• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.40 no.1 s.174
• /
• pp.39-50
• /
• 2007

This paper presents applications of the log-linear ROCOF(rate-of-occurrence-of-failure) and the Weibull ROCOF to model the failure rate of individual cast iron pipes in a water distribution system and provides a method of estimating the economically optimal replacement time of the pipes using the 'modified time-scale'. The performance of the two ROCOFs is examined using the maximized log-likelihood estimates of the ROCOFs for the two types of failure data: 'failure-time data' and 'failure-number data'. The optimal replacement time equations for the two models are developed by applying the 'modified time-scale' to ensure the numerical convergence of the estimated values of the model parameters. The methodology is applied to the case study water distribution cast iron pipes and it is found that the log-linear ROCOF has better modeling capability than the Weibull ROCOF when the 'failure-time data' is used. Furthermore, the 'failure-time data' is determined to be more appropriate for both ROCOFs compared to the 'failure-number data' in terms of the ROCOF modeling performances for the water mains under study, implying that recording each failure time results in better modeling of the failure rate than recording failure numbers in some time intervals.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• v.19 no.4
• /
• pp.233-241
• /
• 1987

Difficulties are encountered when the behavior of complex systems (i.e., fuel failure probability) that have unreliable deterministic models is predicted. For more realistic prediction of the behavior of complex systems with limited observational data, the present study was undertaken to devise an approach of combining predictions from the deterministic model and actual observational data. Predictions by this method of combining are inferred to be of higher reliability than separate predictions made by either model taken independently. A systematic method of hierarchical pattern discovery based on the method developed in the SPEAR was used for systematic search of weighting factors and pattern boundaries for the present method. A sample calculation was performed for prediction of CANDU fuel failures that had occurred due to power ramp during refuelling process. It was demonstrated by this sample calculation that there exists a region of feature space in which fuel failure probability from the PROFIT model nearly agree with that from observational data.

• International Journal of Highway Engineering
• /
• v.7 no.2 s.24
• /
• pp.77-86
• /
• 2005

A spalling model for jointed connote pavements(JCP) was developed using the data of distresses, climates, and materials at the sections of long-term pavement performance(LTPP) investigation. The total of forty-four spatting distress data was collected at twenty-two JCP LTPP sections in 1999 and in 2004. In addition, the data of climates, geometric shapes of the slabs, and material properties was also collected at those times. Factors significantly influencing the spalling distress were found by a sensitivity analysis for the data. Consequently, a spatting model was developed by a multi-regression analysis for the factors. The model showed reasonable trend of the spatting development comparing to other foreign models.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2008.05a
• /
• pp.490-494
• /
• 2008

본 연구에서는 상수도 배수관로의 내 외부적 특성에 따라 개별관로를 정의하는 방법을 연구대상 지역의 배수관로 파손 데이터베이스에 적용하여 비례위험모형을 구축하였다. 연구에 사용된 자료는 연구대상지역의 배수관로의 제원 및 파손시기를 포함하는 관로 파손데이터베이스, 관로매설지역의 급수인구 및 수압범위에 관한 자료를 포함하는 GRID 데이터베이스와 관로매설지역의 토지개발 정도에 관한 자료를 포함한다. 이러한 자료를 이용하여 관로를 순차적 파손경험에 따라 7개의 생존시간군(STG I $\sim$ VII)으로 구분하고 각 생존시간군에 대한 비례위험모형(Model I $\sim$ VII)을 구축하였다. 이러한 모형을 이용하여 관로의 파손횟수가 증가하는 동안 파손에 영향을 미치는 인자의 변화와 그 효과를 파악하였으며, 또한 추정된 공변수의 위험비율을 분석함으로써 관로의 제원 혹은 매설환경, 급수인구 등에 따른 위험률의 상대적인 변화를 분석하였다. 또한 비례 위험모형의 구축과정에서 관로의 파손에 영향을 미치는 공변수의 비례성 가정을 검토하여 시간종속형 공변수를 모형화하였으며, 모형의 이탈잔차(deviance residual)를 분석하여 모형의 적합성을 검토하였다. 본 연구에서 구축된 비례위험모형에 대해 Shoenfeld 잔차를 이용한 스코어 잔차의 변화(score process)를 검토한 결과, Model I 과 Model II 에 대해서는 공변수의 시간종속 효과가 발견되었다. Model I에 대해서는 관로재질과 급수인구의 영향이 시간에 따라 변하며 Model II에서는 급수인구의 영향만이 시간에 따라 변하는 것으로 나타났다. 한편 Model III $\sim$ Model VII 들에 대해서는 공변수의 영향이 시간에 따라 변하지 않는 것으로 나타났다. 각 생존시간군에 대해 관로재질, 토지개발정도, 관로길이 및 급수인구의 변화가 관로의 상대적 누수위험률에 미치는 영향을 상대위험률의 95% 신뢰구간을 고려하여 정량적으로 산정하였고, 시간 종속형 공변수로 모형화된 공변수는 시간에 따른 공변수 영향의 변화를 분석하였다. 순차적 파손사건에 대한 비례위험모형의 구축 결과 생존시간군(STG) I의 기저위험률은 매설 후 대략 450개월까지는 파손 위험률이 '0'에 가까우나 그 이후로 급격히 증가하다가 매설 후 약 700개월에 이르러서는 약간 감소하고 약 850개월 이후에는 다시 급격히 증가한다. STG II의 기저위험률은 첫 번째 파손 후 약 300개월이 되면 위험률이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. STG III $\sim$ STG VII의 기저위험률은 이차함수의 형태를 띄며, 특히 STG V, STG VI 및 STG VII의 기저위험률은 욕조형 곡선(bathtub curve)의 형태를 가진다. 각 생존시간군의 기저생존함수의 생존확률 '0.5'에 해당하는 기저중간생존시간에 대한 분석으로부터 파손횟수가 많아질수록 순차적 파손사건 사이의 경과시간은 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 기저생존시간에 대한 경향은 관로의 파손횟수가 많아질수록 관로의 일반적은 내구성은 감소하기 때문인 것으로 분석된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.271-275
• /
• 2009

