전자폐수의 3차 처리를 위한 용존오존부상공법(DOF) 최적운영 및 처리효과 분석

김범준 서울시립대학교 도시과학대학원 2013 국내석사

하수관거 정비사업 효과분석 및 평가지표 개발

이지현 서울시립대학교 도시과학대학원 2012 국내석사

본 연구는 현재까지 진행된 하수관거 정비사업의 개선 효과를 침입수/유입수를 중심으로 분석하고, 기존에 사용하고 있는 정비기준의 적합성을 평가하고, 침입수/유입수 분석방법의 문제점을 파악하여 국내 여건에 적합한 침입수 분석방법의 개선방안을 제시하는데 주요 목적을 두었다. 분석대상은 2005년부터 현재까지 진행된 하수관거 정비 BTL 사업 중 총 41개 사업을 대상으로 침입수/유입수 조사 데이터 확보가 가능한 266개 지점(분구)으로 하였다. 하수관거 정비 BTL 사업의 정비 기준은 합류식 관거에 적합한 서울시 기준의 일부를 수정하여 적용하고 있어 환경부에서 제시하는 개․보수 판단기준에 비하여 등급판정이 모호하고, 분류식 하수관거에는 부적합한 내용들을 포함하고 있어 환경부가 제시하는 개․보수 판단기준 수준으로 개선할 필요가 있으며, 사업의 시급성, 구조 및 기능 개선 등 사업의 중요도에 따라 가중치를 적용하는 방식으로의 전환이 필요할 것으로 판단되었다. 하수관거 정비전 침입율을 분석한 결과 평균 침입율은 53.8%(11.1~ 179.3%)로 조사되었다. 이중 80%이상 침입율을 발생시키는 지점에서의 침입율 증가의 주요 원인은 계곡수, 농업용수 등의 지속유입수가 유입되었기 때문으로 이를 제외할 경우의 침입율은 20~50% 정도 발생할 것으로 예측되었다. 하수관거 정비후의 침입율은 준공이 완료된 사업 중 자료입수가 가능한 두 개 도시를 기준으로 판단하여볼 때 7.7~35.3% 정도 발생하는 것으로 조사되었다. 또한 운영 중인 하수관거에서의 유효 침입율은 13~23% 정도로 준공완료 시점보다 향상되었는데, 이의 주요 원인은 침입수량 산정방식을 환경부 표준안인 야간생활하수 평가법으로 변경하면서 과소평가되었기 때문으로 판단되었다. 따라서 하수관거 정비사업의 정확한 효과분석을 위해서는 주요 평가지표로 이용되는 침입수 산정방식인 야간생활하수 평가방법의 개선이 필요하며, 이 경우 주거형태에 따라 적용성이 현격하게 다르므로 주거형태별 침입수 산정방법의 개선이 우선적으로 이루어져야 할 것으로 판단되었다. 고밀도 주거지역은 타 선진국에 비하여 사무․상업지역에서의 야간활동이 활발한 점을 고려하여, 이를 반영한 야간생활하수 평가방법의 개선이 필요하며, 중밀도 주거지역은 고밀도지역에 비하여 야간활동인구가 현저히 감소하고 생활패턴이 상당한 차이가 있으므로, 중밀도 지역의 야간활동 특성이 반영된 평가방법의 평가법의 개선이 필요할 것으로 사료되었다. 마지막으로 농가 및 취락지역으로 분류되는 저밀도 주거지역의 경우 타 지역에 비하여 노령화 비율이 높고, 야간활동인구가 미미하기 때문에 야간생활하수 평가방법의 적용성 및 신뢰성이 확연히 떨어지는 지역으로, 현장조사를 토대로 지역별 개별 야간생활하수 평가방법을 적용하는 방안이나 저밀도 주거지역에서의 적용성이 높은 일최대-최소유량평가법이나 일최대 유량 평가법으로의 전환 등의 다각적인 개선 방안이 구축되어져야 할 것으로 판단되었다. The purpose of this study was analyzed effect of sewage pipes rehabilitation based on infiltration and inflow, and presented appropriate infiltration's Evaluation by identifying problem of I&I's analysis in domestic condition methods. Analysis objects were 266 Case(site) obtained from 41 projects among sewer system rehabilitation from 2005 in Korea. The application standard of sanitary pipes rehabilitation projects was inadequate. Because, it was based on application standard in Seoul city with combined sewer system. Therefore, it was necessary to improve remodeling standard of grading level presented by Ministry of Environment and to weights importance of projects as urgency of projects, structure and function improvement. The result of sewage pipes infiltration rate before rehabilitation was investigated average infiltration rate of 53.8%. The main element of infiltration rate increase was inflow of valley and agricultural water. So infiltration rate except these was expected to present from 20 to 50%. Analyzing the data based on two cities among completed construction projects, the infiltration rate after sewage pipes rehabilitation was expected to present from 15 to 25%. And effective infiltration rate for operating period of sewage pipes presented from 13 to 23%. The difference between operating and design expect that changed to standard method(Nighttime Domestic Flow evaluation) for I&I survey by Ministry of Environment. Therefore, it was necessary to improve the NDF evaluation using important evaluation Indicators in order to analyze accurate effect of sewage pipes rehabilitation and improvement of the infiltration calculation method by housing type was expected to be a top priority due to completely difference of applicability according to housing type. The high-density residential was necessary to improve