• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.497-497
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• 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.

• 수도
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• 제23권1_2호통권76_77호
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• pp.20-37
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• 1996

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.368-368
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• 2019

경제의 발전과 더불어 사회가 복잡해지면서 재난의 발생은 다양한 형태로 더욱 복잡하게 발생하고 있다. 최근들어 매년 발생하는 가뭄과 기후적 특성으로 인한 유량의 변동성으로 인해 수질오염이 심해지기를 반복하고 있다. 특히, 산업단지나 화재 등 여러 가지 원인으로 인해 수질오염사고도 빈번하게 발생하고 있으며 심한 경우 취수원의 취수중단과 같은 심각한 상황을 발생하기도 한다. 최근들어 심각한 가뭄과 폭염으로 인해 취수원의 수질이 악화되는 사고들이 발생하고 있으며, 과거 수질오염사고를 살펴보면 1991년에 낙동강에서 발생한 구미 두산전자의 페놀방류에 의한 사고로 18시간 동안 대구에 취수가 중단된 적이 있으며, 1994년 대구광역시 성서공단에서 배출된 유기용제에 의해 낙동강 수계 5개 정수장이 취수가 중단된 바도 있다. 또한 2008년 김천공단 (주)코오롱 유화에서 방류된 페놀에 의해 대구의 취수원 중 두류, 매곡취수장이 5시간동안 취수가 중단된바 있으며, 2009년 다이옥산 배출, 2015년 구미공단에서 불소, 암모니아성 질소, 1.4 다이옥산 배출사고, 2018년 과불화화합물에 낙동강 수질사고, 운문댐과 가창댐 유역의 가뭄으로 인한 취수정지 상태가 발생하는 등 대구광역시 시민들의 먹는 물에 대한 불안이 끊이지 않고 있다(Peacenews, 2018). 본 연구는 대구광역시의 상수도시설이 재난상황 발생에 따라 취수가 중단되어 물을 생산하는 취수장이 불능상태가 되는 가상의 시나리오를 설정하고 각 정수장에서 용수를 공급할 수 있는 대응에 대해서 검토하였다. 대구시에서 운영하는 정수장은 총 5개이며, 전체 공급량의 60.5%를 낙동강을 수원으로 하는 매곡과 문산정수장에서 취수하고 있다. 가상의 재난상황 시나리오는 각각의 정수장이 재난발생에 따라 운영이 불가능한 경우인 Scenario 1(a)~(e)와 매곡과 문산정수장이 운영불가능한 경우인 Scenario 2를 가정하여 용수공급 대응방안에 대해 검토하였다. 그 결과 Scenario 1(a)~(e)에서는 매곡정수장이 운영이 불가능한 경우 대구광역시 전체의 용수공급 신뢰도 80.4%로 250 lpcd를 공급할 수 있으며, Scenario 2의 경우에는 낙동강 오염사고로 인해 매곡과 문산정수장이 운영이 불가능할 경우 60.4%의 신뢰도로 205 lpcd를 공급할 수 있는 것으로 검토되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.204-204
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• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3B호
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• pp.221-230
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• 2009

