2002 년 국제환경기술대전 국제환경세미나 한국산업기술대학교 ( 산업자원부 ’ 98 년 설립 ) 기계설계공학과 환경위생기기연구소 이 경 원 교수 유연성 배관을 이용한 초 절수형 양변기 / 공기 정화 기능의 모기 유인 퇴치기 유연성 배관을 이용한 초 절수형 양변기 / 공기 정화 기능의 모기 유인 퇴치기

- 1 회 약 13ℓ ( 가정의 27%, 빌딩 약 50 % ) / 절수기구, 기존 절수형 양변기 6-9ℓ 소모 기존 양변기 작동 원리 1. 용변중 2. 배출시작 3. 사이펀 작용 시작 ( 물을 대 량 소비, 소음 ) 4. 배출 완료, 표면 세척 5. 사이펀 작용 정지 ? S 자 트랩 정화조 냄새 SBS TV “ 물은 생명이다 ” 방영

시제품 외관 (2000.6) 용변, 물 배출 악취 방지 Flush 버튼

러시아의 창의적 문제 해결기법 (TRIZ) 이용 2) 최종 해결책 유도 발명의 원리 : 시간적, 공간적으로 분리하라. 1) 물리적 모순 정의 “ 악취를 막기 위해서는, 트랩구조가 있어야 하고 물을 적게 사용하기 위해서는, 트랩구조가 없어야 한다. ” 트랩 구조의 형성과 상실을 자유로이 구현할 수 있는 방법  유연한 배관 (Flexible Tube) 설치

2000 독일 뉘른베르그 국제 발명품 전시회 초 절수형 양변기 위생 분야 은상 수상 (11/3/2000) 대한민국 특허기술대전 특허청장상 수상 (12/7/2000)

창의적 문제 해결이론 (TRIZ) 의 물리적 모순 해결의 분리 원리 적용 초절수형 양변기의 개념설계안 도출 ( 고정된 S 트랩 구조의 고정관념  Flexible Tube 로 ) 절수 효과 - 1 회 양변기 용변 배출 시, 사용되는 물의 양은 기존 양변기는 13 ℓ, 종래 절수형 양변기는 6~7 ℓ  3 ℓ 소음 감소 효과 확인 - 10 dB (1/3 정도 ) 이상 감소 - 아파트의 위, 아래 층의 화장실 소음 감소 ( 층간 소음원 감소 ) 특허 등록 ( 출원 날짜 ) - 특허등록 ( 제 호, 2001 년 9 월 4 일 출원 ) - 실용신안등록 ( 제 , 등록, 출원일 ) - PCT 출원중 ( 중국, 미국 특허 출원 ) 결 론

초절수형 양변기의 물 절약 및 경제성 평가 단 점 : 1. 기존 양변기에 부가 설치 불가, 새 양변기 ( 신규, 재건축, 개보수 ) 보급시, - 기존 양변기 : 대소변 구분 절수기 홍보, 빌딩용 교체 수요 2. 단가 상승분 (20$) - 물값 보상, 중수시스템보다 훨씬 경제적, 대량 생산후 감소 3. 내부 공간 필요 ( 유연성 배관 움직임 ) – 디자인으로, 물통 없애거나 소형물통으로 보완 물 절약 효과 계산 (SBS TV 시연 ) 한 가정에서 하루 약 200 리터 (4 인가족, 1 인당 화장실이용 평균 Flush 회수 5~7 회 사용과 364 리터 (= 4 인 * 평균 7 회 * 13 리터 ) 물을 양변기에서 하루 동안 사용 자료에 근거해서 ) 정도의 효과와 물을 절약하는 습관없이도 가정의 현재 물 사용량을 평균 15 % 이상을 절약 전 가정 1,000 만가구 * 변기 1 개 * 200 리터 절수 * 365 일 = 약 7 억톤의 물 절약 ( 최대 ) 수도물 정수 보조금 연 3 조원 ( 수도요금이 물 생산비의 70% 선 ) + 하수도 처리비, 시설비 댐 건설비로 대형댐이 건설비가 보통 1~2 조원이상 ( 환경 파괴, 보상금 미포함 )  WASCO ( 물절약 투자 대행 사업 ) 의 대상 품목화 ( 중수, 빗물 모으기보다 저렴 ), 환경기술로 포함

다양한 위생 도기 모델들 ( 국제환경기술전 전시장 부스번호 E 38, 한국아이템개발 ) - 원피스 변기 ( 물통이 낮고 소음 적고 물이 - 예술적 디자인 양변기 변기 안쪽에서 회오리식으로 나옴, 좀 고급 ) - 빌딩형 ( 물통없음, Flush 밸브 ) - 보급형 ( 투피스, 뭍통 분리 ) 개발 예정 ( 시제품 개선 ) 시범 설치

