• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.505-509
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• 2008

우리나라의 최근에 개발된 신도시나 신시가지를 제외한 대부분이 합류식 하수관망으로 구성되어 있다. 이에 따른 초기강우시 도시 인접하천으로 유입되는 유출수가 수질오염을 가중시키고 있다. 분류식 하수관이 설치된 지역이라도 강우에 의해 도시지역 노면에서 우수관을 통해 하천으로 배출되며 유출수 자체도 오염물질 농도가 높고 유해물질까지 함유하고 있는 경우가 많다. 그러므로 도시하천에 대한 종합적인 수질관리를 위해서는 점오염원뿐만 아니라 초기강우시 도시 유출수의 수질 및 오탁부하량 등 비점오염원에 대한 기초조사 및 해석이 선행되어야 한다고 판단된다. 따라서, 이 연구에서는 도시하천의 초기강우에 의한 유출수의 수질특성을 분석하기 위하여 홍제천, 중랑천, 남가좌배수구역 및 군자배수구역 등 4개 도시유역에서 직접 시료를 채취하여 각 수질항목에 대하여 분석하였다. 수질분석은 환경오염공정시험법이나 표준시험법에 준하였고, 현장에서 실측이 가능한 항목들은 현장에서 측정하였으며, 나머지 항목은 시료를 즉시 실험실로 운반하여 분석하였다. 홍제천은 1996년 8월부터 1997년 9월까지 5개 강우사상의 자료를 분석하였고, 중랑천은 2001년 5월부터 2005년 4월까지 7개 강우사상, 남가좌배수구역은 1995년 7월에서 1997년 9월까지 5개 강우사상, 그리고 군자배수구역은 2005년 4월부터 2007년 9월까지 11개 강우사상에 걸쳐 수질분석을 실시하였다. 분석된 수질자료를 이용하여 도시지역의 초기강우에 의한 초기유출수와 수질의 관계를 분석 비교 하였으며, 또한, 초기유출수에 따른 비점오염원별 상관성을 분석하여 유량 측정을 통하여 보다 손쉽게 총 오염부하량을 산출 할 수 있도록 비유량과 SS, $BOD_5$, COD 등의 수질성분간의 상관계수와 회귀식을 도출하여 이들 상관식으로부터 유량변화에 따른 수질성분의 예측에 활용토록 하였다. 그러나, 외삽구간의 유량에 대한 수질 예측 결과에는 큰 오차가 있을 수 있으므로, 보다 다양한 유량에 대한 수질관측자료로 보완된 상관식의 개발로 극복되어질 수 있을 것으로 판단된다. 이 연구의 성과는 도시유출에서 수질과의 상관성과 도시하천의 유량 수질관리에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.8
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• pp.685-691
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• 2014

River bank filtration techniques seek to improve river water quality via natural processes occurring when river water is induced to a river bank. When water is pumped from multiple wells, phenomenon known as well interference affect pumping rates. Pumping wells of a bank filtration facility are connected by pipelines. In theses cases well interference is caused not only by groundwater drawdown but also by pipe headloss which depend on flow rates. In this work a comprehensive analytical method which handles groundwater flow and pipe flow is used to evaluate interferences and ratios of river water in pumping wells. A realistic case was used as an example.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.400-400
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• 2022

관로 내 빈번히 발생하는 수격압의 발생은 관망 구조물에 피로가 누적되고 관벽에 손상을 발생시켜, 관로 내 누수가 다양한 형태로 생성된다. 관 내 누수가 발생되는 경우 관 내부의 수격압의 발생 시 생성되는 부압으로 인하여 외부 물질이 관으로 흡수되거나 혼합되어 스케일과 미생물의 생성되는 등 관 내의 수질에 악영향을 끼치며 마찰을 증가시켜 통수능이 감소하고 관리에 추가적인 비용을 발생시킨다. 이러한 영향을 방지하기 위해 관 내에서 생성되는 누수를 탐지하기 위하여 수격압을 발생시켜 압력파를 분석하거나 추적을 수행하는 여러 가지 연구들이 수행되었다. 본 연구에서는 현장 관망과 연결된 100A 대구경 관로에 관로 수압 발생장치를 연결하여 기존의 수격압을 발생시켜 분석하는 방법 대신 안전하고 용이한 방법인 압력파를 주입하여 실험을 수행하였다. 실험을 통해 획득한 데이터를 시간상에서 분석하고 Fourier 변환을 통한 빈도상 분석과 Wavelet 분석으로 신호주기에서 누수가 미치는 영향을 파악하였다. 실험 결과에서는 누수에 의한 영향으로 반사파가 직접적으로 변형되는 형태보다 시스템 전체에서 반영되어 수두가 감쇠되는 형태로 나타났다. Fourier 변환을 통해 무누수 조건과 누수조건의 비교에서 누수의 유무에 따른 신호의 형태가 차이를 보였다. 앞선 연구들에서의 누수의 특정한 위치를 찾아내는 형태 대신 신호처리 후 분석을 통해 시스템 전체에서 일어나는 감쇠를 통해 누수 존재 유무를 판별하고자 한다.