본 연구에서는 상수관로의 잔존수명을 통계적 기법 중 하나인 비례위험모형(PHM)에 적용하여 평가하였다. 비례위험모형을 구축하기 위한 개별관로의 생존시간은 관로의 파손율이 한계파손율에 도달하는 시간으로 정의하였다. 즉, Park and Loganathan(2002)에서 제시한 GPBM을 적용하여 시간에 따른 개별관로의 파손율을 추정하고 추정된 파손율과 한계파손율의 상등관계를 통해 생존시간을 산정하였다. 또한, 본 연구대상관로에 대한 GPBM을 구축함에 있어, 매설시점에서 누적파손횟수를 0으로 한 파손기록을 입력자료에 추가하는 방법과 가중계수(WF)의 범위를 수정함으로써 기존의 GPBM을 보완하였다. 이로써 파손사건이 최소 1회 이상 기록된 강관 및 주철관에 대한 비례위험모형을 구축하였다. 이와 같이 수정된 방법론은 관로 파손사건 등의 자료의 축적이 미비한 국내 여건에서 비례위험모형 및 GPBM과 같은 통계적 모형을 구축할 때 유용할 것으로 사료된다. 본 연구대상관로의 비례위험모형에 포함된 유의한 공변수는 관종과 관경 그리고 길이이며 관종은 비례성 가정을 위배하여 시간종속형 변수로 모형화되었다. 최종 채택된 PHM모형을 통해 생존함수를 추정하였으며 추정된 생존함수를 이용하여 개별관로의 잔존수명 및 경제적 수명 그리고 각 수명에 대한 95% 신뢰구간을 산정하였다. 또한 개별관로의 경제적 수명에 영향을 미치는 공변수의 위험비율도 분석하였다. 분석결과 강관의 평균 경제적 수명은 약 25.1년이고 주철관은 약 21년으로 산정되었다. 또한 관종에 따른 경제적 수명에 도달할 상대적인 위험률은 전반적으로 주철관이 높으나 20년 이상 매설된 관로에서는 강관의 위험률이 높을 것으로 분석되었다. 관경과 길이는 크기에 비례하여 상대적 위험률도 증가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2016.05a
• /
• pp.352-357
• /
• 2016

광역상수관은 원수 또는 정수를 자체 수자원확보가 어려운 지자체에 적기에 공급해주는 중요한 역할을 하고 있다. 최근 자연재해에 및 관 노후, 공사 중 사고 등의 원인으로 광역상수관이 파손되는 사례가 발생되었다. 이와 같은 광역상수관의 파손은 상수 보급 수혜지역에 대한 단수피해가 발생될 뿐만 아니라 파손지점에서 상수유량의 분출으로 침수피해를 야기 시킬 수 있게 된다. 본 연구에서는 광역상수관 파손에 따른 파손지역 주변부에서 유량 분출에 의한 침수양상 및 분출지점에 위치하고 있는 지하시설물(지하철 정거장)에 대한 침수피해 영향을 검토하였다. 침수양상 분석 방법은 광역상수관 파손시 분출유량 산정, 지형자료 구축, 표면류 흐름 계산, 침수범람도 작성 순으로 검토를 수행하였다. 광역상수관 파손에 따른 분출유량은 상수관 공급량 $770,000m^3/day$를 기준으로 초당 흐르는 유량(2차원 부정류 흐름 해석)으로 환산하여 유입조건으로 선정하고, 파손위치 및 분출유량에 따른 시나리오를 설정하였다. 광역상수관 파손에 따른 침수양상을 살펴본 결과, 파손 지점의 위치의 지형적 여건에 따라 최대 침수심 및 최대 침수 위치가 상이한 결과가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 정거장 주변부 최대 침수심은 0.50m로 정거장 노출부 최소 높이 0.65m(노출부 높이 - 지반고)보다 작은 수치이므로 광역상수관 파손에 따른 분출유량의 정거장 내부 유입은 없는 것으로 분석 되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2023.05a
• /
• pp.521-521
• /
• 2023

