• 대한환경공학회지
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• 제36권6호
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• pp.421-428
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• 2014

상수관망의 수리학적 거동을 해석함에 있어 현재까지 제안된 일반적인 방법은 유량기반 수리해석(Demand Driven Analysis, DDA)과 압력기반 수리해석(Pressure Driven Analysis, PDA)이다. DDA는 상수관망이 정상적으로 운영되는 상태에서 수리해석 결과를 빠르게 제시할 수 있으며, PDA는 관파괴 및 관내 저압력 상태시 DDA 방법으로는 모의할 수 없는 각 절점의 실질적인 공급가능유량을 제시할 수 있다. PDA 수행에 있어 우선적으로 각 절점에서 특정 압력마다 공급가능유량을 산정할 수 있는 관계식(Head-Outflow Relationship, HOR)을 결정해야 한다. 기존 연구들에서는 상수관망을 구성하는 각 절점에서 HOR이 다르고 각 절점의 HOR 검증을 위해서는 현장데이터의 실측이 필요하다고 지적하였다. 또한 다중 관파괴 상황과 같이 수리학적 조건이 변경된 상태에서 각 절점의 HOR 특성을 파악하기 위해서는 모든 절점에 모니터링 시스템이 구축되어 있어야 하는 제약조건이 있다. 본 연구는 실제 상수관망 형태의 모의 상수관망을 제작하여 상수관망의 정상상태 및 현장에서 측정이 어려운 비정상상태 운영조건을 시나리오별로 구성하고 각 조건 하에서 절점들의 압력 및 유량을 실시간으로 확인하였다. 또한 측정된 실험결과와 기존 HOR 관계식을 비교 평가하여 최소 오차 결과를 보이는 HOR을 제시하였으며, 특정 절점에서 다중 관파괴 발생시 HOR 특성을 파악하였다. 이로부터 관파괴 위치가 다르거나 다중 관파괴가 발생하더라도 특정 절점의 압력(수두) 저하에 따른 공급가능유량의 축소 현상은 본래 대상 절점이 가지고 있는 지수함수 형태인 고유한 HOR을 따라 감소하는 것으로 확인되었다. 본 연구에서 실험을 통해 측정한 압력-유량 관계와 기존 HOR 식들을 비교한 결과 최소 오차를 보이는 지수함수 형태의 Wagner 등1)이 제안한 식을 최적의 HOR 관계식으로 제안하며, 해당 식의 지수 m은 3.0으로 적용할 것을 제안한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권8호
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• pp.589-597
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• 2021

본 논문에서는 부식깊이의 실측 데이터를 통해 부식깊이 예측식을 수립하고 상수관망의 노후도 및 안전도 등을 결정할 수 있는 운영인자를 수립하여 실제 관망에 적용하였다. 신뢰성해석과 운영인자 분석을 통해 노후도를 비교·분석 하였다. 신뢰성해석결과 가덕의 직경 200 mm 관의 경우 시간이 경과함에 따라 4.36%, 6.18%, 8.23%로 증가하는 것으로 나타났고 남이의 직경 200 mm 관의 경우 시간이 경과함에 따라 7.35%, 9.51%, 12.99%로 증가하는 것으로 나타났다. 운영인자를 결정하여 방사형 차트 면적을 통해 노후도를 비교한 결과 가덕은 1.009, 남이는 1.174로 남이 지역이 노후도가 큰 것으로 나타났다. 신뢰성해석과 운영인자를 통해 교체 우선순위를 결정할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.185-185
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• 2016

일반적인 송 배수시스템의 운영은 지대가 높은 곳에 위치한 배수지(tank)에 용수를 저장한 후, 자연유하에 의해 수요절점으로 용수를 공급한다. 이때 배수지에 용수를 송수하기 위한 펌프장 운영에서 많은 전기에너지가 소모된다. 일반적으로 송수펌프의 운영은 다년간의 운영자료를 기반으로 운영자의 판단에 의해 이루어지거나, SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)시스템을 통해 관측되는 배수지 수위를 기준으로 펌프 작동여부를 결정하고 있다. 본 연구에서는 이러한 기존 펌프운영방법을 개선하고 좀 더 효율적인 운영방법을 모색하기 위해 실시간 송수펌프 최적운영 모형을 개발하였다. 최적화 기법으로는 유전자 알고리즘(genetic algorithm)을 사용하였으며, 다양한 제약조건(operational constraints)을 적용하고 급수지역의 24시간 용수사용량을 미리 예측하여 실제 시스템의 운영형태와 근접하게 반영하였다. 또한 최적화 과정에서 상수관망해석 프로그램(EPANET)을 연계하여 수요절점의 수압조건 및 시스템의 운영상황을 모의하였다. 개발된 모형을 국내 P시의 광역상수도 시스템에 실제 적용하였으며, 현장 실시간 운영 데이터를 입수하여 전력사용량, 배수지수위, 이산화탄소 발생량 등을 비교, 분석하였다. 개발 모형을 이용하여 펌프운영을 실시하였을 경우, 기존의 운영방식과 비교하여 경제적/환경적으로 뚜렷한 개선 효과를 확인할 수 있었다.