국내 주요 상수 취수원은 동일한 하천 및 호수에 하수 처리장이 위치해 있어 처리 방출수로 인한 악영향을 받게 된다. 또한 하천을 따라 건설된 도로나 교량에서 발생하는 교통사고나 수질 오염사고로 인한 하천 내의 오염물 유입은 취수장 운영에 큰 어려움을 주게 된다. 특히 우리나라 주요 상수원에 해당하는 팔당호의 경우 호수면적에 비해 유역면적이 상당히 크기 때문에 다양한 수질 오염사고에 노출되어 있다. 따라서 사전에 발생 가능한 수질사고를 모의하고 이에 대한 대책을 모색하는 일이 매우 중요하다. 본 연구에서는 팔당호 주변에서 발생할 수 있는 수질 오염사고에 대한 수질모의를 수행하였다. 2차원 수치모형을 이용하여 사고로 유입된 오염물질의 혼합거동을 모의하였고, 팔당호에 위치한 주요 취수장에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해서 2차원 흐름모형인 RMA-2를 이용하여 유속장을 모의하고, 이 결과를 2차원 하천수질 해석모형인 RAM4에 입력하여 오염물질의 시간에 따른 거동을 분석하였다. 갈수기 수질사고 발생시 저감방안으로써 남한강과 북한강의 유량증대에 따른 오염물질의 희석 및 수세 효과에 대해 분석하였다. 분석결과 유량증대에 따라 오염물질의 최대 농도는 더 높아지면서 더 빠르게 이동하는 현상을 관찰할 수 있었다. 따라서 오염물질이 주입된 지점에서의 초기 희석 효과보다는 빨라진 흐름에 의한 수세 효과가 훨씬 더 크게 나타난 것으로 판단된다. 이를 통해 독성 오염물질로 인한 수질사고 발생시 유량증대에 의한 수세 효과가 취수장 운영에 있어 유리한 대책이 될 수 있음을 확인할 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권4호
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• pp.277-287
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• 2024

상수도 관망은 운영 중 다양한 수질 사고 발생 위험요소에 노출되어 있다. 본 연구는 다양한 수질 사고 위험요소 중 상수도 관망 내로의 바이러스 유입에 따른 위험도 평가 방법론을 제시하고, 이를 활용하여 위험도를 최소화할 수 있는 재염소 시설의 위치와 운영에 대한 검토를 수행하였다. 위험도 평가를 위해 QMRA (Quantitative Microbial Risk assessment)를 적용하였으며, 염소 농도에 따른 Water Quality Resilience를 정의하여 바이러스가 유입되지 않은 정상 운영 상황과 바이러스가 유입된 비정상 상황에서 염소 농도가 목표 범위(0.1-1.0 mg/L)내 운영되는지 여부를 정량적으로 확인하였다. 본 연구에서는 바이러스와 염소간의 반응을 고려해야 하기에, 다양한 수질인자를 고려할 수 있는 EPANET-MSX를 활용하여 수리 및 수질 분석을 수행하였다. 제안한 방법론은 미국의 Bellingham의 관망에 적용하였으며, 재염소 시설의 경우 0.5 mg/L부터 1.0 mg/L까지 주입 가능한 것으로 하였다. 적용 결과 재염소 시설이 없는 경우 Average risk가 0.0154이었으며, 재염소 시설 설치 후 1.0 mg/L의 농도로 주입 시 39.1%의 Average risk를 저감할 수 있었다. 다만, 재염소 시설을 통한 과도한 염소 주입은 Water Quality Resilience를 저감하여, 최종적으로 0.5 mg/L의 재염소 시설을 선정하였으며, 이를 활용하여 20% 가량의 Average risk 저감이 가능함을 확인하였다. 본 연구는 향후 잠재적 바이러스 유입에 대비한 재염소 시설의 설계에 활용할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.435-440
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• 2010

