KR102410414B1 - 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템 - Google Patents
정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본원발명은 하천, 호수, 댐등의 원수를 이용한 수처리 시스템 각 공정의 에너지사용량을 분석하고, 이 분석된 데이터를 수집·데이터베이스화하여 실시간으로 정량화된 에너지절감량 및 탄소저감량을 데이터를 제공함으로써, 정수장의 탄소중립 운영 상황을 실시간으로 분석·판단할 수 있는 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템에 관한 것이다.
Description
본원발명은 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템에 관한 것이고, 보다 구체적으로 하천, 호수, 댐등의 원수를 이용한 수처리 시스템 각 공정의 에너지사용량을 분석하고, 이 분석된 데이터를 수집·데이터베이스화하여 실시간으로 정량화된 에너지절감량 및 탄소저감량을 데이터를 제공함으로써, 정수장의 탄소중립 운영 상황을 실시간으로 분석·판단할 수 있는 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템에 관한 것이다.
최근 지구 온난화 현상에 대한 심각성이 인식되기 시작하면서 세계 각국은 온실가스에 대한 대책마련을 강화하고 있다. 이와 같이 온실가스 감축노력에 대해 국제적 검증체계 등 공신력 있는 제3자기관에 의한 시장 지향적 검증이 확산될 전망이다.
또한, 지구온난화 방지를 위한 인식변화가 두드러지면서 수도분야를 포함한 각종 산업분야 전반에 있어서 자발적인 감축 목표를 달성 할 수 있도록 노력하고 있다.
정수장의 수처리 공정별 탄소배출현황, 정수장의 비정수시설을 고려한 탄소배출현황 및 특성을 분석하고 원수와 탄소배출의 상관성을 파악할 필요가 있다.
종래의 수질 모니터링 설비 및 자동제어방법은 각 공정으로 유입되는 원수에 대하여 pH, 온도, 탁도, 알칼리도 등 일반적인 수질만을 분석하고 있어 유기물질에 대한 분석은 운영요원이 수동으로 분석하고 있는 실정이며, 또한 각 단위공정별로 탄소배출량과 연관된 분석 및 이에 대한 모니터링시스템은 미흡한 실정이다.
한국 공개특허공보 제10-2004-0043834호에서는 하천, 호소수 및 수처리시스템 각 공정에 적용할 수 있는 환경분야 온라인 실시간 수질모니터링 장치 및 방법에 관한 것으로 각 단위공정에 시료선택 밸브를 설치하여 분석하고자 하는 시료를 선택하는 시료선택 밸브부; 상기 시료선택 밸브부에서 선택되어 배출되고 측정하고자 하는 시료를 전처리하는 시료전처리부; 전처리한 시료에서 온라인 측정 가능항목를 분석하는 온라인 측정장치부; 온라인 측정장치부에서 분석한 데이터를 수집·데이터베이스화하고, 운영자의 요구에 따라 데이터 베이스화된 데이터를 디스플레이하는 데이터 처리장치; 및 상기 데이터 처리장치에서 제공된 데이터를 가지고, 그의 스케줄에 따라 분석할 대상시료를 선택하며, 시료선택밸브부 및 시료전처리부의 구동을 제어하는 제어수단을 포함하는 실시간 수질모니터링장치를 개시하고 있으나, 정수장의 정수 및 비정수 시설의 에너지 사용량, 저감량 및 탄소배출량을 실시간으로 제공하는 시스템에 대한 구성을 제시된 바 없다.
따라서, 하천, 호수, 댐등의 원수를 이용한 수처리 시스템 각 공정의 에너지사용량, 비정수관련 시설, 정수장EMS 및 전력수요거래량을 분석하고, 이 분석된 데이터를 수집·데이터베이스화하여 실시간으로 정량화된 에너지절감량 및 탄소저감량을 데이터를 제공함으로써, 정수장의 탄소중립 운영 상황을 실시간으로 분석·판단할 수 있는 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템에 대한 개발이 요구된다.
