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Kafe 바로가기주관연구기관 | 에코셋 Ecoset Co., Ltd. |
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연구책임자 | 황우철 |
참여연구자 | 김은식 , 김동현 , 조민 |
보고서유형 | 연차보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2022-01 |
과제시작연도 | 2021 |
주관부처 | 환경부 Ministry of Environment |
등록번호 | TRKO202300005049 |
과제고유번호 | 1485017542 |
사업명 | 상하수도혁신기술개발사업(R&D) |
DB 구축일자 | 2023-08-23 |
키워드 | 고효율.장수명.자외선 소독.펄스형 UV.대용량 소독·산화 시스템.High efficiency.Long life.UV disinfection.Pulse UV.Disinfection and oxidatiosystem. |
□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
장수명 중압 및 펄스형 자외선램프를 활용한 대용량 소독·산화 장치 개발
◼ 전체 내용
□ 고효율, 장수명 중압(4, 6, 8kW급)램프와 펄스형(10kW급)램프 및 구동용 전자식 안정기 개발
- 중압 램프 수명 6,000hr, 펄스형 램프 수명 11,000hr 이상 구현과 에너지 효율 향상을 위한 램프 설계 및 제작 기술 개발
- 에너지 효율 향상을 위한 고효율, 고역률의 선형성 제어가 가능한 안정기 개발
□ 온라인 기계+화학+마이크로버블 방식 세
□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
장수명 중압 및 펄스형 자외선램프를 활용한 대용량 소독·산화 장치 개발
◼ 전체 내용
□ 고효율, 장수명 중압(4, 6, 8kW급)램프와 펄스형(10kW급)램프 및 구동용 전자식 안정기 개발
- 중압 램프 수명 6,000hr, 펄스형 램프 수명 11,000hr 이상 구현과 에너지 효율 향상을 위한 램프 설계 및 제작 기술 개발
- 에너지 효율 향상을 위한 고효율, 고역률의 선형성 제어가 가능한 안정기 개발
□ 온라인 기계+화학+마이크로버블 방식 세척장치가 구비된 대용량 자외선 소독·산화 장치 개발
- CFD-RED 해석 및 근사최적화 기법을 활용한 자외선 반응기 설계 최적화
- 국제 가이드라인을 충족하는 국제인증시험용 자외선 반응기 용량별 설계 및 인증 수행
- 처리용량 20,000ton/day이상의 자외선 반응기 12개월 이상 현장 운영
- 설치공간/운영비용 각각 10% 이상 절감을 위한 One-Side 유지관리형 램프, 반응기 및 선형성 램프 가변 출력제어 기술 개발
- 개별 램프 출력 모니터링을 통한 램프 수명 진단 및 램프 출력 가감 제어기술 개발
□ 자동 세척기능이 포함된 Online UVT meter개발
- 수질 변화(UVT변화)에 따른 운전 최적화 알고리즘 개발 및 가변 제어 실증화
◼ 1단계
❏ 목표
◦ 고효율, 장수명 중압 및 펄스형 자외선 램프 개발◦ 고효율, 장수명 중압 및 펄스형 자외선 램프용 전자식 안정기 개발
◦ 고효율, 장수명 중압 및 펄스형 자외선 램프용 전자식 안정기 현장 적용 및 운영평가
