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동 부 건 설 ㈜

동 부 엔 지 니 어 링 ㈜

권 상 길

건설신기술 신청 1차 심사용

2/33

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기술개발 배경

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문제점

개선방향

비 젼

실 행

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구 분 소규모 개별 해수취수 항외 해수취수 항내 해수취수

개 요

취수 방식

소규모 펌프를 이용하여 개별

사용처에서 직접 취수

항외에서 수중펌프를 이용하여

취수, 저장조로 이송후 사용처 공급

항내에서 펌프장을 이용 취수후

직결관로로 사용처 공급

수량 △ (소규모 취수) ◎ (중규모 취수) ◎ (중규모 취수)

수질 X (항내 부유물 유입) △ (비교적 양호) ◎ (모래여과에 의해 수질확보)

유지 관리 ◎ (비교적 용이, 항내시설) △ (유지관리 어려움, 항외시설) ◎ (용이, 항내시설)

유지 관리비

고가 고가 비교적 저렴

공급비용 20~30만원 20~30만원 10만원

1) 기존 해수취수시설 비교 ◎ : 양호 △ : 보통 X : 불량

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속초관광수산시장

동명항 앞바다와 시장상가를 연결(L=1.9Km)

파도 높을 때 탁류 유입 → 상인들 어류 폐사 우려

취수지점이 제자리를 잡지 못해 파도가 높을 때 탁류가 취수됨

대포항

해수 취·송수관 757m, 양흡입식 펌프 150마력 3기

대포항 개발공사로 인한 오탁수 인입파이프로 유입 → 어류 집단 폐사 발생

임시 취수관로를 설계에 반영 않고 비전문가들이 시공, 운영하여 문제 발생

Bad Case

2) 기존 소규모 해수취수시설 사례

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신청기술 내용

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▣ 신청기술 내용 및 범위

신기술명칭 2중관 구조의 취수관과 강제 역세척 장치를 갖는 매립식 해수취수시설

신기술 내용

• 부유물질로 인하여 해수를 직접 취수하기 곤란한 해안에서 여과사를 이용한 전처리

• 부유물질이 저감된 해수를 2중관 구조의 취수관을 통해 직접취수

• 여과사를 조수간만의 차를 이용한 자연세척과 강제 역세척 장치를 사용하여

여과 성능 유지

• 취수된 해수를 직결라인을 통해 사용처에 공급하는 매립식 해수취수시설

신기술 범위

• 여과사를 통해 부유물질이 저감된 해수를 2중관 구조의 취수관으로 직접취수

• 조수간만의 차를 이용한 자연세척과 역세척장치를 통한 강제세척을 병용하여

여과성능을 지속적으로 유지

• 취수된 해수를 직결라인을 통해 사용처에 공급하는 매립식 해수취수시설

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▣ 개 요 도

해수취수시설

위치도

육지

취수장치

여과모래

펌프실

수위 7.0m

수위 0.0m

수위 -3.5m

해상

펌프

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해수송수관

해수취수관

산기관

취수펌프

슬러지포집관

▣ 세부시설

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스트레이너형 외관(D2mm)

1) 전처리(여과사)를 통한 직접 취수방식

2) 스트레이너형 외관과 유공관형 내관의 2중관 구조의 취수관

기존기술 신청기술

취수장치

해수 해수

취수장치

여과모래

기존기술 신청기술

육지

취수장치

여과모래

펌프실

수위 7.0m

수위 0.0m

수위 -3.5m

해상

펌프 • 부유물질 저감을 통한 수질개선

• 여과사 투과압력으로 여과효율 향상

• 스트레이너형 외관 (D2mm 타공판으로 구성)

• 여과사 유입 및 관폐색방지 / 역세척수 균등분배

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3) 자연세척과 역세척 장치를 병용한 세척방식

4) 매립 설치로 구조물의 안정성 향상

• 폭풍등 외력 손상방지 / 해수공급 안정성 확보

• 유지관리인원 최소화

신청기술

기존기술 신청기술

취수장치

포집장치 해 수

지 반

공기 역주입 역세척수주입 포집장치 토출관이송

점토 및 부유물 퇴적

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펌프실/역세수조 취수시설 터파기

펌프실/역세수조 설치 여과사1차 취수시설 설치/여과사2차

장치 설치 배관 연결 설치 완료

시

공

순

서

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신 규 성

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구분 출원번호

(출원일) 출원인 명칭 도면 내용 요약

특허

10-2011-

0082649

(2011.08.19)

