물티슈·여성용품 버려도 안 막히는 변기 나온다

생기원-황해전기, ‘단일채널펌프’ 개발

중심축이 치우치지 않는 설계를 통해 개발한 단일채널 펌프용 회전체/사진=생기원

‘사용한 휴지는 변기에 버리세요’

화장실에 설치된 휴지통을 전면 철거하고 사용한 휴지는 변기에 버리도록 하는 ‘휴지통 없는 화장실’을 역사나 고속도로 휴게소와 같은 공중 화장실에서 시행하고 있지만 물티슈나 여성 위생용품은 여전히 휴지통이나 수거함에 버려야 한다.

기존 오폐수용 펌프가 휴지와 같이 물에 녹고 가벼운 물체는 옮길 수 있지만 물티슈, 위생용품과 같이 부피와 무게가 나가는 고형물은 이동 중 유로(流路)를 막아 고장을 유발하기 때문이다.

한국생산기술연구원(이하 생기원)이 중소기업 ㈜황해전기와 함께 이 같은 문제를 해결할 ‘단일채널펌프’를 개발했다고 19일 밝혔다.

최근 하수처리장에 설치되고 있는 회전체 양 날개 대칭구조의 회전체 이미지/자료=생기원

하수처리장에선 양 날개 대칭구조의 회전체가 장착된 2베인펌프를 사용한다. 구조가 단순해 제작이 쉽고 단가도 낮다는 장점 때문이다.

하지만 양 날개가 맞물리는 구조로 설계돼 있다 보니 확보할 수 있는 유로의 너비가 넓지 않아 고형물이 걸려 막히는 일이 빈번하게 발생한다. 전체 펌프 고장의 98%를 차지할 정도다.

이번에 개발된 단일채널펌프는 단일 날개구조의 회전체만으로 작동하기 때문에 유로 크기를 최대로 확보할 수 있다. 크고 단단한 고형물까지 통과시킬 수 있는 것. 여기에 효율은 기존 펌프 대비 50%정도 높아 경제적이다.

다만 태생적 비대칭구조에서 오는 심한진동이 걸림돌이었다. 진동이 지속되면 파이프 연결 볼트가 풀리는 심각한 하자로 이어질 수 있기 때문이다.


이 같은 문제를 해결하고자 연구팀은 비대칭 회전체로도 중심축이 치우치지 않는 최적화 설계에 나섰고 ‘고효율 저유체유발진동 단일채널펌프 설계기술’ 개발에 성공했다. 회전하는 힘이 축 방향으로 가해지도록 최적의 수치를 조정한 것이 이 기술의 핵심이다. 회전하는 비대칭 회전체와 물을 모아 내보내는 달팽이관처럼 생긴 구조물인 벌류트의 상호작용에 의한 유체유발진동을 최소화한 것이다.

김진혁 박사(좌)와 차미영 황해전기 상무이사(우)가 개발된 단일채널 펌프를 바라보고 있다/사진=생기원

연구진은 지난해 12월 제주도 상하수도에 실제로 단일채널펌프를 설치하고 테스트를 진행 중이며 상용화단계에 진입했다고 밝혔다.

해당 기술관련 국내 12건의 특허등록을 마쳤고 미국 특허 2건이 등록을 위한 심사 중이다.

이번 개발품은 외산제품과 비교할 때 동등한 성능을 자랑하면서도 단가는 2~3배 낮춘 것이 특징이다. 또 황해전기의 인프라와 제작기술을 통해 주문과 설치까지 약 40여일이 걸리던 외산제품과 달리 일주일이면 납품까지 가능하다. 아울러 수중에서 작동하는 펌프의 상시 모니터링 시스템을 더한 사전 고장 예측 진단 기능까지 갖췄다.

김 박사는 “앞으로 황해전기와 같이 효율이 높으면서도 원가를 절감할 수 있는 양 날개 대칭구조의 2베인펌프도 개발할 계획”이라고 말했다.