• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.429-429
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• 2021

2019년 발생한 인천광역시 붉은 수돗물 사태로 급수구역에 포함된 26만 1천 세대, 63만 5천 명이 직·간접적인 피해를 입은 바 있다. 경제적 피해액으로 추정할 경우 최소 1,280억 원 이상으로 보고된 바 있으며, 이와 같은 상수관망의 수질사고 확산은 장기간 동안 시민의 건강과 생활환경 수준을 저하시킨다. 따라서 상수도시스템의 수질사고확산 모델링 및 방지기술을 통한 수질안전성의 재확인이 필요하며, 이것은 상수도시스템의 지속가능성을 높여 국민이 체감하는 물 환경 수준 제고에 기여가 가능하다. 관망 내 수질해석을 직접적으로 수행하는 모델은 국외적으로 다양하게 개발(PODDS, EPANET-MSX, EPANET2.2 등)된 바 있으나 검·보정을 위한 수질측정 자료 부족 등으로 적용이 제한적이라는 한계가 현재에도 존재한다. 이를 보완하기 위해 수질자료에 비해 그 양이 많고 획득방법이 상대적으로 수월한 수리학적 계측자료 및 해석결과를 활용한 관로 내 체류시간 등을 활용한 연구가 수행된 바 있다. 그러나 이와 같은 수리학적 해석 결과를 활용하는 경우에도 계측자료를 기반으로 한 수리학적 검·보정은 필수적이라 할 수 있다. 본 연구에서는 관로 내 체류시간에 직접적인 영향을 미치는 유량 및 유속자료를 중심으로 수리학적 관망해석의 결과를 최적 검·보정하는 방법론을 제안하였다. 기존 상수관망 수리해석의 검·보정은 일부 지점에서 수압을 측정하고, 수리해석 결과로 도출되는 해당 지점의 수압이 실측된 결과와 유사하도록 관로의 유속계수를 적절히 보정하는 형태로 진행되었다. 그러나 본 연구에서는 관로유량과 유속자료의 목적함수 내 가중치를 수압자료보다 크게 설정하여 체류시간 중심의 검·보정이 수행될 수 있도록 하였으며, 검·보정 대상인자 역시 대수용가의 수요량, 수요패턴, 그리고 관로유속계수로 확장된 모형을 구축하였다. 최적화 기법으로는 메타휴리스틱 기법중 하나인 화음탐색법을 활용하였다. EPANET 2.2 Toolkit과 Visual Basic .Net을 연계하여 프로그래밍하였으며, 개발된 모형을 실제 지방상수도 시스템에 적용하여 분석하였다.

• 한국측량학회:학술대회논문집
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• 한국측량학회 2003년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.275-279
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• 2003

2002년 현재 서울시는 99.99%에 이르는 높은 상수도 보급율에 비하여 유수율은 선진국의 수준에 이르지 못하고 있는 실정이다. 이는 정수장에서 배수지까지 연결되는 송수관과 배수지에서 각 가정으로 보낼 때 사용되는 배급수관에서의 누수 발생이 주 원인이며, 이는 곧 체계적인 관망 설계 및 운영이 미흡하기 때문인 것으로 지적되고 있다. 상수관로의 누수현상을 해결하고 효과적인 관리를 위한 근본적인 대책으로 노후관로의 교체가 필요하게 된다. 또한 노후관망 교체 등 유사시에 안정적인 상수의 공급을 위해 배수지간을 연결하는 대안 관로를 둘 필요가 있으며, 이러한 관망의 경로를 적절하게 설계해야 하는 것도 주요한 상수 공급 문제 중의 하나이다. 2000년 서울시 수도 정비 기본 계획의 관망 정비계획에 따르면 배수관리를 원활하게 하고 누수를 효율적으로 탐지·방지하기 위한 가장 이상적인 관망구성은 배수지 중심의 블록 시스템으로 보고 있다. 이와 같은 문제점들을 기반으로 하여, 본 연구는 GIS를 이용하여 효과적으로 노후관망을 관리하고, 대안 관망경로를 구축하는 시스템을 제안하였다. 본 연구에서는 배수지를 중심으로 한 블록 단위기반의 관망 노후도를 체계적으로 분석하는 시스템과 함께, 유사시를 대비한 최단/최적의 대안 경로를 산출하는 시스템을 구현하여 이를 서울 일부지역에 적용하여 그 유용성을 점검하였다. 상수도 관망의 설치 계획은 상수도 시설의 규모의 확장과 시설계량에 있어 대규모의 비용과 시간이 요구되는 특성을 가지고 있기 때문에 시설투자에 있어 정확한 예측과 분석을 통해 이루어져야 한다. 본 연구에서는 이러한 예측과 분석의 의사결정을 지원할 수 있는 상수도 배수 블록 노후도 관리 시스템과 최단/최적 연결 경로 산출 시스템을 구현해 봄으로써 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 상수도의 관망 노후도의 분석을 화면상에서 다양한 요소별로 하게 함으로써 넓은 공간에서의 관망의 관리를 효과적으로 할 수 있게 해준다. 2. 또한 이와 함께 대안 관망들을 사용자가 직접 대화식으로 빠르게 설계하고 이들의 경로와 공사비용 등을 산출해 봄으로써, 후보 최적 경로들을 공간적, 정량적으로 비교하는 것이 용이하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권10호
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• pp.845-855
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• 2015

