• 제목/요약/키워드: 물이용 효율

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k-means 군집화 기법을 이용한 베트남 스마트워터그리드 계측 데이터 기반 도시 물 사용 패턴 추정 (Estimation of urban drinking water consumption patterns based on smart water grid monitoring data by k-means clustering in Vietnam)

  • 구강민;한국헌;이규민;전경수;염경택
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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    • pp.419-419
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    • 2021
  • 수자원 관리 패러다임은 공급 위주에서 수요관리로 전환되고 있다. 가용한 수자원은 한정적이나 급속한 인구증가와 도시화로 인한 물 수요의 증가로 수요관리의 효율성이 중시되고 있기 때문이다. 기존 상수도시스템은 노후화로 가동효율이 점차 낮아지고 있으며, 인력으로 월 또는 격월로 소비자의 물 사용량을 검침해 실시간 관리가 불가능하여 수요와 공급의 불균형을 초래한다. 이러한 문제를 해결할 대안으로 IT 기술과 전통적인 물관리 기술을 접목한 Smart Water Grid는 양방향 통신장치를 이용해 실시간으로 소비자의 물 사용량을 모니터링한다. 물 사용 특성을 잘 파악하면 보다 정확한 물 수요 예측이 가능하다. 특히 소비자들의 시간별, 평일, 주말, 그리고 주별 물 사용 특성을 파악하면 미래 물 수요 예측에 도움이 된다. 예측된 물 수요량에 따라 물 공급 배분 계획을 수립하여 운영 효율성을 높일 수 있다. 물 수요예측 방법 중 k-mean 군집분석은 시간별 물 사용량을 이용해 서로 유사한 여러 개의 부분집합으로 할당하여 분류하는 Machine learing 방법으로 물 사용의 유사성을 파악할 수 있다. SWG 연구단은 2019년 Vietnam Hai Duong province에 SWG Pilot plant를 구축하고 27개의 Smart water meter를 설치하여 운영하고 있다. 이에 본 연구에서는 소비자의 물 사용 특성을 분석하기 위해 27개 SWM로부터 수신된 2019년 11월 14일부터 2020년 12월 3일까지 1시간 단위의 물 사용량 데이터를 수집하였다. 그리고 k-mean 군집 방법을 이용해 시간별, 평일, 주말, 그리고 주별 물 사용 특성을 분석하였다. 이 때 최적의 군집 개수 결정을 위해 Elbow 방법을 적용하였다. 분석 결과 각 소비자의 물 사용량 특성에 따라 평균 물 수요패턴 추정이 가능하며, 향후 물 수요 예측에 도움이 될 것으로 사료된다.

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지형공간정보체계를 이용한 구조물 유지관리 시스템 적용 (Application of Structure Maintenance and Management System Using GIS)

  • 노태호;이종출;이영도;박규열
    • 한국지형공간정보학회:학술대회논문집
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    • 한국지형공간정보학회 2003년도 창립 10주년 기념 국제학술대회 논문집
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    • pp.145-148
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    • 2003
  • 좁은 면적을 효율적으로 이용하고자 현대의 구조물들은 더욱 고층화 및 대형화가 되어가고 있는 추세이며, 이러한 구조물들에 대한 안정성 및 유지관리의 효율적인 자료관리가 시급한 실정이다. 또한, 구조물의 안정성에 관여된 여러 가지 요소들을 보다 종합적이며 효율적인 자료의 관리가 뒷받침이 되어야 보다 정확하고 경제적인 유지관리가 이루어질 것이다. 따라서, 본 연구에서는 구조물의 안전진단의 자료를 기초로 하여 효율적이며 조직적인 자료관리를 위하여 GIS를 적용하여 구조물의 유지관리 시스템 구축에 대한 효용성에 대하여 연구하였다.

