인프라시설은 한번 설치하면 오랜 기간동안 사용해야 하는 시설로서 설치단계에서부터 가치에 기반하여 최적으로 구축하는 것이 무엇보다도 중요하다. 지금까지 설치된 인프라시설은 초기 투자비용만 고려되었을 뿐, 생애주기비용(LCC)과 성능이 고려되지 않아 효율적인 유지관리와 제대로된 자산관리를 하지 못하고 있는 것이 현실이다. 하지만, 앞으로의 시설 구축 개념은 최저 비용 개념에서 최고 가치 개념으로 변해가고 있으며, 정부에서도 100억원 이상의 건설공사에 LCC 및 VE 검토를 의무화 하고 있는 상황으로, 인프라시설 구축 시에도 VE 대안평가가 필요하다는 의견이 많이 대두되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 인프라시설 중 하나인 통신전주를 대상으로 VE 대안평가를 실시하여 향후 설치될 통신 전주에 대한 의사결정 가이드라인을 제시하고, 이를 체계적으로 지원할 수 있는 인프라시설 VE 평가시스템에 대한 내용도 함께 소개하여 인프라시설에 적용 가능한 VE 대안평가 기법의 초석을 마련하고자 한다.
최근 유연송전시스템에 대한 연구가 각광받고 있는데, 이 새로운 시스템이 연구의 대상에서 활용의 대상으로 변화하기 위해서는 그 경제적 이점을 검증받아야 한다. 유연송전시스템의 경제성은 이를 설치하는 데 들어가는 투자비용과 사용하는 데 들어가는 운전비용의 크기를 기존의 송전방식의 비용과 단위용량당 비교를 함으로써 알아 볼 수 있다. 이 새로운 송전방식은 송전설비의 송전용량을 증대시킬 것으로 예상되기는 하지만 단위 용량당 비용면에서 경제성이 확보될 것인지, 또 커다란 초기투자비용이 투자되기때문에 과연 경제성이 확보될 것인지는 불투명하므로 이 논문에서 초기용량의 크기, 적정용량 도달기간, 초기투자비용과 설비의 운전비용의 계산하는 모형을 개발하여 유연송전시스템의 경제성을 평가해보았다.
하천수의 실시간 자료수집 목적으로 전력량계의 전력사용량 변화를 계측하여 양수량을 산정하는 것이 경제적인 자료수집방안이 될 것으로 판단되어 전력사용량의 실시간 계측 및 전송이 가능한 '전력량 전송시스템'을 개발하여 여주시(여주대교)~여주시(이포대교) 관측소 구간 내 농업용수 취수시설인 상백리 양수장에서 적용성을 평가하였다. '전력량 전송시스템'의 정상적인 자료수집을 판단하기 위해 실내실험을 수행한 결과 전송자료 648,000개 중 수집된 자료는 647,964개로 평균 오차율 0.01%를 나타내며 현장적용이 가능함을 입증하였다. 개발된 '전력량 전송시스템'을 상백리 양수장에 설치하여 6개월간 젼력량 사용자료를 취득하였으며, CCTV를 이용하여 현장자료를 모니터링하였다. 서버전송자료와 현장전력량자료를 비교한 결과 누적전력량은 일치하였으며, '전력량 전송장치'를 이용한 전력사용량의 실시간 계측이 가능함을 확인하였다. 능서1 양수장에서 수집된 전력량 자료와 초음파유속계로 계측된 양수량 자료를 활용하여 전력량-양수량관계식을 개발하였다. 개발된 전력량-양수량관계식으로 환산된 유량을 초음파유속계 유량과 비교한 결과, 월별 오차는 최대 8.0%, 평균 4.0%로, 하천수 사용실적 보고량의 최대 24.4%, 평균 7.4%보다 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다. 초음파유속계를 이용한 양수량 산정방법은 수로내 유속과 수위변화를 직접 계측하여 정도 높은 유량산정이 가능하지만 초기설치비용 및 유지관리 비용이 소요되므로 모든 취수시설에 적용하는 것은 불가능하다. '전력량 전송시스템'은 기 설치된 전자식 전력량계를 활용하기 때문에 초기 설치비용이 저렴하며 실시간 자료수집이 가능한 장점이 있다. 따라서, '전력량 전송시스템'을 이용한 전력량자료의 수집과, 전력량-양수량관계식의 개발이 실시간 하천수 사용량 수집에 적용할 수 있는 가장 경제적인 대안으로 판단된다.
