• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.6
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• pp.505-511
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• 2009

When replacing deteriorated pipes, it is important to select pipe diameters of new pipes for improving the long-term reliability of a water distribution system. However, as the use of larger diameter pipes brings cost increase, it is required to evaluate the improvement of the reliability by the use of larger diameter pipes. In this study, we propose a methodology to evaluate the improvement of the reliability by the use of different pipe diameters. For this purpose, we rely on the segment-based minimum cutset method with the success mode approach to evaluate the reliability of a water distribution system and determine which pipes and their diameters will be replaced to improve the reliability using GA, After the suggested method is applied to a real water distribution system, the optimized pipe diameters produces higher reliability of the system than the current ones with the same construction cost. However, compared to the increase rate of the construction cost, the improvement of the reliability is not significant. Thus, in addition to the use the different pipe diameters, the structural modification or adding new valves to the system is necessary to improve the reliability efficiently.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1391-1394
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• 2006

노후 상수도관의 개량사업이 지속적으로 시행되고 있지만 노후관 개량사업은 경험적 판단에 의존하는 노후관 평가 및 대안의 선정, 사고예방을 위한 대응적 차원의 개량 사업을 실시함으로 인해 경제적 손실은 물론 시스템의 유기적 기능향상이 이루어지지 않고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 상수관로 중에서 아연도 강관, 도복장 강관, 닥타일 주철관을 선정하여 현장조사를 실시하였으며, 직접 채취된 관체 시편을 대상으로 육안분석, 관체분석, 그리고 토양부식성 등을 평가하여 채취한 관의 노후도를 종합적으로 평가하였다. 기본적으로 노후도 평가를 점수 평가법을 사용하였으며, 평가된 결과를 바탕으로 향후 노후 수도관 개량사업 추진 내용에서 개대체 우선순위를 결정하기 위한 모델을 제안하였다. 상수관로 노후도 영향 인자 및 가중치 추정은 현재 매설된 상수관로의 노후진척도를 평가하기 위한 노후도 예측모형의 기본 요소이며, 모형의 정확도를 향상시키기 위해 필수적인 사항이다. 관로 노후진척도 분석의 정확도는 장기간의 자료 수집을 통하여 이루어져 이에 대한 분석이 필요하며, 대상관로를 이용하여 개발된 제안식은 향후 지속적으로 현장조사를 실시하여 보완이 필요하겠지만, 노후수도관의 개량 우선순위를 분석하기 위한 매우 유용한 자료가 될 것으로 판단한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.39 no.2 s.163
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• pp.89-98
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• 2006

To evaluate the pipe failure impact, current methodologies consider only a broken pipe as the impacted area. However, these approaches are accurate if the broken pipe is the only area isolated from tile system. Depending on the number and locations of on-off valves, more pipes which are adjacent to a broken pipe may be isolated. Using the concept of Segment suggested by Walski, the methodology evaluating the pipe failure impact incorporated with on-off valve locations has been suggested by Jun. However, a segment cannot account for all possible pipe failure impacted areas since it does not consider additional failures, namely the network topological failure and the hydraulic pressure failure. For this reason, a methodology which can consider the network topology and hydraulic pressure limitation as well as on-off valve locations is suggested. The suggested methodology is applied to a real network to verify its applicability As results, it is found that a single pipe failure can affect huge areas depending on the configuration of on-off valves and the network topology. Thus, the applicability of the suggested methodology for evaluating the pipe failure impacts on a water distribution network is proved.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.40 no.6 s.179
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• pp.495-502
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• 2007

For a water distribution system, it is necessary to evaluate the superiority between different valve distributions in order to improve the reliability of the water distribution system. In cases of placing more valves to an exiting system or building a new system, we suggest a methodology to select a proper valve distribution after various valve distributions are compared. The suggested methodology is based on simulations of pipe and valve failures to estimate failure impacts of the water distribution system due to pipe and valve failures. It is quantified by the number of customers out of service per pipe failure resulted from pipe and valve failures. To demonstrate its applicability, the methodology is applied to a real water distribution system with two different valve distributions and determines the superiority between those valve distributions. Also, customers out of service along with various valve reliabilities are estimated for those valve distributions to prove the effect of the valve reliability on the reliability of a water distribution system.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.391-391
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• 2022

