다시 뛰는 공정도시 서울!

문서번호 운영과-371 결재일자 2020.3.5. 공개여부 부분공개(5) 방침번호 시 민 주무관 운영과장 난지물재생센터소장 김영수 김학춘 03/05 한성현 협 조 주무관 장인환 주무관 정경성 주무관 이탁월 주행 사이폰식 슬러지수집기 전원선 이중화 시범운영 결과 및 향후계획 보고 추진근거 대내(외) 협력 현황 사 업 비 부서(단체)명 협의내용 협의결과 2020. 03. 난지물재생센터 (운영과) 주행 사이폰식 슬러지수집기 전원선 이중화 시범운영 결과 및 향후계획 보고 주행 사이폰식 슬러지수집기 전원공급장치인 트롤리바 전원선을 이중화 공급으로 시범설치하여 개선 운영한 결과를 보고 드림. □ 1처리장 이차침전지 주행 사이폰식 슬러지수집기 현황 ○ 유지관리 현황 - 이차침전지 규격 : 장방형 폭 11.2m (5.6m × 2수로) × 깊이 3.0m × 길이 75m × 24지 - 이차침전지 체류시간 : 3.5시간 이상 - 동력 : 3상 380V 3.7kW - 대차가 이차침전지 장방형 수로(길이 75m) 주행 (1회 왕복 4시간)을 반복. - 24시간 연속운전하며 고장발생시 방류수질에 나쁜 영향 - 사이폰 작용을 유지하기 위한 진공 유지가 필수 - 대차 주행에 맞춰 전원공급 집전기가 이동하므로 안정적인 전원공급 중요 ○ 트롤리바 (Trolley bar) 현황 [그림 1] 1처리장 이차침전지 트롤리바 구성도 (설치 : 2010.12. 주식회사 이영) - 주행 사이폰식 슬러지수집기에 파워전원 (3상 380V)을 공급하는 이동식 접촉전선 PVC 덕트타입으로 내부도체는 7극 60A, 15㎟ 구리 재질 - 트롤리바 규격 : 폭 60mm × 높이 90mm × 길이 4.0m × 18본 = 72m × 24지 - 트롤리바는 연결덮개로 접속되며 고정지지대와 유동지지대로 고정 - 파워전원은 종단전원 인입박스에서 공급되며, 연결 마지막은 끝마개로 마감처리 - 대차 주행시 내부도체와 집전기 카본브러쉬가 접촉되면서 현장판넬에 전원공급 □ 전원선 이중화 시범운영 개요 ○ 전원선 이중화 시범운영 근거 - 운영과-514 (2019. 04.01.) 주행 사이폰식 슬러지수집기 전원공급장치 개선계획 보고 - 운영과-602 (2019. 04.12.) 주행 사이폰식 슬러지수집기 전원선 이중화 시범설치 보고 ○ 주행 사이폰식 슬러지 수집기 전원선 주요 변천 과정. [붙임 1] 참고. - 1994. 12. : 1처리장 표준활성오니법 준공시 케이블릴 형식의 이동전선 최초 설치 - 2010. 12. : 구형 케이블릴 철거 및 PVC 덕트타입 트롤리바 접촉전선 교체 설치 내부도체(7극)는 파워 전원선(3극), 접지선(1극), 신호선(3극)으로 사용 - 2017. 09. : 슬러지 수집기 상태감시를 와이파이 무선통신 방식으로 변경 트롤리바 내부도체 신호선(3극)을 사용하지 않게 됨 - 2019. 04. : 이차침전지 1계열 3지 1개소에 전원선 이중화 시범설치 개선운영 실시 시범설치 운영에 따른 문제점 파악 및 개선효과 검증 ○ 1처리장 이차침전지 1계열 3지 시범운영 개선 현황 - 개선일시 : 2019. 04.11. (목) - 개선방법 : 운영과 내부인력에 의한 자체 개선작업 실시 - 작 업 자 : 전기6 김영수, 전기7 이탁월, 전기9 남상현 - 개선내용 : 트롤리바 미사용 신호선(3극)을 재활용하여 전원선 이중화 구현. - 운영기간 : 2019. 04.11. ~ 2019. 11.20. (1차 운영) 및 2020. 03월 현재 정상운영 중 ○ 전원선 이중화에 따른 트롤리바 내부도체 현황. [붙임 2] 참고. [그림 2] 트롤리바 내부도체 (7극) 구성도. 