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김아린(Gim, ARin),김수리(Kim, Suri),최세중(Choi, Seajoong),전환돈(Jun, Hwandon) 한국방재학회 2021 한국방재학회논문집 Vol.21 No.3
상수관망은 다양한 사고에 따른 단수가 필연적으로 발생한다. 대규모 단수의 발생은 상수관망의 신뢰도를 저하시키므로 이를 방지하기 위하여 비상시 수계전환이 도입되어 운영되고 있다. 비상시 수계전환 계획을 수립할 때 대부분 비상관로를 통한 운영 계획만 수립된다. 그러나, 비상시 수계전환의 목적을 달성하기 위해서는 실질적인 비상시 연계공급가능범위에 대한 평가가 필요하다. 비상시 연계공급가능범위는 상수관망의 구조, 연계 배수블록간 고도차, 비상관로의 제원, 위치 및 가압펌프 유무등 다양한 원인에 의해서 결정된다. 본 논문에서는 비상시 수계전환 운영을 실시할 때 충분한 공급범위를 확보할 수 없는 원인을 정리하였고 이를 개선하기 위한 개선방안으로 비상관로 관경 증가, 가압펌프 추가, 비상관로 추가 및 감압밸브 추가 방안을 제안하였다. 제안된 개선방안의 효과를 정량화 하기 위하여 실제 상수관망을 대상으로 개선방안별비상시 공급가능률을 산정하였다. 수리해석은 PDA 기법을 이용하였다. 적용결과 개선방안별 효과를 알 수 있었고 비상시 수계전환의 설계와 운영시 더 나은 효과를 도출하기 위한 기본 방안으로 활용될 수 있음을 알 수 있었다. When operating a water supply network (WSN), pipe failures and water service interruptions are inevitable. A large-scale water service interruption decreases the reliability of a WSN; therefore, an emergency interconnection plan (EIP) is adopted to prevent it. To establish an EIP involving emergency interconnection pipes, in most cases, only the operation plan is considered. However, it is required to evaluate possible interconnected supply areas (PISAs) from the EIP to achieve the purpose of the EIP. It is obvious that PISA is dependent on the structure of the WSN, elevation difference between the adjacent interconnected blocks, size and location of the emergency interconnection pipes, and inline pumping station. In this study, we categorized the reasons resulting in insufficient PISA from the EIP and suggested improvement methods such as increasing the pipe diameter, new pumping stations, adding emergency interconnection pipes, and adding pressure relief valves. To quantify the effect of the improvement methods on the performance of the EIP, we applied them to a real WSN and estimated the emergency supply rate for each improvement method by using Pressure Driven Analysis (PDA) was used as the hydraulic simulation tool. Consequently, each improvement method increased the PISA and the emergency supply rate on the network. Thus, the suggested method will be used in the design and operation of EIPs to improve their performance.
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소화전의 영향을 고려한 상수관망 모델 구축 방안에 대한 연구
김아린 ( Gim Arin ),조영빈 ( Jo Yeongbin ),왕정아 ( Wang Jeonga ),이은환 ( Lee Eunhwan ),전환돈 ( Jun Hwandon ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-
상수관망시스템은 양적으로 충분하고 질적으로 안전한 용수 공급을 통해 신뢰도가 결정된다. 상수관망시스템의 안전한 수질확보를 위해서는 주기적인 관세척공법을 통해 관 내 오염물질을 사전에 제거해야한다. 대표적인 관세척공법에는 플러싱공법이 있다. 현재까지 플러싱공법은 오염물질 제거를 위한 적정 유속 연구에 초점이 맞춰져 있었으나, 실제 상수관망시스템에서 적정 유속을 확보할 수 있는지 적절성 검토 여부에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 소화전을 통과하며 추가적으로 발생하는 손실을 고려하기 위해 소화전의 유량-손실수두 관계곡선을 이용하여 플러싱공법의 수리해석을 위한 새로운 상수관망 모델을 구축하였다. 소화전의 유량-손실수두 관계곡선은 AWWA에서 제공하는 유량-손실수두 관계곡선을 이용하였으며, 수리해석 모델 구축시 Minorloss Coefficient 기능을 활용하여 소화전의 유량-손실수두 관계곡선을 모델에 반영하였다. 이후, 실제 소화전까지의 거리, 높이 등을 입력한 후 PDA 수리해석을 실시하여 실제 소화전에서의 방출가능한 유량을 산정할 수 있는 모델을 구축하는 방안을 제안하는 바이다. 현재까지의 수리해석은 소화전으로 유입되기 이전 상수관망 본관에서의 유량, 압력 등을 산정하였으나 실제 소화전의 구조상 소화전을 통과하면서 손실이 발생할 수 밖에 없으며, 기존 수리해석 결과 산정된 유량이 실제 소화전에서 방출가능한 유량보다 크게 산정될 수 있다. 본 연구에서 제안하는 모델 구축 방안을 활용하면 실제 소화전에서 방출가능한 유량을 산정할 수 있으며, PDA 기법을 적용하여 압력 부족시에도 보다 현실적인 결과를 도출할 수 있도록 한다. 제안하는 모델 구축 방안을 활용하면 플러싱공법 적용 시 적정 유속 확보 여부를 판단할 수 있을 것으로 사료된다.