휴대용 모기 유인퇴치기 와 공기정화기능의 축사, 야외용 모기 유인퇴치기 휴대용 기기에 적합한 모기 유인원의 효과 제고 - 특별 파장의 자외선 등 ( 자외선 LED), 광촉매 (CO 2 ) : 공기정화효과, 옥테놀 ( 모기유인냄새 ), 에어 팬 흡입 장치 ( 하룻밤 100 마리 이상 ) 제품 ( 원리 ) 시연 유인 흡인, 퇴치 팬  MBC TV 모닝스페셜 (2001 년 7 월 ) 방영 동영상 야외, 축사용 휴대용 ( 낚시, 레저용 )

유연성 배관을 이용한 초절수형 관련 FAQ : 실험동영상, 화장실 알카 Q1 : 3 리터로도 양변기 세척에 문제가 없나 ? 여러 나라 규격 ( 물에 뜨는 탁구공, 담배 꽁초, 휴지 뭉치들, 1,000 개의 PP, 2500 개의 미세볼 등 ) 에 의한 세척 실험 및 실제 사람 용변 세척에도 문제가 없었음 ( 지하철역 화장실 5 개 시범 설치 운용중에도 ) - 이유 : 위생도기는 FRP, 오닉스 등에서 비해서 표면 세척력이 우수하고, 더 잘 씻기도록 물이 나오는 림의 구멍의 위치, 개수, 분사각, 양변기 보올 안쪽 형상을 개선해서 0.5 리터의 물로 표면 세척가능 Q2 : 3 리터로 세척시 양변기 아래 배관에서 막히는 문제가 없나 ? 양변기가 막혔다는 사례의 대부분은, 물통 아래 고정된 S 트랩이 심하게 곡률이 지어서 여기가 막히는 현상이며 배관에서 막히는 사례 ( 철도청 ) 는 관의 연결 부위나 옛날 주철관, 옹기관에서 주로이며 관의 지름 100 mm 나 되는 PVC 관은 표면이 매끄러운 막히는 일이 생기기 어려움. 배관 경사도가 1/50 인 배관 규격에서 막히는 문제가 실제 실험실 투명관 실험에서 전혀 없고 지하철역 실험에서도 아직 문제없으면 주 대상으로 하는, 아파트, 빌딩에서 정화조로 내려가는 직립관까지의 거리가 10 m 미만 이고, 48 m 되는 곳은 일반 가정집에서도 특수한 경우임. 6 리터미만을 안 된다는 근거로 일본 사람 얘기라고 돌리고 있는 데 일본에서 그런 자료를 저희는 찾아 볼 수 없었음. 그런 얘기를 하는 사 람도 근거를 제시하고 있지 못 함. -> 신문지, 여성용 생리대, 휴대폰까지 버려지는 지하철역 화장실 배관에서 그 현상을 관찰 중이고, 배관 내시경 검사, 배관내의 운송 능력 평가도 금년도 산자부 과제의 내용으로 진행하고 있음.

유연성 배관을 이용한 초절수형 관련 FAQ Q3 : 제품 가격 상승, 위생, 내구성에 문제 없나 ? 유연성 배관 재료를 좀 비싸지만 위생, 내구성에 문제가 없는 재료로 썼으며, 실제 실험도 10,000 번 연속 실험에도 아무 문제가 없었고 100,000 ( 십만 ) 번 실험도 금년에 실시할 예정입니다. 항균에 대한 것도 건자재 시험연구원에서 그 효과를 확인 받았습니다. 재료비는 한 2.5 만원 ($20, 상품으로는 5~6 만원 ) 정도 기존 변기 보다 상승 예상. 3 년 정도 물 값 절약으로 보상. 특히 영업용 빌딩에서는 하수도세까지 부가로 초기 보상 가능 Q4 : 디자인에 대한 지적 및 크기, 형태 문제 ? ◈ 세계 절수기술 보유현황, 한국 KID 사.3 리터 절수형 변기 ※ 변기 측면에 보조탱크를 이용하여 압력조절 (?, 부피가 큼 ) 전시회, 시범 설치에 소개된 변기 옆이 나온 모델은, 모 빌딩에서 기존 변기를 들어 내고 벽면의 공사없이 바로 설치 교환할 수 있게 해 달라고 해서 옆으로 배치. 위생도기로 된 최초의 양변기로 시범 설치 확인했음. 시제품으로는 뒤로 배치된 것이 있으며 외관이 미려한 세라믹 원피스 변기, 빌딩용 양변기도 생산 준비 중임. 2 달간의 지하철 화장실역 시범 테스트가 끝나고 대량 양산 체계가 구축되는 4 월말, 5 월초 출시 예정임. 유연성 배관이 안에서 움직이는 공간이 좀 필요해서 부피가 조금 커질 수 있으나 디자인으로 카버 가능. 가격도 현재 생산 수율과 시장 가격을 고려해서 결정될 예정임. 몇 군데에서 납품 의사, 문의를 받고 있음.