• 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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• 2005.05b
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• pp.981-985
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• 2005

상수도 관망은 상수도 운용시스템에서 가장 중요한 부분이다. 그러므로 항상 수요자의 필요에 부응하는 충분한 수량과 좋은 수질로 공급할 수 있도록 적정한 압력 유지와 수량 확보가 되도록 유지 관리 되어야 한다. 이를 위해서는 상수도 관망의 합리적인 해석과 최적의 설계를 통해 수요자가 필요로 하는 양질의 물을 원활히 공급하고 재원의 낭비를 줄여야 한다. 그러나 우리나라의 많은 대도시들의 경우처럼 특히 상수도 시설이 거대해 지고 급수구역이 광범위하며 복잡한 배수시설을 가지고 있는 지역에 있어서는 모든 현상을 정확하게 파악하고 유지관리하기가 매우 어렵게 되므로 운영관리상 많은 문제점이 발생하게 된다. 이러한 문제점에 보다 효율적으로 대처하기 위해서는 가장 기본적으로 현재의 상수도 시설에 대한 수리적 상태를 파악하여야 한다. 따라서 본 논문에서는 대도시 상수도 시설의 효율적 운영 및 확장에 기본이 되는 현재의 상수도 시설에 대한 시설현황, 운영, 수리상태를 파악 하고, 밸브의 개폐에 따른 수리학적 특성 변화를 제시하고자 하였다. 관망 해석에 필요한 입력 자료는 실제 운영되고 있는 광주광역시의 상수도 급배수 관망 시설을 대상으로 산출 하였고 관망해석 프로그램인 Pipenet 98을 이용하여 시뮬레이션을 실시하였다. 본 논문에서 대상 구역에 대해 수리적 특성 변화를 모의한 결과 상수 관로내의 밸브 개폐도를 $100\%$ 유지시켰을 때 평균 수압은 $4.4kg/cm^2$으로 나타났으며 밸브 개폐도 $80\%$일 때의 평균 수압 $4.7kg/cm^2$, 밸브 개폐도 $60\%$일 때의 평균 수압은 $4.69kg/cm^2$으로 나타났다. 밸브 개폐도가 $100\%$일 때가 밸브를 $60\%$와 $80\%$ 개폐시켰을 때보다 $0.3kg/cm^2,\;0.29kg/cm^2$ 낮게 나타나 밸브를 전체 개방 했을 때 관로내의 수압이 상수설계기준에 적합한 수압을 유지함을 알 수 있다. 상수관로 설계 기준에서는 관로내 수압을 $1.5\~4.0kg/cm^2$으로 나타내고 있는데 $6kg/cm^2$보다 과수압을 나타내는 경우가 $100\%$로 밸브를 개방하였을 때보다 $60\%,\;80\%$ 개방하였을 때가 더 빈번히 발생하고 있으므로 대상지역의 밸브 개폐는 $100\%$ 개방하는 것이 선계기준에 적합한 것으로 나타났다. 밸브 개폐에 따른 수압 변화를 모의한 결과 밸브 개폐도를 적절히 유지하여 필요수량의 확보 및 누수방지대책에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.10
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• pp.719-728
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• 2019