기존 (왼쪽) 및 개선 (오른쪽) L1, L2, L3 : 3상 380V 전원선, E : 접지선(Earth) Com, Run, Fault : 중앙제어실 상태감시용 신호선 - 내부도체 3상 380V 전원선(L1, L2, L3)을 병렬연결하여 파워전원을 이중화 공급 - 종단전원 인입박스 및 대차 안전작업대에 설치된 배선박스에서 전원선 병렬 연결 □ 전원선 이중화 시범운영 분석 ○ 집전기 카본브러쉬 교체 현황 - 트롤리바 전원공급 장애는 집전기 카본브러쉬 마모 (마찰부분이 닳아서 없어짐)에 의한 접촉불량이 대부분이며, 카본브러쉬는 소모품 자재로 집전기에 장착됨. - 접촉불량은 대차 주행중 트롤리바 연결덮개 통과시 장애빈도가 높고, 스파크 (Spark, 전기불꽃)에 의한 카본브러쉬 접촉면이 손상되면 수명이 크게 단축된다. - 카본브러쉬 교체주기는 전원선 이중화 효과를 판단하는 객관적 지표 자료임. ？기존 전원선 단일화 카본브러쉬 교체주기 : 1처리장 평균 145일 . [표 1] 참고. [표 1] 카본브러쉬 교체현황. 기간 : 2018.11.26. ~ 2019.11.28. 단위 : 일 (Day) 장 소 2018년 2019년 횟수 평균 교체 통계 1 - 1 11.26 04.24. 10.18. 2 163 1 - 2 11.26 04.18. 05.02.R 10.07. 2 158 1계열 1 - 3 11.26 04.01. 시범운영 04.11. 11.20. 1 126 평균 151일 1 - 4 11.26 04.17. 10.15. 2 162 최대 173일 1 - 5 11.26 03.08. 08.30. 11.26. 2 139 최소 126일 1 - 6 11.26 05.02. 11.7 2 173 1 - 7 11.27 04.10. 04.22.R 08.12. 11.26. 2 129 1 - 8 11.27 04.22. 10.04. 2 156 2계열 2 - 1 11.27 04.03. 10.18. 2 163 평균 146일 2 - 2 11.27 04.29. 11.14. 2 153 최대 284일 2 - 3 11.27 09.07 11.28. 1 284 최소 57일 2 - 4 11.27 12.31. 02.25. 04.16. 08.20. 09.10 11.28. 5 57 2 - 5 11.27 04.29. 09.14. 11.15. 11.28. 3 146 2 - 6 11.27 08.03. 09.09 11.28. 2 143 3계열 2 - 7 11.26 03.29. 04.26.R 08.05. 11.27. 2 126 평균 140일 2 - 8 11.27 04.25. 06.21. 09.17. 11.27. 3 98 최대 165일 3 - 1 11.28 05.22. 10.11. 2 159 최소 110일 3 - 2 11.28 04.11. 07.23. 11.27. 2 119 3 - 3 11.28 06.21. 09.17. 11.27. 2 147 3 - 4 11.28 05.03. 10.24. 2 165 전체 통계 3 - 5 11.28 02.21. 04.11.R 09.10. 11.27. 2 143 평균 145일 3 - 6 11.28 03.25. 04.22.R 05.03.R 09.02. 11.27. 2 139 최대 284일 3 - 7 11.28 02.18. 09.17. 10.23. 11.26. 3 110 최소 57일 3 - 8 11.28 04.11. 09.10. ` 11.26. 2 143 ※ 자료출처 : #1처리장 물재생 작업일지 (2018.11.26. ~ 2019.11.28.) ※ 겨율철 대비(청색) 사전교체 및 정비후 재사용(녹색 R)은 교체 통계에서 제외 함. ○ 전원선 이중화 시범운영 카본브러쉬 교체 자료 분석 - 기존 전원선 단일화 운영개소의 카본브러쉬 교체기간 요약. [표 2] 참고. ？1처리장 전체 평균 145일 (1계열 151일, 2계열 146일, 3계열 140일) ？전체 교체기간의 최소 ~ 최대 수치는 57 ~ 284일로 편차가 크다. - 전원선 이중화 시범운영 1계열 3지 카본브러쉬 교체기간 ？교체기간 : 2019.04.11. ~ 2019.11.20. 까지 223일 ？