• 한국측량학회지
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• 제16권1호
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• pp.103-110
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• 1998

본 연구에서는 지하시설물의 효율적인 관리방안을 제시하기 위하여 광주광역시에서 개발한 'GIS를 이용한 상수도관망관리시스템'의 구축과정 및 운영상황을 검토 분석한 결과 시스템 구성에서 송배수관조회, 설비관리, 지번조회 등을 관로관리와 누수관리에 적용하여 시험한 결과 실용적으로 사용할 수 있다고 판단되었으며, 지번조회를 이용한 주소찾기는 상수도시설 자료관리의 업무능률향상에 효과가 있는 것으로 판단되었다. 전문 기술인력의 확보양성, 막대한 투자재원의 안정적 확보, GIS 관련업체 이해 당사자의 갈등 등의 문제점을 해결하기 위하여 GIS S/W개발 전문기술과 Know-How필요, GIS의 Database구축 예산과 시간의 확보, GIS관련업체 이해 당사자의 갈등해소 등의 대책이 수립되어야 할 것으로 판단되었다. GIS에 의한 상수도관망 시설의 전산관리시스템 구축으로 노후관 교채, 누수탐사 등 점진적 시행으로 연간 40-50억원의 예산절감 및 맑고 깨끗한 물공급의 효과를 거양하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권12호
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• pp.1171-1180
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• 2018

국내 송 배수 시스템은 산지가 많은 지형적 특성을 이용하여 송수펌프를 통해 고지대에 위치한 배수지에 용수를 저장한 후, 급수구역으로 자연유하방식으로 배수하는 방식을 사용한다. 이 과정에서 송수펌프 운영에 많은 전기 에너지가 소모되며, 이는 전체 상수관망 시스템 운영에서 가장 큰 비중을 차지하는 것으로 알려져 있다. 송수펌프의 적정 용량과 운영방법은 하류단에 위치한 배수지의 크기에 영향을 받게 되므로 송, 배수 시스템의 경제적인 설계와 안정적인 운영을 위해서는 초기 시설물의 규모 결정 단계에서 송수펌프 및 배수지의 건설비용과 송수펌프의 장기간 운영비용을 함께 고려하는 것이 타당하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 최적화 기법인 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm, GA)을 활용하여 송수펌프와 배수지의 최적규모와 송수펌프의 운영스케줄링을 동시에 최적화 할 수 있는 모형을 개발하였다. 개발 모형은 국내에서 운영 중인 송 배수시스템에 적용하여 검증을 실시하였다. 본 연구는 송 배수시스템의 초기 설계에 있어 송수펌프와 배수지의 최적규모 산정에 도움을 줄 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.270-270
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• 2017

스마트워터그리드와 같은 첨단 정보통신기술을 활용한 물 관리 기술의 도입으로 수도운영사업에서도 누수와 같은 이상사건인지 목적의 효율적 빅 데이터 분석기법의 중요성이 증대되고 있다. 국내외적으로 누수인지를 위한 다양한 연구기법, 범위, 계측항목, 샘플링 주기 등이 제시된 바 있으나, 이상감지시스템(Event Detection System, EDS)은 대상지역 특정적 특성을 가지고 있어 범용적인 모델을 구축하는 데는 어려움이 있다. 본 연구에서는 소블럭 단위의 유량자료 분석을 통한 이상감지시스템의 적용가능여부를 판별하고 적합 모델구축자료 방안을 제시하는 K-EDS 모델을 개발하였다. 모델분석의 절차는 자료획득, 자료 전처리, 탐색적 자료해석, 그리고 각 기법 평가로 진행된다. 개발된 모델을 다양한 특성을 가지는 실제 지방상수도시스템에 적용하여 분석하였으며, 최종적으로 모델적용 가능성과 영향인자 등을 도출하였다. 개발된 모델은 소블럭별 현장계측자료 기반의 이상감지모델 적용 적합도 판별에 활용될 수 있으며, 향후 누수 인지 및 누수지속시간 감소를 위한 SW로 개발이 가능하다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권6호
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• pp.15-20
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• 2008

