• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.65-65
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• 2017

상수관망 시스템(Water Distribution System, WDS)은 원활한 용수 공급을 위해 구축된 사회기반시설물로써, 물 공급절차에 따라 그 구성요소를 공급원, 공급 경로, 수요지 등의 범주로 구분할 수 있다. 원활한 물 공급이란 수요지에서 요구하는 수량과 압력 수준을 충족시키는 것을 의미하며, 따라서 상수관망의 용수공급능력은 요구 수량 및 압력과 실제 공급 결과를 비교함으로써 가늠할 수 있다. 과거에는 두 가지 기준을 별도로 산정하여 이를 평가하였으나, 유량과 압력을 함께 고려할 수 있는 에너지 기반의 평가 방법이 제시되면서 시스템 내 에너지 분포를 정량화하여 시스템의 용수공급능력을 평가하는 연구가 주목받고 있다. 세계적으로 많은 연구자들은 시스템 내 에너지 흐름 상태를 정량화함으로써 다양한 형태의 상수관망의 신뢰도지수(Reliability Index)를 제안한 바 있다. 이 때, 대부분의 신뢰도 지수 연구에서는 수요지에 공급된 에너지를 기본적으로 유지해야 하는 최소요구 에너지(Required Energy)와 비상 상황에 대응하기 위한 잉여 에너지(Surplus Energy)로 구분하고 있으며, 잉여 에너지를 상수관망의 공급 안정성을 나타내는 핵심 요소로 활용하고 있다. 확보된 잉여 에너지는 비상시 최소요구 에너지를 대체하는 개념에서 복원력으로 표현되어, 잘 알려진 Resilience Index(RI)를 비롯해 많은 복원력 지수가 존재한다. 본 연구에서는 복원력 지수를 포함한 세 가지의 신뢰도 지수를 적용하여 상수관망의 용수공급 상황 변화에 따른 시스템의 안정성을 분석하였다. 특히, 절점별 복원력 지수를 산정하고 그 분포를 공간적으로 도시하여 파악함으로써, 비상시 효율적인 운영을 위한 판단기준으로써 신뢰도 지수를 폭 넓게 활용할 수 있음을 제시하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.spc1
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• pp.1223-1234
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• 2022

Efforts for reducing greenhouse gas emission coping with climate change have also been performed in the field of water and wastewater works. In particular, the technical development for reducing energy has been applied in operating water distribution system. The reduction of energy in water distribution system can be achieved by reducing structural loss induced by topographic variation and operational loss induced by leakage and friction. However, both analytical and numerical approaches for analyzing energy budget of water distribution system has been challengeable because energy components are affected by the complex interaction of affecting factors. This research drew mathematical equations for 5 types of state (hypothetical, ideal, leak-included ideal, leak-excluded real, and real), which depend on the assumptions of topographic variation, leakage, and friction. Furthermore, the derived equations are schematically illustrated and applied into simple water network. The suggested method makes water utilities quantify, classify, and evaluate the energy of water distribution system.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.80-80
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• 2023

인구증가와 경제발전은 도시화를 촉진시키며 도시에서 물과 에너지 사용량을 급격히 증가시켰다. 도시 물순환 시스템에서 용수를 공급하기 위해 에너지가 사용되고 에너지 발전을 위해 물이 필요하듯이, 물과 에너지는 긴밀한 연결 관계를 가지고 있다. 도시에서 이러한 자원을 효율적으로 관리하기 위해서는 물과 에너지 사이에 존재하는 복잡한 관계를 고려하여 분석할 필요가 있으나 기존의 도시 물관리는 부문별로 독립된 접근방식에 의존하기 때문에 이를 설명하기는 어려웠다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 부문 간 존재하는 복잡한 관계를 반영하고, 상호연관성 및 영향 효과에 대해 분석 가능한 통합적 접근방식인 넥서스 접근법이 점차적으로 활용되고 있다. 본 연구에서는 넥서스 관점에서 국내 광역지자체별 상수시스템의 물-에너지 관계를 분석하고, 이를 바탕으로 도시 물관리 전략 및 실행계획을 제시하는 것을 목적으로 하였다. 넥서스 관점에서 상수시스템의 물-에너지 이용을 분석하기 위해 2011년부터 2020년까지 10년간의 자료를 활용하여 광역자자체별 넥서스 프로파일링을 수행하였다. 분석 범위 설정, 자료 처리, 기본 경향 분석, 영향 요인 도출, 스냅샷 및 궤적 분석, 원인 도출의 절차로 진행되는 프로파일링을 통해 상수시스템에서 물 사용량과 에너지 사용량의 현황과 거동을 파악할 수 있었다. 인구변화, Lpcd(litres per capita per day) 변화, 원수 수입량 변동과 같은 외부 영향(부산, 대구, 인천, 울산, 세종), 시스템 개선 등을 통한 도시여건 개선(광주), 입력자료의 오류 또는 부정확성(대전, 울산, 제주)과 같은 도시별 물-에너지 사용량 변화에 대한 주요 원인을 도출할 수 있었다. 그리고 이를 바탕으로 각 광역지자체별 향후 추세 및 개선방안을 제시하였다. 본 연구에서는 넥서스 관점에서 국내 통계자료를 활용하여 광역지자체별 상수시스템의 물-에너지 관계를 분석하여 국내 도시 상수시스템 내 물과 에너지 사용에 대한 과학적 근거를 제공하였다. 이를 통해 향후 각각의 도시 여건에 맞는 실제 정책 수립에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.7
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• pp.441-453
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• 2017

