• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.250-254
• /
• 2009

상수관망의 기능은 정수처리 된 양질의 물을 수용가에게 안전하게 공급하는 것이며, 이를 위해 상수관내에는 수용가에 충분한 양의 물을 공급할 수 있는 적정 유량과 압력이 유지되어야하고 최소기준치 이상의 잔류염소농도 유지 등의 적절한 수질을 만족시켜야한다. 하지만 상수관망은 상수관 파괴에 따른 오염물질 유입이나 테러와 같은 인위적인 오염물 주입 등의 갑작스런 사고에 의한 수질오염에 언제나 노출되어 있다. 이러한 수질오염사고 발생 시 신속한 대처를 위해서는 상수관망의 모든 절점에 수질측정 센서를 설치하는 것이 바람직하겠지만, 이는 경제적 측면과 센서의 유지 관리측면에서는 이상적이지 않다. 또한 발생 가능한 모든 상황에 대한 시뮬레이션 기반의 수질모델링을 통하여 적절한 수질오염 측정지점을 선정할 수도 있겠지만, 이는 상당한 시간과 계산능력을 요한다. 따라서 본 연구에서는 네트워크 분석기법 (Network Analysis)인 Betweenness Centrality와 수리해석 모형인 EPANET을 이용하여 상수관망의 수질오염측정지점 선정기법을 제안하였다. Betweenness Centrality는 네트워크를 구성하는 한 절점과 다른 한 절점을 연결시키는 특정 절점의 매개정도로 중심성을 측정하는 기법이다. Betweenness Centrality는 상수관망의 특정절점에 수질오염 사고가 발생하였을 때 오염원의 이동 가능한 경로의 수에 따라 그 값이 달라지며, 결과값에 의하여 수질오염측정지점이 선정된다. 본 연구에 의한 결과는 상수관망이 복잡하여 시뮬레이션을 통한 분석이 어렵고 많은 시간과 계산능력이 요구 될 경우 대안기법으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2019.05a
• /
• pp.7-7
• /
• 2019

중요한 사회기반시설물 중 하나인 상수관망시스템은 대부분의 시설물이 지중에 매설되어있기 때문에 지진에 취약하고 복구에 어려움이 크며, 지진 발생 시 대규모 피해로 이어질 우려가 있다. 따라서 상수관망시스템에 대한 지진피해를 최소화하고 재해로부터 신속하게 복구하기 위한 적절한 복구전략을 마련할 필요가 있다. 상수관로에 발생하는 지진피해는 크게 파손과 누수로 구분되며, 대구경 관로가 파손될 경우 대규모 단수 및 피해가 우려되므로 신속한 복구전략이 마련되어야한다. 일반적으로 파손 관로의 복구는 먼저 피해 관로 인근의 제수밸브의 차폐를 통해 통수를 차단한 후 교체 작업을 진행하는 것이 일반적이며, 해당 과정에서 밸브 차폐에 의한 단수구역의 발생이 불가피하다. 이러한 단수구역 발생은 해당 지역의 용수공급능력 저하로 이어지며, 단수구역의 범위 및 단수용량의 규모는 제수밸브의 위치 및 개수에 따라 결정된다. 본 연구에서는 기개발된 상수관망 지진피해복구 시뮬레이션 모형(Choi et al., 2018)을 개선하여 지진피해복구 시 시스템 내 제수밸브의 설치 위치와 개수에 따라 발생되는 단수구역과 단수상황이 상수관로의 용수공급능력(Serviceability)에 미치는 영향을 분석하였다. 개선된 모형은 피해복구에 따른 용수공급능력을 정량적으로 산정할 수 있으며, 피해 관로의 복구 시 제수밸브 차폐에 의해 발생되는 단수구역을 탐색한 후, 수리해석 모의에 적용함으로써 현실적인 용수공급 상황을 모의할 수 있도록 개선되었다. 또한, EPANET3.0의 Full-PDA(Pressure driven analysis)를 이용함으로써 지진과 같은 비정상상황(다수관의 파손에 따른 압력저하)에서 좀 더 현실적인 수리해석이 가능하도록 개선되었다. 본 연구에서는 해당모형을 실제관망에 적용하여 제수밸브 설치개수 및 위치가 지진피해복구에 미치는 영향을 비교 분석하였으며, 또한 효율적인 지진피해복구 방안을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.271-275
• /
• 2009

