 단일필터 취수정과 개발기술인 이중필터 취수정의 취수량 및 취수효율 평가
- 이중필터재의 층위변화, 두께변화에 따른 최적의 이중필터취수정 개발
- 이중필터취수정에서의 필터재 진동 다짐기술 개발 및 효율성 평가
- 이중필터취수정에서의 에어써징기술 개발 및 효율성 평가
- 실내모형시험을 통한 개발기술의 취수효율성 및 그 적용성 검증

○ 현장실증시험
- 테스트베드 구축(현장실증시험지 선정, 시추조사, 취수정 설계 및 설치)
- 실내모형시험 결과를 바탕으로 한 테스트베드 설계, 운영매뉴얼 개발
- 실규모의 실증시험을 통한 개발기술을 보완하여 그 취수효율성 및 적용성, 장기적 취수효율 검증

○ 수치모의
- 수치해석을 통한 단일필터 대비 이중필터의 효과분석
- 필터재의 두께증가로 인한 효과 분석
- 모델링을 통한 단일필터취수정 대비 장기적인 안정성 평가

○ 표준화 및 사업화
- 표준화된 설계서(설계도면 및 사양서, 내역서 등)와 체계적인 시공을 위한 시방서 개발
- 취수용량 대비 공사비용, 유지보수비용 절감효과 분석 및 LCC 절감효과 분석
- 논문게재 및 지적재산권 등록
- 기술개발 결과물의 현장적용 및 수요자의 요구 만족도 측정
- 정량적 효율검증과 지적재산권 확보 후 사업화 추진

○ 보유기술의 개선
- 최적 이중필터층을 개발하고 필터재 진동 다짐기술과 에어써징기술을 결합하여 성능 개선 (취수효율 20%, 다짐효율 5%, 에어써징효율 5%, 경제성 20% 개선목표)

연구개발 성과
○ 실내/현장 실증시험 및 수치모의를 통한 검증과 논문게재, 지적재산권 취득
- 개발기술의 최적 설계인자 확보 및 장기적 취수안정성을 입증, 특허·신기술을 출원 및 등록 (논문 6건(SCI 1건 포함), 특허등록 3건, S/W 1건, 계약서 4건, 청년고용 4건, 보고서 12건)
○ 테스트베드 구축 및 실규모 현장검증을 통한 기술수준 향상
- 지층구성이 다른 2개소의 테스트베드를 선정하여 각 테스트베드에서 실규모 실증시험을 수행하여 개발기술의 성능과 최적의 이중필터 형성기술을 객관적으로 입증
○ 설계 및 시공기술 표준화
- 연구과제의 최종성과를 바탕으로 설계기준(설계서 및 사양서) 및 운영매뉴얼, 표준시방서(주요 우물자재의 재질과 규격과 설치기준) , 유지관리지침서 등을 표준화 완료
○ 현장적용을 통한 효과 검증
- 기술개발 결과물은 두 차례에 걸친 현장적용을 통해 시범적으로 그 성능을 평가하여 개발기술의 성능을 객관적으로 검증 하였음
○ 비용절감 효과 분석 및 사업화
- 공사비, 유지관리비, LCC 저감효과를 평가하였고 평가 자료를 통해 경제적 우수성을 객관적으로 입증하였음. 이를 바탕으로 개발기술에 대하여 기술실시권을 확보하여 사업화 실시

연구개발 성과의 활용계획(기대효과)
○ 활용계획
현장 적용성 : 본 기술은 충적대수층이 양호하게 발달하는 지역에 최적화된 취수공법이며, 강변 여과수 및 해변 여과수를 대상으로 하는 취수정 설치에 우선적으로 적용 가능
실용화 · 제품화 : 본 연구는 실내시험, 테스트베드 구축, 현장실증시험 및 모델링, 공법 표준화 등 단계별로 진행되었으며, 표준화된 개발기술을 기반으로 지적재산권을 획득하여 사업화 기반을 마련한 후 홍보 및 사업화 추진
신사업 창출 : 본 기술은 정수장 취수정 사업에 기 적용된 바 있으며, 향후 수변지역 시설재배지 농업용수 개발사업, 수리시설 말단부 지하수 공급 사업, 지하수 함양사업, 해수 담수화 사업, 양식장, 수협 , 어판장 등을 포함한 해변여과수 개발사업 등 새로운 사업으로 적용을 확대해 갈 수 있음

