• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.200-200
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• 2019

본 연구에서는 실제 가압장 및 가압장후단부의 상수도관망에 발생가능한 수충격해석을 수행하고 신뢰성해석을 수행하여 파괴확률을 정량적으로 산정하였다. 이를 위해 가압장의 펌프운영조건을 다르게 적용하였고 관말단부의 압력센서를 이용하여 토출압을 선택적으로 운영하면 수충격의 규모도 작아지고 파괴확률도 대폭 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 가압장의 토출압을 선택적으로 운영하기 위해서는 관말단부에 필수적으로 충분한 수압이 존재해야하며 이를 위해서 실시간 모니터링이 가능한 압력계를 설치하게 된다. 이 압력계로부터 수신되는 데이터를 통하여 펌프의 운영이 이루어지고 최소한의 에너지 사용을 통해 효율을 증대하고 피해율도 저감하게 된다. 본 연구에서 개발된 센서기반 펌프운영시스템이 적용된 실제 상수도관망은 현재 가압장의 운영조건으로 24시간 75m의 펌프 토출압을 유지하고 있으며 관말단부의 수용가에 충분한 수압이 전달되고 있다. 가압장의 고압유지는 관말단부에 충분한 수압을 전달하기 위한 것이지만 상수도관망에서 누수와 시설물에 대한 많은 피해를 유발할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 가압장의 펌프토출압을 75m와 60m로 선택적 운영을 할 수 있도록 프로그램을 개발하였다. 기존 가압장의 운영조건과 선택적 운영조건을 사용하여 수충격해석을 수행하였고 신뢰성해석모형을 사용하여 파괴확률을 정량적으로 산정할 수 있었다. 가압장의 운영조건을 최적화하여 효율은 증대하고 피해율을 저감할 수 있는 방법을 찾을 수 있었다. 이를 위해서 가압장의 인버터 설치는 물론이고 펌프의 최적운영을 위해 개발된 펌프운영 프로그램을 가압장 배전반에 장착하여 경제적인 운영이 될 수 있을 뿐만 아니라 실제 상수관망에서 과도한 수압으로 인해 발생할 수 있는 여러 가지 피해를 최소화할 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 본 연구에서는 기존의 펌프장 토출압으로 운영되었을 때와 비교하여 에너지 절감율을 정량적으로 산정하여 비교분석하였다. 가압장 후단의 작은 마을을 대상으로 하여 절감된 전기요금은 적은 양이라 할 수 있겠으나 개발된 시스템을 전국에 적용한다면 에너지 절감으로 인한 경제적 파급효과는 크다고 할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.158-158
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• 2015

대부분의 대규모 배수지는 고지대에 위치함으로써 자연유하를 통해 배, 급수지역으로 용수를 공급한다. 이를 위해 배수지 전단에는 가압장이 위치하여 정수장에서 처리된 용수를 고지대에 위치한 배수지로 송수한다. 이때 가압장에서 발생하는 전력소비량이 매우 높은 것으로 알려져 있으며, 효율적인 펌프운영을 통해 상당한 전력비용 절감이 가능할 것으로 판단된다. 일반적인 가압장의 운영은 시스템 운영자의 경험을 토대로 해당 가압장에 연결된 배수지의 수위에 따라 펌프의 작동여부를 결정하는 방법이 주로 사용되고 있다. 이러한 운영방법은 용수공급의 안전성을 우선시함으로써 배수지의 수위를 일정하게 유지하고자 빈번하게 펌프를 작동하게 되고 따라서 가압장에서 소모되는 전력량이 커서 운영효율 측면에서는 바람직하지 않다고 할 수 있다. 또한 빈번한 펌프의 작동으로 인해 펌프의 수명이 단축될 뿐만 아니라, 배수지내 용수의 수질저하 문제도 발생할 수 있다. 본 연구에서는 효율적인 펌프장 운영을 위해 급수지역의 24시간 용수사용량을 예측하고, 그에 따른 펌프장의 가압 유량 및 양정을 파악하여 적정용량의 펌프를 선정하고 운영함으로써 펌프의 운영비용의 최소화 및 안정적인 용수공급을 동시에 달성하고자 한다. 이를 위해, 실시간 최적화 모형을 개발하였다. 개발된 최적화 모형은 상수관망해석 프로그램(EPAENT)을 연계하여 수요절점의 수압조건 및 운영상황을 모의하였다. 최적화 기법으로는 유전자알고리즘을 사용하였으며, 실제 시스템의 운영상황를 반영하기 위한 다양한 제약조건(operational constraints)을 적용하였다. 개발된 모형은 정속펌프(혹은 On/Off 펌프) 뿐만 아니라, 최근 실무에서 널리 사용되고 있는 변속펌프(variable speed pump)를 추가적으로 고려하였다. 개발된 모형은 국내에서 실제 운영되고 있는 송, 배수 시스템에 적용하여 모형의 실무 적용가능성을 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.290-290
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• 2018