동부건설(주)

동부엔지니어링(주)

권상길

조수 간만의 차가 있는

해안환경에 적용되는

해수 취수 시스템 및

그 시공방법

조수간만이 일어나는 해안에 간조 해

수면으로부터 일정 깊이로 터파기하

여 해수를 여과 유입하는 시스템 및

그 시공방법

특허

10-2011-

0082650

(2011.08.19)

동부건설(주)

동부엔지니어링(주)

권상길

돌적층형 수중보를 갖

는 해수 취수 시스템 및

그 시공방법

취수장 내로 해수가 침출될 수 있도록

해상쪽을 향해 돌적층형 수중보를 설

치하는 시스템 및 그 시공방법

특허

10-2011-

0082651

(2011.08.19)

동부건설(주)

동부엔지니어링(주)

권상길

조수 간만의 차가 있는

해수환경에 적합한

해수 취수 장치

여과된 해수를 취수하고 역세척시에

는 공기와 역세척수를 통해 여과사가

세척되고 부유된 점토질은 슬러지 포

집관을 통해 포집하는 장치

특허

10-2011-

0082652

(2011.08.19)

동부건설(주)

동부엔지니어링(주)

권상길

해수취수용 파이프

조립체

취수관은 여과수를 흡수집수하고

역세척수를 균등분배 하는 기능을

수행하는 장치

1) 해수취수 특허출원 (총 4건)

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구 분 신 청 기 술 선 행 기 술

단면도

기술명 2중관 구조의 취수관과 강제 역세척

장치를 갖는 매립식 해수취수시설

“해수 표면 취수장치”

한국공개특허 2011-0020077

“바다의 모래층을 여과층으로

활용하는 해수취수시스템”

한국등록특허 1,027,103

“취수장 전처리 시스템”

한국등록실용 374,433

대 상 해수 해수 해수 하천

취수관 스트레이너형 외관과 유공형 내관의

2중관 구조의 취수관

스트레이너형 단일관

구조의 취수관 단일관 구조의 집수관 단일관 구조의 취수관

해수

공급 직결관로를 통해 사용처에 공급

관로를 통해 해수담수화

처리장으로 이송

터널이나 도랑에 저장 후

송수관과 펌프를 이용해

사용처에 공급

여과수 저장조에 저장 후

정수장으로 이송

역세척 산기관, 슬러지 포집관 등으로

구성된 강제 역세척장치

역세척 수조 구비

(산기관, 슬러지 포집관 없음) 역세척장치 없음

역세관 구비

(산기관, 슬러지 포집관 없음)

2) 선행건설기술로 조사된 기술과의 차별성

선행기술 1 선행기술 2 선행기술 3

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구 분 신 청 기 술 유 사 기 술

단면도

기술명 2중관 구조의 취수관과 강제 역세척

장치를 갖는 매립식 해수취수시설

수직형 취수장치를

이용한 해수취수시설

- 동명항 등 11곳 시공

매립형 취수장치를

이용한 해수취수시설

- 마산시 공동어시장 등 6곳 시공

관정 및 우물장치를

이용한 해수취수시설

- 대포항 등 2곳 시공

차별성

여과된 해수를 2중관 구조의

취수관을 이용해 직접취수하고

직결관로를 통해 사용처에 공급

여과없이 해저에서 직접 취수 해저의 모래층을 통해

여과된 해수를 취수

해변가 근처의 일정한 장소에

관정을 설치하거나 우물통을

설치하여 자연 인입된 해수를

펌핑하여 공급하는 방식

여과사의 주기적인 세척을 위한

강제 역세척장치 보유 역세척장치 없음 역세척장치 없음 역세척장치 없음

유지관리 용이, 사용료 저렴 관폐색 발생. 유지관리 어려움. 사용료 고가

유사기술 1 유사기술 2 유사기술 3

3) 동종분야 유사 기술과의 차별성

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진 보 성

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수 질

1) 부유물질이 어패류에 미치는 영향

구분 등급 이용목적별 적 용 대 상

기 준

pH BOD

(mg/L) SS

(mg/L) DO

(mg/L) 대장균군수

(MPN/100ml)

T-P (mg/L)

T-N (mg/L)