Water distribution networks (WDNs) supply drinking water to end users by maintaining sufficient water pressure for reliable water supply in normal and abnormal conditions. To design and operate WDNs in efficient way, it is required to quantify water supply ability of the network. Various reliability indices have been developed and applied in this field. Most of the reliability indices are calculated based on the energy within a network; that is, the total energy entered the network, the energy dissipated through water supply process, and the energy finally supplied at the nodes, etc. This study explains the energy composition in WDNs and introduces three well-known reliability indices developed based on the energy composition of the network. The three indices were applied to a study network under various demand loading scenarios that could occur in real-life operation practices. This study aimed to investigate the applicability of the reliability indices under abnormal scenarios and proposed to illustrate the spatial distribution of the system reliability in more intuitive way for proper responses to the abnormal situations.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.183-183
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• 2022

최근 몇 년 동안 기후변화에 대응하기 위한 탄소중립 혹은 저탄소 운영의 중요성이 강조되어왔다. 상수도 관망은 직접적인 탄소 배출 시설물은 아니지만, 상수도 관망의 운영 그리고 구성요소의 제조부터 폐기까지의 전 생애주기 동안 막대한 양의 에너지를 사용하는데, 이러한 에너지의사용이 탄소 배출에 간접적인 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 특히 수자원공사에 따르면, '17년 기준 수도사업 관련 전기 사용에 따른 간접 배출이 70만tCO2eq에 이르는 것으로 보고되고 있어, 에너지의 효율적인 운영 및 자산관리 체계의 필요성이 커지고 있는 실정이다. 상수도 관망의 에너지 효율에 영향을 주는 요인은 크게 구성요소의 노후와 누수로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 상수도 관망 관로 별 노후와 누수 여부를 판단하여 교체 전략을 수립할 수 있는 자산관리 모형을 제안하고 관로별 에너지 효율을 시각화하여 전반적인 자산관리에 근거를 제시하고자 한다. 모형은 최적화 기법을 통한 관로별 기능적 노후도 산정 및 누수 탐지, 관만 내 누수 지역화, 에너지 효율 시각화 등 총 3개의 모듈로 구성되어 있다. 제안한 모형은 고도의 차이가 큰 국내 D시 가상 관망에 적용하였다. 해당 관망에 다양한 관로의 노후 및 누수 상황을 가정하여 가상의 데이터를 생성하고 이를 토대로 관로별 기능적 노후와 누수 조건을 고려하여 해당 모형을 검증한다. 또한, 노후와 누수에 따른 가상 상황별 관로의 자산관리 의사결정 예시를 제공하여 향후 모형의 활용에 대한 가이드 라인을 제시한다. 마지막으로 관망 내 설치된 감압밸브를 터빈으로 전환하여 관망 운영 단계에서 무의미하게 소산되는 열에너지를 회수하는 방안을 검증하였다. 최적화 기법을 통해 비용 대비 최적 터빈 설치 지역을 선정하였고 향후 터빈 설치에 고려해야 할 사항을 정리한다. 본 연구에서의 결과는 향후 종합적인 저탄소형 상수도 관망을 위한 초석을 제공할 것으로 기대한다.