본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 원수를 이용한 수처리 시스템 각 공정의 에너지사용량을 분석하고, 이 분석된 데이터를 수집·데이터베이스화하여 실시간으로 정량화된 에너지절감량 및 탄소저감량을 데이터를 제공함으로써, 정수장의 탄소중립 운영 상황을 실시간으로 분석·판단할 수 있는 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원발명에 따른 시스템에서는 정수관련 시설의 에너지 사용량을 검출하기 위한 정수장진단수단(100); 비정수관련 시설의 에너지 사용량을 검출하기 위한 사무실진단수단(200); 재생에너지장치의 에너지 생산량을 검출하기 위한 재생에너지장치진단수단(300); 정수장EMS(Energy Management System)의 에너지 절감량을 검출하기 위한 EMS진단수단(400); 전력수요거래 참여를 통한 전력 절감량을 검출하기 위한 수요거래진단수단(500); 상기 진단수단들로부터 수집된 원데이터를 저장하는 수자원공사데이터베이스(600); 및 상기 원데이터를 이용하여 정수장의 에너지절감율 및 탄소저감량을 제어하는 FLOS플랫폼(700);을 포함하고, 상기 FLOS플랫폼은 상기 수자원공사데이터베이스로부터 상기 원데이터를 전달받는 데이터수집서버(710); 상기 원데이터를 1차로직으로 연산하여 복수의 제1가공데이터를 생산하는 데이터가공서버(720); 상기 원데이터 및 상기 제1가공데이터를 저장하기 위한 웹서버(730); 상기 원데이터 및 상기 제1가공데이터를 디스플레이로 출력하게 하거나 상기 웹서버에 저장된 상기 원데이터 및 상기 제1가공데이터를 외부로 출력할 수 있도록 외부명령을 입력하기 위한 입력수단(701); 상기 제1가공데이터를 수자원공사중앙센터에 구비된 리더기로 출력하게 하기 위한 통신모듈(702); 상기 원데이터 및 상기 제1가공데이터를 외부저장장치로 전송하거나 외부명령을 입력받을 수 있게 하는 외부출력단자(703); 외부전원을 공급받기 위한 외부전원단자(704); 상기 원데이터 및 상기 제1가공데이터로부터 정수장의 에너지절감율에 이상이 발생시 이를 경고하기 위한 경고수단(705); 상기 외부전원이 차단되더라도 소정의 시간동안 전원공급이 가능하도록 내부전원을 공급시켜 주기 위한 백업전원(706); 및 상기 정수장을 전반적으로 제어하여 상기 원데이터를 연산가공하여 상기 통신모듈, 상기 디스플레이, 및 상기 외부출력단자 중에서 적어도 하나를 통해 출력하게 하면서 상기 웹서버에 저장하게 하는 제어부(740);을 포함하는 것을 특징으로 하는 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 정수관련 시설은, 정수처리시설, 배출수처리시설 및 송수시설을 포함할 수 있다.
또한, 상기 정수처리시설은 상수원에서 원수 끌어올리는 원수취수장치; 상기 원수를 도수장치를 통해 유입되어 저장하는 착수정; 상기 착수정에 유입된 원수에 응집제 및/또는 알칼리제를 첨가하여 공급되는 혼화지; 상기 혼화지에서 공급된 상기 원수중의 불순물이 응집되어 생성된 슬러지를 분리하기 위한 침전지; 상기 침전지를 거친 상기 원수를 여과하는 여과장치; 및 상기 여과장치를 거친 상기 원수에 소독제를 첨가한 후 저장하는 정수조;를 포함하며, 상기 정수처리시설에는 상기 에너지 사용량을 센싱하기 위한 복수의 정수에너지센서(110);가 형성될 수 있다.
또한, 상기 배출수처리시설은 상기 침전지에서 분리되어 배출되는 폐슬러지를 농축하여 상기 하천에 방류하는 농축조; 및 농축된 상기 폐슬러지를 탈수하여 탈수케익을 생산하는 탈수기; 및 상기 여과장치의 역세배수를 상기 착수정 전단으로 회수조를 거쳐 순환시키며, 상기 배출수처리시설에는 상기 에너지 사용량을 센싱하기 위한 복수의 배출수에너지센서(120);가 형성될 수 있다.
또한, 상기 원데이터는 상기 정수관련 시설의 투입물인 원수, 보조물질인 폴리염화알루미늄(PACI), 폴리수산화염화황산알루미늄(PAHCS), 액화염소, 수산화나트륨, 유기고분자 응집제, 분말활성탄, 불화규산, 폴리머포장재, 소석회, 소금, 전력 중 어느 하나 이상이고, 산출물인 수돗물, 이산화탄소, 방류수, 탈수케익, 종이백 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 시스템은 객체지향 설계기법으로 UML(Unified Modeling Language)을 이용하여, Rational Rose를 사용하였고, 시스템의 구성 및 결합은 Use Case 다이아그램을 설계하였으며, 상기 정수장진단수단, 상기 사무실진단수단, 상기 재생에너지장치진단수단, 상기 EMS진단수단 및 상기 수요거래진단수단에서 획득되는 상기 원데이터를 처리하기 위한 시퀀스 다이아그램은 전일 및 당일, 전월 및 당월, 전년 및 당해년의 원데이터를 시차별로 분석하기 위하여 설계할 수 있다.
또한, 상기 제1가공데이터는 전년대비 총 전력 사용량 비율, 전년대비 정수관련 시설 전력 사용량 비율, 전년대비 비정수관련 시설 전력 사용량 비율, 당일 총 전력 사용량, 전년대비 총 전력 절감량 비율, 전년대비 설비최적운영 전력 절감량 비율, 당일 탄소배출량, 당일 탄소저감량, 탄소중립율, 총 에너지 절감율, 전년 동월 일평균 에너지 절감율 중 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 디스플레이에서는 상기 정수관련시설 및 상기 비정수관련시설을 포함하는 에너지소비량 디스플레이부; 상기 재생에너지장치, 상기 정수장EMS 및 상기 전력수요거래 중 어느 하나 이상을 포함하는 에너지절감량 디스플레이부; 상기 탄소배출량, 상기 탄소저감량 및 상기 에너지절감율 중 어느 하나 이상을 포함하는 탄소중립디스플레이부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 1차로직을 통한 상기 제1가공데이터는 상기 시스템의 목적 및 범위 정의, 전과정 목록분석, 상기 전과정영향평가 및 전과정해석의 4단계로, ISO 14040s 방법론을 기준으로 생산할 수 있다.
