• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권3호
• /
• pp.1756-1763
• /
• 2014

하천을 횡단하는 관로를 매설할 경우 하상변동으로 인해 관로가 드러나는 사고가 발생할 수 있으며 이를 방지하기 위해서는 안전한 매설경로를 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 금강을 횡단하는 도수관로의 안전한 매설구간 선정을 위해 2차원 수치모형을 이용하여 흐름해석 및 하상변동 분석을 수행하였다. 20년 빈도 홍수량을 적용한 모의 결과, 전반적으로 하상이 퇴적되는 것으로 나타났으나 교각의 영향을 받는 구간에서는 관로 매설 깊이 2 m 이상의 침식이 발생하는 것으로 나타났다. 극한 호우 사상에서도 교각 상류와 근접한 부근에서 관로매설 위치까지 침식이 발생하는 것으로 나타났다. 따라서 교각위치에서 상류 약 140 m 까지는 교각의 영향으로 하상침식이 매설된 관로에 영향을 미칠 것으로 예상된다. 상류 150 m 이후에 위치한 관로 횡단경로들은 하상 침식에 대해 상대적으로 안정적일 것으로 판단되어 안전을 고려하여 이를 도수관로 횡단경로의 최적구간으로 선정하였다.

• 상하수도학회지
• /
• 제37권6호
• /
• pp.347-361
• /
• 2023

Water utilities are making various efforts to reduce water losses from water networks, and an essential part of them is to recognize the moment when a pipe burst occurs during operation quickly. Several physics-based methods and data-driven analysis are applied using real-time flow and pressure data measured through a SCADA system or smart meters, and methodologies based on machining learning are currently widely studied. Water utilities should apply various approaches together to increase pipe burst detection. The most intuitive and explainable water balance method and its procedure were presented in this study, and the applicability and detection performance were evaluated by applying this approach to water supply pipelines. Based on these results, water utilities can establish a mass balance-based pipe burst detection system, give a guideline for installing new flow meters, and set the detection parameters with expected performance. The performance of the water balance analysis method is affected by the water network operation conditions, the characteristics of the installed flow meter, and event data, so there is a limit to the general use of the results in all sites. Therefore, water utilities should accumulate experience by applying the water balance method in more fields.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
• /
• pp.120-120
• /
• 2017

인천지역의 상수도공급은 팔당댐을 취수원으로 하여 도수, 송수관을 거쳐 인천지역 내 정수장을 통하여 각 급수지역까지 일원화된 관로시스템으로 공급되고 있다. 관망에서의 적절한 수압관리, 노후관로 교체사업 등은 급수관망 내 관로 사고위험을 줄일 수 있고, 누수량을 저감하여 무수율의 감소로 이어질 수 있다. 상수관망 내 누수에 영향을 주는 물리적, 운영적 요소를 파악하고, 이를 이용하여 누수해결을 위한 방법론을 제시하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 인천시 배수관망 데이터를 활용하여 통계분석 및 인공신경망을 통하여 무수율에 영향을 미치는 인자를 선별하고, 무수율과의 연관성을 분석하고자 하였다. 이를 위해 대상지역에 대한 시설현황 및 운영자료를 취득하고, 무수율 분석에 활용하였다. 인천시의 소블럭을 대상으로 관로노후도, 배수관연장, 평균관경, 급수전당 공급량, 누수발생 횟수, 용도지역, 관망구성 형태 등을 고려하여 무수율과의 관계분석을 위한 통계분석을 수행하였다. 특히 급수에 필요한 최소에너지와 관망에서 공급되는 에너지를 비교하기 위하여 관망해석 프로그램인 EPANET을 이용하여 관망내 절점에서의 수압과 수요량이 적용된 최소공급에너지를 활용하였고, 이를 통하여 블록 내 과잉공급에너지와 무수율의 영향성을 비교하였다. 최종적으로 산출된 주요인자에 대한 주성분분석, 분산분석, 다중회귀분석 등의 통계분석과 인공신경망에 의해 학습된 알고리즘을 통하여 산정된 무수율을 실측 무수율과 비교, 분석하였다. 인공신경망에 의해 산정된 무수율과 실측 무수율의 정확도를 평가하기 위하여 MAE, MSE, PBIAS 등의 정확도 평가와 산점도 분석을 수행하고, 상관계수를 도출하여 가장 정확한 방법을 결정하였다. 분석 결과 통계분석에 의한 다중회귀식으로 산출된 무수율 보다 인공신경망에 의한 무수율이 실측값에 더욱 근접한 것으로 나타났으며 이용된 뉴런의 수의 따라 산출결과가 상이하기 때문에 최적 뉴런의 수를 산정해야 할 필요가 있음을 확인하였다. 특히 사용된 상수관망 주요인자 중 주성분분석을 통하여 선정된 각 성분을 인공신경망에 적용시 더욱 정확한 무수율 예측이 가능한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
• /
• pp.282-286
• /
• 2009