the NDF evaluation, because populations of commercial area is very active compared to night time of other countries, the medium-density residential was necessary to improve the evaluation reflected specificity of night activities in medium-density residential due to difference of lifestyle and decrease population compared to the high-density residential. Finally, the low-density residential classified as farmers and village areas was expected to build multiple improvement methods that convert to the maximum-minimum daily flow evaluation and the maximum daily flow evaluation with highly-applicability in the low-density residential, because aged-child ratio was high and populations were low active compared to night time of other areas.

조건부 가치평가법을 이용한 노후상수도관 개량사업의 경제성 분석

김민화 서울시립대학교 일반대학원 2014 국내석사

Along with the advancement of water supply facilities, not only the national income level has increased but also the requirement of water supply itself and its improved service are raised. Fresh water consumers have been recognized the needs of stable supply system by fixing overall deteriorated water supply facilities. However, according to the record of pipeline accident by K-Water, 384 cases have been reported which cut off the water supply to 2 million residents for 5 years. The importance of pipe rehabilitation works is growing more and more, while there are not any accurate parameter of benefit and economic analysis methodology available. This research focused on the development of economic analysis model with cost-benefit analysis in conditional value evaluation. The object area is P city's industrial water supply, which requires rehabilitation works. Scenario 1 refers to a double-piping for existing pipeline. Scenario 2 is designed to install diversion channel to rehabilitate the pipeline. The items of economic benefits are reductions of accidental damage, repair cost, leakage of water, and maintenance cost. Cohort Model has been used to calculate predictive values for which the benefits of repair cost and leakage reduction. The benefit of accidental damage reduction, on the other hand, is calculated by estimating WTP(Willingness To Pay) through CVM(Contingent Valuation Method). The benefit from maintenance cost reduction is based on the deviation of maintenance cost data for old and new facilities. Finally, there is also a benefit from credibility increase which comes from stable water supply. A CVM survey was carried out targeting users both industrial and residential purposes. The result of survey has been utilized to estimate WTP on double-piping and ultimately, to calculate overall benefits. Logit model is adopted as single-boundary model for WTP estimation of municipal water. Mean amount of willingness to pay for rehabilitation works was 74.85Won/. The research also estimated WTP model including explanatory variable to assess statistical tendency. Statistically, in 5% significance level, BID and INCOME showed statistical significance. Mean amount of willingness to pay for double-piping works was estimated to be 64.98Won/. Variables such as BID, INCOME, and IMPO showed statistical significance. When it comes to the industrial water, the average value by open-ended questionnaire was estimated. WTP of Rehabilitation and double-piping were 17.26Won/ and 22.71Won/ respectively. Additional study for CVM tendency analysis in accordance with demographical