서울물연구원이 수돗물 생산과정 중 입상활성탄(숯) 품질관리에 필요한 “활성탄 팽창률 자동 측정장치”를 국내 최초로 개발했다고 밝혔다. 고품질 수돗물 생산을 위해 꼭 필요한 입상활성탄의 유지관리에 첨단 기술이 도입돼 수돗물 생산과정이 더 깨끗하고 안전해질 것으로 기대된다.

연구원이 개발한 “활성탄 팽창률 자동 측정장치”는 입상활성탄의 세척 정도가 적정한지를 빛(光)을 통해 자동 판별할 수 있는 장치로, 정확도가 높고 무인 운영이 가능해 활용도가 높을 것으로 기대된다.

서울시는 수돗물 원수에서 느껴지는 불쾌한 맛‧냄새 물질 등을 효과적으로 제거하기 위해 산화력이 강한 ‘오존’으로 소독하고 흡착력이 강한 ‘입상활성탄(숯)’으로 거르는 ‘고도정수처리’ 공정을 거치고 있다. 이 과정에서 활성탄의 성능을 유지하기 위해 ‘역세척’을 실시한다.

역세척이란, 정수 과정에서 입상활성탄에 흡착된 불순물을 제거하기 위해 평소 물의 흐름과 반대되는 방향으로 물과 공기를 강하게 주입해 활성탄을 부풀려 세척하는 것을 말한다.

역세척 과정에서 물속에 가라앉은 활성탄이 물 위로 떠오르는 정도를 ‘팽창률’이라 하는데, 20~40% 범위로 유지해야 활성탄의 손실을 최소화하면서도 최적의 성능을 발휘할 수 있다.

팽창률은 계절별 수온에 영향을 많이 받는데 동절기에는 팽창률이 과다해 활성탄 유실로 흡착 효율이 감소하고, 하절기에는 팽창률이 낮아 수질이 저하될 수 있어 적정한 비율을 유지하는 것이 중요하다.

기존에는 현장에 직원이 투입돼 막대형의 수동 측정기를 사용해 육안으로 팽창률을 측정했으나, 실시간 정확한 측정이 어렵고 낙상, 소독용 잔류 오존가스 노출로 인한 안전 문제가 있었다.

이번에 연구원이 국내 최초로 개발한 “활성탄 팽창률 자동 측정장치”는 엘이디(LED) 센서로 활성탄지 내 빛(光)의 투과도를 측정해 팽창률을 자동으로 측정하는 원리로 작동된다.

기존 수작업에 비해 측정이 정확하고, 원격으로 실시간 측정할 수 있다는 장점이 있으며 정수처리의 정밀성과 안전성도 높아질 것으로 기대된다.

역세척 과정에서 활성탄 유실을 최소화해 유지비용이 절감되고 탄소 중립에도 기여할 수 있다. 데이터에 의한 자동 운영이 가능해 정수센터의 디지털전환 기반 기술로도 활용될 수 있으며, 작업자가 유해 환경에 직접 노출되지 않아 작업환경도 안전해질 것으로 기대된다.

연구원은 이번 제품을 개발하는 과정에서 2건의 특허 등록을 완료하는 등 원천기술을 확보했다. 향후 서울시 정수센터 현장에 시범 적용을 확대하고 현장 수요에 기반해 성능을 계속 보완할 계획이다.

특허명은 ‘여과지 내의 활성탄층 역세척 시스템’(등록번호: 10-2294957)과 ‘활성탄 팽창률 측정장치’(등록번호: 10-2475354)로 각각 2021년 8월, 2022년 12월에 특허 등록을 완료했다.

손정수 서울물연구원장은 “앞으로도 4차 산업 시대에 걸맞은 기술들을 자체 개발하여 시민들이 아리수를 더 안심하고 먹을 수 있도록 하겠다”면서 “자체 개발한 기술들은 필요하다면 타 지자체도 활용할 수 있도록 기술 이전도 적극 추진할 계획”이라고 말했다.