최근 하천의 기능이 다양화되면서 물 사용 및 배분과 관련하여 각종 갈등이 첨예화 되면서 수리권에 대한 체계적인 정리가 필요하게 되었다. 특히, 각종 수리권의 적용 범위나 한계를 논하기 위해서는 근본적으로 하천의 자연유량과 인공유량에 대한 이해가 우선되어야 하는데 이는 수리권의 본질을 이해하는데 기본적인 사항이다. 하천의 수질개선은 오염원을 저감 또는 제거하는 것과 하천의 유량을 증가시키는 것이다. 특히, 수질개선(Water Quality Improvement)이라는 목표를 달성하기 위해 도입된 물이용부담금제도가 "수질개선사업의 범위가 어디까지인가?"라는 근본적 질문에 대한 명확한 정의가 이루어지지 않는 경우 향후 물이용부담금 제도의 효용성은 저하될 수 밖에 없다. 하천의 수질개선은 세가지 메커니즘에 의해 달성할 수 있는데, 첫번째 메커니즘은 하천의 수량이 일정할 때 하천에 유입되는 또는 유입된 오염물질을 저감시킴으로써 수질개선을 달성하는 것이다. 즉, 유입 오염물질을 제거, 저감하기 위한 하수처리시설의 설치, 운영, 습지 조성, 하천에 유입된 쓰레기나 오염물질의 제거 노력 등을 통한 수질개선이 이에 해당한다. 두번째 메커니즘은 오염원 저감측면이 아닌 하천의 유량을 풍부하게 함으로써 수질개선을 달성하는 것이다. 즉, 일반적으로 확보되는 하천의 유량보다 더 많은 유량을 하천에 흐르게 함으로써 하천 스스로의 자정능력을 키우고 오염물질의 농도를 희석함으로써 수질을 개선하는 방법이다. 해마다 발생하는 하천의 수질오염사고시 다목적댐이나 용수댐에서 희석수를 대량 방류함으로써 수질 사고를 해결하는 경우가 이에 해당한다. 또 하나의 메커니즘은 미래의 오염원이 되는 비점오염원(축산가구, 도로 산림 등)의 소산 노력 등을 통한 적극적인 수질개선이 이에 해당한다. 하천의 수질개선은 이 세가지 메커니즘이 병행하여 작용될 때 그 효과를 최적으로 달성할 수 있다. 향후 물 관리는 빗물 - 댐 하천 - 상수도 - 하수도 - 해수 등 물 순환의 전체 체계에서 이루어져야 하고 효율적인 물 관리를 위해서는 '수량 수질의 통합관리'가 불가피하다는 점에서 물이용부담금의 수량측면에 대한 이해는 물 관리의 효율성을 높이는 중요한 요소이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.381-384
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• 2009

강변여과는 인공함양을 활용한 대체수자원의 대표적 방법으로 하천수를 충적층으로 통과시켜 간접취수함으로써 오염저감과 수질사고 대처 능력의 장점을 가지고 있다. 유럽을 시작으로 많은 선진국에서는 150년 정도의 개발역사를 가지고 있으며, 우리나라에서도 현재 낙동강을 중심으로 강변여과를 활용한 상수도 공급이 이루어지고 있다. 본 논문은 이러한 강변여과 개발을 위한 개발전 개발전략과 적절한 개발위치 선정에 대한 연구로서 게임이론적 접근을 시도하였다. 강변여과 개발을 위한 지자체간 협력 게임이론을 적용함으로써 협력관계를 통한 추가이익 발생이 가능하게 되어 강변여과 개발타당성을 확보할 수 있다. 본 연구에서는 입지 선정에서 대상 후보지의 인자비교를 위한 일부 항목의 자료 유무에 상관없이, 적지분석이 가능한 게임모형을 개발하고 그 적용성에 대해 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.469-469
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• 2021

