• 한국측량학회지
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• 제18권2호
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• pp.111-120
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• 2000

상수, 하수, 전기 그리고 가스 등의 시설물들은 우리 생활에 필요한 도시기반시설로서 대부분 지하에 매설되어 있어 지상시설물에 비해 효율적인 관리가 어렵다. 지하시설물 관리소홀로 발생하는 도시재난을 방지하고 도로굴착 중복공사에 따른 예산낭비와 교통체증을 감소시키기 위해서는 지하시설물에 대한 조사 탐사 및 데이터베이스 구축과 함께 지하시설물 데이터를 효율적으로 관리하기 위한 응용시스템 개발이 요구된다. 전주시는 국가지리정보체계 사업의 일환으로 1998년 12월부터 상수도 지하시설물 전산화 사업을 실시하여 시가화 구역 39.6$km^2$내 80 mm 이상의 상수관 물량 402.89 km 대한 조사/탐사 작업을 수행하였다. 또한 80mm 이하 537 km관에 대해서는 별도의 조사/탐사작업을 수행하지 않고 급수카드를 기초로 데이터베이스를 구축하였다. 또한 기존의 각 부서별 업무프로세스를 GIS 시스템을 활용할 수 있는 체계로 수정하였고 업무프로세스를 기반으로 상수도 지하시설물 관리시스템을 개발하였다. 개발된 상수도 지하시설물 관리시스템은 기본도관리, 상수도검수, 관로관리 및 관로조회, 공사관리, 운영관리 그리고 도면관리등의 하위시스템으로 구성되어 있다. 본 연구에서는 지하시설물 조사/탐사 과정 및 방법 그리고 조사/탐사 과정중 발생한 문제점을 도출하고 개발한 상수도 지하시설물 관리시스템을 구성하고 있는 각각의 서브시스템들의 기능들을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1710-1715
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• 2010

상수도시설은 운영관리 환경, 사용범위, 빈도 등 특성에 따라 수명이 달라지며, 현행 법률에서 일률적으로 정하고 있는 내용연수와 차별된 접근이 필요함에 따라, 시설의 파손, 보수이력 등 관리현황 및 시설의 경시적인 변화 상태를 조사 분석하여 기술적 판단을 토대로 한 수명평가 방안이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 국내외 내용연수 적용현황과 시설별 내용연수 산정 방안, 외국의 상수도시설물 관리 방법, 기존 관로 상태평가 기준 수립을 위한 현황 등을 조사하고, 매설 상수관로에 현장조사를 수행하여, 상수관로의 물리적인 파손위험성과 사고이력을 기반으로 경제적 가치 기준에 의한 잔존수명 평가 기법을 개발하였다. 또한 기존 우리 공사의 노후도 기법을 물리적인 노후진척에 따른 상태변화와 실측 데이터를 활용하여 통계적인 분석을 통하여 평가항목은 축소하고, 신뢰도는 제고하였으며, 관 상태평가를 통해서 합리적인 개량계획 수립을 추진할 수 있도록 관상태평가 가이드라인을 개발하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권8호
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• pp.589-597
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• 2021

본 논문에서는 부식깊이의 실측 데이터를 통해 부식깊이 예측식을 수립하고 상수관망의 노후도 및 안전도 등을 결정할 수 있는 운영인자를 수립하여 실제 관망에 적용하였다. 신뢰성해석과 운영인자 분석을 통해 노후도를 비교·분석 하였다. 신뢰성해석결과 가덕의 직경 200 mm 관의 경우 시간이 경과함에 따라 4.36%, 6.18%, 8.23%로 증가하는 것으로 나타났고 남이의 직경 200 mm 관의 경우 시간이 경과함에 따라 7.35%, 9.51%, 12.99%로 증가하는 것으로 나타났다. 운영인자를 결정하여 방사형 차트 면적을 통해 노후도를 비교한 결과 가덕은 1.009, 남이는 1.174로 남이 지역이 노후도가 큰 것으로 나타났다. 신뢰성해석과 운영인자를 통해 교체 우선순위를 결정할 수 있었다.

