• 한국수자원학회논문집
• /
• 제43권7호
• /
• pp.609-623
• /
• 2010

본 논문에서는 시스템다이내믹스(System Dynamics, SD) 방법론에 입각하여 상수도 시스템의 운영에 내재된 피드백 루프 메커니즘(feedback loop mechanism)을 상수관로의 유지관리와 연관하여 규명하고, 관로 상태의 변화가 전체 시스템에 미치는 영향을포함한 상수도 시스템의 운영지표를예측하여 상수도 시스템의 효율적인운영 및 유지관리를 지원할 수 있는 SD 컴퓨터 모의 모형(simulation model)을 개발하였다. 개발된 모형은 물 공급(water supply) 모형, 관로 유지 관리(pipe maintenance) 모형 및 상수도 재정(water supply business finance) 모형으로 구성된다. 연구대상 지역 상수도 시스템의 운영 자료를 개발된 모형에 적용하여 모형을 검증하고 시스템의 과거 및 미래의 운영 상태를 추정하였으며, 시스템의 운영에 큰 영향을 미치는 정책 지렛대를 발견하였다. 정책 지렛대 발견을 위해 모형의 외부변수의 변화에 대한 연구대상 시스템의 주요 운영지표의 민감도가 분석되었는데 관로의 유지관리에 연관된 외부변수는 누수수량과 관로의 변화에는 큰 영향을 끼치나, 유수율을 비롯한 주요 운영지표에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 관로의 유지관리와 유수율과 같은 주요 운영지표 간의 관계를 보다 정확히 모형화하기 위해서는 관로의 누수 또는 사고로 인해 발생하는 사회적 비용의 발생과 그 전파 메카니즘이 모형화되어야 할 것으로 분석된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제53권11호
• /
• pp.1015-1024
• /
• 2020

최근 인천, 서울 적수 사고와 같은 관로 내 수질오염 사고가 지속적으로 발생되고 있다. 이러한 수질문제를 인지하기 위해서는 적절한 위치에 수질계측기를 설치하고 미리 계측하여 수용가의 수도꼭지까지 물 공급이 되기 이전에 발견 혹은 차단할 필요가 있다. 그러나 모든 관로에 수질계측기를 다수 설치하는 것에는 유지비용증대와 같은 한계점이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 관로 내 수질문제 인지를 위한 유속기반의 수질계측기 설치위치를 결정하고 우선순위를 선정하는 방법론을 제안하였다. 제안된 절차를 관 파괴 시나리오와 국내에서 실제 운영 중인 비상연계관로가 포함된 관망운영 시나리오에 적용해 수질계측기 위치를 결정하고 결과를 분석하였다. 결정 결과 개별적인 관로의 파괴와 비상연계에 의한 비정상상황 발생시 대수용가와 탱크 주변, 그리고 비상연계관로 인근에 위치한 관로의 유속이 급격히 변하여 탁수발생에 의한 수질사고가 나타날 수 있을것으로 나타났다. 제안된 유속기반의 수질계측기 위치 결정 절차는 향후 관 청소를 위한 차단 및 비상관로 운영 계획 수립 등 수질모니터링 지점 선정 기법으로 활용 가능할 것으로 기대된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.54-60
• /
• 2010

액체로켓엔진 시스템의 시동 및 정지 또는 추력 제어와 같은 천이 작동시 동특성을 예측하기 위한 선행 연구로서 추진제 공급 시스템의 구성품에 대한 동특성 모델링을 수행하였다. 연료 공급계통과 산화제 공급 계통의 구성품들은 재생냉각채널을 제외하고 같은 것으로 가정하였다. 동특성 모델링의 대상 구성품은 펌프, 관로, 오리피스, 제어 벨브, 재생냉각채널, 인젝터 등이며 실제 엔진 시스템의 축소모형에 대한 수력시험을 통해 각 구성품의 동특성 모델링을 검증하였다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제51권11호
• /
• pp.977-987
• /
• 2018

