• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
• /
• pp.479-483
• /
• 2012

최근 국내외에서 기상이변에 따른 물 부족에 대응하고 먹는 물의 생산과 공급 효율성 향상을 위하여 스마트워터그리드에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 경향으로 이는 상수도 인프라시설의 운영오류, 자연재해, 사이버를 통한 의도적 공격 등에 대해 안전하고 신뢰성이 높은 시스템을 구축하기 위한 것이다. 또한 상수도 분야에서는 스마트 미터링 개념을 도입하여 상수관망에서 발생되는 각종 사고나 물 손실을 저감하기 위한 노력이 시도되고 있는 실정이다. 일반적으로 누수량이 많을 경우에는 누수의 징후가 지표면에서 확인이 가능하나 미세한 경우 탐사장비의 운영이나 인력의 투입을 통해 가능하다. 물 공급계통인 상수관망에서 물 손실을 저감시키기 위한 방법중 하나로서 수도미터로부터 기록되는 물 사용량 데이터를 이용하여 누수패턴을 추출함으로써 누수감시가 가능하도록 하는 모형을 개발하고자 하였다. 이는 탐사장비에 의한 누수감지와 상호 보완적을 활용할 수 있는 것으로서 사용량 자료를 분석하여 사전에 처리된 자료의 노이즈와 결함 있는 계측값을 필터링시키는 기법이 도입된 것이며 신속한 감지를 통해 누수 지속시간을 감소시킴으로서 누수량의 저감을 목표로 한다. 물 공급 네트워크를 보다 더 효율적 만들 수 있는 누수 감시모형은 상수관망의 운영에 필요한 정보를 도출하기 위하여 보다 정확하고 다양한 수학적 및 통계적 분석을 기반으로 구성되어 누수 외에도 각종 결함을 찾아내는 역할을 수행할 수 있다. 향후 다양한 지역을 이러한 수용가의 물 사용량 미터링 결과를 토대로 실제 사용량과 누수량을 분리하여 분석함으로써 국내 실정에 적합한 누수감시 기술배발 토대를 마련할 수 있을 것으로 판단되며, 누수저감을 위한 실질적인 상수관망의 운영관리 효율향상의 정보로서 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
• /
• pp.209-209
• /
• 2015

상수도 관망은 대표적인 사회기반시설로 수원으로부터 수용가에 이르기까지 안정적으로 유량을 공급하는 것을 목표로 한다. 상수도 관망의 최적설계는 요구되는 절점의 수압, 관로의 유속 등 수리학적 제약조건을 만족시키는 범위 안에서 비용을 최소화하는 설계안을 얻어내는 것을 목표로 시작하였다. 하지만 비용만을 고려한 과거의 상수도 관망 최적설계는 미래의 불확실한 조건에 매우 취약하고, 사용자의 다양한 요구를 충족시키지 못한다. 이 때문에 현대의 상수도 관망의 설계시 다양한 설계인자의 고려와 함께 효율적인 최적설계기법 적용의 필요성이 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 상수도 관망 최적설계에 다양한 설계인자를 동시에 고려하기 위해 다목적 최적 설계기법인 Multi-objective Harmony Search 알고리즘을 적용하였다. 또한 다목적 최적설계의 효율성 증대를 위하여 매개변수 자동보정 기법 중 하나인 Parameter-Setting-Free (PSF) 기법(Geem and Sim, 2010)을 사용하였다. PSF 기법은 최적화 알고리즘의 매개변수 설정의 번거로움을 없애고, 반복수행을 통한 해 탐색이 진행됨에 따라 가장 효율적으로 작용하는 매개변수를 자동으로 설정하여 탐색효율을 강화하도록 고안된 기법이다. 본 연구에서는 제안된 기법을 실제 상수도관망의 최적설계에 적용하였고 그 결과를 분석하였다. 그 결과 제안된 기법을 통해 관망의 비용을 포함한 다양한 설계인자를 동시에 만족시키는 최적설계안을 효과적으로 도출 할 수 있었으며, 매개변수 자동보정 기법의 적용을 통해 해 탐색의 효율성과 편의성을 향상시킬 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
• /
• pp.202-202
• /
• 2019