• 한국측량학회지
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• 제40권2호
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• pp.109-118
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• 2022

싱크홀 탐사 등 지반조사를 위한 기술로 개발된 GPR (Ground Penetrating Radar)은 지하시설물 탐사에서 불탐구간을 해소하기 위한 방법으로 한정되어 사용하고 있었다. 정부는 지하시설물 데이터의 정확도 개선을 위하여 2022년 7월부터 비금속 관로 탐사기를 이용한 지하시설물 탐사가 가능하도록 하였다. 그러나 GPR은 점토층 등과 같이 연약지반 같은 수분함량이 높은 지반에서 탐사율도 낮아지고, 정확도에 많은 변동이 발생하는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 GPR의 특성과 지하시설물의 환경을 고려한 탐사정확도 향상방안으로 유전률 상수 보정과 GPR 영상자료의 패턴분석을 이용한 지하시설물 GPR탐사 방안을 제시하고자 한다. 본 연구를 통하여 GPR 주파수 대역과 이기종 GPR을 적용한 현장검증 결과 지하시설물 탐사의 정확도 향상 및 높은 재현성 결과를 도출하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.521-521
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• 2016

상수도 관망은 수원에서 수요절점까지 물을 안정적으로 공급하는 것을 목표로 한다. 상수도 관망의 최적설계는 수리학적 제한조건 (절점의 수압, 관로의 유속)을 만족하는 범위에서 비용을 최소화하는 설계안을 얻는 것으로 Savic and Walters (1997)는 유전 알고리즘 (Genetic Algorithms, Holland 1975)을 적용한 상수도 관망 설계 프로그램인 GANET를 제안하였고, Maier et al. (1996)은 개미군집알고리즘 (Ant Colony Optimization Algorithm, Dorigo et al. 1996)을 상수도 관망 최적설계에 적용한 후 그 결과가 유전 알고리즘에 비해 우수함을 증명하는 등 상수도 관망 최적설계에 관한 연구가 활발히 진행되어 오고 있다. 유전알고리즘은 선택, 교차, 돌연변이의 반복계산 과정을 통하여 최적해를 찾는 최적화 기법이다. 이 과정에서 결정변수는 유전자 (Gene)의 집합으로 표현되며, 염색체 (Chromosome) 내에서 근접한 유전 인자들은 일종의 Building Block을 형성하게 된다. Building Block은 좋은 해를 갖는 유전 인자를 높은 확률로 보관하여 지역해에 빠질 가능성을 줄이는 반면, 유전형 (Genotype)이 표현형 (Phenotype)을 충분히 모방하여 표현하지 못한 경우 오히려 최적해의 탐색을 방해할 수 있다는 한계점을 갖는다. 유전 알고리즘을 상수도 관망 최적설계에 적용하였을 때에도 이 한계점은 여실히 드러난다. 관로의 관경을 결정변수로 설정한 후 유전형으로 표현하였을 때, 관망도 상에서 근접하지 않은 두 관로가 염색체 내에서 연속으로 나열된다면 두 관로 간의 연관성이 실제보다 크게 고려되기 때문이다. 한편, 하모니써치 (Harmony Search, Geem et al. 2001) 알고리즘은 즉흥 연주 (Improvisation)를 통해 최상의 화음을 만들어내는 현상으로부터 착안하여 만들어진 최적화기법으로 연산 기법은 무작위선택, 기억회상, 피치조정 등으로 구성되어 있으며, 결정변수에 해당하는 연주자가 독립적으로 행동하며 해를 탐색한다는 점에서 유전알고리즘과 큰 차이를 갖는다. 본 연구에서는 유전알고리즘의 Building Block에 의해 발생하는 오류를 개선하고자, 상수도 관망 최적설계 연구에 많이 사용되는 Hanoi 관망 (Fujiwara and Khang 1990) 관로의 정렬 순서를 여러 가지 기준으로 설정하여 관망데이터를 구축한 후 하모니써치와 유전 알고리즘을 적용하여 최적화를 수행하였고 그 결과를 비교하였다. 그 결과 유전 알고리즘과 달리 하모니써치 알고리즘의 경우, 관로의 나열 순서와 상관없이 우수한 최적해 탐색 결과를 보이는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.453-453
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• 2023