본 연구에서는 상수관로의 잔존수명을 통계적 기법 중 하나인 비례위험모형(PHM)에 적용하여 평가하였다. 비례위험모형을 구축하기 위한 개별관로의 생존시간은 관로의 파손율이 한계파손율에 도달하는 시간으로 정의하였다. 즉, Park and Loganathan(2002)에서 제시한 GPBM을 적용하여 시간에 따른 개별관로의 파손율을 추정하고 추정된 파손율과 한계파손율의 상등관계를 통해 생존시간을 산정하였다. 또한, 본 연구대상관로에 대한 GPBM을 구축함에 있어, 매설시점에서 누적파손횟수를 0으로 한 파손기록을 입력자료에 추가하는 방법과 가중계수(WF)의 범위를 수정함으로써 기존의 GPBM을 보완하였다. 이로써 파손사건이 최소 1회 이상 기록된 강관 및 주철관에 대한 비례위험모형을 구축하였다. 이와 같이 수정된 방법론은 관로 파손사건 등의 자료의 축적이 미비한 국내 여건에서 비례위험모형 및 GPBM과 같은 통계적 모형을 구축할 때 유용할 것으로 사료된다. 본 연구대상관로의 비례위험모형에 포함된 유의한 공변수는 관종과 관경 그리고 길이이며 관종은 비례성 가정을 위배하여 시간종속형 변수로 모형화되었다. 최종 채택된 PHM모형을 통해 생존함수를 추정하였으며 추정된 생존함수를 이용하여 개별관로의 잔존수명 및 경제적 수명 그리고 각 수명에 대한 95% 신뢰구간을 산정하였다. 또한 개별관로의 경제적 수명에 영향을 미치는 공변수의 위험비율도 분석하였다. 분석결과 강관의 평균 경제적 수명은 약 25.1년이고 주철관은 약 21년으로 산정되었다. 또한 관종에 따른 경제적 수명에 도달할 상대적인 위험률은 전반적으로 주철관이 높으나 20년 이상 매설된 관로에서는 강관의 위험률이 높을 것으로 분석되었다. 관경과 길이는 크기에 비례하여 상대적 위험률도 증가하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.11 no.6
• /
• pp.2306-2310
• /
• 2010

Corrosion is a complex series of oxidation/reduction reactions between at the water-metal surfaces and materials in which the water is stored or transported. With respect to the corrosion potential of drinking water, the primary concerns include the potential presence of toxic metals, such as lead and copper; deterioration and damage to the household plumbing, and aesthetic problems such as stained laundry, and bitter taste. This study was performed to evaluate the effects of corrosion inhibitors on corrosion rates, Fe and Cu release concentration in water distribution pipes. Decrease of corrosion rates were strongly related to phosphate corrosion inhibitors. Considering that typical corrosion processes consists of a series of electrochemical reaction at the metal surface in contact with water, corrosion rates were positively correlated with Fe release.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2018.05a
• /
• pp.290-290
• /
• 2018

본 연구에서는 수충격으로 발생할 수 있는 실제 상수도관망의 피해율을 신뢰성해석을 통해 정량적으로 비교분석하였다. 이를 위해서 먼저 실제 상수관망에 대한 수충격해석을 수행하였는데 기존의 가압장 운영조건을 적용하였고 가압장의 선택운영조건을 변경하여 수충격해석을 수행하였다. 이 결과물을 토대로 신뢰성해석을 수행하였고 두 조건에 대하여 정량적인 파괴확률을 산정할 수 있었다. 본 연구에서 사용된 실제 상수관망은 가압장의 운영조건으로 24시간 75m 수두를 유지하고 있으며 관말단부의 수용가에 충분한 유량이 전달되고 있다. 가압장의 고압유지는 관말부에는 적정할 수 있으나 상수도관망에서 누수와 시설물에 대한 많은 피해를 유발할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 가압장의 펌프압력수두를 75m와 65m로 선택적 운영을 가정하였다. 이로 인한 관말부의 압력이 수도압력으로 충분한 15m를 계속 유지하는 것을 확인하였으며 수돗물 사용량이 적은 야간에는 가압장의 수두를 낮추는 방법으로 선택적 운영조건을 사용하였다. 기존 가압장의 운영조건과 선택적 운영조건을 사용하여 수충격해석을 수행하였고 신뢰성 해석모형을 사용하여 파괴확률을 정량적으로 산정할 수 있었다. 가압장의 운영조건을 최적화하여 효율은 증대하고 피해율을 저감할 수 있는 방법을 찾을 수 있었다, 이를 위해서 가압장의 인버터 설치는 물론이고 펌프의 최적운영을 위한 프로그램을 장착하여 가압장을 운영한다면 보다 경제적인 운영이 될 수 있을 뿐만 아니라 실제 상수관망에서 발생할 수 있는 여러 가지 피해를 최소화할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2023.05a
• /
• pp.204-204
• /
• 2023

