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- 저자 : 옥원수(Won Soo Ohk) (검색결과 3 건)
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물 순환 개별 요소의 결합을 통한 통합 도시 물 순환 시스템 개발 및 적용
정건희(Gunhui Chung),옥원수(Won Soo Ohk),유도근(Do Guen Yoo),김극태(Keugtae Kim),전환돈(Hwandon Jun) 한국방재학회 2022 한국방재학회논문집 Vol.22 No.6
도시의 안정적인 물 공급과 효율적인 물관리를 위해 도시 물공급 시스템을 관리하고 운영하기 위한 시스템을 구축하여 수자원 분야의 스마트시티 시도가 이뤄지고 있다. 이에 따라, 도시의 물 사용량 모의 및 통합 관리의 필요성이 증가하고 있다. 하천 취수에서부터 수용가의 물 사용량을 예측하고 미리 대응할 수 있다면, 더 효율적인 도시 수자원 관리가 가능할 것이다. 그러므로 본 연구에서는 하천 취수, 정수장, 배수지, 상수 및 오수관망, 하수처리장, 처리수의 하천 방류까지를 모두 연계한 도시 물 순환 통합 모형을 구축하였다. C++을 이용하여 개발하였으며, 취수펌프장, 배수지, 정수장, 하수처리장, 상수관망, 오수관망의 모듈을 연계하여 통합모형을 구축하였다. 이 중 취수펌프장과 배수지는 자체적으로 개발하였으며, 나머지 모듈을 WaterFlow, MassFlow, EPANET, SWMM 등 상용 소프트웨어를 연계하였다. 연계된 도시 물 순환 통합 모형은 개별 모듈 별로 수질인자 및 유량 등의 자료를 계측하고 운영 상태를 표시할 수 있도록 하였으며, 계측시간 간격이 다른 경우에도 모듈 별 연계가 가능하게 하였다. 또한 각 모듈 별 운영 시 문제가 발생하면 경고 및 오류 메시지 등이 생성되도록 하였다. 개발된 통합모형의 적용성 검증을 위해 수용가의 물 사용량을 모의 발생시켜 배수지의 수위가 변화하는 것을 계산하였다. 그 결과, 배수지의 수위 변동이 적절하게 이뤄지는 것을 확인하였으며, 이는 취수펌프장에서부터 운영의 변화가 발생하였음을 의미하였다. 개발된 모형은 향후 도시 물 순환 통합모형으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. Smart city in water resources area attempts are being made by establishing an integrated urban water cycle model for a stable water supply and efficient water management in the city. Accordingly, the need for simulation and integrated management of water consumption in cities is increasing. If it is possible to predict and respond in advance to consumers' water consumption, more efficient urban water resource management will be possible based on river intake. Therefore, in this study, an integrated urban water cycle model was constructed that links river intake, water purification plants, retention tanks, water distribution, sewage pipe networks, sewage treatment plants, and river discharge of treated water. It was developed using C++, and was built by linking the modules of the water intake pump station, retention tank, water purification plant, sewage treatment plant, water supply pipe network, and the sewage pipe network. Among them, the water intake pumping station and retention tank were developed independently, and the other modules were linked with commercial software such as WaterFlow, MassFlow, EPANET, and SWMM. The model measures data such as water quality factors and flow rates for each module, displays the operation status, and enables linkage for each module, even when the measurement time interval is different. In addition, warnings and error messages were generated when a problem occurred during the operation of each module. To verify the applicability of the developed integrated model, the change in the water level of the retention tank was calculated by simulating consumer water consumption. As a result, it was confirmed that the water level change in the retention tank was proper, which meant that the operation changed from the intake pumping station. The developed model is expected to be used as an integrated urban water cycle model in the future.
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상하수도 연계를 통한 도시 물 순환 모형 개발 및 적용
정건희(Chung, Gunhui),옥원수(Ohk, Won Soo) 한국방재학회 2020 한국방재학회논문집 Vol.20 No.6
도시 과밀화에 따라 주거지역의 인구밀도가 높아지고, 단위 면적당 물 사용량이 증가하고 있다. 그러므로 도시에 공급된 물의흐름을 연구하고, 도시 물 순환 건전성 제고를 위한 노력을 해야 한다. 본 연구에서는 비인과적인 프로그래밍인 Modelica를 소개하고, Open Medelica를 이용하여 도시 물 순환 모형의 기본이 될 수 있는 상수도와 하수도를 연계하는 모형을 구축하였다. 기존에 상수관망과하수관망을 모의하기 위해 일반적으로 사용되는 EPA-NET과 EPA-SWMM에서 제공하는 개발자 toolkit을 이용하여 수용가 블록을기준으로 Open Modelica 기반 상수관망과 하수관망을 연계하여 모의할 수 있도록 하였다. 상수관망에 공급되는 시간별 물 사용량의90%가 하수관망으로 자동 유입될 수 있도록 모형을 구축하였으며, 상수관망과 하수관망의 절점 간 연결을 위해 매칭테이블을구축하면 Open Modelica에 개발된 GUI에서 절점, 링크, 펌프, 탱크, 밸브 등의 수정이 가능하도록 개발하였다. 개발된 모형을 이용하여48시간 물 공급을 모의하였으며, 성공적으로 상수와 하수가 연계되어 모의되는 것을 확인하였다. 향후 개발된 모형을 기본으로하수처리수 재이용, 빗물이용, 우수의 유출 흐름, 저영향개발 시설 등과 같은 도시물순환 요소를 추가적으로 고려하여 보다 확장되고실제에 가까운 도시 물 순환 모형을 개발할 계획이다. 본 연구를 통해 Modelica가 시간에 따른 시스템 내 변화를 모의할 수 있다는것을 확인하였으며, 수식기반의 비인과적 시뮬레이션 언어이므로 도시 물 순환 요소의 블록별 개발을 통해 불록 간 관계 설정및 재사용 등이 가능하므로, 향후 도시 물 순환 모형의 시각화 및 구체화에 기여할 수 있을 것으로 보인다. Due to urban overcrowding, the population density of residential areas and water use per unit are increasing. Therefore, it is necessary to study the flow of water supplied to cities and to improve the healthy circulation of urban water. This study used Modelica, a non-causal analytical program. Using Open Modelica, the researchers constructed a model linking water distribution and sewerage, as the basis of a balanced urban water model. Using the programmer s toolkit provided by EPA-NET and EPA-SWMM, which are commonly used to simulate the existing water supply and sewage pipe networks, Open Modelica-based water distribution networks and sewage pipe networks can be connected and simulated based on the customer block. A model was built so that 90% of the hourly water consumption supplied to the water supply pipe network can be automatically introduced into the sewage pipe network. If a matching table is constructed to connect the nodes of the water supply pipe network and the sewer pipe network, the nodes will reflect in the graphical user interface (GUI) developed in Open Modelica. It was developed to enable modification of links, pumps, tanks, and valves. The 48-hour water supply was simulated using the developed model, and it was confirmed that water supply and sewage networks were successfully connected. In the future, we plan to develop a more expanded and realistic urban water circulation model by considering additional urban water circulation factors, such as sewage treatment, water reuse, rainwater use, storm runoff, and low-impact development facilities. Through this study, it was confirmed that Modelica can simulate changes in the system over time. Since it is a formula-based non-causal simulation language, it is possible to establish and reuse relationships between blocks through block-by-block development of urban water circulation elements. It is expected to contribute to the visualization and concretization of future urban water circulation models.
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