정수 약품 사용량을 약 7% 줄이면서도 수돗물 맑기 기준을 100% 달성할 수 있는 기술을 개발했다. 

한국건설기술연구원(원장 박선규, 이하 건설연)은 인공지능(AI)과 디지털 전환 기술을 활용해 정수장 운영 효율을 높이면서도 수돗물 품질을 안정적으로 유지할 수 있는 정수처리 자율제어 기술의 실증을 완료했다고 22일 밝혔다.

건설연 환경연구본부 연구팀(팀장 오현제)이 개발한 가상물리시스템(CPS: Cyber Physical System) 기반 정수처리 자율제어 기술은 7개의 인공지능 모델을 활용해 1시간 간격으로 적정 응집제(약품) 주입량을 예측한다. 예측된 값은 실제 적용에 앞서 가상 정수장(디지털 트윈) 환경에서 먼저 검증되며, 그 결과를 실제 정수장 제어에 반영하는 구조로 설계됐다. 

이를 통해 원수 수질 변화에 선제적으로 대응하면서 정수 과정에 사용되는 약품 사용량을 절감하고 처리된 물의 품질을 안정적으로 유지할 수 있다.

인공지능을 활용한 정수장 운영·관리 기술은 공인 성능검증을 통과해 한국물기술인증원의 물기술 성능검증서를 취득했다. 12주간의 검증 기간 동안 정수에 사용되는 약품 사용량은 평균 6.88% 줄었으며, 처리된 물은 전 기간 동안 맑은 상태를 안정적으로 유지하는 것을 나타내는 탁도 1 NTU(Nephelometric Turbidity Unit·탁도계로 측정한 탁도의 국제 표준 단위이며, 값이 낮을수록 물이 맑고 깨끗함을 의미) 이하 100% 달성률을 보였다. 

또한 디지털 트윈 기반의 사전 검증 체계를 적용해 제어 신뢰성과 운영 효율을 동시에 향상시키는 성과를 거뒀다.

건설연 박선규 원장은 "CPS 기반 정수처리 자율제어 기술은 국민 생활과 직결된 물 안전을 한 단계 높일 전략 기술이다"라며 "지자체 및 운영기관과 협력해 수질 안정성과 약품 절감 효과를 전국으로 확산하겠다"고 말했다.

연구팀은 향후 실증 대상을 단계적으로 확대해 다양한 원수 조건에서의 적용성을 추가 검증하고, 예측·진단·자율제어 기능의 정합성을 강화하는 등 정수처리 전체 공정의 통합관리시스템을 고도화할 계획이다. 또한 표준 운영지침(SOP)과 교육 프로그램을 마련하고, 현장 적용과 제도화·표준화를 병행 추진할 예정이다.

본 성과는 기후에너지환경부와 한국환경산업기술원에서 지원한 상하수도혁신기술개발사업 ‘정수처리 자동제어 및 운영·유지 관리기술 개발(2020~2025)’ 과제를 통해 개발됐다.