상수관망시스템의 운영목적은 탄력성을 높여 각종 비정상상황에 유연하게 대처할 수 있는 방향으로 점차 변화하고 있으며 이에 따라 비정상상황에 따른 단수구역 발생에 대한 사후대책 대비를 통한 탄력성 향상이 필수적이다. 이를 위한 가장 효율적인 방법은 수계전환에 따른 비상공급 수원확보이며, 비상관로를 통하여 인접 배수블록으로부터 단수된 구역에 용수를 공급할 수 있다. 성공적인 비상연계 운영을 위해서는, 수리학적 해석을 통하여 시공간적인 측면에서의 공급성능을 평가해야 한다. 비상연계 시, 공간적인 범위를 결정하는 주요 요소는 관경, 위치 및 관저고와 같은 비상관로에 해당하는 제원이며, 시간적인 범위를 결정하는 주요 요소는 연계배수지의 용량과 정수장에 공급 가능한 추가수량이다. 본 연구에서는 A시의 상수관망에 대하여 배수지 1지에 문제가 발생하여 타 배수지들로부터 비상연계를 받는 시나리오에 대하여 모의를 진행하였다. 배수지의 저류량 및 유입량에 대한 모의를 위하여 Advanced-Pressure Driven Analysis 모형을 사용하였으며, 수리해석 결과를 바탕으로 공급범위기준지표 및 공급시간기준지표를 산정하여 연계공급성능에 대한 다각도적인 평가를 진행하였다. 이에 비상연계에 대하여 소비자들이 실제 체감하는 공급성능을 시공간적인 측면에서 파악할 수 있었으며, 설계제원의 타당성에 대한 검토가 가능하였다. 이는 비상연계 성능향상을 위한 구조적 대책 및 비구조적 대책 수립에 대한 의사결정에 용이하게 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제56권1호
• /
• pp.6-13
• /
• 2018

석탄화력발전소 온배수열 활용하여 발전소 인근지역 시설농업에 난방열을 공급하는 사업의 배관투자비는 설치거리에 비례하여 증가하고 발전소와 떨어진 거리는 경제성 확보에 문제를 낳는다. 또한, 설치거리가 짧은 경우는 난방열 수요 확보가 어려워 경제성 확보의 문제가 있을 수 있다. 본 연구에서는 기준 열배관로 신설길이 1 km에 대한 경제성 평가와 열배관로 신설길이 변동에 따른 민감도를 정부지원금 수준, 난방열 수요량 수준과 정부지원금 증가에 따른 경제성 확보가능 열배관로 신설거리 수준에서 분석하였다. 분석결과 기준 열배관로 신설길이에서는 NPV 131백만원, IRR 15.73%로 경제성을 확보 가능한 것으로 평가되었다. 다만, 민감도 분석결과 열배관로 신설길이가 2.6 km를 초과하는 경우 NPV가 음수로 나타나 경제성을 확보하지 못하는 것으로 분석되었다. 결과적으로 초기투자비의 50%를 정부가 지원하는 경우 5.3 km, 80%를 지원하는 경우 11.4 km 이내에서 경제성을 확보하는 것으로 분석되었다. 기준 열배관로 신설길이에서는 난방열 수요가 기준 열수요 대비 62% 수준 이하로 감소하는 경우 경제성이 없으며, 열배관로 신설길이가 2 km에서는 기준 열수요 대비 14%만 감소하여도 경제성을 확보하지 못하는 것으로 분석되었다. 초기투자비대비 정부지원금 비율이 증가하는 경우 열배관로 신설거리의 탄력성이 증가하여, 열수요 1단위에서 부담하는 시설투자비인 고정비가 감소한다. 이는 단위당 생산원가가 감소하는 효과로 나타나고 시설농업에 더 저렴한 수준으로 열을 공급할 수 있음을 의미한다. 정부지원금은 열배관로 신설거리가 증가하는 효과로 경제성이 확보될 수 있고, 열수요 개발가능 범위 증가에 따라 추가적인 경제성을 확보할 수 있다. 초기투자비 대비 정부지원금 비율이 증가할수록 생산단가 감소로 인한 시설농가의 에너지비용 또한 감소할 것으로 예측된다. 본 연구결과는 발전소 온배수열 활용사업에 대한 정부지원금의 효과성을 경제적 평가측면에서 분석한 점에서 의의를 가지며, 향후 시범적용 또는 Pilot 단계의 실제 적용사례를 기반으로 한 경제성 평가결과에 대한 필요성을 제기할 수 있는 근거가 된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
• /
• pp.422-423
• /
• 2008

배전설계기준에 따르면 관로를 포설할 때 9공 초과시 도로 양측으로 시공하거나 전력구를 시공하게 되어 있으나 현장의 각종 지하 매설물 및 공사 예산 등 여러 가지 문제들로 인해 다회로 공법에 대한 검토가 필요한 실정이다. 본 논문에서는 A지점의 사례를 통해 케이블 허용전류 계산 프로그램(CYMCAP)을 이용하여 관로 이격거리에 따른 허용전류 값을 비교 검토하였다. 향후 전력수요 증가에 따른 대용량 배전선로의 안정적인 전력 확보를 위해서 다회로 공법 개발과 동시에 국내 지역적 환경 특성과 케이블 특성 등을 고려한 파라메타를 정립하여 정확한 허용용량을 산정하는 것이 중요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.864-868
• /
• 2008