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소화전의 영향을 고려한 상수관망 모델 구축 방안에 대한 연구
김아린 ( Gim Arin ),조영빈 ( Jo Yeongbin ),왕정아 ( Wang Jeonga ),이은환 ( Lee Eunhwan ),전환돈 ( Jun Hwandon ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-
상수관망시스템은 양적으로 충분하고 질적으로 안전한 용수 공급을 통해 신뢰도가 결정된다. 상수관망시스템의 안전한 수질확보를 위해서는 주기적인 관세척공법을 통해 관 내 오염물질을 사전에 제거해야한다. 대표적인 관세척공법에는 플러싱공법이 있다. 현재까지 플러싱공법은 오염물질 제거를 위한 적정 유속 연구에 초점이 맞춰져 있었으나, 실제 상수관망시스템에서 적정 유속을 확보할 수 있는지 적절성 검토 여부에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 소화전을 통과하며 추가적으로 발생하는 손실을 고려하기 위해 소화전의 유량-손실수두 관계곡선을 이용하여 플러싱공법의 수리해석을 위한 새로운 상수관망 모델을 구축하였다. 소화전의 유량-손실수두 관계곡선은 AWWA에서 제공하는 유량-손실수두 관계곡선을 이용하였으며, 수리해석 모델 구축시 Minorloss Coefficient 기능을 활용하여 소화전의 유량-손실수두 관계곡선을 모델에 반영하였다. 이후, 실제 소화전까지의 거리, 높이 등을 입력한 후 PDA 수리해석을 실시하여 실제 소화전에서의 방출가능한 유량을 산정할 수 있는 모델을 구축하는 방안을 제안하는 바이다. 현재까지의 수리해석은 소화전으로 유입되기 이전 상수관망 본관에서의 유량, 압력 등을 산정하였으나 실제 소화전의 구조상 소화전을 통과하면서 손실이 발생할 수 밖에 없으며, 기존 수리해석 결과 산정된 유량이 실제 소화전에서 방출가능한 유량보다 크게 산정될 수 있다. 본 연구에서 제안하는 모델 구축 방안을 활용하면 실제 소화전에서 방출가능한 유량을 산정할 수 있으며, PDA 기법을 적용하여 압력 부족시에도 보다 현실적인 결과를 도출할 수 있도록 한다. 제안하는 모델 구축 방안을 활용하면 플러싱공법 적용 시 적정 유속 확보 여부를 판단할 수 있을 것으로 사료된다.
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김수리(Kim, Suri),김아린(Gim, ARin),하정태(Ha, Jeongtae),전환돈(Jun, Hwandon) 한국방재학회 2020 한국방재학회논문집 Vol.20 No.6
상수관망의 노후화에 따라서 관파괴와 같은 운영중단 사례가 자주 발생하고 있다. 발생하는 사고의 종류에 따라서 대규모단수가 발생할 수 있어서 이를 방지하기 위한 비상시 수계전환을 통한 용수공급 계획이 수립되어 있다. 그러나 비상시 수계전환을통한 물공급 방안은 대부분 비상관을 통한 인근 지자체나 급수구역에서 물을 공급하는 계획만 수립되어 있고 실질적으로비상시에 물공급이 가능한 범위(연계공급범위)와 시간(연계공급시간)을 평가하지 않고 있다. 또한 비상시 물을 공급해 주는인근 지자체나 급수구역에서 충분한 수량을 확보할 수 없을 경우에는 단수지역에 공급률을 조절하여 연계공급시간을 늘리도록운영하는 것이 단수피해 저감에 효과적인 방법일 것이다. 본 연구에서는 단수지역에 충분한 물공급을 하기 위한 수량이확보되지 않은 경우에 비상시 적정공급률을 결정할 수 있는 방안을 제시하였다. 물공급이 충분하지 않은 상황을 모의할수 있는 A-PDA 모형을 사용하여 비상시 수계전환에 따른 연계공급범위와 연계공급시간을 모의하였으며 모의결과를 수요자만족도 지수를 적용하여 공급률별 수요자 만족도를 정량화하였다. 이를 통하여 수요자 만족도를 높이고 연계공급시간을늘릴 수 있는 적정공급률을 산정하였으며 제안된 방법을 실제 관망에 적용하였다. The deterioration of water supply networks leads to frequent accidents, such as pipe failure, which result in water service interruptions. Depending on the type of accident, a large-scale water service interruption can occur. Therefore, an emergency interconnection plan has been established to prevent interruptions in water service. However, most emergency interconnection plans only consider whether water can be supplied to the region of water service interruption. The area that can actually supply water, emergency water supply area (EWSA), and the possible time required to supply water, emergency water supply time (EWST) are not usually considered. Furthermore, in cases wherein the adjacent local governments or adjacent water supply blocks have insufficient water for the region of water service interruption, it is a good practice to increase the possible water supply time by the reducing the water supply rate (WSR) in order to minimize the damage from the water service interruption. In this study, a method is suggested to determine the proper WSR required to minimize the damage when the amount of emergency water is insufficient. Since it is a case where the amount of emergency water is not sufficient, A-PDA is used to simulate EWSA and EWSA for each WSR. The simulation results are subsequently converted into the customer satisfaction index for each WSR. Through this procedure, the proper WSR can be determined, thereby improving both customer satisfaction and water supply time. Finally, this method is applied to a real water supply network to verify its applicability.