상수관망 시스템의 목적은 수요자에게 양적으로 안정하고 질적으로 안전한 용수를 적정 수압으로 공급하는 것이다. 그러나, 상수관망 시스템은 노후화, 시공 중 파손 등 다양한 내 외적 요인들에 의해 파괴가 불가피하며, 이를 복구하는 과정에서 단수는 필연적으로 발생하게 된다. 단수피해를 효율적으로 감소시키는 방법은 인근 배수블록과의 비상연계를 실시하는 것이다. 비상연계란, 관망의 파손 등 비정상상황 발생 시 단수구역에 용수를 공급하기 위해, 인접한 배수블록과 연결된 비상관로를 운용하여 인접 배수블록으로부터 단수구역에 용수를 공급하는 것을 의미한다. 본 연구에서는 비상연계 시 연계공급을 실시하는 배수블록에서의 문제점이 아닌 연계공급을 받는 배수블록에서의 문제점을 실제 A시 관망을 바탕으로 분석하고, 이에 대한 해결책을 제안하였다. 실제 A시에서는 직경 600mm 간선관로(수지식)의 파손으로 2지 배수블록 하단부가 단수되는 사고가 발생하였다. 이에 단수피해를 최소화하고자 인근 배수블록인 1지 배수블록과의 비상연계를 실시하였으나, 2지 배수블록 하단부의 말단부분에서 고압이 발생하고 관로 파손과 같은 추가적인 문제가 발생하였다. 본 연구에서는 A시에서 실시한 비상연계 시나리오를 구축한 후 수원에서의 유한함을 고려할 수 있는 A-PDA 기반 수리해석을 실시하여 대한 고압발생의 원인을 분석하였다. 고압 문제의 원인은 연계 공급을 실시하는 1지 배수블록과 2지 배수블록간의 고도차에 의해 발생한 것으로 사료되며, 이에 대한 해결책으로 감압밸브 추가 설치, 주요 관로 복수화 방안을 제시하였다. 이후 각 해결책에 따른 모델을 구축한 후 수리해석을 실시하여 해결책이 상수관망에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구는 실제 관망에서 비상연계 시 발생한 문제를 분석함으로써 비상연계 시스템 구축 시 추가적으로 발생 가능한 문제 및 해결방안을 제안하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
• /
• 제13권1호
• /
• pp.554-565
• /
• 2021

Air bubble entrainment is a phenomenon that can significantly reduce the efficiency of liquid motion in piping systems. In the present study, the bubble formation mechanism in a globe valve with 90% water fraction flow is explained by visualization study and pressure oscillation analysis. The shadowgraph imaging technique is applied to illustrate the unsteady flow inside the transparent valve. This helps to study the effect of bubbles induced by the globe valve on pressure distribution and valve flow coefficient. International Society of Automation (ISA) recommends locations for measuring pressure drop of the valve to determine its flow coefficient. This paper presents the comparison of the pressures at different locations along with the upstream and the downstream of the valve with the values at recommended positions by the ISA standard. The results show that in partially filled pipe flow, the discrepancies in pressure between different measurement locations in the valve downstream are significant at valve openings less than 30%. The aerated flow induces the oscillation in pressure and flow rate, which leads to the fluctuation in the flow coefficient of the valve. The flow coefficients have a linear relationship with the Reynolds number. For the same increase of Reynolds number, the flow coefficients grow faster with larger valve openings and level off at the opening of 50%.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.430-430
• /
• 2021

최근 상수관망 시스템에 ICT 기술을 접목하여 수돗물 공급에 대한 신뢰도를 향상시키기 위한 노력이 증가하고 있다. 특히, 관 내 수질이 일정 기준 미달인 경우 실시간 수질 감지를 통해 이상수질을 자동으로 배출하는 자동드레인 시스템이 수질사고 예방 및 대응 방안으로 주목받고 있다. 현재 자동드레인 시설은 관로 말단에서의 잔류염소 유지를 위한 목적으로 주로 사용되고 있고, 도시지역 내 수질사고에 대비한 설치, 운영사례는 부족한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 인천시 Z지역 내 자동드레인의 운영에 따른 상수관망의 수리적 특성을 분석하였다. EPANET 프로그램을 사용하여 배수지에서 수질오염이 발생한 조건을 가정하였고 배수지의 공급량에 따라 2가지 모의조건으로 나누었다. 첫 번째 모의조건은 배수지의 공급량을 일정하게 유지시킨 상태로 자동드레인의 배출량을 증가시키는 것이었고, 두 번째 모의조건은 급수구역의 공급량을 일정하게 유지시킨 상태로 자동드레인의 배출량을 증가시키는 것이었다. 각 조건별로 자동드레인의 배출량을 증가(배수지의 10%~90%)시키면서 관망 전체의 수리적 변화(압력, 에너지)를 비교·분석하였다. 첫 번째 모의조건에서는 자동드레인 배출량이 증가할수록 모든 절점에서 압력이 증가하였고 수두가 낮은 절점일수록 압력 변화가 커지는 것으로 나타났다. 또한, 인천 Z지역에서는 60% 이상 배출 시 에너지가 거의 증가하지 않고 일정한 값으로 수렴하는 경향을 보였다. 두 번째 모의조건에서는 자동드레인의 배출량이 증가할수록 압력이 모든 절점에서 동일하게 감소하였으며 에너지는 일정하게 증가하였다. 본 연구 결과는 상수관망 내 수질관리 시스템 구축 시 기초자료로 활용될 수 있으며 스마트 물 관리에 도움이 될 것으로 기대된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
• /
• 제2권4호
• /
• pp.274-283
• /
• 2015