properties show that people who are male, the older or the higher income gives more WTP value than others. The overall benefits estimation presents following results. The gross benefits for rehabilitation is 92,251 million Won annually, and the gross benefits for double-piping is 90,720 million Won per year. The B/C value were 1.00 for Scenario 1, 0.62 for Scenario 2 as per the gross benefits. For the conclusion, it is considered to be more effective to double-piping water supply system than rehabilitation works (but limited to the subject region. The study has developed economic feasibility analysis model for decrepit water supply lines improvement. Further study and supplementation would contribute to field of waterworks by providing reasonable basis of economic evaluation. Keyword: Water improvement project, Pipe rehabilitation, Double piping, Economic Evaluation Model, Benefit-cost analysis, Contingent Valuation Method, WTP(Willingness To Pay) 상수도 시설의 발전과 더불어 국민의 소득수준이 향상하면서 수돗물 공급 여부뿐만 아니라 수도서비스에 대한 요구가 높아져, 용수수요자들이 노후화된 수도시설의 재정비를 통한 단수없는 안정적 물공급의 필요성을 인식하게 되었다. 하지만 1960대부터 매설되기 시작한 광역상수도는 2014년 현재 상당한 노후화가 진행 중이며, 시간이 경과함에 따라 광역상수도의 규모, 매설년도를 고려할 때 현재보다 더욱 사고가 증가할 것이라는 것이라고 예상된다. 수자원공사의 사고이력 자료에 따르면 관로사고 원인 중 ‘시설노후’이 가장 높은 비율을 차지하는 것으로 나타나 관로 노후로 인한 사고가 우려되고 있다. 이와 같이, 관로개량사업의 중요성이 인식되고 있는 가운데 관로개량사업에 대한 정확한 편익 항목의 추정과 경제성 분석을 위한 연구방법론 체계가 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 본 연구에서는 조건부 가치평가법을 이용한 비용‧편익 분석을 통해 노후관로 개량사업의 경제성평가 모델을 개발하였다. 먼저 연구대상지역은 노후관로의 개량이 필요한 P시의 공업용수도를 대상으로 하였다. 복선화를 통해 기존 관로를 갱생한다고 가정하는 시나리오 1과 가배수로 관로를 설치하여 갱생을 진행하는 시나리오 2를 설계하였고, 경제성 평가법으로는 비용‧편익 분석을 이용하였다. 갱생사업의 경제적 편익을 추정하기 위한 편익은 관로사고 피해저감편익과 복구비용절감편익, 누수량 저감편익, 유지관리비용 저감편익을 고려하였다. 관로사고의 예측치가 필요한 관로사고복구비용편익과 누수량저감편익의 산정을 위해 Cohort 모델을 사용하여 사고 예측모델을 산정하였으며, 관로사고피해저감편익은 조건부가치평가법(CVM)을 이용하여 관로사고피해회피액(WTP)을 추정함으로써 산정하였다. 유지관리비용저감편익은 과거 자료를 토대로 노후시설과 신규시설의 유지관리비의 편차 추정을 통해 계산하였다. 복선화사업의 경우, 복선화 사업으로 인해 용수공급의 안정성을 확보함으로써 수용가의 공급신뢰도가 개선됨에 따라 발생하는 공급신뢰도 개선편익을 편익항목으로 선정하였다. 생활용수와 공업용수 수용가를 대상으로 CVM 설문조사를 시행하였으며, 복선화사업에 대한 후생증가분(WTP)을 추정하여 편익을 산정하였다. 생활용수의 WTP추정에는 단일경계모형으로 최우추정법으로 계산하였으며, 그 결과 갱생사업의 지불의사액 중앙치는 74.85원/이었다. 한편 WTP의 통계적 경향성 분석을 위해 여러 설명 변수를 포함하여 WTP모형을 추정한 결과 , 5% 유의수준 하에서 제시금액(BID), 월 평균 소득(INCOME)이 통계적으로 유의함을 알 수 있었다. 복선화사업의 지불의사액 중앙치는 64.98원/원으로 추정되었고, WTP 모형 추정결과 제시금액(BID), 월 평균 소득(INCOME), 물 공급의 중요성 인식(IMPO)의 변수들이 통계적으로 유의함을 알 수 있다. 공업용수의 경우, 개방형질문법으로 조사하여 결과치의 평균값으로 WTP를 추정하였고, 그 결과 갱생사업과 복선화 사업에 대한 WTP는 각각 17.26원/, 22.71원/이었다. 또한 추가 연구로 인구통계적 특성에 따라 CVM값 성향분석을 실시하였는데, 남성이 여성보다 높은 WTP값을 제시하였고, 연령과 소득수준이 높을수록 높은 WTP값을 제시하였다. 총 편익추정 결과, 갱생사업의 총 편익은 92,251백만원/년으로, 복선화사업의 총 편익은 90,720백만원/년으로 나타났으며 이를 토대로 시나리오 별 비용‧편익 분석결과 시나리오 1이 1.00, 시나리오 2가 0.62의 B/C값을 나타냈다. 따라서 본 연구대상지역에서는 가배수로를 통한 갱생보다 관로복선화를 통한 갱생이 경제적으로 더 효율적인 것으로 판단된다. 본 연구에서는 노후상수도관 개량사업의 경제성 분석모델을 개발하였다. 향후 본 연구의 보완을 통해 상수관망 분야에서의 합리적 경제성평가 기준을 구축할 수 있을 것이라 기대한다. 주요어 : 노후관 개량사업, 관로 갱생, 관로 복선화, 경제성 평가모델, 비용-편익 분석, 조건부가치평가법(CVM), 지불의사액(Willingness To Pay)

배수관망의 물공급 리스크 평가 및 최적 설계 연구

최태호 서울시립대학교 일반대학원 2013 국내박사

