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Changing Tomorrow>R&D Project
더욱 안전하고 믿을 수 있는 소방펌프
| ㈜두크
김규성 사진 김기남

‘소방펌프는 평상시에는 작동하지 않으며, 주철로 만든 펌프는 관리에 소홀할 시 녹이 슨다.’ 두 개의 특성이 합쳐져 화재 사고가 발생했음에도 스프링클러나 소화전 설비가 제 성능을 발휘하지 못해 큰 피해를 입은 사례가 많았다. ㈜두크는 KEIT와의 협업을 통해 소방펌프의 고장 여부를 진단하고 감시하는 시스템을 상용화했다.

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소방펌프, 긴급 상황에서 꼭 필요한 건 신뢰성
펌프는 액체나 기체를 한쪽으로 흡입해 반대쪽으로 내보내는 장치다. 일반적인 펌프는 항상 물이나 기체를 나르며 운용되지만, 소방펌프는 평상시 대기 상태로 유지된다. 문제는 화재나 사고가 발생하지 않는 한 작동 여부를 확인하기 어렵다는 점이다. 두크 기업 부설 연구소의 윤인식 연구소장(이하 소장)은 두 펌프의 실제 운용 방식이 매우 다르다고 강조했다.

“인천 청라동 아파트 화재, 김포시 요양병원 화재 등 2020년대 들어서도 소방펌프의 작동 불능으로 사고가 계속해서 발생하고 있습니다. 소방펌프는 긴급 상황에서 반드시 작동해야 하므로 운전 안전성이 무엇보다 중요합니다. 하지만 많은 소방펌프가 건물에서 접근성이 떨어지는 지하실이나 기계실 같은 열악한 환경에 설치되다 보니 녹이 슬어 방치되는 경우가 빈번합니다.”

소방펌프의 작동 불능 상태를 체크하는 시스템을 개발하기 이전에, 연구진은 고장이 나지 않는 소방펌프를 만드는 것이 급선무라고 판단했다. 기존 소방펌프의 주요 고장 원인은 저가 주철로 제작된 펌프 내부의 회전체가 달라붙어 작동하지 않는 고착 현상이었다. 이에 연구진은 오랜 시간 작동하지 않아도 고착되지 않도록 내식성 자재를 활용한 대용량 소방용 입형 다단펌프 제작에 착수했다.

“당시만 해도 작은 용량의 펌프를 개발한 경험은 있었지만 대용량 입형 다단펌프는 처음 도전하는 분야였습니다. 데이터가 부족했고 직접 실험을 진행할 여건도 되지 않아 대용량 펌프의 구조 내구성을 확보하는 데 어려움을 겪는 상황이었죠. 다행히도 과제 수행 과정에서 한국전자기술연구원과 협업해 유체의 압력분포, 펌프 회전 부품의 응력과 진동 해석 등 신뢰도 높은 데이터를 확보할 수 있었습니다.”

3년여 간의 연구 끝에 연구소는 부식과 고착이 발생하지 않는 스테인리스 재질의 대용량 소방용 입형 다단펌프를 개발하는 데 성공했다. 실린더, 축, 임펠러, 디퓨저 등 펌프를 구성하는 주요 부품 대부분을 스테인리스로 제작해 내구성을 확보했으며, 기존 횡형 구조가 아닌 입형 구조를 채택해 설치 공간을 80% 이상 절감할 수 있었다. 개발된 펌프는 스프링클러나 소방 시스템뿐만 아니라 급수 및 가압 설비, 세척 시스템, 보일러 급수 시스템 등 다양한 분야에 적용할 수 있어 산업용 펌프 시장에서 큰 주목을 받았다.
  • ❶ 입형 다단펌프: 입형은 위아래로 서 있는 구조를 의미하고, 다단은 펌프의 내부 구조가 여러 단으로 나뉘어 있음을 뜻한다.
OSC 소방펌프 패키지 시스템으로 혁신을 제시하다
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대용량 소방용 입형 다단펌프의 개발에 성공한 후, 연구진은 소방펌프의 패키지 시스템 개발이라는 새로운 과제에 돌입했다. 기존의 소방펌프는 주펌프, 예비펌프, 충압펌프로 구성되는데, 각 펌프가 분리돼 있어 개별 배관 작업을 진행해야 했다. 이런 복잡한 배관 설비로 인해 시공 기간이 길어지고 설치 과정이 비효율적이라는 문제가 지속적으로 제기됐다. 이에 연구진은 모든 펌프를 하나의 시스템으로 통합하는 패키지 방식의 소방펌프 시스템을 구상했다. 그러나 개발 과정은 결코 순탄하지 않았다. 윤 소장은 수많은 시행착오 끝에 패키지 시스템을 완성할 수 있었다고 회고했다.

“소방펌프는 소방법에 따른 엄격한 규정을 준수해야 했고, 기존에 없던 새로운 형태의 시스템을 개발하다 보니 난관이 많았습니다. 처음 개발한 제품이 한국소방감리협회 검수를 통과하지 못해 여러 차례 수정과 보완을 거쳤고, 한국소방감리협회의 조언을 바탕으로 국내 최초로 소방펌프 패키지 시스템을 개발하게 됐습니다.”