상수도관은 시간이 경과됨에 따라 노후화가 진행되고 탁수 및 적수문제를 일으킬 가능성이 높아진다. 현재 우리나라는 전체 상수도관 중 경과년수를 초과한 노후 상수도관이 많은 부분을 차지하고 있기 때문에 개선이 시급한 실정이다. 하지만 전체 상수도관을 교체하는 것은 막대한 예산이 필요하기 때문에 현실적으로 어려운 문제이므로 상수도관의 적수 및 탁수 위험도 분석을 통하여 상수도관의 교체 또는 개량 우선순위를 결정하고 개선사업을 실시하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 적수 및 탁수발생을 일으키는 인자들을 도출하였다. 먼저, 박리위험도와 퇴적위험도로 분류하여 적수와 탁수의 발생 위험도를 분석하였다. 퇴적위험도의 인자에는 평균유속지수, 정체지수, 관경지수, 경과년지수, 그리고 관길이지수를 적용하였고 박리위험도의 인자에는 유속차이지수, 유향변화지수, 영향범위지수, 관길이지수, 그리고 수충격지수를 적용하여 위험도분석을 수행하였다. 적용 지역은 인구 85만명의 중도시이며 4개동에 걸쳐서 위험도분석을 진행하였고 퇴적위험도가 높은 관과 박리위험도가 높은 관을 선정할 수 있었다. 또한 결과분석을 통해 박리위험도와 퇴적위험도 모두 높은 관을 선정할 수 있었다. 박리위험도와 퇴적위험도의 인자들 중에서 유속 관련지수의 경우 박리위험도에서는 유속이 빠를수록 위험도가 높고 퇴적위험도에서는 느릴수록 위험도가 높기 때문에 박리와 퇴적위험도가 모두 높다는 것은 수질문제를 일으킬 가능성이 매우 높은 관으로 판단할 수 있다. 같은 지역(동)에서 박리위험도와 퇴적위험도를 분석한 결과, 최근 개발된 경관년수가 오래되지 않은 지역의 경우는 박리위험도와 퇴적위험도의 최대값과 최소값의 차이가 3배 정도 되는 것으로 나타났다. 하지만 경과년수가 오래된 지역의 경우는 박리위험도의 경우, 가장 높은 관의 박리위험도가 가장 낮은 위험도와 7배 이상이 차이가 났고 퇴적위험도의 경우 약 10배 이상 차이가 나는 것으로 나타났다. 이는 경과년수에 의한 차이뿐만 아니라 인구감소나 인구고령화로 인해 낮 시간 수도사용량이 매주 적어서 발생하는 것으로 판단된다. 향후 본 연구결과를 적용하여 상수도의 적수 및 탁수 발생 위험도가 높은 관로를 선정하고 이에 대한 집중적인 관리감독을 진행한다면 상수도 수질문제로 인한 민원을 대폭 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.108-108
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• 2018

상수관의 노후화 혹은 공사 중 작업자의 실수, 또는 자연재해 등에 의해 상수관망 내 파손 관이 발생할 경우 파손된 관의 보수 및 교체 작업을 위해서는 파손 관과 인접한 밸브를 차폐하게 된다. 이로 인하여 관망의 일부 지역에 물 공급이 차단되는 단수구역이 발생하게 되며, 단수구역은 밸브를 닫음으로 인해 파손 관과 함께 격리되는 직접고립지역(segment)과 직접고립지역을 차폐함으로써 의도치 않게 수원으로부터 물 공급이 차단되는 간접고립지역(unintended isolation)으로 구분할 수 있다. 간접고립지역은 차폐된 직접고립지역으로 인해 수원으로부터의 유일한 용수공급 노선이 차단되어 발생한다. 관 파손에 의한 단수 피해를 현실적으로 모의하기 위해서는 밸브위치에 따른 단수구역을 정확히 산정할 필요가 있다. 단수구역은 파손관의 위치뿐만 아니라 차단 밸브의 개수 및 위치에 따라 달라진다. 따라서, 관 파손에 의한 단수피해를 최소화하기 위해서는 각 관로의 파손확률과 절점의 중요도를 고려하여, 적절한 밸브의 위치를 선정해야 한다. 본 연구에서는 관 파손에 따른 단수상황을 모의하여 파손 관에 의한 직, 간접 단수구역을 탐색한 후, 단수용량을 파악하고 이를 최소화하기 위한 밸브의 적정 위치를 최적화 알고리즘을 이용하여 결정하는 방안을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.482-482
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• 2023

