• 한국수자원학회논문집
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• 제40권1호
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• pp.39-50
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• 2007

본 논문에서는 대수-선형 파손율 모형(log-linear ROCOF)과 와이블 파솔율 모형(Weibull ROCOF)을 이용하여 상수도 주철 배수관로의 파손율을 모형화하고, '수정된 시간 척도'를 이용하여 최적교체시기를 산정할 수 있는 방법이 개발되었다. 두 ROCOF의 모형화를 위하여 개별 관로의 파손시간을 기록한 '파손 시간자료(failure-time data)'와 일정 시간간격 사이에서 발생하는 파손횟수를 기록한 '파손 횟수자료(failure-number data)'를 이용하였고, 최대로그우도 추정값을 이용하여 두 ROCOF의 각 파손자료 유형에 대한 모형화 수행 능력을 검증하였다. 또한 두 ROCOF를 이용한 관로의 최적교체시기 방정식은 ROCOF의 매개변수 추정에 있어서 수렴성을 보장하기 위하여 '수정된 시간 척도'를 적용하여 유도하였다. 연구대상 주철 배수 관로들의 '파손 시간자료'와 '파손 횟수자료'에 두 파손율 모형을 적용시켜 본 결과 파손 시간자료를 이용할 경우 대수-선형 ROCOF가 와이블 ROCOF 보다 적합한 모형인 것으로 나타났다. 또한 두 모형 모두 '파손 시간자료'를 이용하는 것이 '파손 횟수자료'를 이용하는 것보다 모형화 수행 능력이 높아지는 것으로 나타나서, 분석에 사용된 관로의 파손율 모형화와 최적교체시기 산정을 위해서는 일정 시간간격 동안의 관로 파손횟수를 기록하는 것보다 관로의 파손시간을 기록하는 것이 더욱 우수한 모형화 결과를 낳는 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제19권4호
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• pp.233-241
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• 1987

본 연구는 제한된 수의 핵연료의 경험적 파손자료로부터 핵연료 파손 확률을 현실적으로 예측하기 위해 결정론적 모델로부터의 파손화률 예측치와 실제 경험적 자료로부터의 파손 확률 예측치를 접합하는 방법을 시도하였다. 이 접합 방법에 의한 파손 화률 예측치는 결정론적 모델 또는 경험적 파손 자료로부터의 독립적인 예측치보다 신뢰도가 높다. 본 연구에서는 핵연료 성능 예측코드인 SPEAR의 방법론을 응용한 핵연료 파손 패턴의 체계적 발견법 (hierarchical pattern discovery)이 접합 모델에서의 결정론적 모델로부터의 예측치에 대한 가중치와 패턴 경계를 체계적으로 찾기 위해 고안되었다. 이 연구에서 개발된 접합 방법을 PROFIT모델과 경험적 파손자료를 이용하여 CANDU형 핵연료 재장전중 출력 상승에 의해 수반되는 핵연료파손 예측에 적응시켜 보았다.

• 한국도로학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.77-86
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• 2005

국내 고속도로 장기공용성 조사구간의 파손자료와 기후자료 및 포장물성 자료를 이용하여 줄눈 콘크리트 포장의 스폴링 모형이 개발되었다. 줄눈 콘크리트 포장 장기공용성 조사구간 22개소의 스폴링 파손 상태가 1999년과 2004년에 각각 조사되어 총44개의 스폴링 파손 자료가 수집되었으며 각 위치에서의 기후자료 및 포장의 형태 및 물성 자료 또한 수집되었다. 수집된 자료들의 민감도 분석을 통하여 스폴링 발생에 영향이 큰 인자들을 찾아내었으며, 그 인자들을 다중 회귀분석하여 스폴링 파손 모형이 개발되었다. 개발된 스폴링 모형은 외국의 모형과 비교할 때 합리적인 스폴링 발생 추이를 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.490-494
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• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.271-275
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• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.352-357
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• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.521-521
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• 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.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권6호
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• pp.457-464
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• 2009