국내 연안에 설치된 항로표지(등부표,등대 등) 대부분이 철근 콘크리트 형식으로 제작 설치 되어 있다. 초기 구조물 제작시 파손 및 전단, 염해에의 한 콘크리트의 부식에 대한 인식 부족으로 일반적인 색상표시 도장방식으로 마감처리 하여 설치 하였다. 이로 인하여 콘크리트의 파손, 도장부의 탈락으로 인하여 매년 유지보수비용이 투입되고 있는 실정이다. 또한 부식진행 후 현장여건상 보수도장이 취약하고 보수 후에도 내구성 부족(방오수명 2년~3년)으로 지속적인 관리가 필요하다. 그러므로 항로표지의 신규 설치시 강관조 형식의 설계적용이 요구되며 강관조의 가장 큰 취약점인 부식(녹)에 대한 방오방법의 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 또한 기 설치된 해상 금속구조물의 경우 보수작업시 장비반입, 작업시간, 작업여건 등이 비말대, 간만대에 따라 변동 하므로 원칙적인 보수가 불가능한 상황에 있다. 그러므로 초기 제작시 부식에 대한 방오도장이 시행 되어야 한다. 기 설치된 콘크리트 구조물 등표는 원칙적인 구조보강 검토 후 염해, 중성화 방지 도장을 시행 하여야 하며 이에 대한 연구를 진행하고 있다.
도시유역의 소하천은 불투수 면적의 증가 및 우수관거의 설치로 인해 오염물질 및 강우의 유달률이 증가한 반면 침투 및 저류 기능의 감소로 인해 지하수위가 저하되어 비강우시에 현저하게 유량이 감소되어 하천환경에 심각한 문제를 나타내고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다수의 연구에서 유역에 저영향개발기술을 제안하고 있으나 이들은 과다한 면적을 필요로 함에 따라 설치 및 유지관리에 많은 비용이 발생하고 기존에 개발되어 있는 도시유역에 적용하기 어렵다는 문제점이 있다. 본 연구에서는 도시 소하천의 유량과 수질 문제를 저감하기 위해 위와 같은 문제점을 고려하여 하천 제외지 지하공간을 이용하여 초기 우수 제어 시스템을 개발하고자 하였다. 본 시스템은 도시유역에서 강우에 의해 초기에 오염물질이 다량으로 유출되는 소위 초기세척효과를 제어하기 위해 침전시스템을 설치하고 및 교체가 가능한 카트리지형 여과 시스템으로 구성하였다. 여과 시스템에서 섬유필터를 이용하여 수질을 개선하고 또한 침전 및 여과시스템에 저류가 가능하도록 하여 도시 소하천의 유량에 따라 방류를 조절함으로써 도시 하천의 건천화 감소에 도움이 되도록 구성하였다. 또한 초기우수 제어 시스템을 효율적으로 운영하기 위해 SWMM(Storm Water Management Model) 적용 결과와 자동모니터링 스시템을 활용하는 종합설계 및 관리시스템을 개발하고 있다. 이를 위해 시범 유역에 SWMM을 구축하고 보정 및 검증을 실시하였다. ?측 및 SWMM을 이용하여 계산한 결과 연구대상 지역에서 처리시설에서 수용할 수 있는 초기우수유출량의 적정량은 초기강우 4시간 또는 6 mm의 누적강우량으로 산정되었으며 이를 토대로 현장의 지형여건에 따라 시스템의 설계기준이 수립될 수 있다.
Digital Information Display와 KIOSK는 전용 컨텐츠의 개발 비용으로 인한 초기 도입 비용 및 유지 비용과 제품의 특성으로 인해 설치 비용이 높다는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 오픈소스 하드웨어 및 이벤트 기반 논 블로킹 I/O 알고리즘을 사용하여 음성 전송 시스템을 설계하고 구현하였다. 제안하는 오픈 하드웨어를 통한 음성송출 시스템은 시스템 초기 도입 비용과 유지 보수비용이 저렴하고, 다양한 형태로 활용할 수 있어서 정보 취약 계층의 정보에 대한 접근성을 향상할 수 있다.
다수의 양수정이 연결된 군정은 복수 개의 펌프와 상당한 길이의 관수로 구성된다. 이 때 펌프-관망 시스템의 생애주기 비용의 최소화를 위하여 재료비, 시공비 등이 고려된 초기비용과 양수정 가동을 위한 에너지비용으로 구성되는 운영비용을 최소화하기 위한 기법을 연구하였다. 이 두 가지 비용은 서로 반비례 하는 형상을 띄고 있다. 따라서 관망의 각 요소와 펌프의 종류 및 소요 동력을 감안하여 설계해야 한다. 가령, 직경이 커질수록 펌프가 제공해야 하는 양정이 줄어들어 소요 동력 비용은 줄어들지만 초기 설치비가 증가하므로 이들의 상관관계를 알아내어 적절한 균형을 찾아내야 할 것이다. 본 연구에서 고려한 최적화 결정변수는 관경과 펌프 사양이다. 펌프-관망 시스템 최적화의 제약 조건에는 별도의 지하수 관정 최적설계 기술로 도출된 관정들의 위치, 양수량 분포, 그리고 각 양수정의 수위이다. 최적화 기법으로는 유전자 방법을 사용하였다.