본원발명은 또한, 상기 과제의 해결 수단을 다양하게 조합한 형태로도 제공이 가능하다.
본원발명의 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템은 전력사용량에 대한 데이터를 수집하고 이를 기준으로 탄소배출량을 산정하여 실시간으로 개시하는 효과가 있다.
본원발명의 시스템은 에너지센서의 모니터링을 통해 적정 에너지사용량, 탄소배출량 목표에 벗어나는 경우, 이용자가 디스플레이 장치를 통해서 직접 제어할 수 있도록 함으로써 불필요한 전력사용량을 줄이고 정수장을 효율적으로 운영 관리하여 안정성을 유지할 수 있는 효과가 있다.
본원발명의 시스템은 각 정수장의 정수설비 및 비정수설비의 에너지효율을 판단할 수 있는 정량화 하여 모니터링하여 제시하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 정수장 수질 모니터링 시스템이다.
도 2는 본원발명의 일실시예에 따른 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본원발명의 일실시예에 따른 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템의 FLOT플랫폼을 나타내는 도면이다.
도 4는 본원발명의 일실시예에 따른 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템의 디스플레이 구현도면이다.
도 5는 본원발명의 일실시예에 따른 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템의 원데이터와 제1가공데이터 표이다.
도 6은 본원발명의 일실시예에 따른 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템의 정수관련시설 블록 플로우 다이어그램이다.
도 2는 본원발명의 일실시예에 따른 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본원발명의 일실시예에 따른 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템의 FLOT플랫폼을 나타내는 도면이다.
도 4는 본원발명의 일실시예에 따른 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템의 디스플레이 구현도면이다.
도 5는 본원발명의 일실시예에 따른 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템의 원데이터와 제1가공데이터 표이다.
도 6은 본원발명의 일실시예에 따른 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템의 정수관련시설 블록 플로우 다이어그램이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 어느 실시예에 대한 한정 또는 부가사항은 특정한 실시예에 적용될 뿐 아니라, 그 외 다른 실시예들에 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 본원발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.
본원발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 종래의 실시간 수질모니터링장치에 대한 것으로 유입수질 및 처리수질을 분석한 데이터를 운영자가 실시간으로 제공받아 각 단위공정의 처리효율을 분석 ·판단하고, 적절한 운전인자를 산출하여 수처리공정을 제어할 수 있도록 구현한 것이다.
도1에 도시된 바와 같이 하천, 호소수 및 수처리 시스템 각 단위공정으로 유입되는 시료를 선택하여 채수할 수 있도록 각 단위공정에 시료선택 밸브를 설치하여 분석하고자 하는 시료를 선택하는 시료선택 밸브부(1)와; 상기 시료선택 밸브부(1)의 메인 배출라인상에 순차적으로 연결된 시료 가압펌프(2a), 가압시료 선택밸브(2b) 및 필터(2c)를 구비하여 측정하고자 하는 시료를 전처리하기 위한 시료 전처리부(2)와; 상기 시료선택 밸브부(1)의 메인 배출라인상에서 분기된 분기라인상에 순차적으로 연결된 시료 가압펌프(3a), 가압시료 선택밸브(3b) 및 필터(3c)를 구비하여 상기 시료 전처리부(2)에서 일정 조건을 충족하지 못하거나 미리 설정한 일정기간 사용 후 자동전환되어 보조적으로 시료를 전처리하는 보조시료전처리부(3)와; 총유기탄소(TOC) 측정장치(5) 및 유브이(UV: Ultra Violet) 흡수물질 측정장치(6)로 구성되며, 상기 시료 전처리부(2)를 통해 전처리된 시료에서, 미량 유기물질의 지표인자인 총유기탄소(TOC) 및 UV흡수물질등의 온라인 수질인자를 분석하는 온라인 측정장치(4)와; 상기 총유기탄소(TOC) 측정장치(5)와 유브이(UV)흡수물질 측정장치(6)를 통해 분석된 데이터를 수집·데이터베이스화하고, 운영자의 요구에 따라 데이터 베이스화된 데이터를 디스플레이하는 데이터 처리장치(7); 및 상기 데이터 처리장치(7)에서 제공된 데이터를 가지고, 그의 분석 스케쥴에 따라 시료선택밸브부(1) 및 시료전처리부(2)의 구동을 제어하는 콘트롤러(8)로 구성된다.
그러나, 정수장의 모든 시설을 통합하여 실시간으로 에너지사용량, 에너지생산량 및 에너지거래량을 고려한 모니터링 시스템은 개시된 바 없다.
도 2는 본원발명의 일실시예에 따른 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템을 나타내는 도면이다.