1979년 준공된 수도권 광역상수도 1단계 시설은 상당한 노후화가 진행되었을 것으로 예상되며, 또한 향후 한강하류권 용수공급계획이 예정되어 있어 내부부식 및 관로손상부 개량의 시급성이 제기되었다. 이에 따라 직경 2,800${\sim}$800mm의 초대구경 도수관 53.9km의 개량을 위한 사업이 추진되었으며 시공성, 환경성, 경제성 등의 여러 항목에 대한 검토 결과 신개념 녹색공법인 비굴착식 건식일체형 공법이 최종 선정되었다. 그동안 기존관 개량공사에서 주로 사용되었던 굴착공법이 굴착에 따른 공기지연, 소음 분진 악취 등의 환경오염, 전구간 굴착에 따른 공사비 증가 등 많은 문제점을 안고 있는 것에 반해, 동사업에서 채택된 비굴착공법은 관로내에서 작업이 이루어지므로 공기단축, 환경오염 최소화에 따른 민원발생 최소화, 작업구만 굴착함에서 오는 공사비 절감 등 상대적으로 훨씬 우수한 것으로 평가된다. 동공법에 따르면 관내부 갱생공사는 '배수 및 잔류토사 제거'${\to}$'관내건조'${\to}$'표면처리'${\to}$'프라이머도장'${\to}$'본도장'의 순으로 진행된다. 일체형 장비에 의한 이와 같은 초대형관의 자동화시공은 세계에서 처음 적용되는 것이다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제37권3호
• /
• pp.611-619
• /
• 2017

본 연구는 대체수자원시설 - 해수담수화, 식수용저수지, 용수전용댐, 지하댐, 그리고 두 개의 간접취수 방법인 강변여과와 청정지하저수지 - 을 고려한 다양한 용수공급시스템별 음용수 단위생산단가를 산정하기 위한 종합적인 방법과 분석결과를 제시한다. 대체수자원시설 건설부터 도수관로를 거쳐 후처리시설을 통한 음용수 생산 지점까지의 모든 건설비용과 운영관리비를 반영하기 위하여 필요한 데이터를 취합하고 개별 총사업비와 운영관리비 추정모델을 개발하였다. 단위생산단가에 영향을 주는 후처리시설과 도수관리의 길이, 그리고 음용수 생산용량에 대한 민감도 분석결과 청정지하저수지가 가장 비용이 작은 대체수자원시설로 분석되었으며 개별 대체수자원시설과 다양한 용수공급시스템별 경제성 정보는 수자원시설 계획 및 예산 분배 의사결정을 지원할 것으로 예상한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
• /
• pp.186-186
• /
• 2018

본 연구에서는 매개변수 자동 보정기법인 PEST(Model-Independent Parameter Estimation and Uncertainty Analysis)를 CAT 모형에 연계하여 유출특성 분석을 실시하였다. CAT-PEST 연계모형은 CAT 모형의 모의유출량을 이용하며 PEST의 반복계산을 통하여 최적 매개변수를 추정한다. 침투방법은 CAT에서 제공하는 Rainfall Excess 방법, Green and Ampt 방법 및 Horton 방법을 이용하였으며 각 침투방법에 따른 유출 특성을 비교 및 분석하였다. 연구대상유역은 보령 댐 유역으로 유역면적은 $163.7km^2$이며 전체면적의 약 80%가 산지로 구성되어 있고, 유로연장은 22.3km, 유역평균경사는 40.19%이다. 또한 보령댐 유역의 월평년값 평균기온은 -0.8에서 $25.5^{\circ}C$로 계절변동이 매우 큰 것을 알 수 있다. 최근 몇 년간 심각한 가뭄 피해를 입은 보령댐 유역은 2016년에 도수관로를 완공하여 이를 통해 금강으로부터 물을 끌어다 쓰고 있는 실정이며, CAT 모형에서는 금강도수유입량을 외부유입 처리하여 유출량을 산정하였다. 모의기간은 1999년부터 2017년까지이며 전체기간에 대한 보정 후 연도별 보정을 실시하였다. 통계적 평가수단은 $R^2$, RMSE 및 NSE를 사용하여 유역 최종출구점에서의 유출량과 비교하였으며 전체기간에 대한 보정결과 NSE와 $R^2$가 0.75 이상으로 나타나 대체적으로 모의 유출수문곡선이 관측 수문곡선과 유사한 양상을 보였다.

