하천제방은 가장 치수효과가 높은 홍수방어시설로서 홍수 시 유수를 원활하게 소통시키고 제내지를 보호하기 위해 하천을 따라 축조한 시설이다. 누수에 의한 제방파괴는 제내지 제체에 드러난 포화표면이 결정적인 요인이 되므로 침윤선을 낮추어 제체하부에 위치하도록 해야 하며 누수가 발생한 제방에 대해서는 적절한 보강기법을 적용해야 한다. 본 연구에서는 하천제방 축조 또는 보강 시 누수에 의한 파괴를 방지하기 위한 방법으로 미국 공병단과 일본 국토기술연구센터에서 사용하는 기법 중 하나인 배수공을 두어 침윤선을 조절하는 방법을 적용하였다. 구체적으로 공병단과 일본 국토기술연구센터에서 제시하는 배수공을 가지는 경우의 제방 실험 및 수치 모형 보정 결과를 비교하였다. 침투 수치 모의는 SEEP/W 프로그램으로 검토하였다. 실험에 적용한 제방의 규격은 제방폭 2.6 m, 둑마루폭 0.4 m, 사면경사 1:2, 제방 높이 0.55 m, 수위 0.5 m이다. 배수공이 없는 제방은 사면에서 누수가 발생하였으며, 배수공 바닥폭이 0.4 m인 공병단과 일본 국토기술연구센터에서 제시하는 배수공을 설치하였을 때는 누수가 발생하지 않았다. 같은 배수공 바닥폭을 가지는 공병단과 일본 국토기술연구센터식 배수공을 설치한 제방의 실험을 비교한 결과, 일본국토기술연구센터식 배수공을 설치한 제방의 침윤선이 공병단식 배수공을 설치한 제방보다 낮았다. 즉, 일본 국토기술연구센터식 사각형 배수공이 다소 안정한 것으로 분석되었다.
상수도시스템의 지속가능한 운영을 위해서는 에너지를 효율적으로 활용하는 것이 필수적이다. 따라서, 본 연구에서는 상수도시스템에서 고압구간의 압력조절을 통해 에너지 측면의 최적 운영기법을 제안하였다. 제안된 최적 운영기법은 마이크로 터빈을 이용하여 에너지 회수를 통한 압력저하와 이로 인한 누수량 저감을 동시에 고려하였다. 본 연구에서 사용한 최적화기법으로는 Multi-objective harmony search 알고리즘을 사용하였으며, 상수도 시스템에서 마이크로 터빈을 모의하기 위해서 EPANET의 압력조절 밸브 (Pressure reduction valve)를 활용하여 압력강하에 따른 에너지 회수를 고려하였다. 제안된 최적운영 기법을 검증하기 위해 Benchmark networks (e.g., 5-nodes network, 25-nodes network)을 적용하였으며, 본 연구를 통해 마이크로 터빈의 최적 규모와 설치위치, 개수를 결정할 수 있으며, 이에 따른 에너지 회수와 누수감소 측면에서 상수도시스템의 지속가능한 운영에 효과적으로 이용될 수 있을 거라 기대된다.
상수도관망에서 발생하는 누수현상은 수자원의 손실뿐만 아니라 압력손실로 인한 추가적 가압 설비의 필요성 및 누수 되는 관로 주변의 토질의 약화 등을 초래하여 관망의 유지관리를 어렵게 하고, 심각한 경제적 손실을 야기하고 있다. 본 연구는 구역고립으로 인한 수압과 유량 등을 상시 모니터링 하여 누수사고의 적극적인 대처와 누수발생을 미연에 방지함으로써 유수율을 향상시킬 수 있다. 실제 구역고립 후 계속되는 수압조절 및 유입유량의 모니터링에 인하여 구역 내 유수율 산정결과 평균 유수율은 88.94%로서 부산광역시 2003년도의 유수율 79.5%보다 9.44% 높게 조사되었다.
기존의 밸브 수압측정기는 압력조절을 수동으로 조절함으로서 정확한 압력측정을 할 수 없는 불편함이 있었다. 이를 밸브의 수압측정 시 압력조절센서를 이용하여 압력조절을 안전하고 정확하게 개선한다. 또한 3차원 유한요소 코드인 ANSYS를 활용하여 설계된 수압측정기에 대하여 구조해석을 수행하여 수압측정기 내부압력에 따른 내부누수, 응력, 변형률, 총변형량 등을 구하였다.