저수지 호안은 생물 침입에 취약하다고 생각된다. 본 연구의 목적은 우리나라 저수지 호안에서 침입식물의 종조성의 현황과 외래식물상과 환경요인 사이의 관계를 파악하는 것이다. 다양한 수위 관리를 하고 있는 35 개 저수지 호안에서 외래식물 식물상과 지형, 수문, 수질 및 토양 환경 요인을 조사하였다. 조사 대상 저수지 호안에서 외래식물은 56 종이 발견되어 출현식물 총종수의 15%를 차지하였다. 이들 외래식물을 도입시기별로 분류하면 1876 - 1921 년인 개항 직후에 도입된 것이 57%로서 많았다. 또한 이들의 원산지는 아메리카와 유럽이 80% 이상으로 많았다. 특이한 분포를 나타내는 외래종은 단풍잎돼지풀 (Ambrosia trifida)이 중부 지역에, 물참새피 (Paspalum distichum)가 남부 지역에 제한적으로 분포하였다. 저수지 호안에서 외래식물 식물상에 영향을 미치는 주요한 환경 요인은 연간 수위변동폭, 중앙수위 범람빈도, 수질오염 지수, 암석노출도 및 평균 사면 경사도이었다. 결론적으로 수위 관리와 기타 인간 교란이 가해지는 저수지 호안은 외래식물의 침입에 취약하였다. 저수지 호안의 효과적인 보전을 위하여 외래식물의 초기 도입을 탐지할 수 있는 주기적 모니터링 체계가 필요할 것으로 생각된다.

• 한국지리정보학회지
• /
• 제16권1호
• /
• pp.15-25
• /
• 2013

국가하천에 대한 하천대장, 하천측량도 및 부도 등 관련 정보들을 표준화하여 구축함으로써 관련 업무 활용 및 대국민 서비스 등을 실시하기 위해 국토해양부에서는 지난 2000년도부터 하천관리지리정보시스템(RIMGIS; River Information Management GIS)을 구축하여 운영 중에 있다. RIMGIS는 그 동안 정보환경 변화에 능동적으로 대응하기 위해 여러 차례 개선되었으며, 최근 스마트 리버 하천정보 서비스 및 관련 자료가 방대해짐에 따라 빅데이터를 효율적으로 관리하기 위한 개선이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 RIMGIS의 현황 파악, 개선방향 도출, 데이터베이스를 재설계, 배포프로그램 개발 및 하천종합정보시스템 제안을 통해 정보환경 변화에 대응해 향후 스마트 리버 하천정보 서비스를 제공하기 위한 방안을 제시하고자 한다. 따라서, RIMGIS의 활용성을 강화하기 위해 속성정보의 엔터티간 연관관계를 구분할 수 있는 유일키와 외부키 등과 하천표준 데이터베이스 관점에서 테이블간의 위상관계를 정립하여 속성정보 DB의 구성과 정보관리를 위하여 연관관계도도 새롭게 제시하였다. 아울러, 하천관리 패러다임 변화에 대응 가능한 하천관련 정보의 효율적인 관리와 이용 체계 수립을 통해 현재 공급자 중심의 시스템 운영을 수요자 중심으로 확대하기 위한 방안을 도출하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보통신학회 2022년도 추계학술대회
• /
• pp.357-359
• /
• 2022