1처리장 전체 평균 145일과 비교하여 54% 증가하여 효과가 입증됨. - 동일장소 1-3 직전 교체기간 126일. → 이중화 시범운영 223일. 77% 증가 - 동일날짜 3-2, 3-8 교체기간 평균 131일. → 이중화 시범운영 223일. 70% 증가 [표 2] 카본브러쉬 교체기간 비교. (전체평균, 동일장소, 동일날짜) 설치장소 비교조건 전원공급 교체일 기준 최종 교체일 횟 수 평 균 이중화 효과 1 - 3 시범운영 이중화 2019. 04.11. 2019. 11.11. 1 223 일 비교 기준 1처리장 전체평균 단일화 2018. 11.26. 2019. 11.28. 52 145 일 54% 증가 1 - 3 동일장소 단일화 2018. 11.26. 2019. 04.01. 1 126 일 77% 증가 3 - 2 동일날짜 단일화 2018. 11.28. 2019. 07.23. 2 119 일 평균131일 3 - 8 동일날짜 단일화 2018. 11.28. 2019. 09.10. 2 143 일 70% 증가 - 교체기간이 짧은 지는 트롤리바 점검 필요 (접촉불량 빈도가 높은 것으로 예상) ？전체 평균 (145일)과 비교하여 현저하게 짧은 장소 : 2-4 (57일), 2-8 (98일) - 반류수 처리시설 3-5, 3-6, 3-7, 3-8 평균 (134일)은 전체 평균(145일)보다 8% 짧음. ？수처리시설과 비교하여 수질오염도가 높은 주변환경 영향으로 판단 됨 □ 전원선 이중화 시범운영 1계열 3지 개선효과 ○ 전기이론적 효과 - 파워전원을 2개소에서 병렬공급하여 트롤리바 부하전류가 양분되면서 1/2 감소. - 부하전류 1/2 감소에 따른 카본브러쉬 마모진행 지연으로 교체주기 연장 - 전력손실은 전류 제곱에 비례 ⇒ 전력손실 P=I` ^{``2} TIMES R (I=전류, R=선로저항) ∴ 선로저항R은 고정값으로 전류가 1/2 감소하면 결국 전력손실은 1/4 감소. ○ 전기공급 안정성 확보 - 트롤리바 선로 1에서 접촉불량 발생시 선로 2에서 정상적으로 전기공급 및 반대로 트롤리바 선로 2에서 접촉불량 발생시 선로 1에서 정상적으로 전기공급 - 집전기 카본브러쉬 접촉불량 감소로 전기공급 장애 최소화로 안정적 운영 - 집전기 카본브러쉬 교체주기 연장으로 교체작업에 따른 인력 및 비용절감 □ 전원선 이중화 시범운영 결과 및 향후계획 ○ 시범운영 최종 결과 - 1처리장 이차침전지 1계열 3지 전원선 이중화 시범설치 운영에 특이한 문제점은 발생하지 않았고, 전기공급 장애를 최소화하여 안정적 운영으로 효과가 검증 됨. - 트롤리바 내부의 미사용 내부도체를 재활용하여 전원선 이중화 효과를 검증하여 개선방안을 제시한 것은 간단해 보이지만 유지관리 안전성 확보와 효율 향상에 기여하는 획기적인 발상의 전환 (Paradigm Shift) 임. - 1처리장 전체 24개소에 트롤리바 전원선 이중화 확대적용을 추진하여 시행하면 안정적인 공정운영 및 유지관리 효율을 높일 것으로 판단 됨.. ○ 전원선 이중화 전 계열 확대운영시 기대효과 - 주행 사이폰식 슬러지수집기 유지관리 안정성 확보 및 운영효율 제고 ？트롤리바 전기공급 장애를 획기적으로 감소시켜 안정적인 공정운영 ？이차침전지 안정적 운영으로 이차처리수(방류수) 수질악화 사전예방 ？전기공급 장애 최소화로 유지보수 효율제고 및 유지보수 비용절감 - 기 설치된 트롤리바 미사용 내부도체를 재활용함으로서 신설 공사비 절감 ？이차침전지 1지당 트롤리바 1개소 운영을 트롤리바 2개소 운영으로 개선 효과 ？1처리장 전계열 24지 확대시 신설 공사비 3억 4천만원 절감. [붙임 3] 참고. - 전 계열 확대운영시 개선비용 최소화 ？기존 시설물을 재활용한 창의적 발상으로 전 계열 확대설치 개선비용 최소화 ？개선작업 재료비 = F-CV전선 4.0㎟ 1C × 2m 및 압착터미널 등 소모성 자재 ≒ 1지당 1만원 × 24지 = 총 24만원 소요 ○ 주행 사이폰식 슬러지수집기 유지관리 운영실태 - 1처리장 대차 및 트롤리바는 열악한 환경에서 24시간 쉬지 않고 가동 됨 ？설치년도 : 대차 (1994. 12.) 26년 사용, 트롤리바 (2010. 