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부산항과 광양항의 컨테이너 터미널의 효율성 (The Efficiency of Container Terminals in Busan and Gwangyang Port)

  • 모수원;이광배
    • 한국항만경제학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.139-149
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    • 2010
  • 세계 주요 항만들은 항만운영의 효율성 증대시키기 위해 항만시설의 확충과 개선에 많은 노력을 기울이고 있다. 본고는 세계 주요 항만과의 경쟁에서 밀리고 있는 부산항과 광양항의 컨테이너 터미널의 효율성의 특성을 파악하기 위하여 DEA 모형과 토빗모형을 이용한다. 먼저 허핀달-허쉬만지수와 기업집중률을 이용하여 컨테이너 터미널의 물동량 집중도를 조사하여 집중도는 감소하는 추세이나 상위 3개 터미널의 물동량 집중도가 상당히 높다는 것을 밝힌다. 이러한 결과는 Jarque-Bera 통계량과 왜도를 통해 변수들이 우측으로 긴 꼬리를 갖는 분포를 보여 규모가 작은 컨테이너 터미널의 빈도가 크다는 사실에서도 확인할 수 있다. DEA모형을 이용하여 부산항과 광양항의 컨테이너 터미널의 효율성을 도출하여 비효율적 DMU들의 비효율 원인은 각기 다르나, 비효율적 터미널들이 대부분 규모의 수익체증 상태에 있기 때문에 규모를 줄이는 방법보다는 규모를 확대하는 것이 효율성 향상에 보다 효율적이라는 것을 보인다. 이분산성을 고려한 토빗모형을 적용하여 컨테이너 야드당 물동량과 컨테이너 크레인당 물동량의 계수가 예상되는 부호를 가져 효율성 증대에 기여하나 컨테이너 야드가 컨테이너 크레인보다 효율성에 더 큰 영향을 미친다는 것을 밝힌다.

도시 여건, 외부 영향 및 운영관리 효율이 넥서스 관점에서 도시 물순환 시스템에 미치는 영향 (The effect of urban conditions, external influences, and O&M efficiency on urban water system from the perspective of water-energy nexus)

  • 최서형;신봉우;신은허
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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    • pp.31-31
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    • 2022
  • 기후변화, 물 부족, 인구 증가와 도시화로 인한 물 수요 증가, 수질 악화, 노후화된 인프라와 같은 세계적인 물문제의 증가로 인해, 도시 물순환 시스템 관리는 더 큰 어려움을 겪고 있다. 취수, 도·송수, 정수처리, 배·급수, 용수 사용, 하수 집수, 하수 처리, 재이용 및 배출 과정을 포함하는 도시 물순환 시스템의 과정은 매우 에너지 집약적인 활동이며, 이와 같은 에너지 소비는 탄소 배출과 양의 직접적인 상관관계가 있다. 따라서 자원 관리 및 데이터 관리를 최적화하기 위해 넥서스 관점의 접근법이 도시 물순환 시스템에 점차적으로 도입되고 있는 추세이다. 도시 물순환 시스템 넥서스에서는 일반적으로 에너지 인텐시티로 표현되는 물을 위한 에너지를 이해하는 것이 중요하다. 에너지 인텐시티의 차이는 기후(연평균 강수량, 단기 기후 변동성, 기후패턴 등), 지리적 특징(표고차, 평지비, 위치 등), 시스템 특성(총급수량, 인구, 인구밀도, 관로 연장 등) 및 운영관리 효율(수압, 누수율, 에너지 효율 등)과 밀접한 관계가 있다. 그리고 도시 물순환 시스템에서 에너지 관리를 증진시킨 방안은 유지관리 효율 개선(물·에너지 관리전략, 물손실 관리, 수요 관리 및 수요 대응 등), 신기술 도입, 그리고 에너지 회수로 나누어진다. 본 연구에서는 기존 문헌의 자료를 분석하여 도시 물순환 시스템의 각 공정별 에너지 인텐시티를 분석하였으며, 시스템 다이나믹스를 적용하여 다양한 도시 여건(인구, lpcd, 누수율, 취수원, 에너지 인텐시티)에서 외부영향(기후변화, 도시화)과 운영효율 변동(운영효율 향상, 신시술 도입)에 따른 도시 물순환 시스템 내 자원 사용 및 이동을 분석하였다. 에너지 인텐시티는 전체 도시 물순환 시스템, 상수 시스템, 하수시스템에서 각각 2.334 kWh/m3, 1.029 kWh/m3, 1.024 kWh/m3를 나타내었으며, 용수사용, 담수화, 재이용 과정에서는 매우 높은 값이 나타났다. 에너지 인틴시티의 값은 외부 영향에 크게 좌우되는 것으로 분석되었으며, 운영효율의 변동에 따라서 물 및 에너지 사용량은 변화하였지만 에너지 인텐시티의 변동은 크지 않았다. 이에 따라 도시 물순환 시스템을 넥서스 관점에서 관리하기 위해서는 에너지 인텐시티 이외에 물 및 에너지 사용량, 유수수량 관점 에너지 인텐시티, 사용수량 관점 에너지 인텐시티를 종합적으로 고려하는 것이 필요하다.