○ 기대효과
과학기술적 측면 : 취수량 증대, 장기적 취수효율 안정성, 경제성, 시공성, 수질 등에 강점이 있어 기존공법에 비해 확고한 경쟁력 우위를 점할 수 있고 강변(해변)여과수 개발에 선도적 기술로 평가될 수 있으며, 수직 취수정의 표준모델로 자리매김할 수 있을 것으로 기대됨
사회·경제적 측면 : 상수도 취수시설로서 오염에 대해 자연여과 및 자정효과를 기대할 수 있고 물부족 해소에 효과적 대응 가능. 4대강 유역 수변지역의 대규모 시설재배지에 적용시 안정적인 용수공급이 가능하여 농업 경쟁력 제고. 어항의 해수 취수시설로 적용될 경우, 해수공급 역할 외 수산물의 유통·가공시설 등 다양한 경제적 이익창출 가능. 국내 소규모 해수 담수화시설로 도 서지역에 활용성 기대. 정호수명이 길어 폐공에 의한 지하수 오염을 방지하고 우수한 취수효율 과 시설 집약화로 지하수 난개발 억제 및 수자원의 효과[적 활용과 유지관리에 유리. 또한, 20년 운영 시 일반수직정 대비 48%, 방사상집수정 대비 71%의 비용절감 효과 예상
정책적 측면 : 향후 발생가능한 물 부족 사태를 대비하여 다양한 수원에 대한 취수기술 확보가 필요하며, 본 기술이 유용하게 활용될 것으로 기대. 물 부족 국가는 안보차원에서 물 산업을 육 성하고 있으며, 우수 취수기술의 개발은 수출 산업화와 해외진출 확대에 큰 도움이 될 것으로 기대. 기후 변화와 인구증가에 따른 세계적 물 부족 현상, 산업발달에 따른 심각한 물 오염으로 해수담수화 시장이 지속적으로 성장할 것으로 예측되며 해수담수화시설, 발전시설 등의 취수시 설 부분으로 영역 확대 및 국가원조사업(ODA)에 진출이 가능. 해외 물부족 지역, 음용수에 대한 질적 향상을 요하는 지역을 대상으로 기술수출이 가능하며, 이로 인한 국가 이미지 상승효과가 기대됨

(출처 : 요약문 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 5
• 요약문 ... 6
• 목차 ... 9
• 표목차 ... 12
• 그림목차 ... 21
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 31
• 가. 연구개발 추진 배경 ... 31
• 나. 연구개발 필요성 ... 31
• 다. 연구개발 범위 ... 35
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 36
• 2-1 주요 연구내용 및 수행절차 ... 36
• 가. 주요 연구내용 ... 36
• 나. 수행절차 ... 39
• 2-2 실내모형시험(1차년도) ... 40
• 가. 단기 실내모형실험 개요 ... 40
• 나. 단기 실내모형시험 성과분석 ... 42
• 다. 장기 실내모형시험 개요 ... 49
• 라. 장기 실내모형시험 성과분석 ... 52
• 2-3 해변여과수(2차년도) 현장실증시험 ... 79
• 가. 해변여과수(테스트베드 1) ... 79
• 나. 해변여과수 단기시험 성과분석 ... 98
• 다. 장기시험 성과분석 ... 109
• 라. 장기시험 이후 단계 대수성시험 성과분석 ... 111
• 마. 수질특성 평가 ... 118
• 바. 에어써징 효율평가 ... 130
• 사. 현장실증시험 성과 종합 ... 134
• 2-4 강변여과수(3차년도) 현장실증시험 ... 136
• 가. 강변여과수(테스트베드 2) ... 136
• 나. 단기시험 성과분석 ... 160
• 다. 장기시험(1차) 성과분석 ... 178
• 라. 장기시험(2차) 성과분석 ... 188
• 마. 장기시험 이후 추가 단기시험 성과분석 ... 196
• 바. 수질특성 평가 ... 202
• 사. 에어써징 효율평가 ... 208
• 아. 현장실증시험 성과 종합 ... 210
• 2-5. 협동연구기관 연구수행내용 및 성과(대상부지조사) ... 211
• 가. 실증실험대상부지 조사 ... 211
• 나. 1차년도 실증실험 대상부지 조사 ... 220
• 다. 2차년도 실증실험 대상부지 조사 ... 235
• 라. 3차년도 실증실험 대상부지 조사 ... 247
• 2-6. 위탁연구기관 연구수행내용 및 성과(수치모의) ... 260
• 가. 연구목적 ... 260
• 나. 연구방법 ... 260
• 다. 연구내용 ... 260
• 라. 연구결과 ... 261
• 2-7. 연구개발 성과 ... 287
• 가. 논문 ... 287
• 나. 특허 ... 287
• 다. 기술요약정보 ... 288
• 라. 비즈니스모델(BM) 및 기술가치평가 ... 294
• 마. 설계서 및 사양서 ... 302
• 바. 운영매뉴얼 ... 308
• 사. 표준시방서 ... 320
• 아. 설계기준 ... 330
• 자. 유지관리지침서 ... 348
• 차. 소프트웨어 ... 361
• 2-8. 연구결과 ... 362
• 가. 기술적성과 ... 362
• 나. 경제적성과 ... 371
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 373
• 3-1. 목표 ... 373
• 가. 최종 성과 목표 및 평가 방법 ... 373
• 나. 단계 성과 목표 및 평가 방법 ... 374
• 다. 연차별 성과 목표 ... 375
• 3-2. 목표 달성여부 ... 380
• 가. 달성도 ... 380
• 3-3. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책(후속연구의 필요성 등) ... 381
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 382
• 가. 생활용수용 취수정 설치사업(정수장 등) ... 382
• 나. 농업용수용 취수정 설치사업 ... 382
• 다. 해변여과수용 취수정 설치사업 ... 382
• 라. 공업용수용 취수정 설치사업 ... 383
• 마. 지하수 함양 사업 ... 383
• 붙임. 참고문헌 ... 384
• 끝페이지 ... 386