본 연구는 지하시설물 중 상수도 부문을 대상으로 국제표준을 준용한 공간 데이터 모델의 논리적 모델을 제시한다. 이를 위하여 국내·외 관련 표준 및 선행연구, 기 구축된 지하시설물통합체계 및 지하공간통합지도에 대한 현황 검토를 수행한다. 이후 선행연구 고찰 및 현황 검토를 통해 도출된 문제점 및 이슈를 토대로 상수도 부문 지하시설물 데이터 모델의 개념적 설계 방향을 마련한다. 설계 방향에 따라 상수도 부문 지하시설물 용어 및 분류 체계 정의, 객체 간의 위상 관계 등을 정의하고, UML (Unified Modeling Language)다이어그램을 이용하여 국제표준으로 제정된 ISO, OGC 등의 준거 모델에 해당하는 표준들을 참조하여 국내 지하 공간 환경에 적합한 새로운 형태의 참조 모델을 마련한다. 다음으로 상수도 부문 지하 공간 데이터 모델의 개념적 설계를 위해서 상수도 분류 체계에 따라 지하시설물 구축에 필요한 모든 데이터에 작명 기준을 규정하고, 그 기준에 따라 표준 항목 명칭을 부여한다. 또한 UML 다이어그램을 활용하여 논리적 모델을 묘화 및 기술한다. 해당 결과물을 토대로 지하시설물 데이터와 관련된 정확도를 제고할 것으로 사료된다.
상수도 시설물은 노사 인프라를 구성하는 필수적인 요소이다. 이러한 상수도 지하시설물을 체계적이고 과학적으로 관리하기 위하여 상수도 GIS를 구축하였으며, 이러한 상수도 GIS 구축을 위해서는 지하에 매설된 상수도 시설물을 정확히 탐사하여 DB를 구축하여야 한다. 본 연구에서는 상수도 지하시설물에 대한 탐사율 재고방안을 모색하기 위하여 통계적인 자료를 동하여 탐사율 저하 원인을 분석하고, 서울시 상수도 GIS의 사례 조사를 통하여 탐사에 대한 표준화 방안을 제시하였다. 연구결과 상수도 지하시설물 측량 시 비금속 관로는 탐사 결과가 불확실하고 공공측량 성과심사를 받기가 어렵기 때문에 탐사를 하지 않고 있으며, 탐사에 대한 표준 작업규정이 없어 체계적인 탐사를 시행하지 못하고 있는 것으로 조사되었는데, 이 두 가지 요인이 탐사율 저하의 주요 원인으로 파악되었다. 본 연구를 통하여 상수도 지하시설물 탐사에 대한 업무 표준화 방안용 제시하였으므로 탐사 작업 시 체계적인 탐사가 가능하여 탐사율을 향상시킬 수 있을 것으로 판단되며, 탐사율 제고를 위한 정책 제안으로 비금속 관로에 대한 효과적인 성과심사 방안을 제시하고, 공공측량 작업규정을 보완할 탐사관련 사항을 체계적으로 기술하였다.
최근 지방자치단체들은 u-City 사업구상을 통해 지능형 지하시설물 관리를 계획하고 있지만, 지하시설물의 지능화를 위해서는 막대한 재원이 소요되므로 단계적 접근이 필요하다. 따라서 본 연구의 목표는 센싱기술 개발의 우선순위가 높은 상수도 모니터링 항목을 도출하여 기술적 실현가능성과 경제적 파급효과가 높은 킬러어플리케이션을 발굴하는데 있다. 이를 위해 상수도 업무분석, 심층면담조사, 지자체 설문조사, 전문가의견조사 등을 통해 최종 모니터링 항목을 도출하였다. 분석 결과 유량계 유량, 상수관로 누수 균열, 상수관로 압력, 정수장 유량에 대한 모니터링 기술개발의 우선순위가 높게 나타났다. 이러한 연구결과는 상수도 시설물 관리의 실제적인 수요와 우선순위를 도출하고 평가하였다는데 의의가 있으며, 향후 지하시설물 지능화 관련 기술개발의 방향성 제시에 기여할 것이라 기대된다.