12. ) 10년 사용 ？야외 설치로 햇빛, 눈, 비, 바람 노출 및 오염, 습기, 악취 등 나쁜 영향 받음 - 노후화 진행으로 성능저하 및 고장발생 빈도가 높아져 일부 부속품 교체 필요 ？대차 주행중 위치검출 오동작 등으로 탈선, 기기파손 사고가 증가하는 추세 ？트롤리바 연결부위 이완, 단자 부식 등으로 전기공급 장애 자주 발생 ？트롤리바 접촉불량, 합선, 누전 등으로 인한 전기사고 발생 우려 - 유지관리 효율제고를 위한 대책 방안 ？노후된 부속품 교체 및 고장시 신속조치할 수 있도록 예비품 충분하게 확보 ？전문가 기술자문, 공인기관 성능검사 검토 ？장기대책으로 대차 오버홀 (overhaul, 분해점검 수리) 실시 검토 ○ 전원선 이중화 전 계열 확대시행 유예 검토 - 트롤리바 내용연수는 전원공급장치 (유사분류 물품) 적용시 10년임. [표 3] 참고 ？1처리장 트롤리바 (2010. 12. 설치 )는 금년 (2020년)에 내용연수 10년이 도래 함 ？2021년 트롤리바 교체공사 추진이 필요함. [표 3] 트롤리바 내용연수 (경제적 사용가능 햇수) 일련번호 물품분류번호 품 명 내용연수 335 39121004 전원공급장치 10 ※ 자료출처 : 조달청고시 제2018-14호, 2018. 9.27. (2018. 10. 5. 부터 시행) - 현 시점에서 전원선 이중화 전 계열 확대시행시 노후 부속품 교체와 병행하여야 하므로 (아래 참고), 2021년 트롤리바 교체 추진사업과 중복되어 비효율적임 ？트롤리바 종단전원 인입장치 등 - 연결부위 이완 및 부식으로 전기사고우려 ？대차 위치검출 리밋스위치 등 ？ 성능저하로 대차 탈선사고 등 오동작 우려 ○ 향후계획 - 2021년 사업예산 편성시 “시설비” 항목에 “1처리장 주행 사이폰식 슬러지수집기 트롤리바 교체” 예산을 책정하여 2021년 교체공사를 추진하고자 함. - 1처리장 전원선 이중화 전 계열 확대 시행은 2021년 트롤리바 교체공사 발주시 전원선 이중화를 설계에 포함시켜 처리하는 것이 효율적으로 판단됨. 끝. □ 붙 임 : 1. 주행사이폰식 슬러지수집기 전원공급장치 비교 1부. 2. 트롤리바 내부도체 및 집전기 규격 1부. 3. 트롤리바 신설 공사비 산출내역서 1부. □ 작성자 : 2020. 03.05. 난지물재생센터 운영과 지방공업주사 (전기) 김영수 [ 붙임 1 ] 주행사이폰식 슬러지수집기 전원공급장치 비교 ○ 1처리장 이차침전지 개요 - 생물반응조에서 유입된 활성슬러지는 이차침전지에서 침전되고, 처리된 상징수는 월류웨어 및 유출구를 통하여 한강으로 방류된다. - 이차침전지에 침전된 활성슬러지는 주행사이폰식 슬러지수집기에 의해 채집된 후, 생물반응조로 반송하면 반송슬러지, 농축조로 이송하면 잉여슬러지가 된다. ○ 구형 전원공급장치 - 전원공급장치 : 케이블릴 형식. [사진 1] 참고 ？설치 : 1994.12. 표준활성오니 처리시설 증설시 운영 ？케이블 릴 (Cable Reel)이 회전하면서 전원공급 케이블이 풀리고 감기는 것을 반복하면서 대차에 설치된 제어판넬에 전원공급 ？전선로에 파워선, 신호선을 꼬임없이 전달하기 위하여 회전형 커넥터인 슬립링, 감속기, 카본브러쉬, 케이블 드럼, 케이블릴 등으로 구성 ？장치 구성이 복잡하고 고장발생 빈도가 높다. [사진 1] 구형 케이블릴 전원공급 [사진 2] 신형 PVC덕트 전원공급 ○ 신형 전원공급장치 - 전원공급장치 : PVC덕트 형식. [사진 2] 참고 ？설치 : 2010.12. 트롤리바 (Trolley Bar, 접촉전선) 방식으로 교체 ？PVC덕트 내부 전원공급 내부도체를 집전기 (Collector Trolley)가 이동을 하면서 카본브러쉬가 접촉하여 대차에 설치된 제어판넬에 전원공급 ？PVC 덕트 및 도체, 집전기, 유동지지대, 고정지지대, 종단 전원인입박스, 중간 전원인입박스 등으로 구성. [그림 1], [그림 2] 참고 ？구형 케이블릴 형식에 비교하여 설치가 간단하고 유지관리가 편리함. [ 붙임 2 ] 트롤리바 내부도체 및 집전기 규격 [그림 2] 트롤리바 내부도체 (7극) 구성도. 