상수관망의 수리해석 방법은 demand-driven analysis와 pressure-driven analysis로 구분할 수 있으며, 급작스런 용수수요증가, 관거파괴 등과 같이 비정상운영상태인 용수공급시스템의 수리모의에 demand-driven analysis를 사용할 경우 비현실적인 결과를 줄 수 있다. 특히 현재 국내에서는 비상상황에 대한 비상급수계획 수립 시에 demand-driven analysis를 사용하고 있으나, pressure-driven analysis의 적용을 통한 비상급수계획의 적정성 평가가 수행되어야 할 것이다. 본 연구에서는 pressure-driven analysis를 위해 최근 개발된 WaterGEMS모형을 이용하여 2007년 수도정비 사업을 계획한 J시의 비상급수계획의 적정성을 평가하였다. 적용 결과 소블럭의 용수공급 안정성 향상을 위한 방안 제시가 가능하였으며, 수립된 비상급수계획이 적합한 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1148-1153
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• 2005

하수관거는 국민의 정맥이라고 할 수 있을 정도로 도시의 환경관리와 치수, 쾌적한 환경조성에 있어서 매우 중요한 시설이며 그 규모가 광범위하고 복잡한 네트워크로 구성되어 있다. 이러한 하수관망을 통해 이송되는 물은 지저분하고 냄새가 심하기 때문에 지하에 관의 형태로 대부분 시공되어 왔으며, 상수관망처럼 압력관이 아니라 대부분 중력에 의한 이송방식을 채택하고 있어 문제 발생 시 원인파악과 대처를 힘들게 하는 요인을 가지고 있다. 특히 하수관거의 관리 소홀은 곧바로 토양오염과 인근 환경오염으로 직결되며 장기적으로는 상수를 오염시키는 요인으로 작용하므로 체계적인 방법과 장기적인 안목을 가지고 명확한 분석을 시행할 수 있는 시스템을 가지고 최적으로 유지관리 되어야 한다. 최근 들어 이러한 하수도 시설을 효율적으로 관리 및 개선하기 위해 대도시를 중심으로 근거 조사와 정비 사업이 활발히 시행되고 있다. 그러나, 사업효과를 검증하거나 관로의 유지관리를 위하여 국내 실정에 맞지 않는 외국하수관망 흐름 해석 프로그램을 그대로 사용하고 있고 정확한 해석이 이루어지지 않고 있어 효율적인 유지관리가 어렵다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 하수관망해석이나 하수관망 정비시 필요한 불명수산정이 가능하고 국내실정에 맞는 프로그램 개발이 시급한 실정이며, 아울러 프로그램을 효율적 운영하고 관리하는 제어관리 기술을 개발, 진행하고 있다. 본 논문에서는 개발된 프로그램의 부정류 해석 기능을 활용하여 대상구역의 해석을 실시하여 기존분석방법의 I/I결과와 비교하였으며 최적관리를 위한 방안을 제시하였다.준편차가 증가하고 있음을 알 수 있다. 본 연구에서는 상용 CFD모형인 FLOW-3D를 계획 중인 하수처리장의 침전지 유입부 설계에 적용하였으며 저류벽의 위치와 폭, 유공정류벽의 유공율에 따른 유입하수의 분배효과를 분석하였다. 실험을 수행하여 보다 정밀한 공식으로 개선할 수 있었다.$10,924m^3/s$ 및 $10,075m^3/s$로서 실험 I의 $2,757m^3/s$에 비해 통수능이 많이 개선되었음을 알 수 있다.함을 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.8R(mm)(r^2=0.84)$로 지수적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 유거수량은 토성별로 양토를 1.0으로 기준할 때 사양토가 0.86으로 가장 작았고, 식양토 1.09, 식토 1.15로 평가되어 침투수에 비해 토성별 차이가 크게 나타났다. 이는 토성이 세립질일 수록 유거수의 저항이 작기 때문으로 생각된다. 경사에 따라서는

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권12호
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• pp.1001-1013
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• 2011

이웃한 상수도시스템의 공급 가능지역이 중첩될 경우, 이들 시스템을 연계함으로써 경제성과 수질 조건을 만족시키는 조건별 용수공급체계를 구축하는 것이 필요하다. 용수수요 조건별 경제적 급수구역과 최적 펌프운영율을 산정하기 위하여 관망수리해석 모형(EPAnet)과 네트워크 최적화모형(KModSim)을 연계 하는 최적 네트워크모형을 개발하였다. 개발된 최적 네트워크 모형을 사등가압장, 구천댐 그리고 연초댐의 3개 상수원이 존재하는 거제지역 상수도시스템에 적용하고 2007년 운영 결과와 비교하는 방법으로 모형을 검정하였다. 최적 네트워크 모형의 적용성을 검토하기 위하여, 2011년 용수자료를 이용하여경제적급수구역변경에따른펌프운영및 수질의 적정성을평가 하였다. 평가결과본 모형은 수량, 경제성 그리고 수질을 모두 만족하는 최적해를 구하는 것으로 나타나 송배수계통간의 최적 설계 혹은 최적연계운영율을 구하기 위한 모형으로 활용이 가능하다.

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