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인도네시아 Cisangkuy 유역의 물관리 시설물 연계운영을 통한 이수안전도 확보방안에 관한 연구 (A study on the method of water supply safety through the linked operation of water management facilities in Cisangkuy Basin, Indonesia)

  • 피완섭;전계원;최종호
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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    • pp.304-304
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    • 2023
  • Cisangkuy 유역은 인도네시아 3대 도시인 반둥시의 주요 식수원 중 하나로 Citarum 강의 1지류에 해당된다. Cisangkuy 유역은 수계가 매우 복잡할 뿐만 아니라 다양한 관리 주체 및 다수의 수리시설물이 존재하여 수자원의 이용 및 관리에 많은 어려움이 있다. 특히 하천 수량의 대부분을 소수력 발전소의 발전용수로 활용하고 있기 때문에 식수원으로 활용할 수 있는 수량은 극히 한정되어 있다. 본 연구에서는 Cisangkuy 유역의 상수공급 부족 문제를 해소할 수 있는 비구조적인 대책으로써 물관리 시설물의 운영 최적화를 위한 방안을 제시하기 위해 물수지 네트워크 모형인 MODSIM을 활용하여 용수이용 효율 극대화를 위한 연구를 수행하였다. 이를 위해 연구대상지역의 용수이용 현황 및 물관리 시설물에 대한 운영 현황을 조사하였고, 유역 내 물 공급/배분 현황 분석을 수행하여 용수공급체계 개선방안 수립을 위한 물수지 분석 시나리오를 구축하였다. 시나리오는 크게 기존 저수지 운영효율 개선효과 검토, 저수지 상하류 신규댐 설치에 따른 연계운영 효과 검토, 극한 가뭄 발생시 연계운영 효과 검토, 관개용수 우선순위 적용에 따른 발전유량 이수안전도 검토로 구성되며, 각 시나리오별로 물수지 네트워크 모형을 구축하여 물관리 시설물 간 연계운영에 따른 이수안전도 평가를 통한 용수공급 가능량을 검토하였다. 본 연구의 결과는 인도네시아 Citarum 상류에 위치한 Cisangkuy 유역 내 다양한 시설물의 연계운영 효과를 분석하기 위한 초석이 될 수 있으며, 한정된 수자원과 다양한 수요 간의 효율적이고 합리적인 분배 및 시설물 운영문제를 해결하기 위한 의사결정도구로써 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 아울러 인도네시아 물산업 육성을 위해 진출 시 수자원의 효율적인 활용을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

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사고 및 대기오염 비용을 고려한 서울 시내버스업체의 효율성 분석 (방향거리함수를 이용하여) (Analysis of the Efficiency of Urban Bus Companies in Seoul Considering Accident and Emission Costs (Using a Directional Distance Function))

  • 오미영;김성수
    • 대한교통학회지
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    • 제28권4호
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    • pp.157-166
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    • 2010
  • 본 연구는 2004년 서울시 대중교통개편 이후 시내버스업체가 효율적인 운영을 하고 있는지, 사고와 대기오염을 줄이려는 노력을 하고 있는지에 대한 성과를 업체별로 비교하기 위하여 방향거리함수를 통한 효율성을 측정하였다. 2005년 6월 한달 동안의 자료로서 운전사, 정비사, 임직원수, 차량, 연료를 투입물 자료로, 차량-km(유익한 산출물), 사고비용, 대기오염 비용(유해한 산출물)을 산출물 자료로 사용하였다. 유해한 산출물 고려여부에 따른 대안별 효율성을 비교해 본 결과, 유해한 산출물을 고려한 경우가 고려하지 않은 경우보다 평균적으로 효율성은 낮았으나 효율업체 수는 더 많게 나타났다. 이유는 유해한 산출물을 고려할 경우 투입물의 감소 가능성보다 유해한 산출물의 감소 가능성이 적은 업체의 수가 증가한 반면, 업체들간의 효율성 편차는 커지기 때문이다. 한편 효율성에 영향을 미치는 요인들을 살펴 본 결과, CNG 차량의 보급을 늘리고, 운행속도를 높이며, 정비효율을 높일수록 효율성에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.