우리나라는 선진국에 비하여 스프링클러설비 의무 설치대상이 다소 제한적인데도 불구하고 대부분의 건축물 소유주 또는 운영주체들은 법률에서 지정하고 있는 설치대상 건축물에 한해서만 설치하거나, 건축물 설계 시 스프링클러설비의 설치대상 기준에 해당되지 않도록 하는 경향이 있다. 이는 건축물의 화재 안전성 보다는 스프링클러설비 설치비용의 절감이 우선적이라고 생각하고 있기 때문으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 스프링클러설비를 설치하고 관리하는데 소요되는 제반 비용을 투자의 개념으로 하여 이로부터 얻을 수 있는 급부를 추정하였다. 결과적으로 스프링클러설비의 투자비용과 설치하였을 경우 얻을 수 있는 경제적 이득을 경제적 효용성 분석을 통하여 비교한 결과, 초기 투자비용 회수기간이 건축물의 내구연한의 약 1/20 수준으로 나타났으며 효용성도 비용의 2배 이상으로 나타났다. 따라서 스프링클러 설치는 경제적 효용성을 갖춘 제도로 볼 수 있어 적극적인 확대를 고려해 보는 것이 바람직할 것이다.
본 논문은 설비 설치비용과 판매단가로 구성된 다수의 구매처 입찰정보로부터 구성품을 구매함에 있어 최소의 비용으로 구매하기 위해 구매처와 구매 물량을 선정하는 입찰평가 문제를 다룬다. 이 문제에 대해 기존에 알려진 방법은 분기한정 법(BB)과 분기절단 법(BC)이 알려져 있다. 그러나 이들 방법으로 얻은 해가 최적 해가 되지 않는 문제점이 있다. 본 논문에서는 판매단가 순위 또는 설치비용 순위 우선 구매물량 배정원칙을 적용하여 초기 실현 가능 해를 얻고, 판매단가 또는 설치비용을 고려하여 물량을 이동(구매업체 변경)시키는 최적화를 수행하는 방법을 제시하였다. 제안된 방법을 실험 데이터에 적용한 결과 BB와 BC에 비해 구매비용을 크게 절감할 수 있었다.
도시화가 진행됨에 따라 불투수지역이 늘어나는 등 개발전과 다른 지표 및 지표하 유출이 나타나며, 이러한 변화는 생태적, 수문학적으로 대규모 변화가 나타나는 것을 의미한다. 이에 따라 물관리, 물순환 등 물 지속 가능성은 대중의 관심을 받아 법, 제도가 변화하며 도시화에 대한 세심한 접근과 관리에 대한 계획이 대두되고 있는 실정이다. 저영향개발(Low Impact Development)은 이러한 도시화로 인해 발생될 수 있는 문제를 해결하기 위한 방안의 하나로 제안되고 있으며 첨두 및 유출총량을 완화하여 개발 이전 상태의 수문학적 기능을 유지하거나 물리학 및 생물학적 기작을 통해 오염물질의 저감효과도 나타나 대규모 도시개발 및 유역관리 사업에서 저영향개발기법의 적용이 점차 늘어나고 있는 추세이다. 그러나 저영향개발기법 설치에 관한 구체적인 매뉴얼 또는 가이드라인이 부족한 실정이기 때문에 저영향개발기법이 계획단계에서 양적으로 무분별하게 적용되어 비용적 측면에서 시공자에게 부담을 가중시키는 등의 문제가 발생한다. 또한 시설의 위치에 따라 강우유출수 및 비점오염원 저감에 대한 효과가 상이하기 때문에 시설의 적정 위치선정 및 시설용량, 경제성을 고려한 시설효과 검토 등 저영향개발기법 적용시 사업부지 특성에 따른 최적화를 고려하여 계획 및 설계에 적용할 필요성이 있다. 이에 비용적 측면을 고려한 최적설계가 가능한 SWMM-ING(Storm Water Management Model - Low impact development desigN proGram)을 개발된 바 있다. SWMM-ING은 비전문가도 사용이 가능하도록 저영향개발기법 최적화과정이 간단하고 직관적이며 비용을 고려한 최적설계가 가능하도록 개발된 소프트웨어로 기법 적용시 개략적인 비용추정 및 배치선정 등 저영향개발기법의 설계최적화가 가능하다. 또한 각각의 저영향개발기법에 대한 초기설치비용, 유지관리비용, 이자율, 기대수명, 대상지역 내 공간적 위치를 반영하여 강우유출수 및 비점오염저감효과를 시나리오별로 제시가 가능한 장점이 있다. 본 연구에서는 SWMM-ING를 이용하여 대규모 도시개발부지의 저영향개발기법 적용에 따른 유량 및 수질저감효과를 평가하고 유지관리비를 포함한 비용을 추정하여 최적설계 검토를 수행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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