Valve in water distribution network (WDN), that controls the flow in pipes, is used to isolate a segment (a part of WDN) under abnormal water supply conditions (e.g., pipe breakage, water quality failure event). The segment isolation degrades pressure and water serviceability in neighboring area during the water service outage of the segment. Recent hydraulic and water quality failure events reported encouraging WDN valve installation based on various abnormal water supply scenarios. This study introduces a scenario-based optimal valve installation approach to optimize the number of valves, the amount of undelivered water, and a shortest water supply path indicator (i.e., Hydraulic Geodesic Index). The proposed approach is demonstrated in the valve installation of Pescara network, and the optimal valve sets are obtained under multiple scenarios and compared to the existing valve set. Pressure-driven analysis (PDA) scheme is used for a network hydraulic simulation. The optimal valve set derived from the proposed method has 19 fewer valves than the existing valve set in the network and the amount of undelivered water was also lower for the optimal valve set. Reducing the reservoir head requires a greater number of valves to achieve the similar functionality of the WDN with the optimal valve set of the original reservoir head. This study also compared the results of demand-driven analysis (DDA) and the PDA and confirmed that the latter is required for optimal valve installation.

• Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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• v.23 no.1
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• pp.77-87
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• 2009

In existing systems, the best method inhibiting corrosion control in water distribution systems is to reduce water corrosiveness. Water corrosion can be decreased by controlling water quality through simple water treatment in treatment plants. On this research, we study the characteristics of tab water qualities in domestic areas, assessment of corrosive water quality and the method of water quality monitoring. This review presents the method of water quality monitoring which is the most applicable. Monitoring for corrosion control in waterworks system is the most proper method; It can prevent serious accidents economically and reduce civil appeals. Surely we should assess corrosive water quality in tab water, and introduce water treatment methods to control corrosive water quality before monitoring for corrosion. According to a lot of researches, it has been proved that simple water treatments can reduce the pipe corrosion. In this review we should indicate that we do not control of the corrosive water quality due to domestic conditions, we should monitor the water quality basically. Therefore, we recognize how the existing water quality can cause problems on pipeline corrosion, how to deal with it. Then it will be possible to apply water quality monitoring for corrosion control in water distribution system. Monitoring for corrosion control can be expressed by LI index, it is already known in literatures. This review presents more simple method than existing methods than existing ones we expect to apply these methods to SCADA in the future.

• Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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• v.26 no.5
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• pp.609-617
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• 2012

A dynamic water quality model is presented in order to simulate water quality under slowly varying flow conditions over time. To improve numerical accuracy, the proposed model uses a lumped system approach instead of extended period simulation, unlike the other available models. This approach can achieve computational efficiency by assuming liquid and pipe walls to be rigid, unlike the method of characteristics, which has been successfully implemented in rapidly varying flows. The discrete volume method is applied to resolve the advection and reaction terms of the transport equation for water quality constituents in pipes. Numerical applications are implemented to the pipe network examples under steady and unsteady conditions as well as hydraulic and water quality simulations. The numerical results are compared with EPANET2, which is a widely used simulation model for a water distribution system. The model results are in good agreement with EPANET2 for steady-state simulation. However, the hydraulic simulation results under unsteady flows differ from those of EPANET2, which causes a deviation in water quality prediction. The proposed model is expected to be a component of an integrated operation model for a water distribution system if it is combined with a computational model for rapidly varying flows to estimate leakage, pipe roughness, and intensive water quality.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.391-391
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• 2022