상수관망의 수질사고와 이상상황 발생시 대응을 위해서는 급수구역에 설치되어 있는 자동수질측정기, 정밀여과장치, 재염소주입설비, 자동드레인 등의 계측·제어설비들 간의 유기적인 정보공유를 통한 제어를 필요로 한다. 스마트 상수관망 운영플랫폼은 이러한 인프라 시설의 운영방안을 고려하여 분산되어 있는 계측데이터를 통합감시 및 제어하는 시스템으로 개발되었다. 상수관망 운영플랫폼은 능동형 분석 제어기술을 도입하여, 스마트 상수관망 인프라 설비를 최적제어할 수 있도록 구현하였다. 통합운영 플랫폼은 PostgreSQL, PostGIS, GeoServer, OpenLayers 등의 기술을 활용하여 개발하였다. 플랫폼은 계측감시, 시설관리, 운영제어 등의 기능으로 구성되며, 상수도 업무지원을 위한 관망해석 및 네트워크 분석 기능을 지원한다. 본 시스템은 스마트 상수도 구축사업을 통해 구축한 유량·수질모니터링 장비와 수질관리를 위해 도입된 재염소, 자동드레인 설비의 운영상태를 실시간 조회하는 모니터링 프로그램과, 관망해석 프로그램 그리고 대상설비의 최적제어를 위한 운영관리 프로그램으로 구성되어 있다. 모니터링 프로그램은 현장에서 측정되고 있는 유량, 수압, 수질, 펌프운전 등의 상태를 실시간으로 감시하고 클라우드 데이터베이스에 저장·관리하는 기능을 수행한다. 관망해석 프로그램은 EPA_Net모형과 연계되어 관망수리·수질해석을 수행하는 부분으로 재염소설비의 염소 추가주입이나 자동드레인을 통한 배제시 나타나게되는 관의 수리·수질변화를 클라우드 컴퓨팅 환경에서 분석하고 결과를 가시화 하는 기능을 갖고 있다. 운영관리 프로그램은 재염소 주입이 필요할 경우 주입량의 산정하는 부분과 관망 파손이나 수질사고 발생시 최적 단수예상지역을 도출하는 기능을 보유하고 있다. 향후 스마트 상수관망의 능동형 수질관리를 추진하는 지자체에 도입하여 인프라운영관리 기술 확보 및 수질관리 능력 개선과 실시간 감시 및 위기 대응능력 향상에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2012년도 추계학술대회
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• pp.590-593
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• 2012

매설강관에 대한 전파상수는 대지도전율에 의한 매질 영향을 받기 때문에 대기중에서의 해석과 같지 않고 복잡한 초월식을 풀어야 하는 어려움이 있다. 이러한 매설관에 대한 전파상수 해석에 관하여는 Wait의 논문에서 연구되어 있고 이것을 근간으로 일본과 미국에서 각각 전송선 이론에 의한 초월식을 실용적으로 수립하여 제시하고 있다. 본 논문에서는 매설 강관에 대한 몇 가지 다른 형태의 전파상수 계산식에 대하여 시뮬레이션을 통한 값을 다루어 보고 유도전압에 대하여 적절한 산출 적용이 되는 지 검토하여 본 바 정학한 계의 해석에 의한 것과 Wait 근간의 일본 방식에 의한 계산값이 유사한 것으로 도출되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.490-490
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• 2023