생

활

환

경

Ⅰ 상수원수1급 자연환경보전

6.5～8.5 1이하 1이하 7.5이항 50이하 0.010

이하

0.200

이하

Ⅱ 상수원수2급 수산용수1급 수 영 용 수

6.5～8.5 3이하 5이하 5이상 1,000이하 0.030

이하

0.400

이하

Ⅲ 상수원수3급 수산용수2급 공업용수1급

6.5～8.5 6이하 15이하 5이상 5,000이하 0.050

이하

0.600

이하

Ⅳ 공업용수2급 농 업 용 수

6.0～8.5 8이하 15이하 2이상 - 0.100

이하 1.0이하

Ⅴ 공업용수3급 생활환경보전

6.0～8.5 10이하 쓰레기등이

떠있지 아니할것 2이상 -

0.150

이하 1.5이하

(환경부, 2006. 12) 2) 호소수 수질환경기준 및 측정항목

측정항목 : 5개항목 (COD, 부유물질, 총질소, 총인, PH )

주) 수산용수 : 물고기 이외의 수중 생물의 정상적인 서식 및 번식이 유지되고, 그 수역에 있어서의 어업이 지장 없이 실시되며, 또한 어획물의 경제 가치가 손상되지 않는 물

1

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구분 외항 내항 취수후

08-30 13.30 15.60 1.90

09-19 10.10 12.70 2.60

09-30 19.40 9.10 2.70

10-19 - 8.60 2.00

10-31 - 5.60 1.30 외항

내항취수후

08-30

09-19

09-30

10-19

10-31

-

5.00

10.00

15.00

20.00

08-30

09-19

09-30

10-19

10-31

3) 현장 수질측정 결과

- 부유물질 저감 효과

취수지점

부 유 물 질 (mg/L)

수질측정일자

부유물질 저감으로 수질개선효과 입증됨

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외부관의 필요성이 입증됨

1) 검증항목

구 분 y-z 단 면 x-z 단 면

외부관 있음

• 취수관의 끝부분(xs#8)까지 균등 분포 및 균등양 취수 • 외부관이 있는경우 평균 난류에너지 1/6 감소

2) 외부관 유무에 따른 성능

유속분포 유속벡터 유속분포

2중관 구조 취수관 2

검증 항목 세부 검증 항목 수치모의 조건

취

수

관

2중관구조 (unit)

외부관의 유무에 따른 압력변화 유, 무

내-외부관의 간격 3.0, 6.0, 10.0 mm

배치 (multiple)

취수관의 배치 간격 3열 취수관 배치

유공밀도 (single)

유공밀도 흡입압력, 취수량 관계 간조 : 2.4 kg/m2 만조 : 2.6 kg/m2

밀도가 일정할 경우와 변할 경우

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구분 y-z단 면 x-z 단 면

내외부관

간 격

6 mm

3) 내외부관 간격에 따른 성능

4) 다열관 배치에 따른 성능

내외부관 간격이 클수록 외부관에 작용하는 분포하중이 커짐 → 경제적 최적 설계 6mm

취수관 다열 배치시 취수량 2% 감소 → 최적 취수관 간격 2.5m

경계조건 : 2.5m 간격으로 3열의 취수관 배치

2.5m 2.5m

압력분포 유속벡터 유속벡터

다열관 유속분포

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- 상부유공내 취수량 균등 유입

- 역세척수 균등배출로 역세척 효율 증가

y-z 단 면

5) 유공밀도의 변화

유입유량 표준편차 가장 작음 → 균등 양 취수 → 역세척 균등배출

최적설계 → 유공밀도변화에 따른 취수관

구분

최대 평균

유입유량

(kgf/s)

최소 평균

유입유량

(kgf/s)

(Max-Min)

(kgf/s)

표준편차

(kgf/s)

0.5 m 등간격 0.100 0.068 0.032 0.011

0.6 m 등간격 0.102 0.072 0.030 0.010

0.8 m 등간격 0.109 0.081 0.028 0.010

유공밀도변화 0.099 0.077 0.022 0.008

구간별 상부유공 평균 유입유량 차이

유속분포 유속벡터

목 적

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1) 공사비 절감

구 분 비교기술 (남당항) 신청기술 (격포항)

재 료 비 2,179,993,874 원 1,028,376,586 원

노 무 비 599,423,595 원 589,212,610 원

경 비 316,316,481 원 298,772,156 원

순 공 사 원 가 합 계 3,095,733,950 원 1,916,361,352 원

공 사 비 비 교 100% 62%

순공사 원가 기준 : 남당항 대비 38% 공사비 절감 효과

구 분 1개월 2개월 3개월 4개월 5개월 6개월 7개월 8개월 비 고

남당항

격포항 공사기간 단축효과 : 25%

2) 공사기간 단축

남당항-격포항 비교 3

장거리 취수송수관(800m), 여과조(800톤), 저장조 시설물제외

3) 공사비 절감 및 공사기간 단축 요인

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남당항 (항외 해수취수)