Continuous efforts have been made for optimal management of water pipe network aimed at securing water resource, maintaining management soundness and ensuring water supply safety. As a result, the current revenue water ratio of Korea shows 83.5%, showing a sharp upward trend. Despite this quantitative effect, however, the number of civil complaints rose rapidly to 1,397,942 cases in 2011 from 549,432 cases after 2007 when the statistics on water service complaints started to be collected, making the request for quality control also increase. This result definitely indicates that no matter how well the provider-focused water management may be performed, it means little unless it satisfies the service level required by the consumers. Accordingly, in order to improve the consumer satisfaction in water supply, consumers' situation should be considered in water management. For this, the indicator of water management for the consumers is required like the revenue water ratio which is the indicator of water management for the provider. Thus, this chapter developed the assessment indicators and models that can consider the consumers' position, rather than the provider-focused management by introducing the concept of water supply risk in water management, and also developed the optimal design model of a newly-installed water distribution network and the reconstruction model of the existing water distribution network on the basis of water supply risk assessment model. Firstly, this study developed a water supply risk assessment model for water distribution network, calculating the pipe burst probability and the impact of pipe burst through the application of the developed model to the targeted area(Block A2 in S city ) and the water supply risk by pipes using the multiplication of these two values. The impact of pipe burst was separately calculated for the leakage duration time and the repair work time when water service is cut off or water service is reduced. As a result, water supply risk for the block in the study area was calculated at 1.507㎥/year. In order to check whether the concept of water supply risk presented by this study can be applicable on the site, pipe replacement was performed based on pipe burst probability which is a management indicator on the side of water provider and pipe burst impact which is a management indicator on the side of water consumer, and the water supply risk that considers both of these, analyzing the water supply risk reduction effect for each of these. Pipe replacement cost, which is a restrictive condition, was set at 5% of 5.3 billion Won, the replacement cost for the whole pipes in the targeted area. Pipe replacement was performed based on pipe burst probability, pipe burst impact and water supply risk respectively. As a result, the block water supply risk reduction efficiency was calculated at 0.524㎥/year/billion won in the case of pipe replacement based on pipe burst probability only, and it was calculated at 2.163㎥/year/billion won in the case of pipe replacement based on pipe burst impact only. In the case of concurrent consideration of the two factors by introducing the concept of water supply risk, it was calculated at 2.173㎥/year/billion won. This result shows that the reduction efficiency is the highest in the case of pipe replacement based on water supply risk. As shown by this study result, the proposed water supply risk assessment model could concurrently consider the positions of both water provider and water consumer. Besides, it was ascertained that the model could be realized to be suitable for the research purpose from the viewpoint that it can get the best effect also in cost/effect perspective. Secondly, this research developed a design model to minimize a water supply risk of a newly-installed