본 연구의 목적은 GSIS를 이용한 상수도시설물 데이터베이스 구축과 관리시스템의 개발에 있다. 상수도관의 변류시설을 효과적으로 구축하기 위해 GSIS 데이터모델인 라우트시스템과 이벤트 테이블을 활용하는 기법을 적용하였으며, 개발된 관리시스템을 실제로 적용하여 기존의 일반 상수도시설 관리방법과 업무효율성, 정보탐색비용, 데이터베이스 관리효율성 측면에서 비교 분석하였다. 또한, 개발한 상수도관리시스템과 다른 2개 지방자치단체의 시스템들을 기능, 처리속도, 및 운영의 편리성 측면에서 비교 고찰하였다. 업무모델의 일반화는 국내 3개 지방자치단체의 상수도시스템에 대한 자료를 기초로 하여 시도하였고 일반화된 업무모델은 광역상수도시스템의 업무모델로 보완한 다음 이를 다른 2개 지방자치단체의 상수도 업무모델과 비교 분석하였다. 향후 지방자치단체에서 GSIS에 의한 상수도시설물 관리 시스템을 구축할 경우, 본 연구에서 일반화 된 업무모델을 이용한다면 좀 더 효율적이고 경제적으로 구축할 수 있을 것이다.
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.
수도시설은 가장 먼저 설치되기 시작한 공공 인프라 중의 하나이다. 또 수돗물은 정부가 제공하는 가장 기본적인 공공 서비스이다. 지금까지 우리나라는 도로, 교랑 등 각종 인프라를 새롭게 건설하고 확장하는데 주력해 왔다. 하지만 이제 기존의 인프라를 어떻게 개량(refurbish)할 것인지에 대해 고민할 때가 다가오고 있다.
기후변화로 인해 기온, 강수량, 습도 등의 기후를 예측하고 변화하는 환경에 적응해가며 생활하고 있다. 또한 여러 가지 외부적인 요인들의 영향을 받아 상수도 시설에서의 에너지 사용량도 영향을 많이 받는다. 하지만 이러한 상수도 시설의 사용량 변화로 인해 상수도 수요량의 변화량을 예측하는데 있어서 국내 연구 및 방법이 많이 부족한 상황이다. 이에 본 연구에서는 다중스케일을 기반으로 하는 비선형 예측 모형을 개발하고자 한다. 다중스케일 분석에서도 가장 우수한 분해 능력을 가지는 Wavelet Transform을 적용하여 시계열을 분해한 후 패턴인식 기반의 비선형 예측모형인 Support Vector Machine(SVM)을 적용하였다. 상수도 수요량의 예측 과정은 다음과 같다. 첫째, 상수도 수요량 자료를 Wavelet Transform 기법을 통하여 단순화 시킨다. 둘째, Global Wavelet Spectrum을 통하여 통계적으로 의미 있는 성분만을 추출하고 이를 해석 대상으로 한다. 셋째, 특정 주기를 갖는 유의한 독립성분들에 대해서 최적 지체시간을 결정한 후 SVM모형을 통해 예측 모형을 구축한다. 넷째, 나머지 성분에 대해서도 SVM 모형을 적용하여 예측을 실시한 후 앞서 예측된 성분과 모두 결합하여 최종적으로 예측시계열을 구성한다.
상수도는 도시의 일상생활 및 제반 활동을 유지시키는 중요한 사회기반 시설임에도 불구하고 시설 확대 이외의 종합적 관리 대책이 제시되지 않아 시설 노후화 및 불량으로 인한 낭비 요소가 매우 높다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 이 논문에서는 상수도의 생산에서 각 수용가에서 사용되는 부분에 대한 다양한 성격의 데이터들을 데이터베이스화 하고 이에 대한 분석 및 평가를 통해 무효수량 발생 원인을 쉽게 찾아 신속하게 대응함으로써 적은 노력으로 유수율을 향상시킬 수 있는 소프트웨어 시스템의 개발을 목표로 한다. 이 논문에서 개발한 유수율 제고 시스템은 상수도 시설에 대한 직접 탐사 이전에 누수 및 무효수량 발생 원인을 정량적으로 분석 평가함으로써 적은 비용으로 유수율 향상에 크게 기여할 것으로 기대된다.
마을상수도는 상수도가 공급되지 않는 농어촌지역 주민들의 편의를 위하여 제공하는 수도의 형태로, 현재 2만3천여 개의 간이급수시설이 설치 운영되고 있다. 농어촌지역 주민들의 유일한 식수 및 생활용수원으로 사용되기 때문에 관리와 운영에 문제가 발생하면 해당지역 주민들의 건강이나 생활에 직접적인 영향을 미치게 된다. 따라서 마을상수도의 안전성 확보는 농어촌지역 주민들의 건강한 삶을 유지하기 위해 반드시 이루어져야 하는 중요한 사안이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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