특히 패키지 시스템은 OSC 공법을 기반으로 해 더욱 경쟁력을 높였다. 기존의 소방펌프는 설치 과정에서 현장에 근로자가 투입되어 모든 공사를 진행하는 방식이었다. 하지만 기능직 인력이 점차 고령화되고 저숙련 근로자가 늘어나면서 전반적인 품질이 낮아지고 공사 기간이 늘어나는 등 부작용이 잇따랐다. 두크는 이러한 문제를 해결하기 위해 OSC 공법을 도입했다. 전문 인력이 지정된 공장에서 제품을 사전 제작함으로써 공정의 안정성과 품질을 동시에 확보했다. 이를 통해 현장 설치 시간을 단축하고, 기존 방식에서 발생했던 시공 품질 문제를 혁신적으로 개선할 수 있었다.
  • ❷ OSC 공법: 탈현장생산시스템Off-Side-Construction은 건축물의 부재, 부품, 설비 등을 공장에서 사전에 제작하고 현장으로 운반해 조립 및 설치하는 건축 방식
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R&D 통한 기술개발, 기업 성공으로 이어져
2022년 12월 두크는 KEIT와 수행한 ‘50kW급 입형 다단 스마트 소방펌프 시스템 개발’ 과제를 성공적으로 마무리하고 ‘통합 성능시험 배관형 소방펌프 패키지 시스템’의 상용화 단계에 돌입했다. 같은 해 중소벤처기업부의 성능 인증을 획득했고, 2023년에는 조달청에서 우수 제품 인증을 받아 공공시장에도 진출했다. 대용량 소방용 입형 다단펌프를 중심으로 한 소방펌프 패키지 시스템은 2021년 36억 원의 매출을 시작으로, 2024년에는 약 150억 원의 매출을 달성하며 성장세를 이어가고 있다.

“KEIT와 R&D 과제를 성공적으로 완수한 점이 매우 뿌듯합니다. 무엇보다 KEIT는 R&D 전문 기관으로, 중소기업이 개발 과정에서 무엇이 필요한지 정확히 파악하고 있었습니다. 덕분에 스테인리스 펌프 기술을 비롯해 관련 기술을 개발할 수 있었고, 참여 기관의 노하우를 공유받아 공공 인증까지 완료할 수 있었습니다. 이러한 협력 덕분에 사업화를 통해 혁신적인 성장을 이룰 수 있었습니다.”

두크는 소방펌프 패키지 시스템의 성공에 안주하지 않고 인공지능AI과 사물인터넷IoT 기술을 활용한 통합 관제 시스템 개발에 돌입했다. 윤 소장이 꿈꾸는 시스템이 구축되면 아파트, 빌딩 등 각종 건물의 급수 시스템이 더욱 사용자 친화적으로 진화할 것이다. 펌프 기술의 혁신을 이끌며 시장의 새로운 패러다임을 제시하는 두크의 내일이 기대된다.
Mini Interview
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윤인식 ㈜두크 기업 부설 연구소장
R&D 수행 과정에서 가장 좋았던 점은?
녹이 슬지 않는 스테인리스를 활용한 펌프를 만들겠다는 생각은 누구나 할 수 있다. 그런데 대형 스테인리스 펌프가 어느 정도의 강도를 어느 만큼 견딜 수 있는지 측정하는 것은 무수한 실험을 통해 증명되어야 하는 것이기에 쉽게 도전할 수 없었다. 하지만 한국전자기술연구원을 비롯한 6개 기관과 2개의 업체에서 시뮬레이션을 통해 분석 자료를 제공해주었기에 제품 개발까지 성공할 수 있었다고 생각한다. 이러한 협력은 공공기관과의 R&D가 아니면 중소기업 단독으로 추진하기에 무척 어렵기에 가장 좋았던 점으로 꼽고 싶다.
반면 R&D 과제를 진행하며 아쉬웠던 점은?
여러 기관, 업체에 더해 대학까지 합류하게 되면 한 몸처럼 움직이기는 아무래도 쉽지 않다. 우리가 생각하는 점과 상대 협력체의 생각이 다를 경우 조정하는 과정과 시간이 필요했다. 이런 부분을 생각해보면 빠른 속도로 결과물을 내기보다 시간적 여유를 갖고 접근하는 자세가 필요하다고 본다.
공공기관 R&D 과제를 진행하며 바라는 점이 있다면?
다행히 이번 과제는 성공적으로 완수했지만, 모든 과제에서 성공을 거둘 수는 없다. 제품 개발에 성공하더라도 상용화나 사업화에 실패하는 경우도 적지 않다. 그러나 그 개발의 결과물이 무의미하지 않고, 이런 사례가 쌓여서 더 좋은 결과를 만들어낸다고 생각한다. 그래서 중소기업에 대한 R&D 지원이 꾸준히 이어지길 희망한다.
향후 목표는 무엇인가?
국내 대기업에서 근무하다 2007년에 두크의 연구소에 합류했다. 당시 연구소 직원은 총 3명에 불과했는데, 현재는 7명까지 늘어나 개발 부분에 많은 투자가 이어지고 있다. 당시 매출액은 90억 원가량이었는데 2024년 기준 500억 원 이상까지 늘어났으니 연구소장으로서 회사의 성장에 보탬이 된 것이 보람이다. 현재 국내 펌프 업체 중에서는 순위권에 꼽히지만, 향후에는 이를 넘어 한국 내 펌프 매출에 있어서 해외 업체도 넘어서는 모습을 보여드리고 싶다.
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㈜두크
산업 현장이나 건물에서 사용되는 여러 종류의 펌프를 제작해 판매한다. 주요 제품군으로 주방 또는 화장실에서 사용되는 급수펌프, 소방 시설에 소방용수를 공급하는 소방펌프 그리고 건물에 냉난방용 용수를 순환시키는 순환펌프 등이 있다. 두크는 펌프를 비롯해 펌프를 제어하는 제어기에 대한 자체 기술력을 확보한 국내 유일의 업체이며, 급수용 전자제어펌프 솔루션을 제공하는 전문 기업이다.
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