격포항 (항내 해수취수)

펌프실

여과조/저장조

펌프실

펌프실 배수관

및 급수관 사용처

여과된 해수취수

여과사 및 취수관 펌프실

취수 송수관 펌프실 여과조 / 저장조

펌프실 취수

송수관 여과조 (800톤)

저장조

배수관 및 급수관

사용처

4) 공 정

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구 분 남당항 격포항

공 법 항외 해수취수 항내 해수취수

설계수량 11,000톤/일 7,500톤/일

실공급 가능수량

여과시설 효율저하로 약 6,000~7,000 톤으로 추정

9,000~10,000톤

공사금액 약 33억원 약 22억원

공사기간 약 8개월 약 6개월

송수관로 / 해수저장조

800m 취수 송수관로 800톤 규모의 육상 해수저장조

없음

유지관리 인원 및 비용

최소 2인(500만원) 1인(250만원)

고장 및 수리 해상장비 투입으로 비용 과다 소요

(3,000만원/회) 항내로 고장 및 수리 용이 역세척으로 관폐색방지

해수공급가격 (1가구)

20~30만원/월 10만원/월

5) 유지 관리

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시 장 성

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1) 전국 어항 및 어촌개발사업

전국 어항 현황

주) 어촌어항법의거 지정 어항 (2008. 12)

※ 어촌개발 사업시 어가의 요구시설

구 분 총 계 단 기 계 획 중장기

계획 소계 2009 2010 2011 2012 2013

어촌

개발

사업

사업비 9,785 2,785 258 396 453 472 1,206 7,000

국비 6,850 1,950 181 277 317 331 844 4,900

지방비 2,447 697 65 99 113 118 302 1,750

자담 488 138 12 20 23 23 60 350

주) 어촌어항발전기본계획 (농식품부, 2008. 12)

어촌개발사업

(단위 : 억원)

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해양심층수 원자력발전소

겨울철 제설작업 해수 담수화

해수탕 하천유지용수

해수의 친환경 농자재 수산물시장

2) 해수이용의 가능성

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종 합 결 론

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• 특허정보원 선행기술조사

• 2중관 구조의 취수관

• 역세척장치

• 소규모 매립형 항내 해수취수시설

• 수산용수 1급 만족

• 2중관 구조의 취수관

• 공사비 및 공사기간 단축

• 안정적 해수공급 및 유지관리 최소화

• 어가의 요구시설

• 저렴한 가격으로 해수공급

신규성

진보성

시장성

신 청 기 술

항 목 조 건

유량(Q)

여과속도(F.L)

여층두께

여재의 성상

7500㎥/day(Operating time : 24 hr/day)

32.47㎥/㎡ · d

250 ~ 300cm

2 ~ 5mm 여과사리

역세수조

펌프실

취수장치

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신규성

모래여과로 부유물질이 저감된 해수를 직접 취수하여 직결관로를 통해 사용처에 공급

스트레이너형 외관과 유공형 내관의 2중관 구조의 취수관으로 관폐색 방지 및 관 전체

길이의 효율적 이용

산기관, 슬러지 포집관 등으로 구성된 역세척장치를 통해 주기적으로 여과사를

세척하여 여과성능 유지

매립식 해수취수시설로 구조물의 안전성 및 기상조건에 영향을 받지 않고 안정적

해수 공급 가능

진보성

모래여과를 통한 부유물질 저감으로 호소수 수질환경 기준 수산용수 1급 해수 공급

2중관 구조로 관폐색 방지 및 관내 와류방지로 관 전체 길이 효율적 활용 및 균등량 취수

상부 유공 밀도 변화를 통해 균등량 취수 / 역세척수 균등 배출

유사한 취수량 규모의 남당항 대비 38% 공사비 절감/ 25% 공사기간 단축

/ 유지관리 인원 감소 / 공급가격 저렴

시장성

국가어항, 지방어항 등 지속적 개발

어촌개발사업비 지속적 증가

어항 현대화 / 다기능화 등 어촌 개발시 어가의 요구시설

양호한 수질의 안정적 해수공급 / 저렴한 해수공급 가격으로 수요자 만족도 높음

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감사합니다

동 부 건 설 ㈜

동 부 엔 지 니 어 링 ㈜

권 상 길