특집 Ⅱ. 국가물산업클러스터 입주기업 동반성장 전략
“IoT 기반 하·폐수 이상수질 모니터링 시스템 ‘유용’”
다차원적 계측정보 해석 통해 실시간 유입 하수수질 특성 분리해 시각화
폐수 무단방류·이상 유입수질 사전 인지로 하수처리장 안정화에 큰 도움
㈜이엔아이씨티 본부장
Part 02. IoT 기반 이상수질 모니터링 시스템
‘IoT 기반 하·폐수 수질 모니터링 시스템’ 개발
2019년 7월 서울 서대문구에서 탄생한 ㈜이엔아이씨티는 국가물산업클러스터가 대구에 조성되는 것을 보고 2019년 12월 국가물산업클러스터로 본사를 이전, 2020년부터 본격적인 활동에 나섰다. 대구환경공단, 국가물산업클러스터 등 여러 기관 도움을 받아 2020년 1월 ‘IoT(사물인터넷) 기반 하·폐수 수질모니터링 시스템’을 개발하는 데 성공했고, 2020년 3월 대구환경공단 등에 납품하는 성과를 거뒀다.
2020년 7월에는 한국환경공단이 발주한 ‘IoT를 활용한 폐수배출량 모니터링 시스템 구축’과 관련한 기초조사 용역을 수주, 부산환경공단 등에서 다양한 현장적용 테스트를 수행하고 올해 대구테크노파크와 물산업 구매연계 기술개발사업 협약을 체결했다. 또한 ‘IoT 기반 하·폐수 수질모니터링 시스템’으로 한국환경공단이 지난 2020년 추진한 ‘물산업 우수기술 창업공모전’에서 최우수상(대구광역시장상)을 수상했고, 올해 1월 경북대 산업협력단의 스마트시티 조성사업에 참여해 최근 완료, 성공 판정을 받았다.
올해 3월에는 하수관로 내부에 직접 설치가 가능한 ‘IoT 기반 하수관로 맨홀 수위측정기’를 개발해 대전광역시 서구청에 납품 완료했다. 또 4월에는 대구시 상수도사업본부와 중소기업구매조건부 신제품개발사업 협약을 체결했으며, 대구시 상수도사업본부와 현재 구매연계사업을 추진 중인 ‘스마트 제수밸브 캡(CAP)’으로 올 6월 한국환경산업기술원이 주최한 ‘2021년 환경정보 활용 K-디지털 아이디어 공모전’에서 환경부장관상을 받기도 했다.
하·폐수 수질 2차원으로 분석 가능한 ‘센서’ 이용
㈜이엔아이씨티의 주요 개발제품인 ‘IoT 기반 하·폐수 수질 모니터링 시스템(무단 폐수방류 감시시스템)’은 하·폐수 수질을 2차원으로 분석할 수 있는 센서(임피던스 센서)를 이용해 수질상태를 평가하는 시스템이다. 시중에 다항목측정기 등 여러 가지 형태의 수질측정기가 출시되어 있지만 실제 얼마만큼의 하수가 어느 정도의 수질상태를 띠는지, 유입부하가 어느 정도로 변화하는지 등을 정확하게 측정하지는 못하는 한계가 있다.
㈜이엔아이씨티는 이러한 부분에 착안해 물이 정상적으로 유입되는지, 부하는 어느 정도 증가했는지 측정하기 위한 센서(임피던스 센서)를 개발했다. 이를 파악하는 것만으로도 운영자가 시간에 맞춰 대응하기에 충분하다고 판단했기 때문이다. 임피던스 센서는 하수에 이물질 등 유입을 빠르게 파악해 알려주는 장치로, 크기(임피던스)와 위상(각도) 등 다차원적인 계측정보 해석을 통해 실시간으로 유입되는 하수의 수질 특성을 분리해 시각화한다. 측정 데이터를 기반으로 데이터 시트에 결과값을 나타낸 그래프는 4분할 구도를 갖는데, 산·알칼리는 1분면, 유기용제·오일은 3분면, 에탄올 등 일부 수용성 유기용제가 4분면에 표시된다. 따라서 시설관리자뿐 아니라 일반인이 봐도 정상·비정상을 구분하기 쉽다.
현재 대구환경공단 3개소 및 부산환경공단 2개소에서 해당 시스템을 적용해 주중·주말 설비가동 및 폐수배출 시간별 패턴을 파악해 업무에 활용 중이다. 무선 통신을 도와줄 스마트 맨홀을 적용해 활용도를 더욱 높였다. 무단폐수 방류로 인한 수질사고와 이상 유입수질을 사전에 인지함으로써 방류수질TMS 안정화 및 처리장 안정화에 큰 도움이 되고 있다.
공업단지 내 오·폐수관로 모니터링에 적용 가능
이상수질 감시시스템을 적용할 수 있는 분야로 공업단지 내 오·폐수 관로 모니터링을 통한 배출업소 관리가 있다. 오·폐수 배출업소와 연결된 관로 맨홀 내부에 시스템을 설치해 무선 배터리와 IoT 통신을 활용해 현장 혹은 원격(휴대폰)으로 모니터링하고, 이상물질이 감지될 경우 관리자에게 휴대폰으로 문자메시지가 전송된다.
아울러 환경공단 등이 수행하는 완충저류조 및 비점유입시설의 이상수질 유입수 모니터링에도 활용할 수 있다. ㈜이엔아이씨티 제품은 IoT 센서로 센싱을 통해 완충조절조에 우선 들어가도록 한 다음 이곳에서 수분석을 실시한 후 하수처리장으로 흘러들어가도록 하고 있다. 따라서 유입물질의 정상·비정상 여부 등을 빠르게 구현하는 데 유용하다.
낙동강 수계 유입 하천 수질분석 기술 확보 총력
낙동강 수질을 Ⅱ등급 이상으로 개선하고 2028년까지 상·하류 취수원 다변화를 골자로 한 ‘낙동강통합물관리방안(2021〜2030년)’이 지난 6월 24일 확정됨에 따라 낙동강 수질관리에 막대한 예산이 투입된다. 현재 낙동강 수계에는 대명천, 천내천, 현풍천, 본리천, 금포천 등 여러 지방하천이 흐르고 있어 과불화화합물 등 수질오염원에 대한 조사와 분석이 중요하지만 수질을 채취해 이것을 분석하기까지 오랜 시간이 걸린다는 문제가 있다.
따라서 적어도 이상물질의 존재 유무 정도를 실시간으로 빠르게 센싱할 수 있는 기술이 필요한 상황이다. 이에 ㈜이엔아이씨티는 특정오염원 센싱을 통해 강물의 수질상태를 빠르게 파악함으로써 수질오염을 사전에 예방할 수 있는 기술개발에 집중하고 있다. 현재 유수의 대학 연구실과 산·학 협업을 추진하고 있다. 국가물산업클러스터 입주기업으로서 입주기업협의회(KWCC) 회원사 모두가 ㈜이엔아이씨티의 협력사라고 생각한다. 앞으로도 우리나라 물산업 기술개발 및 발전을 위해 많은 협력을 주고받을 수 있도록 노력하겠다.
[『워터저널』 2021년 8월호에 게재]