• 대한공간정보학회지
• /
• 제3권2호
• /
• pp.101-113
• /
• 1995

상수도 계획 시 계획에 필요한 지형 및 공간특성이 갖는 정보들의 상호 유기적인 결합과 분석의 활용 가치를 증대시키기 위하여 보다 체계적이고 합리적인 정보관리체계가 필요하며 이러한 문제해결을 위한 데이타베이스 관리시스템(Data Base Management System : DBMS) 및 의사결정 지원시스템의 구축이 불가피하다. 또한 관로상의 수리학적 특성에 관련된 통과경로는 대상경로가 갖는 지리적 특성에 큰 영향을 받으므로 수리학적 안정성과 용수공급 대상지역까지 도수 및 송수가 원활히 이루어질 수 있도록 보다 경제적인 노선의 선정방법이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 상수도의 신규개발이나 기존시설 확장 시, 계획의 적정성이나 경제성 등을 고려하여 각종기술 및 사회적 경제적 요인을 종합적으로 분석하고 그 결과를 토대로 보다 합리적이고 효율적인 계획 대안을 제공할 수 있는 의사결정 지원시스템을 도입한 상수도 계획기법을 개발하고자 하였다. 특히 상수도 관로계획 수립은 대상지역의 지형 및 토지이용특성에 따른 영향이 지배적인 인자이며 이를 해결하기 위한 방만으로 지리정보시스템(Geographic Information System ; GIS)을 이용하여 시스템을 구성하였다. 용수공급계통계획의 주된 요인인 지형적 공간적 특성을 GIS가 지니는 각종 분석기능과 관로 수리해석 프로그램 SAPID, 경제분석 프로그램인 ECOVEL을 개발하여 결합하고, 지형적인 공간특성정보를 데이터베이스화함으로써 관로의 적정노선을 보다 합리적으로 선정할 수 있는 의사결정 지원시스템을 개발하였으며 개발시스템의 현장 적용성 평가를 실시하여 그 가능성을 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.497-501
• /
• 2005

근래 들어 도시화로 인한 물순환 파괴를 근본적으로 연구하고 이를 정상화하기 위한 체계적이고 통합적인 유역관리 기술이 요구되고 있다. 유역통합관리의 이론을 실제로 적용한 계획을 세우기 위해서는 Heathcote(1998)가 제안한 다음과 같은 단계별 절차를 수행하는 것이 바람직하다. 단계별 절차는 (1) 대상유역에 대한 정보수집, (2) 문제점 도출, (3) 분명한 목적 수립, (4) 대안의 구성, (5) 대안의 검토, (6) 대안의 효과분석, (7) 최종계획 수립으로 이루어져 있으며 본 연구에서는 3단계의 과정에 해당된다. Heathcote(1998)는 대안의 선정과 평가를 위한 방법으로 단순평가방법(simple assessment method)과 세부평가방법(detailed assessment method)으로 구분하였는데 본 연구에서 수행한 내용은 단순평가방법에 해당된다. 본 연구는 안양천 유역에서 물순환 건전화의 핵심을 건천화 방지로 판단하고 이를 위한 대안을 크게 지표수, 지하수, 대체수자원 분야로 구분하여 제시하였다. 지표수 분야의 경우 구조적인 대안으로 소규모 저수지의 개발, 타유역에서의 도수, 보를 이용한 수량 확보, 우오수분리벽을 이용한 상류유출수의 확보, 저협수로 형성, 하천바닥에 차집관로 매설 방지 및 차집관로 유지관리 등이 있으며 비구조적인 대안으로는 기존 저수지의 유지용수 공급을 위한 운영, 유수지의 다목적 활용, 하천수 직접취수 제한 등이 있다. 지하수 분야의 대안으로는 지하철 용출수의 재이용, 지하수의 과다이용 제한, 침투증진시설의 설치 등이 있으며 대체수자원 분야의 대안으로는 하수처리수를 고도처리하여 유지용수로 재이용하는 것, 중소규모 하수처리장의 상류 설치, 대규모 사업장의 폐수를 고도처리하여 활용하는 것, 상수도의 이용 등이 있다. 이러한 여러 가지 대안들은 Walesh(1989)가 제안한 절차에 따라 기술가능성(technical feasibility), 경제성(economical efficiency), 환경성(environmental feasibility) 등을 정성적으로(qualitatively) 파악하여 실현가능한 대안을 선정하였다. 이렇게 선정된 대안들은 중유역별로 검토하여 효과가 있을 것으로 판단되는 대안들을 제시하는 예비타당성(Prefeasibility) 계획을 수립하였다. 이렇게 제시된 계획은 향후 과학적인 분석(세부평가방법)을 통해 대안을 평가하고 구체적인 타당성(feasibility) 계획을 수립하는데 토대가 될 것이다.

