• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.463-463
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• 2023

국내 수도관 보급률이 증가하면서 기존 노후화된 수도관들과 추가로 노후화된 수도관들이 증가하고 있다. 경과년수가 오래된 시설이 증가하는 것은 잠재적인 사고발생 위험을 증가시킨다. 실제 노후화된 상수도 시설물로 인해 단수, 누수, 수질오염, 지반함몰 발생이 증가하는 추세이다. 이러한 현상들은 시민들의 생활과 안전, 경제활동에 직접적인 영향을 끼치기 때문에 이에 대한 대책 마련이 시급한 상태이다. 본 연구에서는 AI를 기반으로 상수도관의 노후도 및 위험도를 예측하는 모델을 설계하고자 하였다. 대상지역을 인천광역시 서구로 선정하여 유량과 수질의 실시간 계측데이터를 수집하였다. 딥러닝 기법 중 하나인 LSTM(Long Short-Term Memory)을 이용하여 데이터를 예측하였고, 결정계수(R²)와 RMSE(Root Mean Square Error)로 학습데이터와 검증데이터의 비율을 정하여 예측도를 평가하였다. 유량과 수질 데이터 중 80%는 학습데이터로 20%는 검증 데이터로 분리하였고, LSTM의 셀과레이어 수를 해석에 적합한 범위로 설정한 결과, 실제값과 예측값이 높은 상관성을 보이는 것으로 나타났다. 예측된 유량 및 수질의 결과는 상수도 관리에 중요한 정보를 제공하며, 사고 위험도 평가와 관 노후화에 따른 대응력을 향상시키는 데 도움이 될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.110-110
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• 2018

상수관로의 노후화는 단수유발, 수압부족 및 수질악화, 싱크홀 발생 피해와 누수로 인한 경제적 손실 등을 초래한다. 최근 상수관로의 노후화에 의한 피해가 심각해짐에 따라, 환경부에서는 전국적으로 노후관로를 개량 및 교체하는 작업을 시행하고 있다. 다만, 모든 노후관로를 일시에 보수 및 교체하는 것은 불가능하므로, 사용 중인 관로의 노후도를 정량적으로 판단하여 개량우선순위를 결정해야한다. 현재 국내에서는 '상수도 기술진단' 매뉴얼에 따른 관망성능평가 결과를 이용하여 상수관로의 노후화 정도를 평가하고 있다. 이는 평가항목 별로 기준을 나누어 조건값과 가중치를 부여하고, 총 점수를 합산하여 해당 관로의 평가 점수에 따라 등급을 판정하게 되는 점수평가법이다. 본 연구에서는 기존의 점수평가법과의 비교를 통하여, ANN(Artificial Neural Network)-Clustering 기법이 상수관로의 노후도 평가를 위한 새로운 평가방법이 될 수 있음을 제시하였다. 본 연구는 강원도 Y지역의 상수관로를 대상으로 진행하였으며, 기존의 관망성능평가 항목을 이용하여 전체 관로를 세 가지 등급으로 분류하여 노후도를 평가하였다. 또한 ANN-Clustering방법의 적용 가능성을 판단하기 위하여 기존의 점수평가법 결과와 비교분석을 실시하였으며, 전체 대상관로의 노후도 정도를 직관적으로 파악할 수 있도록 계산된 노후도 등급을 관망도에 도시하였다. ANN-Clustering방법은 관로의 다양한 특성값을 손쉽게 변경하여 적용할 수 있으며, 기존의 점수평가법과 더불어 상수관로의 유지관리를 위한 보다 객관적이고 합리적인 관망성능평가법이 될 수 있을 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.402-402
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• 2023