2020년 상수도 통계에 따르면 전국 상수도 보급률은 약 99% 정도로 높은 수치를 기록하고 있으나 노후관으로 인한 관로파손 및 수질사고로 인해 효과적인 운영에는 많은 어려움이 존재한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 기술진단 및 정밀안전진단 등 체계적인 유지관리 규정이 도입되었으며 적용되고 있으며, 이때 시스템의 정량적인 성능평가를 위해 간접평가와 직접평가로 구성된 점수평가법이 적용되었다. 간접평가는 지중에 매설된 관로를 대상으로 매설연도, 관경, 관로연장 등의 노후도인자를 통해 관의 노후도를 추정하고 간접평가 결과 3등급으로 판명되는 관로의 경우 객관적인 관의 상태를 평가하기 위해 시편채취 및 관로 내시진단 등의 직접평가가 수행된다. 하지만 관로의 직접평가는 간접평가결과 3등급의 모든 관로에 대해 수행하기에는 진단비용 및 시간 등 제약조건에 따라 모든 지점에 대한 직접평가 수행에는 한계가 있다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 관로 성능평가 기법의 한계를 개선하기 위해 상수도시스템 통합평가 기술을 개발하였다. 개발한 기술은 머신러닝 기법을 적용하여 간접평가 및 직접평가 결과를 토대로 직접평가가 필요한 지점의 결과를 예측하였다. 이를 바탕으로 상수도시스템 평가성능 향상 및 보강 우선순위 선정 단계에서 의사결정권자의 판단에 도움이 될 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
• /
• v.9 no.3
• /
• pp.17-28
• /
• 2008

In this study, the residual strength prediction models were proposed by measuring various residual strength according to pit characteristics for metallic water pipes such as cast iron pipe (CIP), ductile iron pipe (DIP), and steel pipe (SP). The exponential prediction model was better fitted to measured residual tensile strength for CIP. In case of DIP and SP, the prediction model using loss of strength was more exactly predicted compared with other model types. The fracture toughness were averagely $40.46kgf/mm^2{\sqrt{mm}}$ for CIP, $85.27kgf/mm^2{\sqrt{mm}}$ for DIP, and $92.27kgf/mm^2{\sqrt{mm}}$ for SP, the determination coefficient ($R^2$) of between measured residual tensile strength and predicted values for residual strength prediction models using fracture toughness was estimated from 0.44 to 0.86. Especially, the proposed residual tensile strength prediction models were applied for the verification and reliability to CIPs and DIPs at 14 sites. The determination coefficient ($R^2$) between measured residual tensile strength and predicted values was estimated from 0.76 to 0.78. Therefore it was thought that the proposed residual tensile strength models could help to support resonable and economical decision of rehabilitation/replacement.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.43 no.7
• /
• pp.609-623
• /
• 2010

In this paper the feedback loop mechanisms that are inherent in the management of water supply systems were identified based on the system dynamics modeling methodology. As a result, a system dynamics (SD) computer simulation model that can be used to aid efficient management of water supply systems was developed. The developed SD model can be used to predict operating conditions of water supply systems including the effects of pipe maintenance on the entire system. The developed model is consisted of water supply, pipe maintenance and water supply business finance model. The operation and maintenance data from a study water supply system were used to verify the model and to predict the past and future operating conditions of the system. The policy leverage that greatly affects the operating condition was evaluated by the sensitivity analyses for the operational indices due to changes in the exogenous variables. It was found that while the pipe maintenance related exogenous variables had great effects on the leakage and conditions of pipes, they did not have great effects on the major operational indices such as revenue water ratio. It is considered that the social costs due to leaks and pipe breaks and the corresponding mechanism of propagation of the costs must be modeled to better evaluate the effects of pipe maintenance on the operational conditions of water supply systems.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2023.05a
• /
• pp.497-497
• /
• 2023