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플러싱 공법 적용을 위한 구역정의 및 적정유속 확보여부 모의 방안에 관한 연구
김수리(Kim, Suri),김아린(Gim, ARin),하정태(Ha, Jeongtae),김진혁(Kim, Jinhyeok),전환돈(Jun, Hwandon) 한국방재학회 2020 한국방재학회논문집 Vol.20 No.5
최근 상수관망시스템은 각종 내·외적인 요인에 의해 노후화가 진행되고 있으며, 이에 따라 관 내 침전물인 스케일이 생성된다. 생성된 스케일은 상수관망시스템에 급격한 유속변화, 유향변화에 따른 수충격 발생 시 박리되어 수용가로 유입되며, 적수, 탁수 등의 수질문제를 야기한다. 이를 사전에 방지하기 위해서는 플러싱 공법을 적용하여 관벽에 퇴적된 스케일을 제거해야한다. 그러나 현재 국내외의 연구에서는 플러싱 공법 수립 시 오염물질 제거를 위한 적정 유속에 대한 연구 및 실험만이 제시되어 있으며, 적정 유속이 확보 가능한지 사전에 검토하기 위한 구체적인 방안은 제시되지 않고 있다. 따라서, 본 연구에서는 플러싱 공법 적용 시 적정 유속을 확보하기 위해 세척구간을 정의하는 방법을 제시하였으며, 용수가 소화전을 통과하면서 발생하는 손실을 고려하기 위해 소화전의 유량-손실수두 관계곡선을 이용하여 모델을 재구축하고, Emitter Coefficient를 통한 압력기반 모의를 실시하여 세척구간별 적정 유속을 확보할 수 있는지 분석하였다. 플러싱 공법 절차를 A시 일부구역에 적용하여 적절성을 검토하였다. 적용 결과 주입점에서 충분한 압력이 확보되어있어 모든 세척구간에서 적정 유속 확보가 가능한 것으로 나타났다. 다음으로, 주입점에서의 압력이 부족한 상황을 모의하기 위해 주입점에서의 압력을 20 m 낮추어 모의한 결과, 일부 세척구간에서 적정 유속 확보를 위한 유량 방출이 불가능한 것으로 나타났으며, 이와 같은 경우 실무자의 판단에 의해 플러싱 공법의 기준을 낮추거나 다른 관세척 공법의 적용이 필요할 것으로 판단된다. Recently, water supply networks have experienced deterioration because of various factors, which result in the accumulation of a large amount of scale on the inside surface of pipes. The scale may enter houses when a surge occurs owing to abrupt velocity or flow direction change in pipes, and eventually, water quality accident such as red-water can occur. The scale should be removed by applying pipe-cleaning practices, such as flushing, to prevent this type of accident. Currently, most studies have suggested only the desirable flow velocity to remove the scale through flushing. In our opinion, it will be more critical to develop a method for determining whether it would be possible to achieve the desired flow velocity. Hence, we developed a method to delineate a flushing section and modify a water supply network in considering the minor loss on the hydrant using the head loss-flow rate curve for the hydrant. Next, we simulated a flow condition using the emitter coefficient to achieve the desired flow velocity for flushing each section. The proposed method was applied to a part of the water supply network of a city in Korea. From the results, the pressure head at the primary water source point of the network was sufficient such that each flushing section experienced the desired flow velocity to complete the flushing process. We lowered the pressure head by 20 m at the primary water source point and simulated a flow condition for insufficient pressure head. Under these conditions, some of the flushing sections could not experience the desired flow velocity, and hence, the scale could not be removed as desired. In this case, we believe that the utility authority should decide whether flushing is still a suitable option for cleaning the pipe, or whether other cleaning methods should be considered.
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