양변기 절수 관련 기술 ( 국내 특허 출원 1,000 여건 ) 소변대변 물통 6, 9 리터 비 사이펀방식 양변기 구분 절수기 급 절수형변기 에어, 포말 밸브 ( 마개식 ) 유연성배관 개요 기존 (13 리터 ) 에 부착 에어펌프, 밸브, 마개 유연성 배관 제트사이펀작용 거품사용 사용, 무동력 사용, 무동력 사용 홍보시 소변시 약 7 리터 6,9 리터 홍보 3 리터, 4 리터 3 리터 수량 배출시 대변시 약 13 리터 실제 7.5, 10 리터 사용 1~2 리터 ?, ? 3 리터 세척력 대변시, 소변버턴 누름 세척력이 O.K 모름, FRP, 오닉스 기존과 동일 으로 2~3 번 세척 발생 조금 떨어짐 ( 위생도기보다 떨어짐 ) ( 위생도기 ) 정화조 O.K O.K O.K 오래 사용시 우려 O.K 악취방지 ( 밸브부위에 이물질 ) 내구성 품질 ( 내구성 ) 개선 S 트랩 막힘 우려 스텐 FRP, 메커니즘 복잡 기존 수준 ( 슬라이딩기구, 발 ) 확인중 경제성 5,000~ 몇 만원 기존변기 (8.5 만 ~) 별도에너지 배관 재질 추가 원피스 (30,40 만원 ) 비쌈 기존 + 메카니즘 ( 위생, 내구 ) 이동공간 수요처 기존 양변기 보조 일 반 비행기, 철도 화장실 빌딩용 물공급 불편 ( 야외 ) ( 절수, 비위생 ) 가정용 빌딩, 가정 관련회사 신우워터스등 다수 일반변기회사들 특별제작업체 세이브앤세이브 한국아이템개발 이세이브 ( 자동감지 ) 포말식 업체 ( 대구 ), 투원 ( 광주 ) 마쓰시다 ( 전기 ) 비고 홍보, 개인발명가기질 ( 타기술 비난 ), 지하철역

물 절약기기 연구, 사업 활성화 ( 초절수형 양변기 인증의 규제 사항 중심 ) 1. 환경 마크의 절수형 양변기 규정 월 포괄 개정 환경마크의 절수형 양변기 인증 기준에, 사이펀 작용을 하는 변기 ( 물을 많이 쓰게 되는 기존 변기의 원리, 이 작용을 사용하지 않고 유연성 배관을 사용하여 물을 크게 절수 ) 를 " 절수형 양 변기 " 라 정의한 규정 때문에 초절수형 양변기는 " 절수형 양변기 " 로, 절수 환경 마크를 불가능. 2. 환경신기술 (ET) 에 “ 절수 ” 가 아예 없음 ? 환경신기술 정의가 폐수, 공기 정화 등에만 국한 되어 있음 ( 법조문 안에 ) 3. WASCO 사업, 미 활성화 (= 에너지절약사업, ESCO 사업에 비해 미흡 ) --- ? 물절약 투자대행업, 대상 품목에 지정, 선투자 - 후회수, 당사자간 계약에 따른 이익배분 등 -> 기술, 사회의 발전에 비해서 제도, 규정 변경이 꽤 늦음. 규제 상황

종합적인 물 관리 1. 수요 ( 활용, 절약 ) 현 황 문제점 대 안 절약 의식 개선, 홍보 물절약 운동 엽기적 방법의 한계 수도세 누진 인상 ( 영세 가정 조금, 누진 많이 인상, 에어컨 전기세 ) 나무 심고 가꾸기 식목 가꾸기 소홀 지속적인 홍보, 실천 재활용 : 중수 롯데월드 아이스링크장 같은 곳에 적합 경제성 문제 경제성고려 연구, 사업화 빗물 활용 섬, 월드컵 경기장, 신도시개발에 적합 경제성 문제 저장장소 연구, 상용화 해수담수화 등 우리나라 부적합 ( 환경, 시화호, 새만금강 ) 경제성 문제 환경 연구 절약 : 노후관 교체 자치단체 실행 막대한 예산, 경제성 문제 단계적, 관누수 방지연구 기술, 기기 개발 의욕 높음 평가 ( 내구성, 실제량 ), 규제 ( 인증, 내용 ) 민간시장 활성화 정량적인 데이터 부족, 개인발명가 수준 연구 장려 2. 공급 ( 수자원 개발 ) : 토목, 표면수 관리 ( 프런티어 사업 ) 대형 댐 개발 한강 수계 집중 ( 수도권 ) 지역적 편중 문제 소형댐, 방죽, 농업 용수 지하수 개발 수자원 부족 지역에 효과 오염, 위생 관리 종합적 관리, 연구, 비상용 3. 정부역할 : 수개발위주만이 아닌 환경, 홍보, 기술개발, 시장활성화의 촉매, 대통령직속 종합 위원회