본 논문에서는 상수관로의 파손자료를 이용하여 관로의 위험률을 산정하기 위해 사용되는 비례위험모형의 관로의 순차적 파손시간 예측정확도를 분석하고 이를 이용하여 관로의 경제적 교체 시간구간을 산정할 수 있는 방법론을 제시하였다. 비례위험모형에 기초한 생존함수를 이용하여 연구대상 관로들의 순차적 파손시간을 예측하고 이들을 기록된 파손시간과의 차이를 분석하였다. 이를 통하여 비례위험모형의 파손시간 예측 오차를 최소화하는 생존확률은 0.70인 것으로 결정되었으며, 세 번째 파손으로부터 일곱 번째 파손에 대한 모형만이 관로의 파손시간을 예측하는데 적합한 것으로 분석되었다. 생존확률 0.70과 순차적 파손사건에 대한 생존함수의 하한 및 상한을 이용하여 예제로 사용된 관로에 대해 예측된 파손시간의 95% 신뢰구간의 하한 및 상한을 추정하였다. 예측된 파손시간의 95% 신뢰 구간의 하한과 상한을 이용하여 관로 파손 경향모형인 General Pipe Break Prediction Models(GPBM)을 구축하고 이들을 관로의 한계파괴율과 결합하여 시간에 대한 해를 구하므로써 경제적 교체 시간구간을 산정하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권4D호
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• pp.555-564
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• 2011

국내 고속도로의 60% 이상이 시멘트 콘크리트 포장으로 건설되었으며, 그 중 공용년수가 20년이 넘어선 구간이 절반이상에 달하고 있다. 노후화 된 콘크리트 포장의 보수 보강은 국내의 교통여건상 우회도로가 준비되기 어렵기 때문에 조기교통개방이 요구되며 현재까지는 주로 아스팔트 덧씌우기가 사용되고 있다. 그러나 아스팔트 덧씌우기 포장은 보수 후 수년만에 발생하는 조기 파손이 빈번하여 많은 유지보수비용이 지출될 뿐 아니라 도로사용자의 불편을 초래하고 있다. 최근 들어 노후화 된 콘크리트 포장의 효율적인 보강공법으로 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법의 적용이 시도되고 있다. 따라서 어떠한 인자가 접착식 콘크리트 덧씌우기의 수명에 영향을 미치는 지 고찰할 필요가 있다. 국내에서는 콘크리트 덧씌우기 포장의 공용 중 파손상태에 대한 자료가 미비한 실정이다. 본 연구에서는 접착식 콘크리트 덧씌우기 수명과 영향인자간의 상관성을 검토하기 위해 다양한 파손자료를 구축하고 있는 미국의 LTPP data를 이용하여 각 구간의 포장단면, 교통량 및 환경특성을 고려하여 포장의 연도별 파손에 대한 database를 구축하였다. 또한 각 구간의 포장수명을 산정 후 접착식 콘크리트 덧씌우기 구간의 수명과 이에 영향을 미치는 인자들에 대해서 통계분석을 수행하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.207-221
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• 2011

국내 고속도로의 60% 이상이 시멘트 콘크리트 포장으로 건설되었으며, 그 중 공용년수가 20년이 넘어선 구간이 절반 이상에 달하고 있다. 노후화된 시멘트 콘크리트 포장의 보수 보강은 국내의 도로 교통여건상 우회도로가 준비되기 어렵기 때문에 조기 교통개방이 요구되며 현재까지는 주로 아스팔트 덧씌우기가 사용되고 있다. 반면에 아스팔트 포장은 조기파손과 잦은 보수 때문에 보수 보강에 대한 비용이 크다. 현 시점에서 아스팔트 덧씌우기가 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 현실을 감안할 때, 아스팔트 덧씌우기의 수명에 미치는 영향인자가 무엇인지 검토할 필요가 있다. 따라서 아스팔트 덧씌우기 공법의 성능에 영향을 미치는 인자에 대해 조사할 필요가 있으나, 국내의 경우 아스팔트 덧씌우기의 공용 중 파손상태에 대한 자료가 체계적으로 구축되어있지 않다. 본 연구에서는 아스팔트 덧씌우기 수명과 영향인자간의 상관성을 비교하기 위해 다양한 파손자료를 구축하고 있는 미국의 LTPP data를 이용하여 노후화 된 시멘트 콘크리트 포장의 아스팔트 덧씌우기에 대해 조기파손을 방지하고, 효율적인 보수 보강을 위해서 아스팔트 덧씌우기 구간의 수명에 미치는 영향인자에 대해서 통계분석을 수행하였다.