복소모드중첩법을 이용한 점탄성감쇠기를 가진 고층건물의 효율적인 동적해석 (Efficient Dynamic Analysis Using Complex Modal Superposition for Tall Buildings with Viscoelastic Dampers)

  • 김진구;홍성일;이경아;이동근
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제12권4호
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    • pp.671-679
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    • 1999
  • 건물의 진동에너지 소산능력을 향상하기 위하여 점탄성감쇠를 설치하게 되면 이른바 비비례 감쇠시스템이 되어 구조물은 복소수형태의 고유모드와 고유치를 가진다. 복소모드중첩법은 이러한 복소모드를 이용하여 중첩함으로써 비비례 감쇠시스템 구조물의 정확한 동적 거동을 얻을 수 있는 방법이다. 그러나 건물이 고층화되면 많은 자유도로 인하여 고유치해석 및 모드중첩과정에서 많은 시간과 노력이 필요하게 된다. 본 논문에서는 효율적인 구조물의 모형화를 위하여 강막가정과 행렬응축기법을 적용하였다. 또한 몇 개의 주요 모드만을 선택하여 중첩하는 방법에 대하여 연구하였으며 구조물의 진동에 영향을 주는 모드의 선택을 위한 복소모드 응답참여계수를 제안하였다. 제안된 해석방법의 정확성과 효율성을 검토하기 위하여 예제 구조물을 대상으로 해석한 결과, 응답의 정확성을 유지하면서 해석에 필요한 시간을 대폭 절감할 수 있었다.

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충주댐 하류 유역의 하천수 사용에 대한 고찰 (Study on the use of river water in the downstream basin of ChungjuDam)

  • 정지훈;이동규;정승교;황보종구
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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    • pp.364-364
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    • 2022
  • 최근 기후변화에 따른 잦은 이상 가뭄으로 물 부족 현상이 심화되고 있어 물 안보가 중요한 사회적 이슈로 부각되고 있다. 물 부족에 대비하기 위해 수자원은 인류가 마음대로 사용할 수 있는 자유재가 아니라 보호·관리하여야 하는 대상으로, 보유한 미사용량을 회수·재배분하여 물 이용의 공정성을 강화 등 물 이용 제도의 전반에 대한 검토·개선이 필요한 실정이다. 하지만 일부 유역에서는 하천수 사용량이 정확하게 계측되지 않아 공정한 하천수 배분 등에 한계가 발생하고 있다. 본 연구에서는 충주댐 하류 유역에 위치한 자동유량측정소 원주시(남한강대교)와 여주시(남한강교) 상·하류 유량자료를 검토·분석하여 하천수 사용허가권에 등재된 하천수 이용량을 검토하고자 한다. 아울러 상·하류 자동유량관측소 내 지류 하천(섬강, 청미천)이 유입되고 있어, 추가 유입량을 고려한 물수지 분석을 위해 원주시(문막교)수위관측소, 여주시(원부교)수위관측소의 유량자료를 이용하였다. 상·하류 유량자료 검토 결과, 지류 유입량 + 하류 여주시(남한강교)) 유량이 상류 원주시(남한강대교) 유량보다 작은 상·하류 유량이 역전('19~'20, 평균 787,753m3/day)되는 흐름이 발생하였다. 구간 내 등재된 취수시설물(11개소) 허가량(39.66×106m3) 보다 실재 사용량은 많을 것으로 추정되며 상·하류 역전 흐름에 직접적인 영향을 준 것으로 판단된다, 또한 현장 조사에서 허가대장에 미등재된 다수의 시설을 발견하였으며 이는 하천수의 효율적인 관리에 장애요인으로 작용된다. 하천수 사용은 복합허가사항으로 홍수통제소에서 사용허가부터 관리까지 실시하고 있는데 하천수 허가 신청량은 계획수요량 산정과 물수지 분석결과를 통하여 적정성 검토가 이루어지고 있다. 그러나 하천수 사용허가량 대비 실제 하천수 취수량이 얼마나 되는지 파악은 불가능한 실정이다. 결국 하천 유량을 관리하기 위해 강수량, 수위, 유량 등 많은 수문요소를 정확하게 측정하는 것도 필요하지만 이처럼 하천수 이용을 위해 취수되는 양을 정확하게 계측하지 않는다면 효율적인 하천수 관리는 어렵다. 하천수를 관리하고 효율적으로 이용하기 위해 하천수 이용에 대한 제도적인 보완이 필요해 보인다.