본 연구는 지방상수도 배급수 관망의 유수율을 향상시키기 위하여 수량관리를 위한 블록시스템 구축을 통한 구역화 계량, 누수의 정량화를 위한 야간최소유량 측정을 통한 누수평가지표 및 국제 누수지수ILI(Infrastructure Leakage Index)의 도입, 압력제어를 통한 누수저감 효과분석, 장기적인 계획수립을 위하여 노후수도관의 잔존수명 예측 등 누수를 평가 관리할 수 있는 기술을 개발, 제안하였다. N시 야간최소유량 측정을 통하여 주거지역과 상업지역에서 정량적인 누수평가지표로 관길이당, 급수전당의 허용기준누수량을 산정하였다. 이는 관망정비가 완료된 주거, 상업지역을 각각 대상으로 UK water industry에서 제안한 방법을 이용하여 실측을 통한 야간최소유량을 분석함으로써 유수율을 대신할 수 있는 허용누수량 산정식을 개발하였다. 압력제어를 통한 누수저감효과는 감압변의 설치를 통하여 수행되는데, 사천시 우티 배수구역을 대상으로 압력관리 구역을 4개로 분할하고 감압밸브 3개소, 가압펌프 1개소를 설치하여 압력을 조절한 결과 약 $466\;m^3/day$의 누수를 저감시킬 수 있을 것으로 나타나 압력관리를 통하여 연간 113백만의 비용절감효과가 기대되었다. 노후 상수관로의 부식속도 및 잔존수명 예측 연구에서는 매설년도, 토양 또는 수질특성에 따른 관체의 부식속도를 평가함으로써 잔존두께를 예측할 수 있는 모델을 개발하였으며 또한 부식으로 인한 공식특성에 따른 잔존강도 등을 평가할 수 있는 비선형회귀 모형을 개발, 수도관의 잔존수명예측에 활용하여 장단기 노후관 개대체 계획수립에 활용할 수 있도록 제안하였다. 본 연구의 결과들은 지방상수도의 유수율 제고 및 관망정비사업에 적극적으로 활용할 수 있는 누수평가 및 관리기법을 제안할 수 있을 것으로 기대된다.
상수도관망에서 발생하는 누수현상은 수자원의 손실뿐만 아니라 압력손실로 인한 추가적 가압 설비의 필요성 및 누수되는 관로 주변의 토질의 약화 등을 초래하여 관망의 유지관리를 어렵게 하고, 심각한 경제적 손실을 야기하고 있다. 이에 구역고립으로 인한 수압과 유량 등을 상시 모니터링하여 누수사고의 적극적인 대처와 누수발생을 미연에 방지함으로써 유수율을 향상 시킬 수 있다 .실제 구역고립 후 계속되는 수압 조절 및 유입유량의 모니터링으로 인하여 구역내 유수율 산정결과 평균 유수율은 88.94%로서 부산광역시 2003년도의 유수율 79.5%보다 9.44% 높게 조사되었다.
Sludge quantity has increased at "A"water treatment plant due to deterioration of raw water quality and GAC installation. Increased sludge resulted in overloading on sludge handling facilities. The object of this study is to survey sludge quantity and capacity of sludge handling facilities at "A"water treatment plant. Measured quantity of sedimentation sludge considerably exceeded the design capacity of sludge holding basin. Sludge holding basin was properly designed, but low concentration of sludge discharged from sedimentation basin caused production of large volume of the sludge. Timer operated control system for sludge withdrawal unit and leakage through a control valve were suspected to cause the low concentration. Augmentation of the control system by a turbidity meter and addition of a new control valve successfully reduced the sludge volume enough to satisfy the design capacity of sludge holding basin. Unlike sedimentation sludge, measured quantity of washwater was considerably less than the design capacity of washwater basin because it was over-designed.
The leakage in the water distribution system means both the loss of money and water resource. To minimize the leakage, we introduced the pressure control method using the pressure reducing valve and pump schedule. For the pressure control, the total leakage is needed to divide into each node. In this study, EPANET 2.0 was used to simulate the water networks in two selected blocks after the total leakage was distributed with each node by four ways. The leakage was allocated into each node as water measured by meter, water pressure, water faucets and Lpcd and simulated by EPANET 2.0. Regardless of the leakage distribution ways, there was no significant difference between the measured water and the estimated water pressure. Thus, the leakage distribution way using water pressures estimated by simulation could be recommended. The scenarios controlling the pressure reducing valve and pump were made in two blocks(A and B). $86,713m^3/year$ leakage in the A block and $11,442m^3/year$ in the B block could be reduced as controlling the pressure reducing valve and pump schedule. It was shown that the fifty million won a year can be saved in the A block and 6.8 million won in the B block.
돈사에서 발생하는 폐수는 주로 돈뇨와 음용수의 누수 및 세척수 등으로 구성되어 있는데, 생물학적인 축산폐수처리법과 퇴비화법 등으로 처리를 하고 있다. 그러나 일반적인 돈사폐수에는 분의 함량이 많아 부유물질의 양이 많고 유기물 등 오염성분의 농도가 높은 특성을 가지고 있어서 기존의 생물학적 축산폐수 처리법으로는 과부하 운전으로 인한 어려움이 있고, 퇴비화법으로는 수분조절제의 소요량이 많은 문제점을 가지고 있다. 대부분의 현지 양돈농가에서는 돈뇨 등 폐수처리의 어려움으로 인하여 분뇨 분리 시설이 있어도 분뇨를 혼합한 슬러리 형태로 퇴비화하고 있다. 따라서 퇴비화 공정에서 수분조절제로 쓰이는 톱밥의 소요량이 돈분만 퇴비화할 때보다 훨씬 많고 기존의 퇴비화 시설도 과부화 상태로 운전하고 있는 실정이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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