water distribution network with the minimum design cost using NSGAⅡ. The developed optimal design model decides on the diameter and the location of gate valve and it is also a model using a multipurpose genetic algorithm with the pipe and gate valve installation cost and the water supply risk as the objective functions and with the flow velocity in a pipe, the water pressure at a panel point and the budget for a gate valve installation as the restriction conditions. The developed model was applied to the study area. As a result, the design cost was calculated at 0.56 billion Won which was reduced by 69.7% compared with the existing pipe network. In the case of water supply risk for the block, it appeared as 0.275㎥/year which was reduced by 10.1% compared with the existing pipe network. The amount of water supply risk reduction caused by the application of the optimal design model for a newly-installed water distribution network is equivalent to the amount used by 8.8 persons in a day if it is calculated based on 296L of Lpcd(liters per capita per day) in the study area. This means that the water supply cutoff can be prevented for one day for 8.8 persons. As shown above, the optimal design led to the cost reduction. The water supply risk by pipes of the existing pipe network and the optimal design pipe network was compared based on each class. According to the result, the total length under Excellent class changed from 1352.97m to 1429.40m, Good class from 2039.22m to 2572.04m, Average class from 1890.91m to 1186.57m, Bad class from 0m to 44.37m and Serious class from 424.23m to 474.95m. In the case of the optimal design pipe network, Excellent class and Good class increased by 76.43m and 532.82m respectively, but Average class decreased by 704.34m. Accordingly, it is considered that the optimal design model for a newly-installed water distribution network developed by this study can concurrently solve the objective functions of the minimization of the design cost and the water supply risk for the block, and it could be ascertained that the model developed by this study could produce the outcome suitable for the purpose. Lastly, a water supply risk was considered to develop a water distribution network reconstruction model, for which the additional gate valves and additional emergency pipes were installed to adjacency block to reduce the pipe burst impact, and pipe replacement was performed to reduce pipe burst probability. The developed model was applied to the study area. When 140 million won, equivalent to 4.5% of the maximum reconstruction cost, was set as the available budget, the block water supply risk for the reconstructed pipe network was 0.471㎥/year, which shows that the water supply risk for the block could be reduced by 68.7% compared with the existing pipe network. In other words, the amount of water supply risk reduction caused by the application of the reconstruction model of the existing water distribution network corresponds to the amount used by 195 persons in a day based on 296L of Lpcd in the study area. This means that water service cutoff period can be reduced by one day for 195 persons when the existing water distribution network is reconstructed with the budget of 140 million won. As shown above, this study proposed the water supply risk model in the perspective of risk management in water distribution networks, and developed the optimal design model for a newly-installed water distribution network aimed at minimizing the water supply risk and the design cost. Furthermore, this study also developed the model for the existing water distribution network reconstruction aimed at minimizing the pipe deterioration, pipe burst impact and reconstruction cost. The applicability of the developed model in design, assessment, maintenance, etc, could be verified by actually applying it to water distribution network. 