상기 시스템은 정수관련 시설의 에너지 사용량을 검출하기 위한 정수장진단수단(100); 비정수관련 시설의 에너지 사용량을 검출하기 위한 사무실진단수단(200); 재생에너지장치의 에너지 생산량을 검출하기 위한 재생에너지장치진단수단(300); 정수장EMS(Energy Management System)의 에너지 절감량을 검출하기 위한 EMS진단수단(400); 전력수요거래 참여를 통한 전력 절감량을 검출하기 위한 수요거래진단수단(500); 상기 진단수단들로부터 수집된 원데이터를 저장하는 수자원공사데이터베이스(600); 및 상기 원데이터를 이용하여 정수장의 에너지절감율 및 탄소저감량을 제어하는 FLOS플랫폼(700);을 포함하고, 상기 FLOS플랫폼은 상기 수자원공사데이터베이스로부터 상기 원데이터를 전달받는 데이터수집서버(710); 상기 원데이터를 1차로직으로 연산하여 복수의 제1가공데이터를 생산하는 데이터가공서버(720); 상기 원데이터 및 상기 제1가공데이터를 저장하기 위한 웹서버(730); 상기 원데이터 및 상기 제1가공데이터를 디스플레이(707)로 출력하게 하거나 상기 웹서버에 저장된 상기 원데이터 및 상기 제1가공데이터를 외부로 출력할 수 있도록 외부명령을 입력하기 위한 입력수단(701); 상기 제1가공데이터를 수자원공사중앙센터에 구비된 리더기로 출력하게 하기 위한 통신모듈(702); 상기 원데이터 및 상기 제1가공데이터를 외부저장장치로 전송하거나 외부명령을 입력받을 수 있게 하는 외부출력단자(703); 외부전원을 공급받기 위한 외부전원단자(704); 상기 원데이터 및 상기 제1가공데이터로부터 정수장의 에너지절감율에 이상이 발생시 이를 경고하기 위한 경고수단(705); 상기 외부전원이 차단되더라도 소정의 시간동안 전원공급이 가능하도록 내부전원을 공급시켜 주기 위한 백업전원(706); 및 상기 정수장을 전반적으로 제어하여 상기 원데이터를 연산가공하여 상기 통신모듈, 상기 디스플레이, 및 상기 외부출력단자 중에서 적어도 하나를 통해 출력하게 하면서 상기 웹서버에 저장하게 하는 제어부(740);을 포함하는 것을 특징으로 하는 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템일 수 있다.
상기 정수관련 시설은 도6에서 자세히 설명한다.
상기 비정수관련 시설은 사무실, 하차장, 주차장, 숙소 등의 정수장의 정수와 직접적인 관련이 없는 보조시설일 수 있다.
상기 사무실진단수단은 상기 비정수관련 시설에서 사용되는 전력, 수도, 가스 등의 에너지관련 데이터를 수집 진단한다.
상기 재생에너지장치는 태양광, 태양열, 풍력, 수력, 수열, 파력, 지열, 바이오매스 중 어느 하나 이상의 재생에너지를 생산할 수 있는 설비이면 그 형태 및 개수에 제한이 되지 않음은 자명하다.
상기 재생에너지장치에서 생상되는 재생에너지는 전력, 온열, 내열 중 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 정수장EMS는 상기 정수관련 시설 및/또는 비정수관련 시설의 에너지 효율을 개선하기 위한 시스템으로 상기 정수장EMS로부터 절감되는 에너지데이터를 EMS진단수단에서 수집 진단하다.
상기 정수장EMS로부터 절감되는 에너지데이터는 전력, 온열, 수열, 수도, 가스, 경유, 휘발유, 등유 중 어느 하나 이상일 수 있다.
도 3은 본원발명의 일실시예에 따른 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템의 FLOT플랫폼을 나타내는 도면이다.
상기 진단수단들로부터 수집된 원데이터는 수자원공사데이터베이스에 저장될 수 있다. 또는 별도의 데이터베이스가 구축될 수 있음은 자명하다.
상기 원데이터를 이용하여 정수장의 에너지절감율과 탄소저감양을 모니터링 및/또는 제어할 수 있는 FLOS플랫폼이 형성될 수 있다.
상기 원데이터를 상기 FLOS플랫폼에 수신하기 위한 데이터수집서버가 형성될 수 있다. 상기 데이터수집서버는 접속기기로 B/NET단말기, CC-Link단말기가 형성될 수 있다.
수집된 원데이터를 1차로직으로 연산하여 복수의 제1가공데이터를 생산하는 데이터가공서버를 형성할 수 있다.
상기 1차로직은 각 원데이터에 환상을 위한 환산인자, 변환상수 중 어느 하나 이상이 포함된 방정식일 수 있다. 일 실시예로써 전력을 통한 이산화탄소 배출량은 전력사용량(kWh)에 환산계수 인 배출계수(kgCO2/kWh)를 곱하여 산출할 수 있다.
