• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.239-239
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• 2019

상수도시설 중 배수관망시설은 해당 지역의 영향을 민감하게 받는 시설이므로 설계시 해당시설의 특성을 충분히 고려해야 한다. 배수시설은 설치된 해당지역에 따라 그 특성이 매우 다르기 때문에, 설계지표 또한 해당 도시마다 다르게 설정될 수 있다. 도시의 규모가 크거나, 그 특성이 해당 구역에 따라 다른 경우에는 같은 도시의 경우라도 대상구역에 따라 다른 지표를 사용하는 경우도 있다. 따라서 이런 상수도관망의 설계 및 관리를 위해서는 장기간 현장여건에 맞는 관측자료를 통한 정밀한 수리분석이 요구되며 국내의 경우 일반적으로 Hazen-Williams 공식을 사용하고, 이때 관내면의 마찰손실계수 C는 유속계수라 한다. 이러한 유속계수는 상수관로의 물리적 특성을 나타내며 관로 내의 흐름해석, 펌프 및 관로의 설계, 최적 운영 방안, 통수능력 및 관 노후도 평가 등에 사용되거나 영향을 미치는 중요한 요소라 평가되고 있다. 또한 다수의 현장 관측 자료를 확보하여도 분기 구간과 펌프 및 밸브 등으로 인한 손실 등의 오차가 발생하므로 유속계수 산정 시 발생되는 많은 오차들을 줄여 보다 신뢰성 있는 유속계수를 산정해야 하고, 현장 관측 자료를 이용하여 유속계수를 산정하기 어려운 구간에 대해서는 관망해석 모델링을 통하여 결정하고 있다. 본 연구에서는 전주권 광역상수도의 계통 특성에 맞는 관로의 유속계수를 결정하기 위해 관리주체에서 기존에 설치한 수압계와 유량계 및 관망도를 이용하여 기초자료를 수집하고 Hazen-Williams 공식을 이용하여 유속계수를 산정하였다. 계산된 상수관로 유속계수는 전주시의 10개 계통에서 최소 107.06, 최대 145.02, 평균 127로 계산되었으며, 유속계수에 영향을 미치는 물리적 요소들의 관계를 파악하고자 상관성 분석 실행하였다. 그 결과 관경과 경과년수의 상관계수 R은 0.011 관경과 유속계수의 상관계수는 -0.009로 두변수간의 상관성이 거의 없고, 경과년수와 유속계수의 상관계수는 -0.776로 음의 상관성을 갖는 것으로 분석되었다. 이와 같이 제시한 유속계수는 해당 지역의 참고자료나 기준으로서 활용할 수 있을 것으로 판단되며 비 대상 지역에서도 현장자료가 부족한 곳의 유속계수를 산정할 경우 보다 신뢰성 있게 유속계수를 산정할 수 있는 방법을 제시하고자 한다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.9 no.1
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• pp.17-25
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• 2008

In this study, external and internal pit growth rate model and external non-linear regression corrosion model were proposed by measuring pit depths and evaluating various soil factors known to contribute to the corrosion for metallic water pipes. Average pit depths of external and internal for metallic water pipes were measured 1.38 mm and 2.13 mm, and internal pit growth rate also fasted twice than external pit growth rate. This means the corrosion potential of water quality was higher than soil. The corelation between external corrosion rate and each soil corrosion factor was low. However, proposed external non-linear regression corrosion model considering all soil corrosion factors showed a little higher correlation ($R^2=0.46$) than conventional model.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.35 no.6
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• pp.665-675
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• 2002

It is very closely related with the reliability of the pipe network to predict pipe burst and diminish burst effect in water distribution system. Most of the engineers have not consider pipe layout and the effect of pipe burst in conservative pipe network design. In this study, The effect of pipe burst in the network is analyzed with respect to pipe network geometric topology and the method of increasing the system reliability is presented by reducing pipe-burst effect. In existing pipe system, it is only designed to the closed loop system but in case of each pipe burst, it cannot transmit appropriate water to consumers and occurs severe hydraulic head drop in many nodes. The techniques developed in this study allow proper pipe diameter and pipe layout to pipe system through the analysis of pipe-burst effect. Thus, when each pipe is bursted, pipe system is prevented from severe pressure head drop in demand nodes and can supply stable flowrate to consumer.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.37 no.1
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• pp.73-82
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• 2017