위상배열초음파검사(PAUT)는 기존 초음파검사에서 획득할 수 있었던 A-scan의 결과와 달리, 관로 내부로 진입하지 않고도 부식에 의한 강관 손상 정도를 정량적인 시각적 데이터로 파악할 수 있는 검사 기술이다. 관내부 직접조사가 가능한 상수도 강관을 대상으로 직접조사와 PAUT를 비교한 결과, PAUT는 높은 정확도와 신뢰성을 보여주었다. 또한, 강관 내부의 부식검사에서는 PAUT를 적용함으로써 관체의 부식 면적, 부식 최대 깊이, 부식 위치를 넓은 범위에서 신뢰성 높은 검사 및 결과 도출이 가능하였다. 이러한 결과는 PAUT 기술이 강재 구조물의 다양한 부식 문제를 신속하게 파악하고 해결하는 데 기여할 수 있음을 의미한다. 따라서, 본 검사 기법은 상수도 관로의 강재 진단 및 점검에 있어 높은 신뢰성 및 효율성을 보여 주는 진단기법으로써 다양한 강재 시설물의 평가에 활용성이 클 것으로 판단된다. 이에 따라 PAUT는 상수도 시설물뿐만 아니라 다양한 시설물에서도 높은 활용 가능성을 가질 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.202-202
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• 2019

상수관망 시스템의 목적은 수요자에게 양적으로 안정하고 질적으로 안전한 용수를 적정 수압으로 공급하는 것이다. 그러나, 상수관망 시스템은 노후화, 시공 중 파손 등 다양한 내 외적 요인들에 의해 파괴가 불가피하며, 이를 복구하는 과정에서 단수는 필연적으로 발생하게 된다. 단수피해를 효율적으로 감소시키는 방법은 인근 배수블록과의 비상연계를 실시하는 것이다. 비상연계란, 관망의 파손 등 비정상상황 발생 시 단수구역에 용수를 공급하기 위해, 인접한 배수블록과 연결된 비상관로를 운용하여 인접 배수블록으로부터 단수구역에 용수를 공급하는 것을 의미한다. 본 연구에서는 비상연계 시 연계공급을 실시하는 배수블록에서의 문제점이 아닌 연계공급을 받는 배수블록에서의 문제점을 실제 A시 관망을 바탕으로 분석하고, 이에 대한 해결책을 제안하였다. 실제 A시에서는 직경 600mm 간선관로(수지식)의 파손으로 2지 배수블록 하단부가 단수되는 사고가 발생하였다. 이에 단수피해를 최소화하고자 인근 배수블록인 1지 배수블록과의 비상연계를 실시하였으나, 2지 배수블록 하단부의 말단부분에서 고압이 발생하고 관로 파손과 같은 추가적인 문제가 발생하였다. 본 연구에서는 A시에서 실시한 비상연계 시나리오를 구축한 후 수원에서의 유한함을 고려할 수 있는 A-PDA 기반 수리해석을 실시하여 대한 고압발생의 원인을 분석하였다. 고압 문제의 원인은 연계 공급을 실시하는 1지 배수블록과 2지 배수블록간의 고도차에 의해 발생한 것으로 사료되며, 이에 대한 해결책으로 감압밸브 추가 설치, 주요 관로 복수화 방안을 제시하였다. 이후 각 해결책에 따른 모델을 구축한 후 수리해석을 실시하여 해결책이 상수관망에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구는 실제 관망에서 비상연계 시 발생한 문제를 분석함으로써 비상연계 시스템 구축 시 추가적으로 발생 가능한 문제 및 해결방안을 제안하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권4호
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• pp.291-300
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• 2019

상수관망시스템 내 관로가 파손될 경우, 수리를 위해 파손 관로와 인접한 밸브를 차폐하게 된다. 이때, 밸브 차폐로 인해 관망의 일부분이 고립되어 용수공급이 차단되는 단수구역이 발생하게 된다. 단수구역은 파손 관을 포함한 직접고립지역과 직접고립지역으로 인해 의도치 않게 수원으로부터 물 공급이 차단되는 간접고립지역으로 구분된다. 따라서, 관 파손에 의한 단수구역 및 단수용량은 시스템 내 설치된 밸브의 개수와 위치에 크게 영향을 받게 된다. 본 연구에서는 상수관망시스템 내 최적의 밸브위치를 결정하기 위해 최적화 모형을 개발하고 적용하였다. 예시 관망을 대상으로 단수용량 최소화를 목적함수로 설정한 단목적 최적화와 단수용량과 밸브 설치비용을 동시에 최소화하는 다목적 최적화를 각각 수행하였으며, 두 가지 모형을 통해 도출된 최적 밸브설치 결과를 비교, 분석하였다.