정수장에서 소독 및 여과 처리가 완료된 깨끗한 물은 배급수시설로 전달되나, 실제로 관의 노후화, 갑작스러운 유향 변동, 특정 구역의 관 내 정체 시간에 따른 Water Age 상승 등 여러 요인으로 인해 실제 수용가에는 안전하지 않은 용수가 공급될 가능성이 있으며, 이에 따라 적절한 위치에서 지속적인 감시를 통한 조기 발견 및 조치가 필요하다. 상수도 시설기준(2010)에 배수시설의 주요 지점 혹은 관 말단 등 필요에 따라 적절한 위치에 수질 계측기를 설치할 수 있도록 제시되어 있으나, 계측기 설치 위치나 개수에 대한 기준이 모호한 실정이다. 모든 구역에 수질계측기를 설치하여 감시하는 것이 이상적이지만, 현실적으로는 지자체 환경 및 경제적인 한계가 있어 주요 위치에 설치하는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 대표적인 수리해석 모형인 EPANET을 사용하여 대상 관망의 노후도, 유속, 유향변동 등의 영향인자를 바탕으로 수질사고가 발생할 확률이 높은 관을 위험관으로 선정하고, 선정된 위험관을 대상으로 최단 경로와 Cost를 산출할 수 있는 Floyd Warshall Algorithm을 이용하여 각 Node(수용가)간 물이 이동할 때의 최소 도달시간과 경로를 파악하였다. 또한, 시간 서비스 수준(Level of T hour Serivice)의 개념을 도입하여 위험관으로부터 특정시간 이내에 흐름이 도달하는 Node를 파악한 뒤, 그 중 가장 많은 피해를 발생시킬 수 있는 위험관을 수질계측위치 지점으로 선정하였다. 제시된 수질사고 발생위험이 높은 위험관을 대상으로 수질계측 위치를 선정하는 방법이 전체 관망 네트워크를 대상으로 수질계측 위치를 판단하는 방법보다 결과 신뢰도 측면에서 더욱 효과적이고 효율적인 방법으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2015.05a
• /
• pp.160-160
• /
• 2015

지진은 인간의 통제가 불가능한 자연재해의 하나로 중요한 사회기반시설인 상수관망 시스템에 큰 피해를 유발하여 사회기능의 마비로 이어질 수 있다. 이러한 피해를 경감하기 위해서는 재해발생 이전에 시스템의 사전 보강을 통해 내구성을 강화하고, 재해피해 상황을 사전에 모의하여 필요한 복구전략, 복구자원 등의 대책을 마련하고, 실제 지진이 발생한 상황에서는 최대한 신속하게 피해를 복구하는 노력이 필요하다. 본 연구에서는 재해발생 상황을 고려하여 상수관망시스템의 지진피해를 모의하고 복구전략을 수립함으로써 복구대책을 마련할 수 있는 방안을 모색하고자 한다. 재해가 발생한 이후의 비상상황을 모의한 후, 시스템의 취약도 및 수리분석을 통해 최적의 복구대책 및 전략을 수립하기 위한 컴퓨터 기반의 시뮬레이션 모형을 개발하였다. 먼저, 지진발생 시 발생 가능한 상수관망시스템의 관 파손, 누수, 배수지(정수지) 파손, 펌프시설 파손 및 전력차단으로 인한 펌프운영 중단, 기타 구조물의 파손 등의 취약도 분석을 통해 시스템 파괴 모의를 한 후, 복구 우선순위와 복구에 필요한 소요인력, 장비 등을 결정한다. 시스템의 피해상황을 관망 수리해석 모형인 EPANET 모형에 반영하여 정밀한 수리해석을 실시함으로써 재해 상황에서의 용수공급 상황을 실제와 가깝게 재현하도록 한다. 다음으로, 복구전략에 따른 실제 복구진행상황(파손관의 수리, 전력회복에 따른 펌프재가동 등)을 시간별로 모의하여 절점별 공급 가능량을 계산한다. 효율적인 복구전략을 마련하기 위해 다양한 민감도분석을 실시하여, 가장 효과적인 복구전략을 선정하였다. 본 연구에서 개발한 컴퓨터 기반의 시뮬레이션 모형은 복구 소요시간 예측, 복구 소요자원 산출, 시 공간적 복구 진행상황 등을 정량화한 의사결정 시스템의 역할을 수행 할 수 있다. 또한, 상수관망에 발생할 수 있는 다양한 지진피해를 모의하여, 해당 시스템에 가장 효과적인 복구전략을 마련하는데 도움을 줄 것이다.