상기 1차로직을 통한 상기 제1가공데이터는 상기 시스템의 목적 및 범위 정의, 전과정 목록분석, 상기 전과정영향평가 및 전과정해석의 4단계로, ISO 14040S 방법론을 기준으로 생산할 수 있다.
상기 복수의 제1가공데이터 및 원데이터는 전날 총 전력 사용량, 오늘 총 전력 사용량, 전날 정수장 전력 사용량, 오늘 정수장 전력 사용량, 전날 사무실 전력 사용량, 오늘 사무실 전력 사용량, 전월 총 전력 사용량, 당월 총 전력 사용량, 전월 정수장 전력 사용량, 당월 정수장 전력 사용량, 전월 사무실 전력 사용량, 당월 사무실 전력 사용량, 당해 총 전력 사용량, 전년대비 총 전력 사용량 비율, 당해 정수장 전력 사용량, 전년대비 정수장 전력 사용량 비율, 당해 사무실 전력 사용량, 전년대비 사무실 전력 사용량 비율, 전년동월일평균 에너지 사용량, 28개의 일간 총 전력 사용량, 전날 총 전력 절감량, 오늘 총 전력 절감량, 전날 설비최적운영 전력 절감량, 오늘 설비최적운영 전력 절감량, 전날 전력수요거래참여 전력 절감량, 오늘 전력수요거래참여 전력 절감량, 전월 총 전력 절감량, 당월 총 전력 절감량, 전월 설비최적운영 전력 절감량, 당월 설비최적운영 전력 절감량, 전월 전력수요거래참여 전력 절감량, 당월 전력수요거래참여 전력 절감량, 당해 총 전력 절감량, 전년대비 총 전력 절감량 비율, 당해 설비최적운영 전력 절감량, 전년대비 설비최적운영 전력 절감량 비율, 당해 전력수요거래참여 전력 절감량, 전년대비 전력수요거래참여 전력 절감량 비율, 28개의 일간 총 에너지 절감량, 오늘 탄소배출량, 오늘 탄소저감량, 탄소중립률, 28개의 일간 총 에너지절감율, 전년 동월 일평균 에너지절감율 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 시스템은 객체지향 설계기법으로 UML(Unified Modeling Language)을 이용한 Rational Rose를 사용하였고, 시스템의 구성 및 결합은 Use Case 다이아그램을 설계하였으며, 상기 정수장진단수단, 상기 사무실진단수단, 상기 재생에너지장치진단수단, 상기 EMS진단수단 및 상기 수요거래진단수단에서 획득되는 상기 원데이터를 처리하기 위한 시퀀스 다이아그램은 전일 및 당일, 전월 및 당월, 전년 및 당해년의 원데이터를 시차별로 분석하기 위하여 설계한 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영될 수 있다.
상기 원데이터의 수집 기준으로는 상기 전일은 상기 전일 O시부터 상기 당일 0시까지로, 상기 당일은 상기 당일 0시부터 현재까지로, 상기 전월은 상기 전월 1일 0시부터 상기 당월 1일 0시까지로, 상기 당월은 상기 당월 1일 0시부터 현재까지로, 상기 전년은 전체 365일로 수집 기준으로 한다.
도 4는 본원발명의 일실시예에 따른 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템의 디스플레이 구현도면이다.
상기 디스플레이에서는 상기 정수관련시설 및 상기 비정수관련시설을 포함하는 에너지소비량 디스플레이부; 상기 재생에너지장치, 상기 정수장EMS 및 상기 전력수요거래 중 어느 하나 이상을 포함하는 에너지절감량 디스플레이부; 상기 탄소배출량, 상기 탄소저감량 및 상기 에너지절감율 중 어느 하나 이상을 포함하는 탄소중립디스플레이부를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이를 통하여 정수장의 정수관련시설, 비정수관련시설에서 발생되는 에너지소비량을 비교할 수 있다.
또한, 상기 정수장의 정수EMS를 통한 설비최적운영현황, 신재생에너지 생산현황, 상기 생산된 신재생에너지의 전력수요거래를 통한 에너지 판매량을 비교할 수 있다.
또한 일간, 월간, 및 년간 에너지 소비량과 에너지 절감량을 비교할 수 있다.
또한, 정수장의 탄소배출량, 탄소저감량 및 에너지절감량을 실시간 비교할 수 있다.
도 5는 본원발명의 일실시예에 따른 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템의 원데이터와 제1가공데이터 표이다.
상기 원데이터는 상기 정수관련 시설의 투입물인 원수, 보조물질인 폴리염화알루미늄(PACI), 폴리수산화염화황산알루미늄(PAHCS), 액화염소, 수산화나트륨, 유기고분자 응집제, 분말활성탄, 불화규산, 폴리머포장재, 소석회, 소금, 전력 중 어느 하나 이상이고, 산출물인 수돗물, 이산화탄소, 방류수, 탈수케익, 종이백 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 6은 본원발명의 일실시예에 따른 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템의 정수관련시설 블록 플로우 다이어그램이다.
상기 정수관련 시설은, 정수처리시설(110), 배출수처리시설(120) 및 송수시설(130)을 포함할 수 있다.