상수관망은 충분한 양질의 수돗물을 공급하기 위한 사회기반 시설물이다. 상수관로의 노후화, 누수 등은 수도 사고 발생의 가능성을 증가시키고, 수돗물 안전성에 대한 신뢰도를 감소시킨다. 수돗물 공급 전 과정을 인공지능(AI), 정보통신기술(ICT)과 결합한 지능형 상수도관 예측 및 관리 시스템을 구축하여, 상수도 수질 사고를 조기에 감지하고 사전에 취약지점을 예측할 필요가 있다. 이를 위해서는 상수관로의 위험도를 평가하기 위한 체계적인 데이터와 기준이 필요하다. 본 연구에서는 상수관로의 위험도 예측모델을 개발하기 위해 상수관로 위험도와 관련된 평가 인자를 선정하고 분류하였으며, 각 인자의 명확한 기준을 제시하였다. 국내·외 상수도 위험도 평가 항목에 대한 자료를 비교 및 분석하였고, 전문가 자문을 통해 인자를 정립하여 상수관로 위험도 평가 지표를 개발하였다. 개발된 평가 지표의 현장 적용성과 실효성 검증을 위해 정량적인 데이터 확보가 가능하고 상태를 평가할 수 있는 대상 지역을 선정하였다. 문헌 자료의 평가항목들과 전문가 의견을 바탕으로 상수관로 위험도 평가 인자를 31개의 직접 인자와 5개의 간접 인자로 구분하였고, 인자별 평가 기준을 제시하였다. 직접 인자는 노후화 정도를 파악할 수 있는 노후도 평가 항목, 지역 특성을 반영한 토양 부식성 항목, 실시간으로 측정하여 결과를 제공하는 실시간 계측 항목, 직접적인 수질 결과를 제공하는 정수장 수질 항목, 상수관로의 건전성을 평가하는 자산관리 항목으로 분류하였다. 추후, 위험도 평가 운용을 위한 알고리즘을 개발하면 상수도 사고 위험에 대한 예방 및 대응 전략을 수립할 수 있을 것으로 기대된다.

• 수도
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• v.22 no.3 s.73
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• pp.34-55
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• 1995

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.496-496
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• 2023

상수도관의 노후화 등으로 발생하는 누수는 안정적인 급수운영을 저해하고 경제적 손실을 발생시킬 뿐만 아니라 지반 침하 등 2차 피해가 발생할 수 있다. 상수도관 누수는 배관 내·외부 부식으로 발생하는 핀홀(Pin Hole)로 인한 관통누수, 강관 용접 시 발생하는 시공불량, 볼트 및 고무패킹 등 부자재의 노후화, 굴착 등 작업에서 발생하는 물리적 충격 등 여러 원인으로 발생할 수 있다. 상수도관에서 누수가 발생할 경우, 관 내부수가 관 밖으로 유출되어 발생하는 파열음, 유출수와 지반과의 마찰로 인한 진동 및 소음 등이 발생할 수 있다. 청음식, 상관식 누수탐사와 같은 기존 누수탐사 방식은 전문가의 경험에 대한 의존도가 매우 높으며, 기존 장비의 특성상 비금속관 및 대구경관 등 특정 환경에서는 적용이 어려우며, 효율적인 탐사가 쉽지 않은 실정이다. 이에 대한 해결책으로 본 논문에서는 상수도 누수가 의심되는 구간을 대상으로 실시간 누수음 데이터 수집 및 인공지능(Artificial Intelligence) 분석을 실시하여 기존 조사방법보다 효율적이고 신뢰성 있는 누수탐사를 수행한 사례를 분석하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.482-482
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• 2023