상수도관은 사용년수가 경과함에 따라 노후화가 진행되며, 노후화된 상수관은 내부적으로 부식, 이물질 퇴적, 균열 등의 현상이 발생하게 되고, 이는 결국 수질문제로 연결되어, 탁수사고 발생 확률증가의 주요 원인이 되고 있다. 국내 상수도관의 경우 매설년수의 증가로 인해 내구연한이 도래한 상수관망의 비중이 점차 증가하고 있으며, 2019년 서울시 문래동 수질사고, 2019년 인천 붉은 수돗물 사고, 2022년 안양 동안구 탁수사고, 2022년 여수시 웅천 탁수사고 등 관의 노후화로인한 탁수 사고가 빈번하게 발생되고 있어 수도 사용자에게 불편함을 끼치고 있다. 현재 정수장 및 상수관망에 설치된 탁도계를 통해 수질에 대한 감시를 진행하고 있지만, 경제적인 문제로 인해 모든 상수도관에 탁도계를 설치하기에는 현실적으로 불가능하며, 제한적인 탁도계의 개수를 통해 수질에 대한 감시 및 관리를 진행하고 있는 실정이다. 이러한 상황으로 인해 탁수사고 발생 시 발생 원인분석 및 최초 발생위치 결정이 쉽지 않으며, 보수 보강을 통한 상수도관의 정상화까지 오랜 시간이 걸리게 된다. 이에 본 연구에서는 상수관망에서 탁수 발생 시 최초 발생 위치를 결정할 수 있는 기법을 개발하였으며, 이를 실제 상수도관망에 적용하여 탁수발생 파이프를 탐지하였다. 탁수사고 발생 시 실측된 수질 데이터의 부족으로 인해 임의의 파이프에서 탁수가 발생하였다고 가상의 탁수 발생시나리오를 가정하였으며, 완전혼합농도식을 통해 관망에 설치된 탁도계의 NTU(Nethelometric Paultity Unit) 농도를 계산하여 가상의 탁수발생 시나리오를 상수도관망에 적용하였다. 이후, 역추적 계산기법을 통해 파이프의 초기 NTU 농도를 변화시켜주며 관망내 설치된 탁도계의 NTU 농도를 계산하였으며, 가상 시나리오를 적용하여 계산된 탁도계의 NTU 농도와 역추적 계산법을 적용하여 계산된 탁도계의 NTU 농도의 Percentage Error를 비교/분석하여 탁수 발생 파이프를 탐지하였다. 분석결과, 가상 시나리오의 최초 탁수발생 파이프와 역추적 계산법을 적용하여 탐지한 최초 탁수발생 파이프의 위치가 일치하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 개발된 역추적계산을 통한 탁수발생 파이프 탐지기법을 실제 관로 교체사업에 활용한다면 파이프의 개선 우선순위를 보다 명확하게 판단할 수 있으며, 더 나아가 상수도 관망의 유지관리에 활용하여 경제적이고 효율적인 상수관망 시스템관리를 할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.662-667
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• 2009