상기 정수처리시설은 상수원에서 원수 끌어올리는 원수취수장치(111); 상기 원수를 도수장치를 통해 유입되어 저장하는 착수정(112); 상기 착수정에 유입된 원수에 응집제 및/또는 알칼리제를 첨가하여 공급되는 혼화지(113); 상기 혼화지에서 공급된 상기 원수중의 불순물이 응집되어 생성된 슬러지를 분리하기 위한 침전지(114); 상기 침전지를 거친 상기 원수를 여과하는 여과장치(115); 및 상기 여과장치를 거친 상기 원수에 소독제를 첨가한 후 저장하는 정수조(116);를 포함하며, 상기 정수처리시설에는 상기 에너지 사용량을 센싱하기 위한 복수의 정수에너지센서(117);가 형성될 수 있다.
상기 배출수처리시설은 상기 침전지에서 분리되어 배출되는 폐슬러지를 농축하여 상기 하천에 방류하는 농축조(122); 및 농축된 상기 폐슬러지를 탈수하여 탈수케익을 생산하는 탈수기(123); 및 상기 여과장치의 역세배수를 상기 착수정 전단으로 회수조(124)를 거쳐 순환시키며, 상기 배출수처리시설에는 상기 에너지 사용량을 센싱하기 위한 복수의 배출수에너지센서(125);가 형성될 수 있다.
상기 주요공정은 수도물 생산과정에서 투입되는 보조물질인 화학물질을 포함할 수 있다. 이때 원료물질과 화학물질의 투입과 폐기물 배출에 대한 수송데이터도 포함할 수 있다. 또한 생산된 수돗물을 수용가에 송수할 수 있는 송수공정도 포함한다.
상기 주요공정은 착수-혼화-응집-침전-여과-정수-송수로 보조공정은 조정조-농축조-탈수건조로 이루어질 수 있다.
상기 주요공정은 착수-혼화-응집-침전-여과-소독-정수-송수로 보조공정은 배출슬러지-농축조-탈수건조로 이루어질 수 있다.
상기 주요공정은 착수-혼화-응집-침전-여과-정수로 보조공정은 조정조-농축조-탈수건조로 이루어질 수 있다.
상기 주요공정은 착수-혼화-응집-침전-여과-정수-가압으로 보조공정은 회수조-조정조-농축조-탈수건조로 이루어질 수 있다.
상기 주요공정은 착수-혼화-응집-침전-여과-소독-가압으로 보조공정은 조정조-농축조-탈수건조로 이루어질 수 있다.
상기 주요공정은 착수-혼화-응집-침전-여과-소독-가압으로 보조공정은 회수조-조정조-농축조-탈수건조로 이루어질 수 있다.
상기 주요공정은 착수-혼화-응집-침전-여과-정수-가압으로 보조공정은 회수조-배출슬러지-농축조-탈수건조로 이루어질 수 있다.
상기 모든 데이터는 탄소성적표지 및 환경성적표지 인증을 위한 환경부 데이터베이스를 이용할 수 있다.
상기 FLOS플랫폼은 DCS(Data collection system)일 수 있다. 상기 DCS를 통해 모니터링 된 데이터는 웹인터페이스를 통해 인벤토리 서버로 자동 연결된다.
Data Base에 저장된 각각의 데이터는 구축된 알고리즘에서 각각의 배출원별 배출량을 산정하게 된다. 산정된 실시간(RealTime)계산 및 관련 정보는 웹페이지(또는 별도의 Web프로그램)을 통해 실시간 확인할 수 있다.
상기 FLOS플랫폼은 프로그램 형태 일 수 있다. 별도의 독립적인 프로그램형태로써 각각의 데이터를 사용자가 In-put하는 체계일 수 있다. 있다.웹기반으로 구축될 경우,웹을 통해 각각의 담당자가 해당 데이터를 입력하며, 별도의 프로그램일 경우,담당자별 해당 데이터를 저장하여 공유하고 프로그램에서 각 데이터를 자동 취합하는 형태일 수 있다.
상기 탄소배출 모니터링 시스템은 RFID(Radio Frequency IDentification) 및 USN(Ubiquitous SensorNetwork)기술의 장점과 최소한의 IPv6기술을 접목시킨 방식일 수 있다.
기존 RFID System의 경우 사용자가 직접 RFID Tag에 접근하여 원하는 정보를 획득할 수는 없었다. 또한 복수의 사용자가 단일 RFID Tag에 접근하여 자신의 정보를 등록시켜 놓을 수 없었고,특정 정보를 수신 받고자 하는 시간과 데이터 종류를 입력 시켜놓고,수신 받고자 하는 시간을 주기로 요청한 정보를 받아 볼 수 없었을 뿐만 아니라,특정 정보에 대해 임계치를 설정하여,이를 초과 하거나 미만일 경우 사용자에게 알리는 기능은 없었다.