상수도관은 사용년수가 경과함에 따라 노후화가 진행되며, 노후화된 상수관은 내부적으로 부식, 이물질 퇴적, 균열 등의 현상이 발생하게 되고, 이는 결국 수질문제로 연결되어, 탁수사고 발생 확률증가의 주요 원인이 되고 있다. 국내 상수도관의 경우 매설년수의 증가로 인해 내구연한이 도래한 상수관망의 비중이 점차 증가하고 있으며, 2019년 서울시 문래동 수질사고, 2019년 인천 붉은 수돗물 사고, 2022년 안양 동안구 탁수사고, 2022년 여수시 웅천 탁수사고 등 관의 노후화로인한 탁수 사고가 빈번하게 발생되고 있어 수도 사용자에게 불편함을 끼치고 있다. 현재 정수장 및 상수관망에 설치된 탁도계를 통해 수질에 대한 감시를 진행하고 있지만, 경제적인 문제로 인해 모든 상수도관에 탁도계를 설치하기에는 현실적으로 불가능하며, 제한적인 탁도계의 개수를 통해 수질에 대한 감시 및 관리를 진행하고 있는 실정이다. 이러한 상황으로 인해 탁수사고 발생 시 발생 원인분석 및 최초 발생위치 결정이 쉽지 않으며, 보수 보강을 통한 상수도관의 정상화까지 오랜 시간이 걸리게 된다. 이에 본 연구에서는 상수관망에서 탁수 발생 시 최초 발생 위치를 결정할 수 있는 기법을 개발하였으며, 이를 실제 상수도관망에 적용하여 탁수발생 파이프를 탐지하였다. 탁수사고 발생 시 실측된 수질 데이터의 부족으로 인해 임의의 파이프에서 탁수가 발생하였다고 가상의 탁수 발생시나리오를 가정하였으며, 완전혼합농도식을 통해 관망에 설치된 탁도계의 NTU(Nethelometric Paultity Unit) 농도를 계산하여 가상의 탁수발생 시나리오를 상수도관망에 적용하였다. 이후, 역추적 계산기법을 통해 파이프의 초기 NTU 농도를 변화시켜주며 관망내 설치된 탁도계의 NTU 농도를 계산하였으며, 가상 시나리오를 적용하여 계산된 탁도계의 NTU 농도와 역추적 계산법을 적용하여 계산된 탁도계의 NTU 농도의 Percentage Error를 비교/분석하여 탁수 발생 파이프를 탐지하였다. 분석결과, 가상 시나리오의 최초 탁수발생 파이프와 역추적 계산법을 적용하여 탐지한 최초 탁수발생 파이프의 위치가 일치하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 개발된 역추적계산을 통한 탁수발생 파이프 탐지기법을 실제 관로 교체사업에 활용한다면 파이프의 개선 우선순위를 보다 명확하게 판단할 수 있으며, 더 나아가 상수도 관망의 유지관리에 활용하여 경제적이고 효율적인 상수관망 시스템관리를 할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.374-374
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• 2022

상수도 시스템은 물을 수용가에 깨끗하고 충분하게 공급하는 사회기반시설 중 하나이다. 최근 상수도관로 노후화로 인하여 발생하는 누수, 적수, 단수 등의 피해를 방지하기 위하여 상수도관로 점검 및 진단을 수행하고 관 상태를 평가하여 해당 요소에 대한 보수 및 보강을 시행하고 있다. 하지만 기존의 정비사업은 관 노후도를 고려한 보강계획을 수립하여 효과적인 상수도 시스템 정비를 위하여 상수도관로에 영향을 미치는 수리 및 수질 평가를 통합적으로 고려한 보강 우선순위 결정이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 상수도 시스템의 구조적, 비구조적 평가 인자를 동시에 고려한 시스템 보강 우선순위 선정을 위한 통합평가 기술을 제안하였다. 보강 우선순위 선정을 위하여 실제 상수도관로가 설치된 지역을 대상으로 상수도관로의 수리. 수질, 관 상태 등의 구조적 인자와 중요시설, 단수 시 피해인구 등의 비구조적 인자를 고려한 통합평가를 수행하였다. 구조적 인자 중 수리 및 수질 인자는 수리해석기법을 이용하여 기준치 통과 여부에 따라 평가하였으며 상수도관로의 관 상태는 관로의 제원, 매설 깊이, 노후도 등의 기준으로 평가하였다. 이러한 평가를 바탕으로 우선순위 선정을 위해 다기준의사결정법을 이용하여 상수도관로의 보강 우선순위를 선정하였다. 본 통합평가는 상수도관로의 구조적, 비구조적 위험도를 정량적으로 인지할 수 있을 뿐만 아니라 비구조적 인자를 고려하여 기존의 평가방법보다 더 신뢰할 수 있는 결과를 제공한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.371-371
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• 2022

