• 한국수자원학회논문집
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• 제42권10호
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• pp.785-793
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• 2009

본 연구에서는 부정류 상태의 조압수조를 해석 할 수 있는 수치모형이 개발되었다. 그리고 부정류 효과를 고려한 파이프의 파괴확률 산정을 위한 신뢰성 모형이 개발되었다. 파이프 파괴의 상대적 위험도 평가와 조압수조의 기능성 평가를 위해 부정류 효과를 고려한 조압수조가 있는 상수관망 시스템의 파괴확률을 산정하였다. 신뢰성 해석을 통하여 부정류가 파괴확률을 크게 증가 시키는 것을 알 수 있었으며 조압수조가 부정류의 압력을 크게 감쇠시킴으로써 파괴확률을 현저히 저하시키는 것을 확인할 수 있었다.

• 상하수도학회지
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• 제22권6호
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• pp.609-617
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• 2008

Water pipes are supposed to deliver the predetermined demand safely to a certain point in water distribution system. However, pipe burst or crack can be happened due to so many reasons such as the water hammer, natural pipe ageing, external impact force, soil condition, and various environments of pipe installation. In the present study, the reliability model which can calculate the probability of pipe breakage was developed regarding unsteady effect such as water hammer. For the reliability model, reliability function was formulated by Barlow formula. AFDA method was applied to calculate the probability of pipe breakage. It was found that the statistical distribution for internal pressure among the random variables of reliability function has a good agreement with the Gumbel distribution after unsteady analysis was performed. Using the present model, the probability of pipe breakage was quantitatively calculated according to random variables such as the pipe diameter, thickness, allowable stress, and internal pressure. Furthermore, it was found that unsteady effect significantly increases the probability of pipe breakage. If this reliability model is used for the design of water distribution system, safe and economical design can be accomplished. And it also can be effectively used for the management and maintenance of water distribution system.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권8호
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• pp.555-563
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• 2019

상수도관은 시간이 흐름에 따라 부식이 발생할 수 있으며 이로 인해 관두께가 작아져 기존의 성능을 발휘하기 힘들어진다. 이에 본 연구에서는 관두께 변화에 따른 파괴확률을 정량적으로 산정할 수 있는 수치모형을 개발하였으며 이를 실제 상수도관망에 적용하여 사용연수가 증가함에 따라 파괴확률이 어떻게 변화하는지 분석하였다. 파괴확률은 FORM(First Order Reliability Method)를 사용하여 산정되었고 압력의 통계적 특성을 분석하기 위해 여러 가지 다른 시나리오를 이용하여 부정류해석을 수행하였으며 신뢰함수로는 주장력공식을 개선한 KCIP(Korea Cast Iron Pipe)식을 사용하였다. 또한 부식으로 인한 두께변화를 산정하기 위하여 Nahal and Khelif식과 Romanoff의 식을 사용하였으며 이를 통하여 10년, 20년, 30년 후의 부식으로 인한 관두께를 추정하였고 이에 따른 파괴확률을 산정하여 비교분석하였다. 본 연구에서 적용된 상수도관망A의 경우 Nahal and Khelif의 식을 사용하였을 때 100 mm 직경의 강관이 사용연수가 10년, 20년, 30년으로 증가할 경우 파괴확률은 상수도압 $12kg/cm^2$ 일 때 각각 6.8%, 7.8%, 8.5%로 점진적으로 증가하는 것을 알 수 있었고, Romanoff의 식을 사용하였을 경우 6.4%, 7.5%, 8.9%로 증가하는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권5호
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• pp.373-380
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• 2019

본 연구에서는 상수도관망의 피해율 저감을 위한 최적의 펌프운영기법을 제안하였다. 펌프운영시스템은 효과적인 펌프운영을 위하여 개발되었다. 이를 위해 펌프와 소통할 수 있는 압력센서가 상수도관망의 관말단부에 설치되었다. 펌프운영시스템은 관말단의 센서로 부터 수신된 데이터를 통하여 펌프를 제어하게 된다. 따라서 펌프운영시스템은 관말단부에 충분한 유량을 전달할 수 있는 압력을 유지할 수 있고 불필요한 압력을 줄일 수 있다. 펌프운영시스템의 효과를 입증하기 위해 신뢰성해석모형이 사용되었고 기존의 펌프운영시스템과 새로운 펌프운영시스템의 운영결과를 통하여 상수도관의 파괴확률을 정량적으로 비교하였다. 이를 위해서 부정류해석을 수행하였고 그 결과는 파괴확률을 산정하는데 사용되었다. 그 결과, 새로 제시된 펌프운영시스템은 상수도관의 파괴확률을 현저히 낮출 수 있음을 확인할 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제47권2호
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• pp.167-183
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• 2013

Methods for estimating structural reliability using probability ideas are well established. When the residual ultimate strength of a buried pipeline is exceeded the limit, breakage becomes imminent and the overall reliability of the pipe distribution network is reduced. This paper is concerned with estimating structural failure of underground flexible pipes due to corrosion induced excessive deflection, buckling, wall thrust and bending stress subject to externally applied loading. With changes of pipe wall thickness due to corrosion, the moment of inertia and the cross-sectional area of pipe wall are directly changed with time. Consequently, the chance of survival or the reliability of the pipe material is decreased over time. One numerical example has been presented for a buried steel pipe to predict the probability of failure using Hasofer-Lind and Rackwitz-Fiessler algorithm and Monte Carlo simulation. Then the parametric study and sensitivity analysis have been conducted on the reliability of pipeline with different influencing factors, e.g. pipe thickness, diameter, backfill height etc.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권3호
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• pp.322-331
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• 2017