IP-RFID는 RFID 서비스 제공에 있어서,기존의 RFID Tag의 코드 정보를 컨텐츠를 제공하는 컨텐츠 서버의 IP주소(또는 컨텐츠 서버의 IP주소 및 컨텐츠 인덱스)로 사용함으로써,신속/용이하게 컨텐츠 서비스를 제공받을 수 있게 하며 또한 서비스되는 컨텐츠의 변화에도 신속하게 대처할 수 있게하는, IP주소 기반 RFID 서비스를 위한 RFID Tag와,그를 이용한 RFID 단말 또는 컨텐츠 서버에서의 IP주소 기반 RFID 서비스 방법을 제공할 수 있다.
탄소배출 계수 산정방법은 실측 농도와 유량의 곱이 탄소배출량이며 이를 측정하기 위하여는 진단센서인 온도센선, 압력센서 등이 필요함은 자명하다.
따라서, 상기 진단센서와 IP-RFID 태그를 결합하여 대상 컨텐츠인 온도, 압력값들을 수집하여, 에너지 사용량, 저감량, 탄소배출량의 변화를 신속하게 모니터링할 수 있다.
본원발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
1: 시료선택 밸브부
2a, 3a: 시료 가압펌프
2b, 3b: 가압시료 선택밸브
2c, 3c: 필터
2: 시료 전처리부
3: 보조시료전처리부
4: 온라인 측정장치
5: 총유기탄소(TOC) 측정장치
6: 유브이(UV)흡수물질 측정장치
7: 데이터 처리장치
8: 콘트롤러
100: 정수장진단수단
110: 정수처리시설
111: 원수취수장치
112: 착수정
113: 혼화지
114: 침전지
115: 여과장치
116: 정수소
117: 정수에너지센서
120: 배출수처리시설
121: 조정조
122: 농축조
123: 탈수기
124: 회수조
125: 배출수에너지센서
130: 송수시설
200: 사무실진단수단
300: 재생에너지장치진단수단
400: EMS진단수단
500: 수요거래진단수단
600: 수자원공사데이터베이스
700: FLOS플랫폼
701: 입력수단
702: 통신모듈
703: 외부출력단자
704: 외부전원단자
705: 경고수단
706: 백업전원
707: 디스플레이
710: 데이터수집서버
720: 데이터가공서버
730: 웹서버
740: 제어부
2a, 3a: 시료 가압펌프
2b, 3b: 가압시료 선택밸브
2c, 3c: 필터
2: 시료 전처리부
3: 보조시료전처리부
4: 온라인 측정장치
5: 총유기탄소(TOC) 측정장치
6: 유브이(UV)흡수물질 측정장치
7: 데이터 처리장치
8: 콘트롤러
100: 정수장진단수단
110: 정수처리시설
111: 원수취수장치
112: 착수정
113: 혼화지
114: 침전지
115: 여과장치
116: 정수소
117: 정수에너지센서
120: 배출수처리시설
121: 조정조
122: 농축조
123: 탈수기
124: 회수조
125: 배출수에너지센서
130: 송수시설
200: 사무실진단수단
300: 재생에너지장치진단수단
400: EMS진단수단
500: 수요거래진단수단
600: 수자원공사데이터베이스
700: FLOS플랫폼
701: 입력수단
702: 통신모듈
703: 외부출력단자
704: 외부전원단자
705: 경고수단
706: 백업전원
707: 디스플레이
710: 데이터수집서버
720: 데이터가공서버
730: 웹서버
740: 제어부
Claims (9)
- 정수관련 시설의 에너지 사용량을 검출하기 위한 정수장진단수단(100);
비정수관련 시설의 에너지 사용량을 검출하기 위한 사무실진단수단(200);
재생에너지장치의 에너지 생산량을 검출하기 위한 재생에너지장치진단수단(300);
정수장EMS(Energy Management System)의 에너지 절감량을 검출하기 위한 EMS진단수단(400);
전력수요거래 참여를 통한 전력 절감량을 검출하기 위한 수요거래진단수단(500);
상기 진단수단들로부터 수집된 원데이터를 저장하는 수자원공사데이터베이스(600); 및
상기 원데이터를 이용하여 정수장의 에너지절감율 및 탄소저감량을 제어하는 FLOS플랫폼(700);을 포함하고,
상기 FLOS플랫폼은 상기 수자원공사데이터베이스로부터 상기 원데이터를 전달받는 데이터수집서버(710);
상기 원데이터를 1차로직으로 연산하여 복수의 제1가공데이터를 생산하는 데이터가공서버(720);
상기 원데이터 및 상기 제1가공데이터를 저장하기 위한 웹서버(730);
상기 원데이터 및 상기 제1가공데이터를 디스플레이(707)로 출력하게 하거나 상기 웹서버에 저장된 상기 원데이터 및 상기 제1가공데이터를 외부로 출력할 수 있도록 외부명령을 입력하기 위한 입력수단(701);
상기 제1가공데이터를 수자원공사중앙센터에 구비된 리더기로 출력하게 하기 위한 통신모듈(702);
상기 원데이터 및 상기 제1가공데이터를 외부저장장치로 전송하거나 외부명령을 입력받을 수 있게 하는 외부출력단자(703);
외부전원을 공급받기 위한 외부전원단자(704);
상기 원데이터 및 상기 제1가공데이터로부터 정수장의 에너지절감율에 이상이 발생시 이를 경고하기 위한 경고수단(705);
상기 외부전원이 차단되더라도 소정의 시간동안 전원공급이 가능하도록 내부전원을 공급시켜 주기 위한 백업전원(706); 및
