• 상하수도학회지
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• 제11권3호
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• pp.51-58
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• 1997

Determining sizes and the locations of reservoirs in the water distribution system(WDS) with multi-reservoirs is much difficult than that with single reservoir. The extended period simulation(EPS) models provide more comprehensive analysis of water distribution systems than the steady-state models can do. Therefore, EPS models should be applied to the WDS with multi-reservoirs. This study is to investigate the variations of required reservoir sizes and residual nodal pressures according to reservoir locations. In this study, EPS was applied to analyze an artificial and a real WDS under several water demand patterns. As a result, it was found that water demand patterns make no significant differences in the determining of the reservoir size, if they have similar peaking factors. And the variations of the peaking factor should be carefully checked in the design and the analysis of the WDS with multi-reservoirs, because the peaking factor itself will affect the minimum allowable sizes of reservoirs in those systems.

• 상하수도학회지
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• 제29권1호
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• pp.11-21
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• 2015

When designing Water Distribution System (WDS), determination of life cycle for WDS needs to be preceded. And designer should conduct comprehensive design including maintenance and management strategies based on the determined life cycle. However, there are only a few studies carried out until now, and criteria to determine life cycle of WDS are insufficient. Therefore, methodology to determine life cycle of WDS is introduced in this study by using Life Cycle Energy Analysis (LCEA). LCEA adapts energy as an environmental impact criterion and calculates all required energy through the whole life cycle. The model is build up based on the LCEA methodology and model itself can simulate the aging and breakage of pipes through the target life cycle. In addition the hydraulic analysis program EPANET2.0 is linked to developed model to analyze hydraulic factors. Developed model is applied to two WDSs which are A WDS and B WDS. Model runs for 1yr to maximum 100yr target life cycle for both WDSs to check the energy tendency as well as to determine optimal life cycle. Results show that 40yr and 54yr as optimal life cycle for each WDS, and tendency shows the effective energy is keep changing according to the target life cycle. Introduced methodology is expected to use as an alternative option for determining life cycle of WDS.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권spc1호
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• pp.1271-1282
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• 2022

상수관망 최적설계는 사용자가 설정한 목적에 따라 다양하게 사용된다. 상수관망 최적설계는 비용의 최소화 및 관의 제작 시 발생하는 에너지 최소화 등 목적이 다양하게 존재한다. 본 연구에서는 Modified Hybrid Vision Correction Algorithm (MHVCA)을 기반으로 다양한 상수관망에 대한 비용 최적설계를 진행하였다. 또한 새로운 평가지표인 Best Rate (BR)를 제안하였다. BR은 K-mean Clustering Algorithm을 기반으로 개발된 평가지표이다. BR을 통해 상수관망 최적설계에 사용된 각 알고리즘의 최적 설계안 탐색 가능성에 대한 비교를 하였다. 다양한 관망에 대한 MHVCA의 최적설계 결과를 Vision Correction Algorithm (VCA) 및 Hybrid Vision Correction Algorithm (HVCA)과 비교하였다. MHVCA는 VCA 및 HVCA보다 낮은 비용의 설계안을 탐색하였다. 또한 MHVCA는 낮은 비용의 설계안을 탐색할 확률이 VCA 및 HVCA보다 높았다. MHVCA는 본 연구에서 적용한 비용 최소화를 위한 상수관망 최적설계 뿐만이 아닌 다양한 목적을 위한 상수관망 최적설계에 적용할 경우 좋은 결과를 나타낼 수 있을 것이다.

• 상하수도학회지
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• 제12권3호
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• pp.118-124
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• 1998

To use chlorine residual as an surrogate parameter of the water quality change during the transportation in the water distribution system(WDS), the correct prediction model of chlorine residual must be established in advance. This paper shows the procedure and the result of applying the water quality model to the field WDS. To begin with, hydraulic model was calibrated and verified using fluoride as an tracer. And chlorine residual was predicted through simulation of water quality model. This predicted value was compared with the observed value. With adjusting the bulk decay coefficient(kb) and the wall decay coefficient(kw) according to the pipewall environment, the predicted chlorine residual can represent the observed value relatively well.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권7호
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• pp.475-484
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• 2021

상수관망의 최적설계는 절점의 최소 요구 수압을 만족함뿐만 아니라 관로비용의 최소화 등을 목적으로 한다. 상수관망 설계안의 수는 다양한 관의 배치로 인해 기하급수적으로 증가한다. 상수관망 설계에서 최적화된 설계를 제안하기 위해 다양한 최적화 알고리즘들이 적용되었다. 본 연구에서는 상수관망 최적설계에 자가적응형 매개변수를 개선한 Modified Hybrid Vision Correction Algorithm (MHVCA)을 적용하였다. 기존 Hybrid Vision Correction Algorithm (HVCA)의 Hybrid Rate (HR)를 비선형적 HR로 수정하여 성능을 개선하였다. 제안된 MHVCA의 성능을 확인하기 위해 결정변수가 2개 및 30개로 구성된 수학문제와 제약조건이 있는 수학문제에 적용하였다. MHVCA의 적용결과를 검토하기 위해 Harmony Search (HS), Improved Harmony Search (IHS), Vision Correction Algorithm (VCA) 및 HVCA와 비교하였다. 최종적으로 MHVCA를 상수관망 최적설계 문제에 적용하여 결과를 다른 알고리즘들과 비교하였다. 수학문제 및 상수관망 설계 문제에서 MHVCA가 다른 알고리즘들에 비해 좋은 결과를 보여주었다. MHVCA는 본 연구에서 적용한 문제뿐만 아니라 다양한 수자원공학 문제에 적용하여 좋은 결과를 보여줄 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권8호
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• pp.703-711
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• 2018