◦ 최대 처리용량 20,000 ㎥/d(1,500㎥/hr)규모의 대용량 자외선 소독 장치 개발
◦ 온라인 기계+화학+마이크로버블 방식 세척장치 개발
◦ 자동세척기능이 포함된 Online UVT meter 개발
◦ 중압 및 펄스 자외선 소독·산화 장치 개발용 CBD 장치 개발
◦ 연구개발 기술의 사업화 및 사업화 준비
◦ 미생물 데이터베이스 구축
◦ 개발된 자외선 램프의 수처리 소독/산화 공정에의 적용성 평가
◦ 자외선 소독/산화 시스템 평가
❏ 내용
고효율, 장수명 중압 및 펄스형 자외선램프 개발
· 중압 및 펄스형 자외선램프 튜브 에칭 기술 개발
· 냉각특성(수처리용)을 고려한 전극 및 베이스 접합부 형상 설계 및 접합 기술 개발
· 4,6,8 kW 중압 및 10 kW 펄스형 자외선 램프 고순도 전극 및 전극 형상 개발
· 4,6,8 kW 중압 자외선 램프 UVC 파장 집중화를 위한 수은 주입량 및 비활성 가스 혼합 비율 개발
· 10 kW 펄스형 자외선 램프 고순도 전극 및 전극 형상 개발
· 10 kW 펄스형 자외선 램프 비활성 희가스(Xe) 비율 개발
◦ 고효율, 장수명 중압 및 펄스형 자외선 램프용 전자식 안정기 개발
· 중압 자외선 램프 및 펄스 자외선 램프용 전자식 안정기 실시간 제어 및 상태 모니터링을 위한 다양한 통신 인테페이스 구현
· 4,6,8 kW 중압 자외선 램프용 전자식 안정기의 안정적인 전원 공급을 위한 MLC 회로 설계
· 4,6,8 kW 중압 자외선 램프용 전자식 안정기 고효율, 고역률 구현을 위한 AC Square Wave형 안정기 개발
· 4,6,8 kW 중압 자외선 램프용 전자식 안정기 Linear 램프 출력 제어용 FDC 회로 설계
· 중압 및 펄스형 자외선 램프용 전자식 안정기 안정성 및 환경성 시험
· 10 kW 펄스형 자외선 램프용 시머 점등 방식 개발
· 10 kW 펄스형 자외선 램프용 IGBT 전력 회로 설계
◦ 최대 처리용량 20,000㎥/d(1,500㎥/hr) 규모의 대용량 자외선 소독장치 개발
· CFD RED 해석 기반 최대 처리용량 20,000 ㎥/d규모 자외선 반응기 최적화 설계(램프 배열, 배플 위치 및 크기 등)
· CFD RED 해석 기반 2 ~ 36,000 ㎥/d규모의 자외선 반응기 현장 설치(단. 설치현장 여건에 따라 처리용량 변동 가능)
· 실증시설(2~36,000 ㎥/d) 현장 운영 지원
· 유량, 자외선 투과도, 개별 램프 자외선 강도 연동형 통합제어시스템 개발
· One-Side 유지관리형 리엑터 설계 및 램프 가변 출력 제어 알고리즘 도출
◦ 온라인 기계+화학+마이크로버블 방식 세척장치 개발
· 관로형 자외선 반응기용 내압형 와이퍼 칼럼 설계, 제작
· 중압/펄스 자외선 램프용 내열형 와이퍼링 설계, 제작
· 세정액 공급 장치 설계, 제작
· 세척장치 현장 적용 및 성능시험을 통한 보완 개발
· 기계식 세척 장치와의 비교 시험
◦ 자동세척기능이 포함된 Online UVT meter 개발
· Online UVT meter 시제품 설계, 제작
· 자동 세척 기능이 포함된 Online UVT meter 현장 설치 및 운영을 통한 보완 개발
◦ 중압 및 펄스 자외선 소독·산화 장치 개발용 CBD 장치 개발
· CBD 장치 시제품 설계, 제작
· CBD 장치 보완 설계 및 제작
◦ 연구 개발 기술의 사업화 준비
· 국외 인증 시험 Protocol 작성 및 업무 협의
