서울시보건환경연구원(이하, ‘연구원’)은 실험실에서 발생하는 유해 오염물질이 포함된 폐수를 사물인터넷(IoT) 기술을 활용, 비중 차와 수소이온농도(이하, ‘pH’)에 따라 안전하게 분리한 후 저장하는 기술 개발 후 특허 등록을 완료했다고 밝혔다.
이 기술은 사물인터넷(IoT) 기술을 접목하여 폐수 분리 및 저장 과정을 일부 자동화하여 실험실 내 유해 화학물질로부터 안전사고를 예방하고 실험자의 건강을 보호할 수 있는 혁신적인 방안이다.
폐수의 비중 차와 pH 측정을 통해 폐수를 신속하고 안전하게 분리하여 처리시간 단축이 가능하고, 보통 실험실 폐수 저장 과정에서 발생할 수 있는 유해 기체 및 유증기를 포집·제거함으로써 건강 피해와 안전사고를 사전 예방할 수 있다.
지난해 연구원 실험실에서 사용한 시약과 실험 과정에서 발생한 폐산, 폐알칼리를 포함한 폐수는 대략 10톤 내외 수준으로 실험실 폐수의 안전한 분리 및 처리가 필수적이라는 점에 착안하여 특허를 고안하였다.
특허 기술명은『사물인터넷(IoT) 기반의 실험실 폐수 분리 및 저장 시스템과 그 운용 방법』(등록번호: 제10-2786083호, 2025. 3. 20.)이다.
특허 정보는 특허청 지식재산정보검색서비스(KIPRIS, www.kipris.or.kr)를 통해 확인할 수 있다.
전체 처리 공정은 비중 차로 인해 폐수가 상하로 층 분리되면 디캔터(Decanter)로 상층의 비중이 상대적으로 작은 1차 처리수를 먼저 분리한 후, 하층의 비중이 큰 2차 처리수의 pH를 측정하여 실시간으로 산성 폐수(pH<7)와 염기성 폐수(pH>7)로 각각 분리하여 저장한다.
디캔터는 폐수를 저장조로 이송하는 기능을 하며, 좌·우 측면에 부착된 부레(Air Bladder)의 개수와 공기량을 조정하여 수위 변화에 능동적으로 반응해 수표면에 일정한 수위로 부유한다.
특히 디캔터 하부에 설치된 pH미터를 통해 비교적 비중이 큰 폐수의 pH를 실시간으로 측정한 후 산성 폐수와 염기성 폐수를 분리하여 각각 제1 저장조와 제2 저장조에 저장한다.
특히 최종 분리된 폐수를 저장하는 3종 저장조의 월류(Overflow), 전도(Tipping) 및 누수(Leakage)로 인한 안전사고를 방지하기 위해 폐수 저장조에 수위 검출기(Liquid Level Sensor) 및 누수 방지 받침대(Tray)를 부가적으로 설치하였다.
모든 단계에서 실험자와 직접 접촉 없이 폐수 분리 및 저장 과정의 핵심 요소인 디캔터, pH 미터, 펌프, 밸브, 폐수 이송 및 저장조 변경이 사물인터넷(IoT) 기반 프로그래머블 로직 제어기(PLC, Programmable Logic Controller)를 통해 원격 감시·제어가 가능하여 안전성을 강화하였다.
향후 실험실에 사물인터넷(IoT) 기반 폐수 분리 및 저장 기술을 적용한다면, 인적 피해가 큰 실험실 사고의 예방과 함께 자원 재이용 및 처리비용 절감 측면에서 실험자의 안전과 경제성이라는 두 마리 토끼를 모두 잡을 수 있을 것으로 전망된다.
최근까지도 실험실 사고가 발생하는 만큼 접촉을 최소화하여 실험실 내부 위험 요소를 사전에 제거할 수 있는 중요 기술이다.
박주성 서울시보건환경연구원 원장은 “이번 특허는 4차 산업의 핵심 기술로 급부상한 사물인터넷(IoT) 기술을 안전한 실험실 환경 구축에 접목하여 창의성과 기술의 우수성을 인정받은 것이다.”라며 “앞으로 실험자의 건강과 안전을 보호하고 중대재해 예방을 최우선으로 고려하여 지속가능한 실험실 환경의 조성을 위한 창의적인 아이디어를 발굴할 계획이다.”라고 말했다.
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