대규모 상수관망 시스템의 운영비용 절감을 위한 펌프장 운영 최적화 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. 이러한 상수관망 시스템 운영 최적화에 대한 연구를 수행하기 위해서는 짧게는 24시간, 길게는 1주일 이상의 시간모의가 필수적이며, 최적화 알고리즘과의 연계를 통한 시뮬레이션이 요구된다. 대규모 상수관망의 경우 관로 및 절점의 수가 수 천 혹은 수 만개에 달해 수리해석 및 최적화에 많은 시간이 소요되며 실시간 운영을 목적으로 하는 경우 모형의 적용에 한계가 발생한다. 이처럼 모의시간에 대한 문제를 해결하기 위해서는 해당 상수관망 시스템의 수리 거동, 수질 해석 결과를 변화시키지 않는 범위에서 관망을 간소화 할 필요가 있다. 본 연구에서는 국내에서 실제로 운영되고 있는 송, 배수 시스템의 일부를 대상으로 시스템 간소화, 즉 골격화(Skeletonization) 연구를 진행하였으며, 모두 네 가지의 골격화 기법을 비교, 평가하였다. 본 연구에서 제안된 골격화 기법을 통해 대규모 상수관망의 해석에 소요되는 시간을 단축함으로써, 실제 상수관망의 실시간 운영 모듈 개발에 도움이 될 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권spc1호
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• pp.1271-1282
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• 2022

상수관망 최적설계는 사용자가 설정한 목적에 따라 다양하게 사용된다. 상수관망 최적설계는 비용의 최소화 및 관의 제작 시 발생하는 에너지 최소화 등 목적이 다양하게 존재한다. 본 연구에서는 Modified Hybrid Vision Correction Algorithm (MHVCA)을 기반으로 다양한 상수관망에 대한 비용 최적설계를 진행하였다. 또한 새로운 평가지표인 Best Rate (BR)를 제안하였다. BR은 K-mean Clustering Algorithm을 기반으로 개발된 평가지표이다. BR을 통해 상수관망 최적설계에 사용된 각 알고리즘의 최적 설계안 탐색 가능성에 대한 비교를 하였다. 다양한 관망에 대한 MHVCA의 최적설계 결과를 Vision Correction Algorithm (VCA) 및 Hybrid Vision Correction Algorithm (HVCA)과 비교하였다. MHVCA는 VCA 및 HVCA보다 낮은 비용의 설계안을 탐색하였다. 또한 MHVCA는 낮은 비용의 설계안을 탐색할 확률이 VCA 및 HVCA보다 높았다. MHVCA는 본 연구에서 적용한 비용 최소화를 위한 상수관망 최적설계 뿐만이 아닌 다양한 목적을 위한 상수관망 최적설계에 적용할 경우 좋은 결과를 나타낼 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권10호
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• pp.673-679
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• 2017

본 논문에서는 상수관로의 효율적인 유지 관리를 위해 상수도 기술진단에서 점수평가법으로 도출된 관망성능평가결과를 이용한 상수도 관로의 내구연수 및 잔존수명 산정 방법을 제시하였다. 본 연구에서 잔존수명은 '모델에 의해 추정된 매설 후 최적교체시기까지 경과년수'를 의미하는 '내구연수'와 매설 후 경과년수의 차이로 정의하였으며, 내구연수는 관망성능평가기준으로 제시된 노후관로 판정기준 점수에 도달하는 시점으로 정의하였다. 연구대상지역의 관망성능평가에 사용된 평가항목들과 노후도 점수를 상수도 관로의 잔존수명 추정을 위한 다중회귀모델의 변수로 사용하였다. 잔존수명의 산정에 필요한 내구연수를 추정하기 위하여 구축된 회귀모델에 독립변수로 사용된 노후도 점수를 나타내는 변수의 값으로 노후관로 판정기준 점수에 해당하는 값을 대입하였다. 개발된 회귀모델을 이용하여 연구대상지역 상수도 관로의 내구연수 및 잔존수명을 산정하였으며 그 결과를 지방공기업법에서 제시하고 있는 내용연수와 비교하여 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권8호
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• pp.39-47
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• 2014