낙동강을 취수원으로 사용하고 있는 국민들은 과거부터 꾸준히 발생해온 수질사고로 인하여 낙동강 수질에 대한 관심이 매우 높다. 이에 낙동강 본류를 취수원으로 이용하고 있는 중·하류 지방자치단체들은 낙동강 유역 내 댐이나 상류로의 취수원 이전을 요구하고 있다. 이러한 요구들은 지역·지방간의 갈등이 유발되었으며 가장 대표적인 사례가 부산광역시의 취수원 이전 문제이다. 부산광역시는 낙동강 본류 수질 악화와 녹조발생으로 인한 원수에 대한 시민들의 불신, 수질 악화로 인한 정수비용 증가 등의 문제를 제기하였고 이를 해결하고자 남강 상류 또는 낙동강 지류로 취수원 이전하여 시민들에게 상수 공급하기를 원하고 있다. 하지만 타 지방자치단체와의 이해, 경제성 등의 문제로 마찰을 빚고 있다. 지역간의 갈등을 최소화하면서 적정 수량 확보가 가능한 대체 수자원 확보를 위해 강변여과수, 지하수저류지, 인공함양, 인공습지, 해수담수화 같은 방법들이 논의 되었지만 본 연구에서는 낙동강 중·하류에 인공습지 적용이 가능한 지점들을 선정하고 목표 유량 및 수질 확보 가능성을 평가하였다. 기 연구된 경남, 부산권 광역상수도 사업 타당성 조사(2011, 국토교통부)에 의하면 낙동강 하류지역에 안전한 상수원 확보를 위한 원수 대체 필요량은 전체 약 1,330,000 m³/day 이다. 이를 확보하기 위해 강정고령보 상류 ~ 창녕함안보 하류구간 내 21개의 인공습지 후보지를 선정하고 유량확보 가능량, 수질, 오염부하량, 조류, 공간확보 항목에 대하여 평가하였다. 그 결과 21개 후보지에 대해 유량확보, 수질, 조류 항목에 대한 평가 결과 큰 차이가 없었지만 오염부하량과 공간확보 항목에 대한 평가 결과가 인공습지 후보지 선정에 영향을 미치는 것으로 분석 되었다. 향후 낙동강 중·하류에 인공습지를 활용한 취수원 개발을 위해서는 낙동강 본류와 지류에 대한 정확한 수질 조사와 인공습지 후보지에 대한 면적조사, 경제성 평가가 수행되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.250-254
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• 2005

국내의 상수원수 확보는 대부분을 표류수에 의존하고 있으나, 표류수의 경우 수질오염의 증가와 돌발 수질 오염 사고에 대한 대응 등의 취약점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 근본적으로 깨끗한 상수원수를 확보하기 다양한 방법이 모색되어지고 있다. 수량적으로 안정적이고, 수질적으로 안전한 상수원수 취득 방법으로 강변여과수, 지하댐, 인공함양기법 등이 실질적으로 계획되어 시행되어지고 있다. 특히 강변 충적층의 자연정화 기능을 이용한 강변여과수 개발은 지하수 개발과 달리 수량적으로 안정적이고, 수질적으로 안전한 강변여과수 개발 방안이 적극적으로 진행되고 있다. 낙동강 하류 지역인 함안군, 창원시, 김해시 등은 대부분 하천 표류수에 의존하였으나, 유역내 충적층 발달 지역이 분포해 있고, 하상경사, 하상계수 등의 하천공학적 측면에서 강변여과수 개발에 유리한 입지조건을 가지고 있어 강변여과수 개발이 진행되고 있다. 현재 창원시 대산면 일대에서 국내최초로 방사형집수정을 이용한 강변여과수 개발이 진행되고 있으며, 현재 방사형 취수정 1기가 시공 완료되어 시험 가동 중에 있다. 본 연구에서는 창원시 대산면 일대에서 진행되고 있는 방사형 집수정 설치에 따른 양수시험을 실시하여 양수량에 따른 수위하강 겋항 등을 분석하여 적정 산출량을 결정하였고, 계획단계에서 적정 산출량 예상시 사용한 경험식(Petrovic, Milojevic 경험식)의 적합성 여부에 중점을 두어 진행 되었다. 연구대상 지역인 창원시 대산면 일대는 지하수위가 하천수위보다 높은 이득하천의 형태로 건기시 하천특성을 뚜렷하며, 양수실험을 위한 대용량 양수펌프 설치, 유량검증을 위한 대형 웨어 설치, 수위변화 측정을 위한 디지털 수위계 등을 설치하여 실험을 수행하였다. 단계/장기양수시험을 통하여 양수량-수위하강 경향을 분석하여 방사형 집수정 1기의 적정 양수량은 약 $16,000m^3/day$로 예상하였으며, 계획 시 사용한 경험식(Milojevic)으로 산정된 산출예상량과 유사한 특성을 나타내었다.