In Korea, previous certification of water supply infrastructure was mainly focused on economical and physical aspects. Recently, hygienic safety of water supply service has become a sensitive and important issue to our people for evaluating the water quality with growth of economy and education system. According on water quality in 497 Korean water supply facilities, pH values in the supplied water have ranged between 5.8-8.5. However, little is known about metal leachability at the pH conditions observed in the real water supply systems because a fixed pH condition (pH 7.0) has been used in the current standard method, 'Hygienic Safety Testing Method', in water supply. In this work, we examined the effects on heavy metal leachability with pH differences in the water supply pipes which are typically used in Korea. As a result, the amounts of metal leachability were tended to increase when pH levels were decreased. Especially at pH 5.8, Cu leachability from Cu pipes was found to exceed the public health standard level even after applying a normalization factor (NF) given by the current Korea standard method. The Cr and Cu leached from stainless steel pipes, Cd, Pb, Cu, and Zn from Cu-based pipe fittings, and Zn from Zn-based pipe fittings were exceeded the Korean hygienic safety standards while, after applying the NF, concentrations of the leached metals were satisfied with the current Korean standard. The findings from this work provide implications on the needs of reforming the current hygienic safety standard methodology.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.16 no.6
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• pp.4216-4227
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• 2015

In this study, a model is developed based on Life Cycle Energy Analysis (LCEA) method with Genetic Algorithm (GA) to determine optimal diameter of Water Distribution System (WDS). For hydraulic analysis the EPANET2.0 program is linked with developed model, pipe-aging equation and pipe-breakage equation are built in to developed model to simulate pipe change through life cycle. The model is then applied to two sample WDSs for optimal energy design. After determining optimal diameter for each WDS, the total cost is calculated based on determined diameter and compared with well-known optimal diameter set of each WDS. Results show that optimal energy design of WDSs through the developed model can be an alternative option for optimal design of WDSs for reducing energy with lower in cost.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.36 no.1
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• pp.45-59
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• 2003

The method in this study, which is more efficiency than the existing method, propose the optimal rehabilitation model based on the deterioration prediction of the laying pipe by using the deterioration survey method of the water distribution system. The deterioration prediction model divides the deterioration degree of each pipe into 5 degree by using the probabilistic neural network. Also, the optimal residual durability is estimated by the calculated deterioration degree in each pipe and pipe diameter. The optimal rehabilitation model by integer programming base on the shortest path can calculate a time and cost of maintenance, rehabilitation, and replacement. Also, the model is divided into budget constraint and no budget constraint. Consequently, the model proposed by the study can be utilized as the quantitative method for the management of the water distribution system.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.6-6
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• 2019

상수관망시스템은 공급원으로부터 수요처까지의 용수공급을 위해 구축된 관수로 기반의 사회기반시설물로서, 주로 생활 및 산업 용수를 공급하므로 대규모 사회 경제적 피해를 방지하기 위해서는 안정적인 용수공급 능력이 요구된다. 네트워크의 다양한 특성에 의해 표현되는 상수관망시스템의 신뢰도(reliability)는 크게 시스템 내 구성요소의 안정성(mechanical reliability)과 용수공급의 기능적 안정성(hydraulic reliability)으로 구분할 수 있다. 특히, 시스템의 용수공급 안정성에 주목한 수리학적 신뢰도 연구는 많은 연구자들에 의해 지속적으로 수행된 바 있으며, 다양한 평가방법 및 지표들이 제시되어 활용 중에 있다. 기존의 수리학적 신뢰도 지표들은 주로 수요절점(demand node)에서의 공급가능 수량 및 수압을 바탕으로 산정되었다. 그러나, 절점(node)에서의 공급 상태는 결과에 해당하며, 원인 분석을 위해서는 관로(pipe)의 배치 및 규격을 분석해야 하는 번거로움이 존재한다. 이러한 단점을 보완하기 위해, 본 연구에서는 직접 관로(pipe)의 공급 특성을 분석하여 네트워크의 신뢰도를 평가함으로써, 신뢰도 저하의 원인 분석 및 시스템 개선에 효율적으로 활용할 수 있는 신뢰도 지표를 산정하고자 하였다. 본 연구에서는 상수관로 내 수리학적 기울기가 전반적으로 균등할수록 설계 비용대비 공급 신뢰도, 즉 용수공급 효율이 개선되는 특징을 바탕으로, 네트워크 내 총 에너지 손실로부터 각 관로의 길이, 유량 등의 특성을 고려한 등가 수리경사(Equivalent hydraulic gradient)를 유도하여 모든 관로의 적정 수리경사로 제안하였다. 따라서 각 관로의 실제 수리경사를 대상으로 관로별 수리학적 균등성 지수(pipe hydraulic uniformity index)를 산정하였으며, 더 나아가 전체 시스템의 균등성 지수(system hydraulic uniformity index)를 산정하였다. 제안된 신뢰도 지표는 가상의 네트워크에서 지역 내 용수 사용량이 증가하는 등 용수공급 안정성을 저해하는 몇 가지 시나리오를 바탕으로 검증하였으며, 또한 기존 지표들의 신뢰도 평가 결과와 비교, 분석하였다. 본 연구는 향후 네트워크 최적 설계의 목적함수로 활용하거나, 네트워크의 보강계획 수립에 기여할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.182-182
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• 2022