지방상수도의 관 파손사고 감지 및 누수관리 방법에는 블록시스템 구축을 통한 소블록별 야간최소유량 감시방법이 가장 대표적이다. 야간최소유량은 새벽 2시와 4시 사이의 인구 활동 비율이 가장 낮은 새벽 시간대에 소블록에 공급된 유량을 의미하며, 대부분 유량 성분은 누수량일 것이라는 가정에서 출발한다. 그러나 아파트 중심의 주거 형태를 보이는 도심지의 경우, 새벽 시간대에도 다량의 물수요가 비정기적으로 발생하고 있어 관망의 이상 여부를 감시하기 위한 관리기준으로서 야간최소유량을 이용하기에는 높은 일간 변동성에 따른 한계가 있다고 할 수 있다. 즉, 야간최소유량은 관 파손사고 발생의 감시보다는 관로 연결 또는 급수전 분기 부위에서 발생하는 미량의 누수가 수개월에 걸쳐 누적되는 장기추세를 분석하여 누수탐사반의 투입 시점을 결정하기 위한 근거를 제시하기 위한 목적으로 사용되며, 아직까지 관 파손사고의 발생은 자체적인 감지보다는 민원에 의해 인지되는 경우가 많다. 최근, 스마트관망 구축사업(SWM) 등을 통해 관 파손 및 누수 감지를 위한 청음식 누수감지센서가 소블록 내 도입되고 있으나, 초기 시설투자에 큰 비용이 수반되며 주변 소음과 배터리 전원방식의 한계로 인하여 새벽 시간대에만 분석이 제한적으로 적용되는 경우가 많아 이 역시도 상시적인 관 파손사고의 감시기술이라 보기는 어렵다. 본 연구에서는 소블록 유입점에서의 유량·압력과 소블록 내에 설치된 대수용가 스마트미터, 그리고 사고감지를 위한 수압계 사이의 평상시 수리적 균형을 학습한 DNN(Deep Neural Network) 모델을 이용하여 관 파손사고를 실시간 감지하는 모델 개발연구를 수행하였다. 모델은 관 파손사고 감지를 위한 수압계의 최적 위치와 대수를 결정하기 위한 모듈과 관 파손사고 감지모듈로 구성되며, 1개 소블록 Test-Bed를 구축하여 모델을 생성하고 PDD 관망해석 모델을 통해 생성된 가상의 사고에 대한 감지 여부로서 개발 모델의 감지성능을 평가하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.42 no.6
• /
• pp.457-464
• /
• 2009

This paper proposes methodologies for analyzing the accuracy of the proportional hazards model in predicting consecutive break times of water mains and estimating the time interval for economical water main replacement. By using the survival functions that are based on the proportional hazards models a criterion for the prediction of the consecutive pipe breaks is determined so that the prediction errors are minimized. The criterion to predict pipe break times are determined as the survival probability of 0.70 and only the models for the third through the seventh break are analyzed to be reliable for predicting break times for the case study pipes. Subsequently, the criterion and the estimated lower and upper bound survival functions of consecutive breaks are used in predicting the lower and upper bounds of the 95% confidence interval of future break times of an example water main. Two General Pipe Break Prediction Models(GPBMs) are estimated for an example pipe using the two series of recorded and predicted lower and upper bound break times. The threshold break rate is coupled with the two GPBMs and solved for time to obtain the economical replacement time interval.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.31 no.4D
• /
• pp.555-564
• /
• 2011

More than sixty percentages of the highway constructed by concrete pavements in South Korea and over half of the concrete pavements were twenty years or older. The most of South Korea road is hard to provide a bypass in conditions of network of roads. Asphalt concrete overlay has been used for the overlay of aged concrete pavement. However, the cost of maintenance and rehabilitation in an asphalt overlay is expensive by early damage. Therefore, bonded concrete overlay was recently attempted in South Korea as an alterative method of rehabilitation for aged concrete pavement. Hence, it needed to investigate the factors to find performance of the bonded concrete overlay life. However, there is no performance data of the concrete overlay in South Korea. This study was to make a database of an affecting of the pavement life and draws statistical analysis of the performance data on the LTPP (Long Term Pavement Performance) database of U.S.A.

• International Journal of Highway Engineering
• /
• v.13 no.1
• /
• pp.207-221
• /
• 2011

More than sixty percentage of highway in South Korea were constructed by concrete pavements and more than half of the concrete pavements were twenty years or older. The most of highway have difficulty in providing detour due to the traffic and road condition of South Korea. So far, asphalt concrete has been used for the overlay of aged cement concrete pavement. However, the frequent early damage and maintenance of typical asphalt overlay due to repetitive maintenance causes inconvenience of road users and expensive costs. It is necessary to investigate the factors affecting the performance of asphalt concrete overlay to improve the performance of asphalt overlay. However, the performance data of asphalt concrete overlay in South Korea does not exist. In this research, to investigate on the factors affecting the life of asphalt concrete overlay was attempted based on statistical analysis of the performance data of asphalt concrete overlay included in LTPP (Long-Term Pavement Performance) Database of U.S.A.