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지능형 재염소설비 제어시스템 현장적용성 연구
학술지명 대한상하수도학회 저자 김신영,최태호,이두진,배철호
발표일 2020-11-06

상수도 공급과정에서 잔류세균에 의한 오염을 예방하기 위해 수도법에서는 수도꼭지 먹는 물의 잔류염소 농도를 0.1 mg/L로 규정하고 있다. 그러나 다양한 요인에 의해 상수관망에서 염소농도가 감소되어 관말 잔류염소농도 부족현상이 나타나며 이를 해결하기 위해 염소 분산주입, 드레인장치 설치 등 추가적인 설비가 필요하다. 따라서 본 연구는 정수장, 배수지, 관말 등에 설치된 IoT 기반의 다항목 수질계측기와 유량계의 측정값을 실시간으로 전송받아 재염소 주입량을 정밀제어할 수 있는 사물인터넷 기반 지능형 재염소설비 제어시스템의 현장적용성을 평가하고자 한다.
 사물인터넷 기반 재염소설비 제어시스템은 대상지역의 수체감소계수를 적용하는 수체+관벽반응계수모드, 실시간으로 전송되는 데이터를 토대로 연산을 통해 감소계수를 도출하는 통합반응계수모드, 기존 재염소 주입방식인 유량비례제어모드로 구성되에 대상지역의 수질특성과 환경에 맞춰 염소를 주입할 수 있다. 현장적용성 평가를 위해 대상지역의 시설 및 최근 3개년의 잔류염소와 수온자료를 수집하고 잔류염소 운영현황을 분석하여 하절기 기준 부족예상지점과 필요용량을 예측하였다. 또한 대상지역에서 Bottle Test와 구역별 대표지점을 선정하여 현장조사 결과를 토대로 EPANET을 활용한 잔류염소예측모델의 검·보정을 진행하여 잔류염소거동을 확인하였다. 그 결과 대상지역 H배수구역의 하절기 관말 잔류염소 부족현상이 나타나 추가적인 염소 주입이 필요하여 사물인터넷 기반 재염소설비 제어시스템을 설치하여 이를 해결하고자 하였다. 
 재염소설비 설치 결과 실시간으로 전송되는 데이터의 안정적인 샘플링이 진행됨을 확인하였고 제어모드별 관말목표농도 오차는 수체+관벽반응계수 8%, 통합반응계수 14%, 유량비례제어모드의 경우 관말잔류염소농도 부족현상이 나타났다. 시험운전 결과 통합반응계수모드의 실시간으로 전송되는 데이터 기반의 연산수행이 관말 계측데이터가 현저히 낮을 경우 과도하게 염소를 주입할 수 있어 염소 주입농도의 한계값을 추가하고 알고리즘을 수정하여 관말 체류시간을 고려하였다. 사물인터넷 기반 재염소설비 제어시스템은 수질과 수량을 과학적으로 관리하고 안전한 물공급을 위한 실시간 정보를 제공할 수 있어 스마트 물관리 체계에 적극적으로 활용할 수 있을 것이라 예상된다.

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