4차산업 기술이 상수도 관망 분야에도 활발히 도입되며 스마트워터 구축에 기술적인 기반이 마련되고 있다. 이중 디지털트윈의 경우 컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션함으로써 결과를 미리 예측하는 기술로 정의된다. 즉, 디지털트윈의 핵심기술은 시각화와 시뮬레이션 모형의 연계로 실시간 상황 표출뿐만 아니라 시뮬레이션 모형 입력값의 미래 변화를 추정하여 해당 사물의 상태를 예측하는 것이라고 할 수 있다. 상수도 관망의 경우도 디지털트윈 모형 구축 시 정교한 시뮬레이션 모형과 연계를 통해 관측 데이터의 표출과 함께 미관측 지점의 데이터를 추정 및 표출하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 디지털트윈 모형 구축에 가장 필수적이라고 할 수 있는 상수도 관망의 해석 프로그램 매개변수 검보정 모형을 소개한다. 대표적인 상수도 관망해석 프로그램인 EPANET2.2의경우 입력값으로 주로 수요량과 관로의 조도계수를 요구하며, 본 연구에서는 수요량은 알고 있는 것으로 가정하고 관로의 조도계수만 Markov-Chain Monte Carlo (MCMC)를 사용하여 검보정한다. 해당 모형은 (1) 실시간 조도계수 추정이 가능하면, (2) 동시에 누수 탐지가 가능하고, (3) 관로의 기능적 노후를 정의하여 향후 디지털트윈 모형 구현 시 관로 노후를 표출할 수 있는 기반을 구축한다. 우선 실시간 조도계수 추정은 데이터베이스와 연동하여 진행하며, MCMC 모형을 활용한 관로 별 조도계수의 분포에 따라 정상범위 내 변동이 발생하는지 여부를 판단한다. 이때 정상범위를 벗어난 변동이 발생하는 경우 잠재적 누수가 존재하는 것으로 가정하며, 콜모고로프-스미르노프(KS) 테스트를 통해 이를 판단한다. 기능적 노후는 관로의 통수능과 연관이 있으며, 추정한 조도계수에 따른 관로의 통수능을 산정하여 결과를 표출한다. 본 연구에서 제안한 모형은 향후 상수도 관망 디지털트윈 구현에 핵심 요소기술로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1428-1432
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• 2008

상수관망이 노후화됨에 따라 파괴나 누수와 같은 운영상의 문제가 빈번하게 발생한다. 따라서 상수관망의 상태를 보다 정확히 파악하여 운영할 경우 안정적인 상수관망의 운영이 가능할 것이며 관파괴와 같은 돌발적인 사태의 피해를 최소화 할 수 있을 것이다. 그러나 상수관망의 실시간 모니터링 센서중 대표적인 online 압력계를 모든 지점에 설치할 경우 과다한 초기투자 비용이 소요되며 시스템의 유지관리 측면에서도 적절하지 않다. 따라서 본 연구에서는 상수관망의 실시간 모니터링을 위한 적정한 규모의 online 압력계 설치위치의 결정 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 영향행렬지수(Effect Index Matrix)를 기반으로 하며 영향행렬지수내 column search를 수행하여 online 압력계의 위치를 선정한다. 제안된 방법을 미국의 Cherry Hill 상수관망에 적용하여 적용성을 검증하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.493-493
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• 2023

매설배관의 피복손상부 탐측법은 CIPS법, DCVG법 등 여러 방법이 있으며, 그중 우리나라에서는 DCVG법이 가장 많이 사용되고 있다. 피복손상탐측기술(DCVG)은 매설된 관로에 대하여 직류 전류로 인해 배관주변에 발생하는 전위구배를 측정하여 비굴착상태에서 관로의 피복손상부를 찾아내는 기술이다. 본 기술을 광역상수도 정밀안전진단 및 성능평가에 적용하였으며, 탐측된 위치에 대하여 위험도(%IR)를 예측하였다. 또한 손상의심부에 대한 굴착을 통해 피복손상부를 확인하였다. 본 기술의 신뢰성 및 상수도 분야에 큰 활용성을 확인하였다. 관경, 현장여건 등에 따른 조사 및 굴착에 일부 한계점을 보였으나, 향후 축적된 데이터를 바탕으로 매설된 관로의 손상을 사전에 확인하여 관로사고를 미연에 방지할 기술로 판단된다.