본 연구에서는 수충격으로 발생할 수 있는 실제 상수도관망의 피해율을 신뢰성해석을 통해 정량적으로 비교분석하였다. 이를 위해서 먼저 실제 상수관망에 대한 수충격해석을 수행하였는데 기존의 가압장 운영조건을 적용하였고 가압장의 선택운영조건을 변경하여 수충격해석을 수행하였다. 이 결과물을 토대로 신뢰성해석을 수행하였고 두 조건에 대하여 정량적인 파괴확률을 산정할 수 있었다. 본 연구에서 사용된 실제 상수관망은 가압장의 운영조건으로 24시간 75m 수두를 유지하고 있으며 관말단부의 수용가에 충분한 유량이 전달되고 있다. 가압장의 고압유지는 관말부에는 적정할 수 있으나 상수도관망에서 누수와 시설물에 대한 많은 피해를 유발할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 가압장의 펌프압력수두를 75m와 65m로 선택적 운영을 가정하였다. 이로 인한 관말부의 압력이 수도압력으로 충분한 15m를 계속 유지하는 것을 확인하였으며 수돗물 사용량이 적은 야간에는 가압장의 수두를 낮추는 방법으로 선택적 운영조건을 사용하였다. 기존 가압장의 운영조건과 선택적 운영조건을 사용하여 수충격해석을 수행하였고 신뢰성 해석모형을 사용하여 파괴확률을 정량적으로 산정할 수 있었다. 가압장의 운영조건을 최적화하여 효율은 증대하고 피해율을 저감할 수 있는 방법을 찾을 수 있었다, 이를 위해서 가압장의 인버터 설치는 물론이고 펌프의 최적운영을 위한 프로그램을 장착하여 가압장을 운영한다면 보다 경제적인 운영이 될 수 있을 뿐만 아니라 실제 상수관망에서 발생할 수 있는 여러 가지 피해를 최소화할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제5권2호
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• pp.73-80
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• 2002

운영 자료의 조사$\cdot$분석을 위해 수도권 광역상수도의 취수장, 가압장 및 정수장들을 발문하여 각 펌프장에서 관리하고 있는 운전일보, 기기이력카드 등과 한국수자원공사에서 발간하는 월보 및 년보와 각 단계별 실시설계 보고서 및 준공도소를 수집하여 통계 처리한 결과를 요약하여 보면 다음과 같다. 각 단계별 수도권 광역상수도의 취수량 및 송수량은 운영을 시작한 초기부터 1990년까지 증가하다가 점점 수량이 감소하는 추세이다. 팔당 1 취수펌프장은 계획 취수량의 $95.5\%$, 2 취수펌프장은 $89.8\%$를 공급한 후 계속 감소되었고 설계 시 $100\%$의 용수량을 만족시키지 못하고 있다. 이러한 현상은 최근 IMF로 인하여 건설경기 둔화와 용수 수요량이 감소하였을뿐만 아니라 지방자치단체별로 취수펌프장을 독자적으로 건설하여 수요량 감소가 심화되었기 때문인 것으로 판단된다. 각 단계별 광역상수도 중 펌프의 운전토출압력과 운전흡입압력으로 부터 전양정을 계산하여 보면 설계된정격양정보다 낮은 수치인 저양정$\cdot$대유량으로 운전되고 있음을 알 수 있다. 이러한 운전은 캐비테이션을 발생시키고 이로 인하여 임펠러에 침식이나 균열이 발생하여 10년에 한번씩은 임페러를 교체한 것으로 나타났다. 그리고 펌프의 교체 주기는 $15\~20$년인 것으로 조사되었다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제22권1호
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• pp.1-16
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• 1993

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.15-27
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• 2021