• 상하수도학회지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.341-348
• /
• 2007

The efficiency of powdered activated carbon (PAC) for removing taste and odor (T&O) in drinking water supplies is dependent on the contact time, quality of mixing, and the presence of competing compounds. All of these are strongly influenced by the stage in the treatment process at which the PAC is added. In conventional water treatment plants (WTPs), PAC is commonly added into the rapid mixing basin where chemicals such as coagulants, alkaline chemicals, and chlorine, are simultaneously applied. In order to prevent interference between PAC and other water treatment chemicals, alternative locations for addition of PAC, such as at transmission pipe in the water intake tower or into a separated PAC contactor, were investigated. Whatever the location, addition of PAC apart from other water treatment chemicals was more effective for geosmin removal than simultaneous addition. Among several combinations, the sequence 'chlorine-PAC-coagulant' produced the best result with respect to geosmin removal efficiency. Consequently, when PAC has to be applied to cope with T&O problems in conventional WTPs, it is very important to prevent interference with other water treatment chemicals, such as chlorine and coagulant. Adequate contact time should also be given for adsorption of the T&O compounds onto the PAC. To satisfy these conditions, installation of a separated PAC contactor would be the superior alternative if there is space available in the WTP. If necessary, PAC could be added at transmission pipe in the water intake tower and still provide some benefit for T&O treatment.

• 대한환경공학회지
• /
• 제30권7호
• /
• pp.721-728
• /
• 2008

정수처리과정 중 염소처리로 발생되는 소독부산물(DBPs) 발생현황을 파악하고 저감방안을 제시하기 위해 대표적인 염소소독부산물인 트리할로메탄(THMs)의 공정별 발생현황을 조사하였다. 또한, 계절별 수질별 영향인자와의 상관관계를 분석하고, 공정에서 전 염소 다단투입을 통하여 THMs 생성현황을 파악하고, 원수 수질에 따라 THMs을 저감시킬 수 있는 최적의 운영방안을 고찰하고자 하였다. Y 정수센터는 취수장과 착수정간의 도수시간이 평균 10시간이 소요되어 취수장에서 전염소 처리 시 염소와 THMs 전구물질간의 충분한 반응시간을 제공함으로써, THMs 발생을 억제하는데 한계를 가지고 있다. 따라서, 도수관로상의 THMs 생성을 억제하고 염소 과잉투입을 방지하기 위하여 전염소를 취수장과 착수정에 동시에 투입하여 정수중 THMs 발생을 저감시키고자 하였다. 계절별 정수의 THMs 발생량은 저수온기(겨울철)에 0.015 mg/L 이하로 적게 생성되었고, 고수온기(여름철)에는 평균 0.021 mg/L 이상 생성되어 수온상승에 따라 증가하였다. 공정별 THMs 발생량은 전염소 처리 후 착수정 원수에서 평균 0.013 mg/L, 응집/침전/여과 공정에서 0.014 mg/L, 후염소 처리 후 정수에서 평균 0.016 mg/L로 정수처리공정 시 착수정원수에서 대부분의 THMs이 발생하였다. 정수처리 공정에서 트리할로메탄생성능(THMFP)은 응집 침전공정 후 42.7%가 제거되었고, 여과공정 후 약 50%가 제거되어 공정에서 TOC 제거율과 비슷한 추세를 보였다. 전염소 다단투입은 취수장과 착수정에 염소를 분할하여 주입함으로써 유기물질과 염소와의 접촉시간(T) 및 농도(C)를 감소시키고, 염소주입량을 최적화하여 도수관로에서 생성되는 THMs을 억제시키고 염소사용량을 저감시킬 수 있었다. 수온이 높은 하절기에 전염소 다단 투입을 실시한 결과, 정수에서 THMs 농도는 평균 0.013 mg/L이 생성되어 취수장 단독 전염소 처리 시기에 발생된 정수 THMs 농도 대비 약 50%를 저감시킬 수 있었다.