실시간 도시용수 사용 패턴분석을 적용한 GIS구현 연구 = A Research on a GIS Implementation Applying Pattern Analysis of Urban Water Consumption Using Real-time Monitoring Data

국문 초록 (Abstract)

도시용수는 상수를 공급하고 하수를 처리하는 인류생존에 필요한 라이프라인의 일환으로서 도시의 생명을 유지시키는 인체의 혈관과 같은 역할을 하기 때문에 부족하지 않고 효율적으로 용수를 관리하는 것이 상당히 중요하게 대두되고 있다. 기존의 도시용수 공급방법은 공급확대 정책을 기반으로 부족하지 않도록 용수를 공급하는 것이었으나 현재, 물 부족 국가에 해당하는 우리나라 실정에서는 공급확대 못지않게 효과적인 공급관리가 필요하게 되었다.
본 논문에서는 용수공급 두 축의 한 방향인 공급관리 효율화를 개선하는 방안을 제시하는데 그 궁극적인 목적을 두고 있다. 그 총체적 접근의 일환으로 주거용수, 상업용수, 공업용수를 도시용수의 테마별 용수로 선정하고 공간분석 대상지 설정, 센서 설치위치 선정, 센서 및 서버시스템 구축, 실시간 모니터링 데이터 획득 등의 일련의 과정을 시도하였다.
이러한 과정을 거쳐 수집된 사용처별 실시간 센싱 데이터를 단순회귀모형에 적용하고 요일별, 월별 용수 사용패턴을 도출하여 테마별 도시용수의 시간대별 물 사용 흐름을 분석 하였다.
또한, 도출된 사용처별 용수 사용패턴 데이터와 공간정보 데이터의 결합을 통하여 실시간 모니터링 모듈, 시설물 정보관리 모듈, 실시간 도시용수 사용패턴 분석모듈 등을 포함한 GIS기반의 도시용수 관리시스템구현 방안을 제시 하였다.
이를 통해 모형의 신뢰도 향상과 더불어 상기 제시된 접근 및 결과는 물 사용 예측을 위하여 종합적이고 효과적인 정보화도구 개발을 위한 초석으로서의 역할을 수행할 수 있을 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As urban water, as a part of lifeline system, which is required for survival of human beings by providing water and discharge sewage plays an important role of blood vessel of human body, sufficient and effective management of water is emerging as a major issue. While the existing urban water supply focused on providing sufficient water based on a supply expansion policy, not only supply expansion but also effective management came to be required in our reality as a water-stressed country.
The ultimate purpose of this study is to propose a method to improve water supply management efficiency which is one of the two main approaches to solve the water supply-related problems. As a trial, (targeting domestic water, commercial water and industrial water) a series of efforts were performed such as choosing a field area, selecting sensing points, installing sensors and a server system, and monitoring the real-time data.
Real-time sensed data acquired through a part of this procedure were applied to a simple regression model. A series of trend analyses of the urban water consumption were performed and as results, water consumption patterns for each day and month were induced.
Also, a implementation method of a GIS-based urban water management system which includes a real-time monitoring module, a facility information management module, a pattern analysis module for real-time urban water consumption and etc were proposed. through the combination of the induced water consumption data by item and spatial data.
As a result of the aforementioned research, the proposed trend analysis technique is expected to offer some important role for the water supply forecasting administration and management.

목차 (Table of Contents)

• 표목차
• 그림목차
• 요약 - 국문
• 요약 - 영문
• I. 서론 1
• 1. 연구배경 및 목적 1
• 1) 연구배경 1
• 2) 연구목적 2
• 2. 연구방법론 및 범위 2
• 1) 연구방법론 2
• 2) 연구범위 4
• 3. 국내․외 연구사례 8
• II. 이론적 배경 11
• 1. 도시용수 공급프로세스 11
• 1) 상수도 공급프로세스 11
• 2) 하수도 공급프로세스 13
• 2. 추세패턴 모형개발을 위한 통계분석 14
• 1) 단순선형회귀모형(Simple Linear Regression) 14
• 2) 모형 검정 15
• 3. GIS를 활용한 관망 데이터 구축 모델 17
• 1) GIS를 활용한 상․하수 관망 데이터 구축 모델 17
• 2) 관로 및 노드의 위상(Topology) 생성 18
• 3) 3차원 지형모델링을 위한 TIN과 수치표고모형(DEM) 19
• III. 실시간 도시용수 사용패턴 분석 21
• 1. 도시용수 실시간 데이터 모니터링 및 수집 관리 21
• 1) 도시용수 실시간 모니터링 대상 선정 및 장비 현황 21
• 2) 도시용수 실시간 데이터 수집 관리 24
• 2. 사용처별 실시간 도시용수 사용패턴 분석 25
• 1) 사용처별 실시간 도시용수 사용패턴 분석 개요 25
• 2) 사용처별 실시간 도시용수 사용 적정 패턴모형 개발 26
• 3. 사용처별 실시간 도시용수 사용패턴 모형 적용을 통한 추세분석 31
• 1) 사용처별, 요일별 사용 추세분석 31
• 2) 사용처별, 월별 사용 추세분석 48
• IV. GIS기반 도시용수 관리시스템 구현방안 60
• 1. 도시용수 실시간 모니터링 시스템 60
• 1) 도시용수 실시간 모니터링 시스템 구성 60
• 2) 도시용수 실시간 모니터링 데이터 관리 62
• 2. GIS 데이터베이스 63
• 1) 도시용수 관리대상 시설물의 GIS DB 구축 63
• 2) 도시용수 사용패턴 데이터 구축 72
• 3. GIS기반 도시용수 관리 모듈의 사용자 인터페이스 75
• 4. GIS기반 도시용수 관리 모듈 76
• 1) 도시용수 테마별 데이터를 활용한 실시간 모니터링 모듈 76
• 2) GIS DB를 활용한 시설물 정보관리 모듈 79
• 3) 실시간 도시용수 사용패턴 분석모듈 82
• V. 결 론 86
• 참고문헌 89