상수도관은 시간이 경과됨에 따라 노후화가 진행되고 탁수 및 적수문제를 일으킬 가능성이 높아진다. 현재 우리나라는 전체 상수도관 중 경과년수를 초과한 노후 상수도관이 많은 부분을 차지하고 있기 때문에 개선이 시급한 실정이다. 하지만 전체 상수도관을 교체하는 것은 막대한 예산이 필요하기 때문에 현실적으로 어려운 문제이므로 상수도관의 적수 및 탁수 위험도 분석을 통하여 상수도관의 교체 또는 개량 우선순위를 결정하고 개선사업을 실시하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 적수 및 탁수발생을 일으키는 인자들을 도출하였다. 먼저, 박리위험도와 퇴적위험도로 분류하여 적수와 탁수의 발생 위험도를 분석하였다. 퇴적위험도의 인자에는 평균유속지수, 정체지수, 관경지수, 경과년지수, 그리고 관길이지수를 적용하였고 박리위험도의 인자에는 유속차이지수, 유향변화지수, 영향범위지수, 관길이지수, 그리고 수충격지수를 적용하여 위험도분석을 수행하였다. 적용 지역은 인구 85만명의 중도시이며 4개동에 걸쳐서 위험도분석을 진행하였고 퇴적위험도가 높은 관과 박리위험도가 높은 관을 선정할 수 있었다. 또한 결과분석을 통해 박리위험도와 퇴적위험도 모두 높은 관을 선정할 수 있었다. 박리위험도와 퇴적위험도의 인자들 중에서 유속 관련지수의 경우 박리위험도에서는 유속이 빠를수록 위험도가 높고 퇴적위험도에서는 느릴수록 위험도가 높기 때문에 박리와 퇴적위험도가 모두 높다는 것은 수질문제를 일으킬 가능성이 매우 높은 관으로 판단할 수 있다. 같은 지역(동)에서 박리위험도와 퇴적위험도를 분석한 결과, 최근 개발된 경관년수가 오래되지 않은 지역의 경우는 박리위험도와 퇴적위험도의 최대값과 최소값의 차이가 3배 정도 되는 것으로 나타났다. 하지만 경과년수가 오래된 지역의 경우는 박리위험도의 경우, 가장 높은 관의 박리위험도가 가장 낮은 위험도와 7배 이상이 차이가 났고 퇴적위험도의 경우 약 10배 이상 차이가 나는 것으로 나타났다. 이는 경과년수에 의한 차이뿐만 아니라 인구감소나 인구고령화로 인해 낮 시간 수도사용량이 매주 적어서 발생하는 것으로 판단된다. 향후 본 연구결과를 적용하여 상수도의 적수 및 탁수 발생 위험도가 높은 관로를 선정하고 이에 대한 집중적인 관리감독을 진행한다면 상수도 수질문제로 인한 민원을 대폭 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.215-215
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• 2022

현재 국내 정수시설은 정수공정별 감시제어-데이터수집시스템(SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition)에 기반하여 감시제어 및 모니터링 위주로 운영·관리를 실시하고 있다. 또한, 주요 핵심 공정인 응집제 약품투입, 소독 및 여과 설비 공정의 운영방식에 있어서 선험적 운영지식에 의한 방식으로 운영되고 있기 때문에 지속적인 안정적 운영을 위해서는 표준적이고 체계적인 운영관리 수단이 필요하다. 국외에서는 다양한 운영 조건에 기반한 정수처리 효율을 예측할 수 있는 모의(simulation) 도구의 개발을 통해 기존 운영되고 있는 정수장의 효율을 예측하는 데 활용하고 있는 실정이다. 본 논문은 실시간 운영관리가 가능한 기반을 구축하여 정수처리의 효율을 예측할 수 있는 시뮬레이터 개발을 통해 정수처리 공정별 기본 및 조합의 공정 시뮬레이션 모의 모듈 기술을 개발하기 위한 연구를 수행하였다. 또한 개발된 기술의 실증 운영을 통해 검증된 모듈을 반영한 정수장 시뮬레이터 시스템을 개발을 위한 연구를 수행하였다. 정수장 시뮬레이터는 수질정보, 물질수지, 수두손실등의 운영현황 데이터를 수집하는 기능, 착수-혼화-응집-침전-여과-소독 등 개별 공정별 주요 운전변수의 모니터링 및 제어를 통한 운영관리 기능, 원수 수질변화에 신속한 대응을 위한 정수처리 공정제어 의사결정지원 기능, 그리고 온라인 관망해석을 포함한 정수처리 전(단위)공정 시뮬레이터 기능 및 공정별 운영인자 최적화 기능 등으로 구성되어 있다. 현재 운영 중인 정수장의 공정별 운전 상태를 평가·관리하여 정수공정 운영 안정화 체계를 확보하고, 정수장의 유량과 수질의 갑작스런 변화에 따른 모의를 통한 수질예측으로 실시간 정수장 최적운영관리가 가능하다. 또한 원수 성상에 따른 적정 공정운영 자동화로 운영비 절감 및 효율적 인력 활용으로 정수장 운영 효율성을 제고함으로써 지속적이고 안정적인 정수장 운영 체계를 확보할 수 있다.