· 사업화를 위한 개발 기술의 국내 홍보 활동(국내 학술대회 또는 전시회 참가)
· 국제 가이드라인을 충족하는 국제인증시험용 자외선 반응기 용량별 설계, 제작
· 해외 전시회 참가를 통한 개발 기술 해외 홍보
· 국외 인증 시험용 자외선 반응기 보완 제작 및 운영 매뉴얼(국/영문) 제작
· 국외 인증 시험용 자외선 반응기 인증기관 발송 및 시험 착수
◦ 개발기술 실증화 단계(4차년도) 추진을 위한 실용기술 평가위원회 평가
◦ IP-R&D
·보유기술/특허의 권리성 분석
·국내외 기술동향조사
·국내외 지재권동향 조사 및 경쟁사 현황조사
·내부역량평가(연구조직, 인력, 장비, 지재권, 기술개발 등)
◦ 미생물 데이터베이스 구축
· 2개 지점 미생물 연속 분석
◦ 개발된 자외선 램프의 수처리 소독/산화 공정에의 적용성 평가
· 2종 이상의 환경 (상수, 하수, 폐수 등)에서 미생물 불활성화 메커니즘 규명
· Pilot plant (lab scale) 자외선 시스템 구축
· 2종 이상의 환경에서 난분해성 미량유해화학물질 산화 특성 평가
◦ 자외선 소독/산화 시스템 평가
· 주관에서 개발된 자외선 램프 시스템에 대하여 spiking test
◼ 2단계
❏ 목표
◦ 고효율, 장수명 중압 및 펄스형 자외선 램프 개발
◦ 고효율, 장수명 중압 및 펄스형 자외선 램프용 전자식 안정기 개발
◦ 고효율, 장수명 중압 및 펄스형 자외선 램프용 전자식 안정기 현장 적용 및 운영평가
◦ 최대 처리용량 20,000 ㎥/d(1,500㎥/hr)규모의 대용량 자외선 소독 장치 개발
◦ 온라인 기계+화학+마이크로버블 방식 세척장치 개발
◦ 자동세척기능이 포함된 Online UVT meter 개발
◦ 연구 개발 기술의 사업화 준비
◦ 미생물 데이터베이스 구축
◦ 개발된 자외선 램프 기반 소독/산화 시스템 평가
❏ 내용
◦ 고효율, 장수명 중압 및 펄스형 자외선 램프 개발
· 8, 10 kW 중압 자외선 램프 고순도 전극 및 전극 형상 개발
· 8, 10 kW 중압 자외선 램프 UVC 파장 집중화를 위한 수은 주입량 및 비활성 가스 혼합 비율 개발
· 10 kW 펄스형 자외선 램프 UV 출력 효율 시험
◦ 고효율, 장수명 중압 및 펄스형 자외선 램프용 전자식 안정기 개발
· 8,10 kW 중압 자외선 램프용 전자식 안정기 신뢰성 시험 및 보완 개발
· 10 kW 펄스형 자외선 램프용 전자식 안정기 신뢰성 시험 및 보완 개발
◦ 고효율, 장수명 중압 자외선 램프용 전자식 안정기 현장 적용 및 운영평가
· 실증시설(2~36,000 ㎥/d)에서의 현장 적용 및 운영평가
◦ 최대 처리용량 20,000 ㎥/d(1,500㎥/hr)규모의 대용량 자외선 소독 장치 개발
· 2 ~ 36,000 ㎥/d규모(정수기준) 실증시설 현장 운영 지원
· 유량, 자외선 투과도, 개별 램프 자외선 강도 연동형 통합제어시스템 개발
· One-Side 유지관리형 리엑터 설계 및 램프 가변 출력 제어 알고리즘 도출
· 자외선 반응기 현장 배치 및 운영을 위한 설치·운전 매뉴얼 제작
◼ 해당 연도
❏ 목표
- 주관연구기관((주)에코셋)
◦ 고효율, 장수명 중압 및 펄스형 자외선램프 개발
◦ 고효율, 장수명 중압 자외선램프용 전자식 안정기 현장 적용 및 운영 평가
◦ 최대 처리용량 20,000 ㎥/d(1,500㎥/hr) 규모의 대용량 자외선 소독 장치 개발
◦ 온라인 기계+화학+마이크로버블 방식 세척장치 개발