In this study, the effect of design factors in a pump station on the pressure variations which are the main cause of water hammering has been investigated by numerical simulations. As design factors, the flow rate, Young's modulus, diameter, thickness, roughness coefficient of pipeline are considered. The relationships between the pressure variations and the design factors are analyzed. The results show that the pressure variation increases sensitively with the flow rate and Young's modulus, and increases gradually with the thickness and roughness coefficient of pipe, whereas it decreases with the pipe diameter. The wavelength of the pressure wave becomes longer for a smaller Young's modulus, a smaller pipe thickness and a bigger pipe diameter. These relationships are nondimensionalized, and logarithmic curve-fitted functions are proposed by regression analysis. Most effective factors on the nondimensional pressure variation is Young's modulus. Flow rate, roughness coefficient, relative thickness and pipe diameters are the next impact factors.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1840-1841
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• 2011

본 논문은 최근 에너지 절감 및 생산성 향상, 품질 향상, 원가 절감에 지대한 영향을 미치고 있는 인버터의 제어방안에 대한 연구이다. 보다 효율적인 펌프운전을 위해 댐 원수를 취수하는 인라인 가압장에 정밀성과 제어성능이 우수한 가변속 전력변환장치인 인버터가 적용되어 운영되었다. 하지만 인버터 1대 적용시 고 rpm에는 효율이 급격하게 떨어져 전력요금 상승을 가져오고 또한 펌프기동반 내부 온도 상승 및 권선온도 상승을 가져옴으로써 전반적인 효율 저하를 나타나게 됨에 따라 인버터 조합 운전 방안을 찾고 에너지 절감 방안을 모색하고자 실제 적용사례를 중심으로 연구되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.289-298
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• 2000

본 연구에서는 대구광역시에 위치하고 있는 서변 펌프가압장에서 발생되는 수격압을 최소화하기 위해 사용되는 감압밸브와 공기밸브의 최적 위치결정과 감압밸브의 최적 열림정도를 도모하였다. 가압장에서 발생하는 펌프의 급정지에 기인한 수격현상은 특성선방법을 이용하여 모의를 하였다. 최적화 방법은 강력한 탐색능력을 가지고 있으며 특히 비선형 문제를 해결하는데 탁월한 성능을 가지고 있는 유전자 알고리즘을 이용하여 실시하였다. 유전자 알고리즘의 계산결과는 감압밸브의 열림시간을 적게 할수록 최고 압력수두의 완화에 효과적이고, 열림시간을 크게 할수록 최대부압의 완화에 효과적임을 알 수 있었다. 본 연구는 특성선방법을 기반으로 하는 관망부속물들의 해석이 유전자 알고리즘과 결합되어 관로내 관로부속물의 최적설계에 도움을 줄 수 있음을 보여준다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.276-281
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• 2009

장거리 용수공급 시스템에서 전력비용은 전체 운영비용의 큰 부분을 차지한다. 본 연구는 시간단위의 펌프와 배수지 시스템의 최적 운영계획을 수립하기 위해 동적계획기법에 기초한 방법론을 제시하고 있다. 해석방법은 가용 가능한 펌프의 효율적 운전과 전력요금체계, 시간대별 용수수요추이 그리고 배수지 특성과 송수관로의 제약조건 등을 고려하였다. 이를 위해 적용 가능한 시스템 운영목적과 제약조건이 제시되었고 개발된 방법은 수도권 광역상수도 양주계통의 2개 가압장과 5개 배수지를 대상으로 적용되었으며, 적용결과는 상당한 수준의 펌프운전비용을 절감할 수 있는 것으로 나타났다. 이와 같은 방법은 생애주기 비용 최소화 측면에서 실제 용수공급 시설 운영과 대규모 용수공급 체계의 설계 등에 적용이 가능하다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2001년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.191-196
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• 2001

In the systems with largely pipe head loss, variable speed pumps are generally used because substantial energy saving can be expected from such systems by controlling pump speed and also they offer simpler maintenance and operational ease even in conditions where abrupt changes In flow rate and head can occur. The invertor or the fluid coupling system are mainly adopted to control the rotating speed. In this paper, operating conditions at Migum pressing pump station(5 stage), where the fluid coupling system was the first installed for KOWACO, are investigated and analysed so that information thus gained can be usefully employed in the efficient operation of variable speed pump in new installations of in-line booster pumping station.