상기 정수장을 제어하여 상기 원데이터를 연산가공하여 상기 통신모듈, 상기 디스플레이, 및 상기 외부출력단자 중에서 적어도 하나를 통해 출력하게 하면서 상기 웹서버에 저장하게 하는 제어부(740);을 포함하는 것을 특징으로 하는 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 정수관련 시설은, 정수처리시설(110), 배출수처리시설(120) 및 송수시설(130)을 포함하는 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 정수처리시설은 상수원에서 원수 끌어올리는 원수취수장치(111);
상기 원수를 도수장치를 통해 유입되어 저장하는 착수정(112);
상기 착수정에 유입된 원수에 응집제 및/또는 알칼리제를 첨가하여 공급되는 혼화지(113);
상기 혼화지에서 공급된 상기 원수중의 불순물이 응집되어 생성된 슬러지를 분리하기 위한 침전지(114);
상기 침전지를 거친 상기 원수를 여과하는 여과장치(115); 및
상기 여과장치를 거친 상기 원수에 소독제를 첨가한 후 저장하는 정수조(116);를포함하며,
상기 정수처리시설에는 상기 에너지 사용량을 센싱하기 위한 복수의 정수에너지센서(117);가 형성되는 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 배출수처리시설은 상기 침전지에서 분리되어 배출되는 폐슬러지를 농축하여하천에 방류하는 농축조(122); 및
농축된 상기 폐슬러지를 탈수하여 탈수케익을 생산하는 탈수기(123); 및
상기 여과장치의 역세배수를 상기 착수정 전단으로 회수조(124)를 거쳐 순환시키며, 상기 배출수처리시설에는 상기 에너지 사용량을 센싱하기 위한 복수의 배출수에너지센서(125);가 형성된 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 원데이터는 상기 정수관련 시설의 투입물인 원수, 보조물질인 폴리염화알루미늄(PACI), 폴리수산화염화황산알루미늄(PAHCS), 액화염소, 수산화나트륨, 유기고분자 응집제, 분말활성탄, 불화규산, 폴리머포장재, 소석회, 소금, 전력 중 어느 하나 이상이고,
산출물인 수돗물, 이산화탄소, 방류수, 탈수케익, 종이백 중 어느 하나 이상을 포함하는 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 시스템은 객체지향 설계기법으로 UML(Unified Modeling Language)을 이용한 Rational Rose를 사용하였고,
시스템의 구성 및 결합은 Use Case 다이아그램을 설계하였으며,
상기 정수장진단수단, 상기 사무실진단수단, 상기 재생에너지장치진단수단, 상기 EMS진단수단 및 상기 수요거래진단수단에서 획득되는 상기 원데이터를 처리하기 위한 시퀀스 다이아그램은 전일 및 당일, 전월 및 당월, 전년 및 당해년의 원데이터를 시차별로 분석하기 위하여 설계한 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 제1가공데이터는 전년대비 총 전력 사용량 비율, 전년대비 정수관련 시설 전력 사용량 비율, 전년대비 비정수관련 시설 전력 사용량 비율, 당일 총 전력 사용량, 전년대비 총 전력 절감량 비율, 전년대비 설비최적운영 전력 절감량 비율, 당일 탄소배출량, 당일 탄소저감량, 탄소중립율, 총 에너지 절감율, 전년 동월 일평균 에너지 절감율 중 어느 하나 이상인 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템.
- 제7항에 있어서,
상기 디스플레이에서는 상기 정수관련시설 및 상기 비정수관련시설을 포함하는 에너지소비량 디스플레이부;
상기 재생에너지장치, 상기 정수장EMS 및 상기 전력수요거래 중 어느 하나 이상을 포함하는 에너지절감량 디스플레이부;
상기 탄소배출량, 상기 탄소저감량 및 상기 에너지절감율 중 어느 하나 이상을 포함하는 탄소중립디스플레이부를 포함하는 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 1차로직을 통한 상기 제1가공데이터는 상기 시스템의 목적 및 범위 정의, 전과정 목록분석, 전과정영향평가 및 전과정해석의 4단계로,
ISO 14040S 방법론을 기준으로 생산한 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220041518A KR102410414B1 (ko) | 2022-04-04 | 2022-04-04 | 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020220041518A KR102410414B1 (ko) | 2022-04-04 | 2022-04-04 | 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102410414B1 true KR102410414B1 (ko) | 2022-06-23 |
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|---|---|---|---|
| KR1020220041518A KR102410414B1 (ko) | 2022-04-04 | 2022-04-04 | 정수장의 에너지 운용 패턴이 반영된 탄소중립 실현을 위한 정수장 실시간 모니터링 시스템 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102410414B1 (ko) |
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