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Horton 지수의 재논의를 통한 수문분할의 변동성 (Variability of Hydrologic Partitioning revisiting Horton Index)

  • 최대규;최민하;안재현;박무종;김상단
    • 한국습지학회지
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    • 제13권1호
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    • pp.35-44
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    • 2011
  • 기후변동에 따른 식생반응 및 그에 따른 물수지 동역학의 변화를 살펴볼 목적으로 본 연구에서는 식생의 물 이용가능성과 식생 생산량의 지역별 연별 변동성을 분석하였다. 유역의 식생 물이용의 대리변수로서 습윤량에 대한 기화량의 비로 표현되는 Horton 지수의 계산을 통하여 유역에서의 수문 분할과 그에 따른 식생의 물 이용 가능성에 대한 정량화를 시도하였다. 연별 Horton 지수의 추정결과 기후의 변동성과 비교하여 볼 때 상대적으로 일정한 값을 유지하고 있는 것을 살펴볼 수 있다. 이와 더불어 Horton 지수와 식생의 강우이용효율을 비교한 결과, 물 이용가능성에 따른 식생의 물 이용에 대한 흥미로운 패턴이 있음을 살펴볼 수 있었다. 물이 식생 성장에 제한요소가 될 경우 식생의 강우이용효율은 공통적인 최대값으로 수렴한다는 선행연구들의 결과를 본 연구를 통해서도 확인할 수 있다.

빗물이용시설 활용성 평가를 위한 물수지 분석 도구 개발 (Development of a Water Balance Analysis Tool to Evaluate the Usability of Rainwater Harvesting System)

  • 박종표;심인경;원창연;김이호
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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    • pp.380-380
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    • 2022
  • 빗물이용시설은 2014년 「물재이용법」 개정에 따라 시설 확충에 맞춘 획일적인 운영으로 시설수는 증가하고 있으나 대상 시설의 이용량 증가에 대한 부분은 한계를 나타내고 있다. 따라서 설치 의무대상시설에 대한 적정한 시설의 이용현황을 조사 및 분석을 통해 이용시설의 효율적인 운영 및 관리 방안 마련이 필요한 실정이다. 빗물이용시설의 효율적 관리방안 설정을 위해서는 의무 대상시설별 설치 및 운영관리 실태조사, 빗물이용시설관련 기준 검토 및 분석, 빗물이용시설 개선방안 마련의 단계로 방안을 수립하여야 한다. 본 연구에서는 빗물이용시설 기준 검토 및 분석에서 지역별, 수요처별, 용도별 일정 빗물이용 활용률을 확보할 수 있는 빗물이용시설의 평가를 위해 수문학적 물수지 분석을 통한 물수요-공급시계열 분석을 수행하였다. 물수지 분석 툴이 없기 때문에 본 연구를 통해 빗물이용시설 물수지 분석 excel 도구를 개발하였으며, 이를 통해 빗물이용시설 공급충족률(필요수량 대비 빗물이용량), 빗물보장률(전체일수 대비 빗물이용일수), 빗물이용시설 이용률(빗물이용시설용량 대비 빗물이용가능량)에 대해 분석을 수행하였다. 개발한 물수지 분석 excel 도구를 이용하여 현재 설치되고 운영하고 있는 의무대상시설의 운영현황과 도구에서 계산된 활용성 평가 결과의 비교를 통해 현재 운영 현황을 개선할 수 있으며, 다양한 시나리오 적용에 따른 운영 결과를 시설 설치 이전에 확인하여 최적 운영방안 도출에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

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