상수도는 깨끗하고 안전한 물을 수용가에 공급하기 위한 시설로서 수요량의 증가에 따라 신규 및 확장사업이 계속되고 있으나, 계획의 일관성이 부족한 상태에서 건설된 관로시설은 노후화의 진행에 따라 통수능 저하, 정체구역 발생, 누수 및 관로의 파손으로 인한 급수중단, 지역적 시간적 수압불량 및 수량부족, 녹물을 비롯한 수질의 악화 등 구조적 기능적 문제를 사회 곳곳에서 야기하고 있다. 이러한 상수관로의 송수 및 급배수과정에 대한 정확한 성능평가와 진단을 위하여 우리나라 실정에 적합한 합리적이고 과학적인 평가지표를 개발하고 소프트웨어화 하였다. 이는 관망의 성능평가에 필요한 데이터베이스, 수리학적 적정성, 수질 안전성, 관로시설 노후도 등을 추정할 수 있는 모델군과 측정자료 등을 근거로 의사결정을 지원하는 것으로 구성되었다. 또한 CAD 및 GIS를 기반으로 하여 누구나 손쉽게 관망해석에 필요한 관망도를 작성하고 수량 및 수질예측 시뮬레이션 모델을 통하여 지하 상수관망의 흐름을 예측할 수 있고 노후 수도관 평가 및 잔존수명 추정모델을 포함하고 있다. 이를 활용하여 관망의 성능평가 및 진단을 실시하여 대상관망이 가지고 있는 문제점을 파악하고 이를 근거로 시설의 개량이나 운영의 개선방안을 도출하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
• /
• pp.131-131
• /
• 2017

상수관의 노후화로 인해 상수관망의 안정성 확보와 지속적인 용수공급에 대한 신뢰성을 증대시키는 것이 중요해지고 있다. 용수공급시스템을 구성하는 상수관의 파괴가 빈번하게 발생하며, 관 파괴 시에 수리, 교체를 위해서 관망의 일부분은 차폐가 되어 해당 지역의 용수 수요자는 수리, 교체작업이 끝날 때까지 단수가 불가피하다. 이런 불편함과 손실을 최소화하기 위한 방법을 찾는 것은 상수관망의 유지관리에서 중요한 문제이다. 상수관망의 부분적 격리는 오염물에 의한 상수관망의 오염, 테러로 인한 독극물의 유입 시 물질의 확산 방지, 상수관망을 이루는 각종 구조물의 고장수리 및 유지 보수 작업 등의 상황을 위해 필수적이다. 상수관망의 부분적 격리를 분석하기 위해서는 '고립구역'이라는 개념이 필요하다. 관 파괴시 밸브가 닫히면서 해당 관과 연결된 관들 또한 함께 격리되는 부분을 '고립구역'으로 정의한다. 관이 두 개의 밸브를 양 끝에 가지고 있는 경우와 독립적인 절점 또한 하나의 '고립구역'으로 정의할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 '고립구역'을 실제 상수관망에서 탐색해서 정의할 수 있는 알고리즘을 제시하였다. 뿐만아니라 상수관 파괴 시 복구를 위해 파괴된 관을 포함한 고립구역이 차폐될 경우, 세그먼트내의 관들은 수원지로부터의 물공급에 차질이 생길 수 있다. 특정 관들의 고립구역이 수원지로부터 유일한 용수공급경로일 경우 고립구역의 차폐로 인해 해당 관들의 용수공급도 끊어지게 되는데 이러한 영역을 '비의도적 고립구간'이라 한다. 본 연구에서는 이러한 '비의도적 고립구간'을 실제 상수관망에서 탐색하여 정의할 수 있는 알고리즘을 제시하였다.

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

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.139-143
• /
• 2011

금속분말을 청정 에너지원으로 이용하기 위해 금속분말 소형 연소기의 구현이 필요하다. 이를 위한 기초 연구로서 점화성이 뛰어나면서도 경제적인 수십 마이크로 크기의 마그네슘(Mg) 분말을 대상으로 고온 증기(steam)와의 연소 현상 대해 연구하였다. 본 연구에서는 연소실 내 체류시간 및 혼합 효율을 증가시키기 위해 와류 유동을 연소기에 적용하였고 아르곤(Ar) 이송가스를 이용해 마그네슘 분말을 공급하였다. 안정한 화염을 유지시키기 위하여 이송가스의 유량을 변화시켜 공급되는 마그네슘의 양을 조절하였고, 고온 증기의 공급량은 니들 밸브의 개도를 조정하거나 우회시킨 관로로 증기의 일부를 배출함으로써 조절하였다. 고온의 점화원을 사용하여 증기 분위기 내 마그네슘 분말을 점화시켜, 대기압 환경에서 마그네슘/증기/아르곤의 지속적인 화염을 구현하였다.