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기업지원성과 사례
占쏙옙占쏙옙占쏙옙 한국 농업 환경에 최적화된 안개 분사형 무인자동방제 스프링클러 개발 |
占쏙옙占쏙옙占� 진동·막힘 걱정 없는 오폐수용 펌프 설계기술 |
占쏙옙占쏙옙占쏙옙 전기자동차 배터리에 '안전'을 장착하는 기술 |
기술지원기업: (주)황해전기
연구책임자: 청정생산시스템연구소 열유체시스템그룹 김진혁 선임연구원
최근 고속도로 휴게소나 지하철 역사 내 화장실은 ‘휴지통 없는 깨끗한 화장실’을 표방한다. 다만 변기에 버려선 안 되는 쓰레기가 여전히 남아있어 ‘휴지통이 없어진 게 맞나’ 의아해하는 사람도 적지 않다. 화장실에 설치된 오폐수용 펌프의 유로(流路)가 여성용품이나 물티슈 등을 통과시키지 못하기 때문인데, 이러한 한계를 극복할 국내 기술이 곧 상용화될 것으로 보인다. 황해전기와 청정생산시스템연구소 열유체시스템그룹 김진혁 선임연구원이 크고 단단한 고형물까지 쉽게 통과시킬 수 있는 고효율 단일채널펌프 개발에 한창이다.
위기를 극복하는 기술의 힘
1989년 브레이크 모터 생산업체로 출발한 ㈜황해전기에 첫 번째 위기가 찾아온 것은 IMF 금융위기 당시였다. 시장 진입장벽이 낮은 브레이크 모터 생산만으로는 기업의 존립이 위태로워 진 것이다. 이러한 상황에서 R&D 투자로 송풍기용 링블로워(Ring Blower) 국산화에 성공하며 그 고비를 넘겼지만, 또 다시 같은 문제로 성장 정체를 겪어야 했다.
이즈음 생기원 김진혁 선임연구원은 오폐수펌프 기술 개발 중이었다. 선진 해외제품이 국내 제품보다 2~3배 높은 효율을 가졌지만, 고가에다 유지·보수도 어려워 원천기술 확보가 시급했다. 고부가가치 사업 아이템을 찾던 황해전기는 김 선임연구원이 가진 기술을 양산화 하는 데 관심을 보였다. 두 파트너의 타이밍이 맞아 떨어진 셈이다.
“김 박사님을 통해 오폐수용 펌프기술을 알게 됐습니다. 상용화에 성공한다면 시장과 고객 서비스 모두를 만족시키는 제품이 될 것이란 확신이 있었습니다.”
황해전기 차미영 상무는 오폐수용 펌프 양산화에 대한 기대감을 이렇게 드러냈다.
가정용과 산업용 하수처리 시장은 약 4조 원대로, 국내 펌프 시장 가운데 규모가 가장 크다. 황해전기가 높은 시장 가능성과 수입 대체효과를 기대할 수 있는 최적의 사업 아이템이라고 판단한 이유다. 송풍기를 제작해 온 기존 가공장비를 활용할 수 있다는 것 또한 큰 장점이었다.
효율은 높으면서 진동 없는 기술
현재 국내에서 생산되는 오폐수용 펌프 효율은 20~30%대로, 외산제품의 효율 절반에 못 미친다. 이는 같은 양 전력대비 펌프가 끌어올릴 수 있는 유체가 절반가량에 불과한 것과 관계가 있다. 효율은 전력량과 비례하기 때문에 일반적으로 365일 가동하는 오폐수 펌프의 효율을 1%만 높여도 연간 전력사용량을 기하학적으로 줄일 수 있다.
오폐수용 펌프에서 중요한 또 다른 이슈는 슬러지 등 이물질로 인해 유로가 막히는 현상이다. 유로가 자주 막히면 펌프 수명이나 효율이 낮아지는데, 해외 선진 기업에서는 이 문제 해결을 위해 이물질이 통과하는 유로의 크기를 최대화하는 단일채널펌프를 출시해 시장 점유율을 넓혀왔다
김 선임연구원이 개발한 ‘고효율 저유체유발진동 단일채널펌프 설계기술’은 단일채널펌프의 효율은 높이면서도 유체유발진동은 낮추는 핵심 원천기술이다. 2014년부터 시작된 이 연구는 초창기 ‘얼마나 많은 물을 얼마나 높게 퍼올리느냐’하는 수력학적 효율 증대에 초점을 맞췄다. 결론적으로 효율 향상에는 성공했지만 심한 진동으로 어려움을 겪었다. 이어진 연구에서는 고효율을 유지하면서도 진동을 낮추는 데 중점을 뒀고, 독자적 오폐수 펌프 설계기술 개발에 성공하며 국내외 10건이 넘는 지식재산권을 창출했다.
“단일채널펌프는 크고 단단한 고형물을 잘 통과시켜 마모가 적고 효율이 높지만, 유로가 비대칭 모양입니다. 때문에 회전 시 구조적 안정성이 떨어져 진동이 발생하고, 펌프 수명이 저하되는 문제가 있었습니다. 기술적 난이도가 상당히 높은 과제였는데 결국 최적의 설계를 찾았고, 황해전기의 제작기술 덕에 첫 번째 시제품이 얼마 전 완성될 수 있었습니다.”
개발된 단일채널펌프는 수력학적 성능 상 효율이 55.1%로, 외산제품과 대등한 수준이다. 황해전기와 손잡고 양산화까지 성공한다면 외산제품보다 낮은 비용으로 시장 출시될 전망이다.
*4㎾급 기준 유량 85Q(시간 당 관을 흐르는 물의 양; m³/h), 양정 9.5H(물을 들어올리는 높이; m)
시장에 필요한 기술, 고객이 원하는 제품
김 선임연구원과 황해전기는 단일채널펌프에 그치지 않고 해당 제품을 시리즈화 할 계획이다. 이송할 수 있는 물의 유량, 펌프의 낙차 등 사용처에 따른 적용 사양을 달리해 총 4가지 모델을 상용화한다는 목표를 세웠다. 우선 올해 2가지 모델의 시제품을 제작하고, 테스트를 거쳐 바로 양산체제에 들어갈 계획이다. 최대한 빨리 상용화하는 데 전력 질주할 방침이다.
김 선임연구원도 대리점주들을 대상으로 신규 출시제품을 설명하고 홍보하는 등 기업을 적극 뒷받침하고 있다. 더해서 상시 사용되는 단일채널펌프에 IoT(사물인터넷) 기술을 접목, 고장을 사전에 감지하고 예측하는 모니터링 시스템을 부가 옵션으로 개발 중이다.
“황해전기에는 풍부한 제작기술이 있습니다. 성공한 연구가 좋은 제품으로 제작돼 시장에 출시되는 것이 연구자에게 무엇보다 보람되고 가치 있는 일이라고 생각합니다.”
기술 경쟁력 없이는 기업이 살아남기 어려운 시대이다. ‘시장에 필요한 기술’을 ‘고객이 원하는 제품’으로 만들기 위한 황해전기와 생기원의 파트너십이 지속되기를 응원해 본다.