상수, 하수, 전기 그리고 가스 등의 시설물들은 우리 생활에 필요한 도시기반시설로서 대부분 지하에 매설되어 있어 지상시설물에 비해 효율적인 관리가 어렵다. 지하시설물 관리소홀로 발생하는 도시재난을 방지하고 도로굴착 중복공사에 따른 예산낭비와 교통체증을 감소시키기 위해서는 지하시설물에 대한 조사 탐사 및 데이터베이스 구축과 함께 지하시설물 데이터를 효율적으로 관리하기 위한 응용시스템 개발이 요구된다. 전주시는 국가지리정보체계 사업의 일환으로 1998년 12월부터 상수도 지하시설물 전산화 사업을 실시하여 시가화 구역 39.6$km^2$내 80 mm 이상의 상수관 물량 402.89 km 대한 조사/탐사 작업을 수행하였다. 또한 80mm 이하 537 km관에 대해서는 별도의 조사/탐사작업을 수행하지 않고 급수카드를 기초로 데이터베이스를 구축하였다. 또한 기존의 각 부서별 업무프로세스를 GIS 시스템을 활용할 수 있는 체계로 수정하였고 업무프로세스를 기반으로 상수도 지하시설물 관리시스템을 개발하였다. 개발된 상수도 지하시설물 관리시스템은 기본도관리, 상수도검수, 관로관리 및 관로조회, 공사관리, 운영관리 그리고 도면관리등의 하위시스템으로 구성되어 있다. 본 연구에서는 지하시설물 조사/탐사 과정 및 방법 그리고 조사/탐사 과정중 발생한 문제점을 도출하고 개발한 상수도 지하시설물 관리시스템을 구성하고 있는 각각의 서브시스템들의 기능들을 제시하였다.
도시 인프라를 구성하는 필수적 요소인 상수도 시설물을 체계적이고 과학적으로 관리하고자 상수도 GIS를 구축하였으나 그 동안 구축된 상수도 지하시설물에 대한 위치정확도가 높지 않아 정확도 개선사업이 필요하게 되었다. 이에, 본 연구에서는 통계적인 자료를 통하여 탐사율 저하원인을 분석하고 서울시 상수도 GIS의 사례를 조사함으로써 탐사에 대한 표준화 방안과 함께 탐사율 제고를 위한 정책 제안사항을 제시하였다. 이로써, 체계적인 탐사를 통하여 탐사율을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.
위상배열초음파검사(PAUT)는 기존 초음파검사에서 획득할 수 있었던 A-scan의 결과와 달리, 관로 내부로 진입하지 않고도 부식에 의한 강관 손상 정도를 정량적인 시각적 데이터로 파악할 수 있는 검사 기술이다. 관내부 직접조사가 가능한 상수도 강관을 대상으로 직접조사와 PAUT를 비교한 결과, PAUT는 높은 정확도와 신뢰성을 보여주었다. 또한, 강관 내부의 부식검사에서는 PAUT를 적용함으로써 관체의 부식 면적, 부식 최대 깊이, 부식 위치를 넓은 범위에서 신뢰성 높은 검사 및 결과 도출이 가능하였다. 이러한 결과는 PAUT 기술이 강재 구조물의 다양한 부식 문제를 신속하게 파악하고 해결하는 데 기여할 수 있음을 의미한다. 따라서, 본 검사 기법은 상수도 관로의 강재 진단 및 점검에 있어 높은 신뢰성 및 효율성을 보여 주는 진단기법으로써 다양한 강재 시설물의 평가에 활용성이 클 것으로 판단된다. 이에 따라 PAUT는 상수도 시설물뿐만 아니라 다양한 시설물에서도 높은 활용 가능성을 가질 것으로 예상된다.
상황인식기술은 유비쿼터스 환경에서의 필수적인 요소기술로 자리매김하고 있다. 특히 유비쿼터스도시를 구성하는 3대 요소인 유비쿼터스도시기반시설에 있어서도 상황인식기술은 매우 중요한 위치를 차지한다. 본 연구에서는 지능형 시설물 상황인식 모듈개발을 위해 상수도관의 파열에 따른 누수사고를 다양한 상황으로 가정하고 이에 대한 시나리오 및 처리과정을 제시하였다. 시설물에 대한 상황별 시나리오는 향후 상황인식 모듈개발 또는 모델링의 토대가 될 것이다.