상수도시설은 준공후 관련지자체에 이관 관리하는 시설로서 사용관종이 현재 다양하게 생산 보급되고 있어 관종 선정시 다각적인 측면에서 검토하여 채택하여야 한다. 최근 한국토지공사에서 사용하고 있는 상수도 관종은 대부분 택지개발계획 등 인허가 당시부터 관리주체인 지자체 등과의 협의과정을 거쳐 선정되는 경우가 많아 자재선택에 한계성이 있다. 이를 극복하기 위해서는 자재 성능에 대한 공사내 명확한 기준이 제시되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 배수관과 급수관용으로 최근 사용되고 있는 관종에 대한 특성을 분석하고, 각각의 관종에 대하여 기본통수성, 내구성, 시공성, 경제성, 외부환경인자로 구분하여 성능평가근거를 제시하였다. 제시된 평가근거를 바탕으로 각 관종의 항목별 평가등급을 부여하고, 이를 통해 좀 더 구체적인 상수관 자재선정 기준을 제시하고자 하였다. 이러한 작업을 뒷받침하기 위한 과정으로 전국 주요 상수관 제조업체를 대상으로 설문조사를 실시하였으며, 다양한 관종에 대한 평가자료를 분석하였다. 본 연구는 상수도관 다양한 성능평가항목 및 기준을 통해 자재성능검토를 수행하였고, 상수관 자재선정기준 제시를 위한 기초자료를 구축하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1271-1274
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• 2006

지하레이다(Ground Penetrating Radar, GPR)를 이용하여 지표하의 상수관로를 지표에서 송신안테나와 수신안테나를 이용해서 손쉽게 측정하게 된다. 송신안테나는 지표하에 전자기파를 송신하고 지하 매질을 투과한 파가 수신안테나에 도달하는 시간을 측정하여 지표하 매질의 특성을 파악할 수 있다. 수신파의 도달시간은 지표하 매질의 특성에 따라서 변화하며, 이를 통해 지표하 매질과 매질 깊이 등을 파악할 수 있다. 일반적으로 상수관로를 매설할 경우 관로 주변의 토양은 균등하게 되므로 기 매설된 상수관로 주변에 누수가 발생하게 되면, 관로 주변의 토양은 포화상태이거나 수압으로 인해서 공동이 형성될 경우가 많다. 이때 반사에너지의 유전율 증가 혹은 감소 특성으로 인해서 주변 매질과는 매우 상이한 결과를 보이게 된다. GPR탐사는 단순히 반사된 신호진폭의 크기를 나타내며 이러한 반사에너지의 크기에 관계되는 것은 매설물의 유전율이 주위 지반이 갖는 유전율과의 차이에서 기인하기 때문이다. 탐사 대상 상수관로에 대한 정보를 확보하여 GPR 탐사를 수행한 결과 관로 탐사를 위한 GPR의 결과는 매우 유용하게 사용될 것으로 판단되며, 이를 바탕으로 누수 발생 이력이 있는 다양한 관로주변 조건을 대상으로 탐사를 실시할 경우 상수관망시스템의 효율적인 관리 및 보수에 매우 유용한 방법이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.463-463
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• 2023

국내 수도관 보급률이 증가하면서 기존 노후화된 수도관들과 추가로 노후화된 수도관들이 증가하고 있다. 경과년수가 오래된 시설이 증가하는 것은 잠재적인 사고발생 위험을 증가시킨다. 실제 노후화된 상수도 시설물로 인해 단수, 누수, 수질오염, 지반함몰 발생이 증가하는 추세이다. 이러한 현상들은 시민들의 생활과 안전, 경제활동에 직접적인 영향을 끼치기 때문에 이에 대한 대책 마련이 시급한 상태이다. 본 연구에서는 AI를 기반으로 상수도관의 노후도 및 위험도를 예측하는 모델을 설계하고자 하였다. 대상지역을 인천광역시 서구로 선정하여 유량과 수질의 실시간 계측데이터를 수집하였다. 딥러닝 기법 중 하나인 LSTM(Long Short-Term Memory)을 이용하여 데이터를 예측하였고, 결정계수(R²)와 RMSE(Root Mean Square Error)로 학습데이터와 검증데이터의 비율을 정하여 예측도를 평가하였다. 유량과 수질 데이터 중 80%는 학습데이터로 20%는 검증 데이터로 분리하였고, LSTM의 셀과레이어 수를 해석에 적합한 범위로 설정한 결과, 실제값과 예측값이 높은 상관성을 보이는 것으로 나타났다. 예측된 유량 및 수질의 결과는 상수도 관리에 중요한 정보를 제공하며, 사고 위험도 평가와 관 노후화에 따른 대응력을 향상시키는 데 도움이 될 것으로 판단된다.