지역난방은 국내에 1985년 처음 도입되었다. 지하 열배관망의 사용연한이 30년 이상 증가함에 따라, 지하에 매설된 열수송 배관 특성상 유지관리가 중요한 문제로 대두되고 있다. 노후화가 진행된 열배관망 유지보수를 위한 정기적인 점검, 운영관리 시 다양한 복합 기술이 필요하다. 특히 현장에서 경제적 관점에서 최적 유지보수 및 교체시점을 도출하기 위하여 의사결정에 활용될 수 있는 모형개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 한국지역난방공사 수도권 5개 지사열 배관망 운영 시 보수이력과 사고성 데이터를 바탕으로 분석하였다. 정성적 분석과 이항 로지스틱 회귀분석의 통계적 기법을 도입하여 파손확률 모델을 개발하였다. 보수이력 및 사고성 자료의 정성적 분석 결과, 파이프라인 손상의 가장 중요한 원인으로 건설 시공불량, 배관의 부식과 자재 불량이 전체의 약 82%를 차지했다. 통계 모델 분석에서는 분류의 분리 점을 0.25로 설정함으로써 열배관 파손 및 비 파손 분류의 정확도가 73.5%로 향상 되었다. 파손확률 모델 수립을 위해 Hosmer와 Lemeshow 검정과 독립변수의 유의성 검정, 모델의 Chi-Square 검정을 통해 모델의 적합성을 검증 하였다. 열배관망 파손의 위험순위 분석결과에 따르면 파손확률을 가장 높이는 경우는 겨울철 서울지역 자동차 도로에 있는 10년 이상 된 250mm이하 배관 Reducer에서 F 건설회사가 시공했던 열배관망으로 분석되었다. 본 연구결과는 열배관망 시스템의 유지관리 및 예방점검, 교체 사업 우선순위를 정할 때 활용 가능하다. 또한 이를 통하여 점검 유지보수 등 사전에 사고예방 계획을 수립하여 대처함으로써 열배관 파손의 빈도를 감소시키고 보다 적극적인 열배관망 관리에 이용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권spc1호
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• pp.1167-1175
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• 2022

본 연구에서는 노후도를 보다 간단히 평가할 수 있는 운영지수 분석법을 개발하였고 이를 기존의 노후도 분석법과 비교 분석하였다. 청주시 상수관망에 적용하여 노후도를 비교 분석하였으며 사용성을 입증하였다. 기존의 간접평가법 분석결과, 율량동(구시가지), 내덕1동, 용암2동 상수관망의 노후도가 가장 높은 것으로 분석되었으며, 신뢰성해석을 통한 안전도 분석 결과 내덕1동 상수관망이 직경 200 mm, 300 mm 강관 모두 파괴확률 3.21%, 4.65%로 안전도가 가장 취약한 것으로 분석되었다. 운영지수 분석법의 경우, 내덕1동 상수관망이 직경 200 mm, 300 mm 강관 모두 위험도 0.2609, 0.2644로 가장 높은 것으로 분석되었으며, 개량 우선순위는 비슷한 것으로 나타났다. 따라서 향후 운영지수 분석법을 통해 상수도관을 보다 간단하게 노후도를 분석하여 상수관망의 운영관리에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.420-420
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• 2021

상수도관은 시간이 경과됨에 따라 부식이 발생하고 이로 인해 관의 두께 및 강도가 감소하여 점차 상수도관의 기능을 상실하게 된다. 이러한 노후 상수도관은 누수, 적수 등 수자원에 막대한 경제적인 손실을 발생시키고 사람들에게 많은 불편을 끼친다. 현재 우리나라도 전체 상수도관 중 노후 상수도관이 많은 부분을 차지하고 있기 때문에 교체나 개선이 시급한 실정이다. 하지만 전체 상수도관을 교체하는 것은 막대한 예산이 필요하기 때문에 현실적으로 어려운 문제이다. 따라서 상수도관의 노후도 분석을 통하여 상수관망의 최적 교체 우선순위를 판단하고 교체를 실시하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 노후도 분석에 중요한 관의 부식깊이와 잔존수명을 예측하고 신뢰성해석을 통해 파괴확률을 산정하였다. 이를 위해 Romanoff(1957)와 환경부(2002)에서 실측한 상수관의 관종에 따른 관두께 변화를 적용하여 해석하였다. 실측 자료를 통해 부식깊이, 잔존수명 예측 모델을 수립하였으며 이에 따른 관의 파괴확률을 산정하였다. Romanoff(1957)의 혼합강관과 주철관에 대한 실측 자료를 사용하여 상수관의 사용연수가 10년, 20년, 30년 경과됨에 따른 부식깊이와 관파괴확률을 산정하였다. 혼합강관의 경우 사용연수에 따른 부식깊이는 0.57mm, 0.92mm, 1.21mm으로 산정되었으며, 주철관의 경우 0.16mm, 0.24mm, 0.31mm으로 산정되었다. 또한 신뢰성모형을 직경 300mm관에 적용한 결과 최대 상수도압 15kg/cm²에서 혼합강관의 사용연수에 따른 파괴확률은 3.36%, 4.65%, 6.18%로 나타났으며 주철관은 1.36%, 2.50%, 2.68%로 나타났다. 환경부(2002)의 주철관에 대한 부식 실측 자료를 통해 상수관의 사용연수 10년, 20년, 30년 경과에 따른 부식깊이와 관파괴확률을 산정하였으며 초기 관두께 측정 자료를 통해 잔존수명도 예측하였다. 부식깊이는 1.02mm, 1.25mm, 1.41mm으로 산정되었으며, 파괴확률은 5.15%, 6.30%, 7.35%로 산정되었다. 그리고 잔존수명의 경우 부식률이 20%일 때, 잔존수명은 약 30년으로 산정되었다.