◦ 자동세척기능이 포함된 Online UVT meter 개발
◦ 연구 개발 기술의 사업화 준비
- 위탁연구기관(유니램(주))
◦ 고효율, 장수명 중압 및 펄스형 자외선램프 개발
- 위탁연구기관((주)피에스텍)
◦ 고효율, 장수명 중압 및 펄스형 자외선램프용 전자식 안정기 개발
- 위탁연구기관(전북대학교)
◦ 미생물 데이터베이스 구축
◦ 개발된 자외선램프의 수처리 소독/산화 공정에의 적용성 평가
◦ 자외선 소독/산화 시스템 평가
❏ 내용
- 주관연구기관((주)에코셋)
◦ 고효율, 장수명 중압 및 펄스형 자외선램프 개발
· 중압 자외선램프 전극 및 베이스 접합부 형상 설계 및 접합기술 개발
· 6, 8, 10 kW 중압 자외선램프 고순도 전극 및 전극 형상 개발
· 6, 8, 10 kW 중압 자외선램프 UVC 파장 집중화를 위한 수은 주입량 및 비활성 가스 혼합 비율 개발
◦ 고효율, 장수명 중압 자외선램프용 전자식 안정기 현장 적용 및 운영 평가
· 실증시설(2~36,000 ㎥/d)에서의 적용 및 현장 운영평가
◦ 대용량 자외선 소독 장치 개발
· 실증시설(2~36,000 ㎥/d) 현장 운영 지원
· 유량, 자외선 투과도, 개별 램프 자외선 강도 연동형 통합제어시스템 개발
· One-Side 유지관리형 리엑터 설계 및 램프 가변 출력 제어 알고리즘 도출
◦ 온라인 기계+화학+마이크로버블 방식 세척장치 개발
· 세척장치 현장 적용 및 성능시험을 통한 보완 개발
· 기계식 세척 장치와의 비교 시험
◦ 자동세척기능이 포함된 Online UVT meter 개발
· 자동 세척 기능이 포함된 Online UVT meter 현장 설치 및 운영을 통한 보완 개발
◦ 연구 개발 기술의 사업화 준비
· 국외 인증 시험용 자외선 반응기 보완 제작 및 운영 매뉴얼(국/영문) 제작
· 국외 인증 시험용 자외선 반응기 인증기관 발송 및 시험 착수
· 사업화를 위한 개발 기술의 국내 홍보 활동(국내 학술대회 또는 전시회 참가)
· 해외 전시회 참가를 통한 개발 기술 해외 홍보
◦ 개발기술 실증화 단계(4차년도) 추진을 위한 실용기술 평가위원회 평가
- 위탁연구기관(유니램(주))
◦ 고효율, 장수명 중압 및 펄스형 자외선램프 개발
· 10 kW 중압 자외선램프 개발 지원
· 10 kW 펄스형 자외선램프 고순도 전극 및 전극 형상 보완 개발
· 10 kW 펄스형 자외선램프 비활성 희가스(Xe) 비율 보완 개발
- 위탁연구기관((주)피에스텍)
◦ 고효율, 장수명 중압 및 펄스형 자외선램프용 전자식 안정기 개발
· 8,10 kW 중압 자외선램프용 전자식 안정기 안정성 및 환경성 시험
· 10 kW 중압 자외선램프용 안정기 개발
· 10 kW 펄스형 자외선램프용 전자식 안정기 안정성 및 환경성 시험
- 위탁연구기관(전북대학교)
◦ 미생물 데이터베이스 구축
· 2개 지점 미생물 연속 분석
◦ 개발된 자외선램프의 수처리 소독/산화 공정에의 적용성 평가
· 2종 이상의 환경 (상수, 하수, 폐수 등)에서 미생물 불활성화 메커니즘 규명
· Pilot plant (lab scale) 자외선 시스템 구축
· 2종 이상의 환경에서 난분해성 미량 유해화학물질 산화 특성 평가
◦ 자외선 소독/산화 시스템 평가
· 주관에서 개발된 자외선램프 시스템에 대하여 spiking test
□ 연구개발성과
[최종 성과목표 및 달성률]