기존 (왼쪽) 및 개선 (오른쪽) L1, L2, L3 : 3상 380V 전원선, E : 접지선(Earth) Com, Run, Fault : 중앙제어실 상태감시용 신호선 [그림 3] 집전기 및 카본브러쉬 규격 - 대차에 이끌려 집전기가 이동을 하면서 트롤리바 내부도체를 카본브러쉬가 접촉하여 주행하는 대차에 3상 380V 전원을 공급하는 기능을 수행한다. - 전원선 이중화 시범운영은 기존에 사용했으나 현재 사용하지 않는 트롤리바 내부도체의 집전기 신호선 (3극)을 재활용하여 신설 공사비 없이 창의개선 함. ？집전기 전면 전선 색깔 : 흑 - L1, 적 - L2, 청 - L3, 녹 - E ？집전기 후면 전선 색깔 : 흑 - Com → L1, 적 - Run → L2, 청 - Fault → L3 - 아래 왼쪽 그림의 회색부분이 집전기에 카본브러쉬가 장착된 것임 트롤리바 내부도체 3상 380V 전원선 (L1, L2, L3) 을 병렬로 연결하여 파워전원을 이중화 공급으로 개선. 종단전원 인입박스 및 대차 안전작업대 배선박스에서 전원선 병렬 연결. [ 붙임 3 ] 1처리장 이차침전지 트롤리바 신설 공사비 산출내역서 ○ [표 4] 1처리장 1지당 트롤리바 신설 직접재료비 품 명 모 델 명 규 격 수량 단위 단 가 가 격 PVC덕트 트롤리바 LCL-7001 7P 60A, 15㎟ 1m 72 m 82,000 5,904,000 연결덮개 LJC-7001 0.190kg, 150×107 17 개 기본 포함 - 연결단자 LSC-0060 15㎟ 60A, 0.018kg 7 개 기본 포함 - 고정지지대 LFC-0001 0.510kg 1 개 13,000 13,000 유동지지대 LSH-0001 0.140kg 72 개 7,400 532,800 집전기 LCT-7401 7P 40A, Cable 4㎟ 1 개 220,000 220,000 집전기 걸이 LTA-2001 0.650kg 1 개 80,000 80,000 집전기 카본브러쉬 LCB-4001 40A, 20×8mm 7 개 18,000 126,000 종단전원 인입박스 LEF-7001 7P 60A 1 개 165,000 165,000 끝마개 LEC-7001 0.240kg 1 개 13,000 13,000 고무카바 LRC-0001 0.105kg 72 m 5,500 396,000 - - - - 소계 - 7,449,800 - 직접재료비 산출근거 : 트롤리바 제조사 『주식회사 이영』 2019년 10월 견적서 ○ [표 5] 1처리장 1지당 트롤리바 신설 직접노무비 - 3-41-1 Crane용 Trolley선 신설 (m당) 강체 Trolley선 신설 플랜트전공 보통인부 직접노무비 소계 75㎟ 이하 0.12 명 0.08 명 - 시중 노임단가 216,865 원 138,290 원 - 적용 금액 26,023 원/m 11,063 원/m 37,086 원/m - 1지당 트롤리바 (72m) 신설 직접노무비 = 37,086 원/m × 72m = 2,670,192원 - 직접노무비 산출근거 ？2018 전기？정보통신 표준품셈 ？ 건설연구원 ？2020년 상반기 적용 건설업 임금실태 조사 보고서 - 대한건설협회 ○ 1처리장 전체 (총 24지) 트롤리바 신설 공사비 산출 - 총 직접재료비 = 1지당 직접재료비 × 24지 = 7,449,800원 × 24지 = 178,795,200원 - 총 직접노무비 = 1지당 직접노무비 × 24지 = 2,670,192원 × 24지 = 64,084,608원 - 총 공사비는 [표 3], [표 4] 에 근거하여 산출계수 1.4 적용하여 대략적으로 산출 총 공사비 = (총 직접재료비 + 총 직접노무비) × 1.4 = 340,031,731원 ≒ 3억 4천만원 ？산출계수 1.4 = 간접재료비+간접노무비+제조경비+일반관리비+이윤+부가가치세

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