동절기에 지반에 매설된 상수도관은 지반의 동결 융해로 인해 과대한 지반 응력을 받게 되고, 이러한 현상이 겨울철 상수도관의 파괴 또는 변형에 많은 영향을 끼친다. 본 논문에서는 실 대형 모형실험을 통해 외부 온도 변화에 따른 매설관 주변 지반 내 온도거동과 매설관의 변위 및 응력거동을 확인하였으며, 지반이 동결됨에 따라 매설관 주변에 응력이 집중되고 동상이 발생하는 것을 확인하였다. 또한, 실험에 사용된 시료가 비동상성 시료인 사질토임에도 불구하고 함수비 조건과 배수조건에 따라 동상현상이 나타나는 것을 발견하였으며, 본 논문을 통해 매설관의 배딩(bedding)과 뒷채움재를 비동상 시료로 치환하더라도, 주변 지반의 배수상태, 지하수위, 함수비 등에 따라 동상에 대한 별도의 대책을 세워야 함을 제시하고자 하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.1-10
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• 2014

이 논문에서는 현장모형 실험을 통하여 동결온도에 따른 상수도관의 거동변형특성을 다루었다. 동결 온도 조건에 따라 상수도관에 미치는 동상압력과 Marston-Spangler 이론에 의한 동상 압력은 다소 차이를 나타내는 것을 보이며, Marston-Spangler이론만으로 관에 작용하는 하중을 고려하는 것은 안전측을 벗어날 수도 있다는 것을 염두 해야 한다. 또한 현장모형실험을 통한 상수도관의 변형률은 수치해석결과보다 작은 값을 나타내는 것을 확인하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.468-469
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• 2009

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권7호
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• pp.963-971
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• 2022

상수도 관망은 국가 수도 시설의 주요한 구성 요소이지만 대부분이 지중에 매립되어 있어 배관의 노후화 정도 및 누수를 파악하기 어려우므로 유지관리 하기가 매우 어렵다. 본 연구에서는 관망에 설치된 다양한 센서 조합을 가정하여, 데이터 조합에 따른 관로 누수 판별 가능성을 검토하기 위하여 선형회귀분석, 뉴로퍼지 등의 인공지능 알고리즘을 통한 유량과 압력 예측을 실시하여 최적 알고리즘을 도출하였다. 공급압력 예측을 통한 누수판별의 경우 뉴로퍼지 알고리즘이 선형회귀분석에 비하여 우수하였다. 누수유량 예측에서는 뉴로퍼지를 이용한 유량예측이 우선 고려되어야 한다. 다만, 유량을 모사하기 힘든 경우에는 선형 알고리즘을 이용한 공급압력 예측이 이루어져야 할 것으로 사료 된다.

• Spatial Information Research
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• 제18권4호
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• pp.23-32
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• 2010

상수도 시설물은 노사 인프라를 구성하는 필수적인 요소이다. 이러한 상수도 지하시설물을 체계적이고 과학적으로 관리하기 위하여 상수도 GIS를 구축하였으며, 이러한 상수도 GIS 구축을 위해서는 지하에 매설된 상수도 시설물을 정확히 탐사하여 DB를 구축하여야 한다. 본 연구에서는 상수도 지하시설물에 대한 탐사율 재고방안을 모색하기 위하여 통계적인 자료를 동하여 탐사율 저하 원인을 분석하고, 서울시 상수도 GIS의 사례 조사를 통하여 탐사에 대한 표준화 방안을 제시하였다. 연구결과 상수도 지하시설물 측량 시 비금속 관로는 탐사 결과가 불확실하고 공공측량 성과심사를 받기가 어렵기 때문에 탐사를 하지 않고 있으며, 탐사에 대한 표준 작업규정이 없어 체계적인 탐사를 시행하지 못하고 있는 것으로 조사되었는데, 이 두 가지 요인이 탐사율 저하의 주요 원인으로 파악되었다. 본 연구를 통하여 상수도 지하시설물 탐사에 대한 업무 표준화 방안용 제시하였으므로 탐사 작업 시 체계적인 탐사가 가능하여 탐사율을 향상시킬 수 있을 것으로 판단되며, 탐사율 제고를 위한 정책 제안으로 비금속 관로에 대한 효과적인 성과심사 방안을 제시하고, 공공측량 작업규정을 보완할 탐사관련 사항을 체계적으로 기술하였다.