하천관리지리정보시스템(RIMGIS)은 하천정보의 표준화 및 전산화를 통한 정보제공과 하천에 관련한 업무를 지원하기 위해 개발된 시스템으로 5개의 지방국토관리청에서 관리하고 있는 하천대장 및 부도, 구조물도 등의 다양한 하천 관련 정보를 정보화하여 인허가 및 하천기본계획 등의 하천업무를 신속하고 효율적으로 수행할 수 있도록 운영되고 있다. 국가 주요 기반시설을 생애주기 관점에서 관리하고 소요재원의 확보근거를 마련하고자 "지속 가능한 기반시설 관리 기본법"이 제정되었고 최근에 시행되었다. 이에 따라 국토안전관리원에서는 도로·철도·철도 하천 등과 같은 사회기반시설(15종)의 노후화에 대비하여 전략적인 투자와 관리방식 도입을 목적으로 인프라 총조사 사업을 진하천 등과 같은 사회기반시설(15종)의 노후화에 대비하여 전략적인 투자와 관리방식 도입을 목적으로 인프라 총조사 사업을 진행하고 관리를 위해서 기반터 시스템을 도입하였다. 하천관리지리정보시스템과 기반터 시스템은 하천 기반시설의 정보가 데이터베이스에서 다뤄진다는 점에서 유사하지만, 기반터 시스템은 하천관리지리정보시스템과 달리 유지관리 측면에 대한 필요한 보수 주기, 필요 예산 등과 같은 정보를 산정할 수 있도록 프레임워크가 구성되어 있다. 그러나 하천과 기반시설의 코드를 연결하는 작업들은 현재 상황에서는 미흡한 실정이고, 유지관리와 시설물의 노후화를 가속화하는 홍수와 침수피해 등을 전체적으로 고려할 수 있는 방안에 대한 연구도 미진한 상황이다. 이에 본 연구에서는 하천 기반시설의 유지관리를 위해 하천, 제방, 인명에 대한 위험지수를 고려한 잠재 인명피해 위험도와 잠재 홍수피해 위험도를 평가기준으로 설정하고 적용하였다. 또한 이를 포함시킨 투자우선순위 평가기법을 도입하여 감가상각과 위험요소 등을 고려할 수 있는 데이터베이스 구성 방안을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.108-108
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• 2018

상수관의 노후화 혹은 공사 중 작업자의 실수, 또는 자연재해 등에 의해 상수관망 내 파손 관이 발생할 경우 파손된 관의 보수 및 교체 작업을 위해서는 파손 관과 인접한 밸브를 차폐하게 된다. 이로 인하여 관망의 일부 지역에 물 공급이 차단되는 단수구역이 발생하게 되며, 단수구역은 밸브를 닫음으로 인해 파손 관과 함께 격리되는 직접고립지역(segment)과 직접고립지역을 차폐함으로써 의도치 않게 수원으로부터 물 공급이 차단되는 간접고립지역(unintended isolation)으로 구분할 수 있다. 간접고립지역은 차폐된 직접고립지역으로 인해 수원으로부터의 유일한 용수공급 노선이 차단되어 발생한다. 관 파손에 의한 단수 피해를 현실적으로 모의하기 위해서는 밸브위치에 따른 단수구역을 정확히 산정할 필요가 있다. 단수구역은 파손관의 위치뿐만 아니라 차단 밸브의 개수 및 위치에 따라 달라진다. 따라서, 관 파손에 의한 단수피해를 최소화하기 위해서는 각 관로의 파손확률과 절점의 중요도를 고려하여, 적절한 밸브의 위치를 선정해야 한다. 본 연구에서는 관 파손에 따른 단수상황을 모의하여 파손 관에 의한 직, 간접 단수구역을 탐색한 후, 단수용량을 파악하고 이를 최소화하기 위한 밸브의 적정 위치를 최적화 알고리즘을 이용하여 결정하는 방안을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.131-131
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• 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.