지속적으로 악화되고 있는 공기, 토양 및 수질 등 주요 환경오염과 코로나 팬더믹에 의한 생활 패턴의 급진적인 변화로 인해 온라인 유통에 의한 친환경 식재료의 시장이 급성장하고 있다. 그리고 사회 구조 변화에 따른 인구 고령화 및 농업 관련 인구 감소하고 있는 가운데 아쿠아포닉스는 노후 경제 활동 자립, 환경 보호, 건강하고 안전한 먹거리 확보 등 문제들을 해결할 수 있는 시스템으로 부각되고 있다. 본 논문에서는 기존 아쿠아포닉스 시스템에 여러 ICT 기술을 융합하여 최적 생육환경도출 및 정량생산예측을 위한 지능형 아쿠아포닉스 생산관리 모듈 중 지능형 식물 성장 측정 시스템을 설계하고자 한다. 특히 고성능의 처리 자원을 갖지 않는 생산 현장에 적합한 시스템 설계에 주안점을 두고, 생산 환경과 학습 데이터 및 판단 시스템을 위한 모듈 구성 방안을 제안하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권6호
• /
• pp.3983-3989
• /
• 2014

도시화로 인한 도심유역 내 강우유출양상이 개발이전과 다른 양상을 보이므로, 도심유역 내 강우유출량을 저감하기 위해 집중형 유출 저감 시설이 시행되어왔다. 그러나 시설의 한계점 때문에 분산형 유출 저감 시설인 저영향개발(Low Impact Development; LID)의 계획 및 적용이 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 대표적인 LID 요소기술을 대상으로 공간적 분포에 따른 유출특성을 분석하였다. 대상유역은 동일한 유역 및 우수배수 특성을 지닌 5개의 소유역으로 구성하였고, 대표적인 LID 요소기술로 선정된 옥상녹화와 투수성 포장의 적용위치 및 개수에 따른 2개의 시나리오에 대한 유출특성을 분석하였다. SWMM 모형적용 결과, 적용 소유역 1개당 옥상녹화의 경우 총 유출량은 11.07%, 첨두 유출량은 3.42% 저감되었으며, 투수성포장의 경우 총 유출량은 18.09%, 첨두 유출량은 17.94% 저감되었다. 이와 같은 감소율은 적용 LID의 위치에 상관없이 일정하였고, 적용 LID의 개수에 따라 정비례하게 증가하였다. 옥상녹화와 투수성 포장에서 유출특성 저감률의 발생 차이는 각 방법의 매개변수인 수리전도도의 영향 때문인 것으로 판단된다.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제41권3호
• /
• pp.228-234
• /
• 2008

본 연구는 level I fugacity model을 이용하여 유류오염 토양에서 많이 존재하며 생태적 위해성이 큰 다섯가지 유기성오염물질 (anthracene, benzene, benzo[a]pyrene, 1-methylphenanthrene, phenanthrene) 이 기상, 액상, 고상 및 비수용성액체(NAPL)의 네 가지 상(phase)으로 구성된 biopile 내에서 어떻게 분포 하는가를 예측하기 위하여 수행하였다. 이를 위하여 영국 내에서 장기간 유류로 오염된 세 지역으로부터 토양 시료를 채취, 분석하였고 토양 분석 결과와 관련 인자를 level I fugacity model에 입력하여 fugacity 및 오염물질의 토양 중 분포를 구하였다. 다섯 오염물질의 fugacity 간에는 큰 차이가 있었으나 동일 오염물 질은 시료 간 fugacity에서 별다른 차이를 보이지 않았다. 모든 오염물질은 NAPL과 고상에 주로 존재하였으며 토양시료간의 유기탄소함량 차이가 오염물질 의 분배 동태에 큰 영향을 미쳤다. benzene은 기상과 액상에 높은 농도로 존재함으로써 위해성에 근거한 기상과 액상 중 benzene 관리의 중요성을 나타내었다. 반면 다른 오염물질은 기상과 액상에 거의 존재하지않음을 보임으로써 지하수 오염 가능성을 현저하게 감소시켰다. 본 연구의 결과는 위해성이 큰 오염물질과 복원 처리를 토양 내 오염물질 잔류 농도 간에 관련이있음을 보였으며 또한 유류오염 토양의 위해성 평가과정에서 NAPL과 고상을 고려하는 일의 중요성도 나타내었다.