지하구는 도시의 신경망이라 할 수 있는 통신, 전력, 상수도, 난방, 쓰레기 처리시설 등 도시 운용/관리를 위한 주요시설물을 안전하게 수용하고, 유지 관리하기 위한 시설로 IT기술을 이용하여 수용된 시설을 효과적으로 유지/관리하고, 재난으로부터 안전하게 보호함과 동시에 최소의 비용과 에너지로 수용된 시설물을 유지관리하기 위한 연구가 많이 진행되고 있다. 따라서 본 논문에서는 지하구(공동구, 통신구, 전력구)의 운용 및 유지관리와 지하구에서 발생될 수 있는 각종 재난에 대응하기 위한 지하구 운용 및 유지관리에 대해 알아보고, 지하구 내부에 수용된 시설물을 효과적으로 유지관리하고 재난에 신속히 대응하기 위한 지하구 환경모니터링 시스템에 대해 기술 하고자 한다. 지하구 환경모니터링 시스템은 지하구 내부에는 전력, 상수도, 통신, 난방 등 다양한 시설물이 수용되어 있으며, 이러한 시설물의 부식, 고장 등으로부터 보호하기 위해 지하구내부의 환기시스템의 송풍기와 지하수와 기상재해로 인한 지하구 및 수용시설물의 침수를 막기 위한 양수펌프에 대해 실시간 상태모니터링 통해 송풍기 및 펌프의 고장여부를 판단하여 관리자에게 알림으로써 관리자가 신속하게 대응 할 수 있도록 하였다. 송풍기의 제어는 지하의 내부와 외부에 설치된 온/습도 센서를 통해 지하구 내부환경을 최적으로 유지할 수 있도록 함으로써 쾌적한 지하 내부환경 유지하고, 급/배기가 필요할 경우에만 송풍기를 가동함으로써 에너지를 절약 할 수 있으며, 화재, 침수 등에 대한 재난시 환풍기의 급/배기, 정지 등을 신속하게 제어할 수 있도록 하였다. 또한 지하구내부에서 발생된 재난을 유/무선을 이용하여 신속하게 지하구 주변의 장치(U-Pole 또는 통합컨트롤러)를 통해 경보를 전파함으로써 주변 시민들이 안전하게 대피할 수 있도록 하였다. 그리고 지하구 환경모니터링 시스템을 검증하기 위해 실제 지하구 및 실험실에 시스템 및 Test Board을 설치하여 운용시험을 실시 하였다.
도시공간정보 통합플랫폼은 도시의 체계적이고 과학적인 관리, 특히 지상 및 지하시설물 관리에 필요한 센서 및 미들웨어 기술, 유무선 네트워크, GIS-USN 연계 등의 요소기술이 집적된 지능형 도시운영 기반환경으로 정의된다. 도시공간정보 통합플랫폼은 상수도, 하수도, 가스, 난방, 송유, 전력, 통신의 7대 지하시설물과 교량, 육교, 터널 등 도시 지상시설물 등 도로기반시설물 관리를 지능화 할 수 있는 기반 환경을 제공하는 역할을 수행해야 한다. 본 연구에서는 지능형 도시공간정보 통합플랫폼 개발을 위해 플랫폼의 비전을 설정하고 개방형 분산처리 레퍼런스 모델(RM-ODP, Reference Model for Open Distributed Processing)의 적용을 통해 개발전략을 도출하였다.
도시공간정보 통합플랫폼은 도시의 체계적이고 과학적인 관리, 특히 지상 및 지하시설물 관리에 필요한 센서 및 미들웨어 기술, 유무선 네트워크, GIS-USN 연계 등의 요소기술이 집적된 지능형 도시운영 시스템 기반 환경으로 정의된다. 도시공간정보 통합플랫폼은 도시 시설물 관리 대상 시설물인 상수도, 하수도, 가스, 난방, 송유, 전력, 통신의 지하시설물과 교량, 육교, 터널 등 도시 지상시설물 등 도로기반시설물 관리를 지능화 할 수 있는 시스템을 제공한다. 본 논문에서는 지능형 도시공간정보 통합플랫폼 참조모델 개발을 위해 개방형 분산처리 레퍼런스 모델 (RM-ODP, Reference Model for Open Distributed Processing)의 적용을 통해 표준화된 참조모델을 도출하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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