□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
1. 연구개발성과의 활용방안
◦ 4년 간의 실증화 기술 개발을 통해 램프 및 안정기 개발, 대용량 소독·산화 장치 개발 및 운영 경험 확보 및 기술 인증 획득
◦ 국외 UV 소독·산화 기술과 대등한 설계, 운영 프로그램 등의 기술력 및 지재권 확보
◦ 현재 연구개발을 통해 나오는 개발품은 중압 4, 6, 8 kW 램프, 펄스형 8, 10 kW 램프, 각 램프에 전원공급이 가능한 안정기, 대용량 자외선 소독장치, 실시간 자외선 투과도계, 원격관제시스템(애플리케이션) 등 모두 개별로 사업화가 가능한 품목이므로 참여기업 들과 개별, 통합 사업화 추진
◦ 또한 적용 분야도 정수장(소독, UV-AOP), 하·폐수처리장(방류수 소독, 재이용), 선박평형수 분야가 주 적용 분야이겠으나 이 외에도 기타 식음료 제조공정, 수영장 및 대형 워터파크, 반도체 제조공정, 공기정화 등 다양한 분야에 적용이 가능
◦ 주관기관 및 참여기업의 지자체, 공공기관, 건설사 등 국내 1,000 여개소 이상의 정수처장, 하·폐수처리장, 반도체 제조공장, 선박평형수 처리장 등에 납품하며 쌓아온 경험과 기술력을 바탕으로 자외선 소독·산화 장치 판매 사업을 추진
◦ 과제 종료 후 환경산업기술원의 지원을 받아 기술로드쇼를 추진, 국내 정수장, 하·폐수처리장, 건설사 등을 초청하여 기술 홍보를 추진, 초기 시장 진출의 어려움을 해결 및 국내 대형건설사를 통한 간접적 해외 수출에 집중
◦ 연구 기간 내 획득한 국내외 인·검증을 통해 직접 해외 수출이 가능하도록 IFAT, WEFTEC 등 해외 유명 전시회 참가, 국내외 학회 논문 발표, IUVA 협회지 등 국제 간행물에 본 연구 관련 홍보자료 게재하여 국내 기업의 인지도·신뢰도 제고하고 직접 수출추진
2. 연구개발성과의 기대효과
(1) 기술적 측면
◦ 자외선 소독 분야에서의 기술수준 격차 해소, 핵심기술 국산화에 따른 기술경쟁력 강화
◦ 물리적 처리방식에 따른 2차 소독 부산물 발생에 따른 문제점 해결
◦ CFD를 통한 소독·산화 장치 최적 설계 기술 도입, 에너지 효율 향상 및 기술 확보
◦ 원격 관제 기능을 통한 현장 내 시스템 관리 최적화
(2) 경제·사회적 측면
◦ 램프, 안정기, 대용량 소독·산화 장치의 국산화를 통해 수입대체효과 확보
◦ 국산화 및 국내 생산을 통한 국내 일자리 창출 및 설치/교체비용 절감 효과
◦ 원격 관제 기능을 통해 현장 외부에서도 실시간 모니터링 가능, 유지관리 비용 절감
(3) 환경적 측면
◦ 글로벌 환경 규제에 대응하는 친환경 기술 개발
◦ 방류수 수질 개선에 따른 하천오염 예방 및 안전하고 깨끗한 취수원 확보를 통해 국민 건강 증진 기여
◦ 수인성 병원균의 전파 경로를 차단, 궁극적으로 상수원의 수질 개선 효과
(출처 : 요약문 3p)
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
총연구비 (DetailSeriesProject) : | - |
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과제수행기간(LeadAgency) : | - |
연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
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