상수도관의 파열은 과도한 압력, 노후화, 온도변화 나 지진 등에 의한 지반이동에 의해 발생한다. 상수도관 파열이 대규모 단수, 싱크홀 등과 같은 더 심각한 피해 이어지지 않도록 신속하게 탐지 및 대응하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 상수도관 파열 탐지를 위해 개선 Western Electric Company (WECO) 방법을 개발하였다. 개선 WECO 방법은 통계적공정관리기법 중 하나인 기존 WECO 방법에 임계치 조정자(w)를 추가하여 대상 네트워크에 적합한 이상탐지 의사결정을 할 수 있도록 했다. 개발된 개선 WECO 방법을 미국 텍사스 오스틴 관망에 적용 및 검증하였다. 상수도관 파열 발생 시 측정한 비정상데이터와 수요량 변동만 고려한 정상데이터를 이용하여 기존 및 개선 WECO 방법을 비교하였다. 최적 임계치 조정자 w값을 결정하기 위해 민감도 분석을 수행하였으며, 다양한 계측시간 간격 데이터(dt = 5, 10, 15분 등)의 영향도 분석하였다. 각 경우 별 탐지성능은 탐지확률, 오경보확률, 평균탐지시간을 계산하여 비교하였다. 본 연구에서는 도출된 결과를 바탕으로 WECO 방법을 실제 상수도관 파열 탐지에 적용하기 위한 가이드라인을 제공한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.4216-4227
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• 2015

상수관망은 중요 사회기반 시설물 중 하나로, 상수관망을 구성하는 수 많은 관을 통해 각 수요지로 물을 공급 및 배분하는 역할을 한다. 수 많은 관들로 구성된 상수관망의 설계는 여러 수리학적 조건을 고려하여 진행되기에 그리 간단한 문제는 아니다. 이에 많은 연구자들이 최적화 기법을 도입하여 상수관망의 설계에 사용을 하고 있다. 본 연구에서는 생애주기 에너지 분석을 통한 최적 관경을 결정하기 위한 모형을 개발하였다. 개발한 모형은 최적 설계를 위해 유전자 알고리즘을 도입하였고, 수리해석을 위해 EPANET2.0을 연동하고 생애주기 동안에 관의 변화를 모의하기 위한 노후도식과 관 파손확률 공식을 적용하였다. 모형은 총 두 곳의 샘플 관망에 적용하였으며, 두 관망에 대한 에너지 기반 최적 설계를 진행하였다. 에너지 최적 관경 조합에 대한 비용을 계산하여 비용 최적 관경 조합과 비교를 하였으며, 이를 통해 에너지 기반 최적 설계가 비용 측면에서도 큰 불이익이 없이 진행될 수 있음을 보였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권5호
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• pp.347-356
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• 2023

상수도시스템에서는 적수 및 누수와 같은 다양한 수리 및 수질적 비정상상황이 발생한다. 이를 방지하거나 빠르게 복구하기 위하여 다양한 계측기에서 얻어지는 데이터를 통해 사고를 예상하고 탐지한다. 하지만 대표적인 수리학적 비정상상황인 누수의 경우 직접적인 탐사를 수행하지 않는다면 발견되기 어렵다. 그 중 미신고 파열누수의 경우 육안식별이 어렵기 때문에 가장 많은 누수를 차지하게 되며 이는 곧 큰 경제적 손실로 이어진다. 직접적인 탐사의 경우 전문인력 확보 등 현장의 여건 등 여러 한계점이 존재한다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 검보정이 완료된 상수도관망 수리모형(EPANET)의 수리해석결과 데이터를 학습데이터로 사용하고 Deep neural network 알고리즘을 활용하여 누수규모 및 누수위치에 대한 누수탐사를 수행하였다. 누수탐사 수행을 위해 모의 누수 사고데이터를 생성하였으며 누수규모, 위치 등 다양한 시나리오를 고려하였다. 또한, 최적의 누수 탐지 성능을 위해 관망의 크기, 계측기의 종류, 개수, 위치에 따른 탐지성능을 분석하였다.

• 상하수도학회지
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• 제24권2호
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• pp.183-193
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• 2010

Well planned rehabilitation order of pipes is essential for efficient maintenance and management of Water Distribution Systems. In this study, not only deterioration rate of pipes but also structural and nonstructural failure which causes abnormal condition of WDS is considered to determine rehabilitation order. Probabilistic Neural Network is used for calculating deterioration rate at present and the importance of pipes is computed under structural and nonstructural failure by using Pipe by Pipe Failure Analysis and Effect Index. Utopian Approach, one of the Multi-Criteria Decision Making methods, is used for assessment of final rehabilitation order based on distance measure between utopian point and alternative one. Developed model in this study shows that it gives more reliable results than existing methods considering hydraulic relative importance does in application to real networks. In this point, the newly developed model, which gives advantages over existing models, can make a credible decision and simple application.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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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.