• 월간 기계설비
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• s.278
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• pp.50-53
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• 2013

최근 온실가스 배출량 감축 의무화, 고유가 지속에 따른 에너지 시장의 불안, 화석연료의 고갈 등에 따라 신재생에너지에 대한 관심이 크게 증대하고 있다. 따라서 에너지효율 개선을 위해 신축 빌딩을 중심으로 신재생에너지 설비가 크게 주목받고 있다. 본지는 (주)정도설비가 서울시 송파구 신천동 일대 L건설현장에서 시공중인 '광역상수를 이용한 수온차 수축열 냉난방시스템'에 대해 알아본다. 이 시스템은 송파대로를 통과하는 광역상수도 배관(800mm)내 원수(50,000톤/일)의 일정 수온차를 이용해 열교환 후 냉난방에 이용하는 것으로, 건물의 전체 냉난방부하의 약 12%를 담당(설치용량 약3,000RT)할 예정이며 연간 6,800Mwh의 에너지를 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2007.12a
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• pp.63-64
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• 2007

대양 항행하는 거의 모든 선박에서 항해사를 도와 선박의 회두각 유지 및 변침을 목적으로 사용되는 일반적인 오토파일럿 시스템용 대부분 PID형 제어기가 장착되어 있다. 오토파일럿 시스템의 제어상수는 운항 경제성 관점에서 선박의 추진 에너지 손실량(연료소비량)으로써 평가해야 한다. 본 논문에서는 선박 자동 조타 시스템의 정량적인 평가함수를 바탕으로 추진 에너지 손실량이 최소가 되도록 오토파일럿의 제어상수를 구하고자 한다. 이 때 제약조건, 즉 설계사양을 고려한 RCGA를 이용하여 제어상수를 탐색하고, 제안한 방법을 시뮬레이션을 통해 검증한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.7
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• pp.745-754
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• 2013

The systematic analysis and evaluation of required energy in the processes of drinking water production and supply have attracted considerable interest considering the need to overcome electricity shortage and control greenhouse gas emissions. On the basis of a review of existing research results, a practical method is developed in this study for evaluating energy in water supply networks. The proposed method can be applied to real water supply systems. A model based on the proposed method is developed by combining the hydraulic analysis results that are obtained using the EPANET2 software with a mathematical energy model on the MATLAB platform. It is suggested that performance indicators can evaluate the inherent efficiency of water supply facilities as well as their operational efficiency depending on the pipeline layout, pipe condition, and leakage level. The developed model is validated by applying it to virtual and real water supply systems. It is expected that the management of electric power demand on the peak time of water supply and the planning of an energy-efficient water supply system can be effectively achieved by the optimal management of energy by the proposed method in this study.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1271-1274
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• 2006

지하레이다(Ground Penetrating Radar, GPR)를 이용하여 지표하의 상수관로를 지표에서 송신안테나와 수신안테나를 이용해서 손쉽게 측정하게 된다. 송신안테나는 지표하에 전자기파를 송신하고 지하 매질을 투과한 파가 수신안테나에 도달하는 시간을 측정하여 지표하 매질의 특성을 파악할 수 있다. 수신파의 도달시간은 지표하 매질의 특성에 따라서 변화하며, 이를 통해 지표하 매질과 매질 깊이 등을 파악할 수 있다. 일반적으로 상수관로를 매설할 경우 관로 주변의 토양은 균등하게 되므로 기 매설된 상수관로 주변에 누수가 발생하게 되면, 관로 주변의 토양은 포화상태이거나 수압으로 인해서 공동이 형성될 경우가 많다. 이때 반사에너지의 유전율 증가 혹은 감소 특성으로 인해서 주변 매질과는 매우 상이한 결과를 보이게 된다. GPR탐사는 단순히 반사된 신호진폭의 크기를 나타내며 이러한 반사에너지의 크기에 관계되는 것은 매설물의 유전율이 주위 지반이 갖는 유전율과의 차이에서 기인하기 때문이다. 탐사 대상 상수관로에 대한 정보를 확보하여 GPR 탐사를 수행한 결과 관로 탐사를 위한 GPR의 결과는 매우 유용하게 사용될 것으로 판단되며, 이를 바탕으로 누수 발생 이력이 있는 다양한 관로주변 조건을 대상으로 탐사를 실시할 경우 상수관망시스템의 효율적인 관리 및 보수에 매우 유용한 방법이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.28 no.1
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• pp.26-33
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• 1984

The rate constants for the following vibration-to-vibration energy exchange reactions have been calculated theoretically for the temperature range from 300 to 800K and for n = 2 to 5. HF(v=n) + DF(v=0) ${\to}$ HF(v=n-l) + DF(v=l) + ${\Delta}E$(a) DF(v=n) + HF(v=0) ${\to}$ DF(v=n-l) + HF(v=l) + ${\Delta}E$(b) In calculation the loosely-held, non-rigid dimer collision model and semiclassical method have been employed. The results show that the rate constants for the processes (a) are much greater than those for the processes (b). Also, it is found that the rate constants for the processes (a) increase with decreasing temperature and with increasing quantum number, while those for the processes (b) show the opposite tendencies. These findings are explained in terms of the sign and magnitude of the energy mismatch, ${\Delta}E$.