수자원 확보, 경영의 건전성 및 상수도 공급의 안전성을 목표로 지속적인 상수도관망 최적관리를 위한 노력의 결과로 최근 우리나라의 유수율은 83.5%로 가파른 상승세를 보이고 있다. 하지만 이와 같은 양적 효과에도 불구하고 상수도 민원관련 통계를 수집하기 시작한 2007년 이후의 민원건수는 549,432건에서 2011년도에는 1,397,942건으로 급격하게 증가하여 질적관리에 대한 요구가 증가되는 추세이다. 이러한 결과는 공급자 위주의 상수도 관리를 아무리 잘 하더라도 수요자 입장에서 요구하는 서비스수준을 달성하지 못한다면 그 노력의 의미는 퇴색된다는 사실을 단적으로 표현된 것으로 판단된다. 따라서, 상수도 서비스 만족도를 향상시키기 위해서는 상수도 관리시 수요자 입장을 고려하여야 하며, 이를 위해서는 공급자 측면에서의 상수도 관리의 지표인 유수율과 같이 수요자 측면에서의 상수도 관리를 위한 지표가 요구되어 진다. 따라서 본 장에서는 물공급 리스크 개념을 도입하여 상수도 관리시 공급자 위주의 관리가 아니라 수요자 입장도 고려할 수 있는 평가지표와 모델을 개발하고, 물공급 리스크 평가모델을 기반으로한, 신설 배수관망의 최적 설계모델과 기존 배수관망의 재구축모델을 개발하였다. 첫째, 본 연구에서는 배수관망 물공급 리스크 평가모델을 개발하였으며, 개발된 모델은 연구대상지역(S시 A2블록)에 적용하여 관 파손확률과 관 파손에 의한 영향도를 산정하고, 이 두 가지 값의 곱을 이용하여 관로별 물공급 리스크를 산정할 수 있었다. 관 파손에 의한 영향도는 단수 또는 감수가 발생하는 누수지속시간과 복구공사시간으로 구분하여 산정하였다. 그 결과 연구대상지역의 관로별 물공급 리스크의 평균을 의미하는 블록 물공급 리스크는 1.507㎥/year으로 산정되었고, 본 연구에서 제시한 물공급 리스크 개념을 현장에서 활용할 수 있는가의 타당성을 검토하기 위하여 상수도 공급자 측면의 관리지표인 관 파손확률과 상수도 수요자 측면의 관리지표인 관 파손에 의한 영향도, 그리고 이 둘을 모두 고려하는 물공급 리스크를 기준으로 하여 관로 교체를 수행하고 각각에 대한 물공급 리스크 저감 효과를 분석하였다. 제한조건인 관로 교체비용은 연구대상지역 전체관로에 대한 교체비용인 53억원의 5%가 되도록 하였으며, 관 파손확률, 관 파손에 의한 영향도, 물공급 리스크 각각의 기준으로 관로 교체를 수행한 결과 블록 물공급 리스크 저감 효율은 관 파손확률만을 기준으로 관로 교체한 경우 0.524㎥/year/billion won, 관 파손에 의한 영향도만을 기준으로 관로 교체한 경우는 2.163㎥/year/billion won, 그리고 물공급 리스크의 개념을 도입하여 두가지 요인을 동시에 고려한 경우는 2.173㎥/year/billion won으로 산정되어 물공급 리스크를 기준으로 관로 교체를 수행하였을 때 가장 효율적인 것으로 나타났다. 따라서 본 연구결과에서 알 수 있듯이 제안된 물공급 리스크 평가모델은 상수도 관리의 공급자 측면과 수요자 측면을 동시에 고려할 수 있었으며, 비용/효과를 고려할 때도 가장 우수한 효과를 얻을 수 있다는 측면에서 연구목적에 맞게 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다. 둘째, 본 연구에서는 NSGAⅡ를 이용하여 최소 설계 비용하에 신설 배수관망의 물공급 리스크 최소화를 위한 설계모델을 개발하였다. 개발된 최적 설계모델은 관경과 제수밸브의 위치를 결정하는 모델로써 관로 및 제수밸브 설치비용과 물공급 리스크를 목적함수로 하고, 관로의 유속, 절점의 수압, 제수밸브의 설치예산을 제약조건으로 하는 다목적 유전알고리즘을 이용한 모델이다. 개발된 모델은 연구대상지역에 적용하였으며, 적용한 결과, 기존관망설계방법에 비해 구축비용은 59.7% 감소된 5.63억원으로 나타났고, 블록 물공급 리스크의 경우에는 기존관망설계방법에 비해 10.1% 감소된 0.275㎥/year으로 나타났다. 신설 배수관망의 최적 설계모델 수행에 따른 물공급 리스크 저감량은 연구대상지역의 1인1일 급수량(Lpcd) 296L로 환산할 경우 8.8명이 하루 동안 사용하는 양에 해당하며, 이는 8.8명에 대하여 1년에 하루동안의 단수를 방지할 수 있다는 의미이다. 한편, 최적설계에 의해 비용이 절감되었음에도 불구하고 기존관망설계방법과 최적관망설계방법의 관로별 물공급 리스크를 등급별로 비교한 결과, Excellent 등급은 1352.97m에서 1429.40m로, Good 등급은 2039.22m에서 2572.04m로, Average 등급은 1890.91m에서 1186.57m로, Bad 등급은 0m에서 44.37m로, Serious 등급은 424.23m에서 474.95m로 총연장이 각각 변화됨을 알 수 있었다. 최적설계관망의 경우 Bad 등급과 Serious 등급이 각각 44.37m, 50.72m 증가하였음에도 불구하고, Excellent 등급, Good등급은 각각 76.43m, 532.82m 증가하였고, Average 등급은 704.34m 크게 감소하였기 때문에 물공급 리스크 관리 측면에서 최적설계관망은 의미가 있는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서 개발한 신설 배수관망 최적 설계 모델은 구축비용과 블록 물공급 리스크 최소화라는 목적함수를 동시에 해결할 수 있는 것으로 판단되며, 본 연구에서 개발된 모델이 목적에 부합한 결과를 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다. 마지막으로 배수관망의 재구축모델 개발을 위하여 물공급 리스크를 고려하였으며, 이를 위해 관 파손에 의한 영향도 저감을 위한 제수밸브 추가와 인접블록에 대한 비상연결관 추가 방법을 수행하고, 관 파손확률 저감을 위해서는 관로 교체 방법을 수행하였다. 개발된 모델은 연구대상지역에 적용하였으며, 최대 재구축 비용의 4.5%인 1억 4천만원을 투입가능한 예산으로 설정한 경우 재구축 관망의 블록 물공급 리스크는 0.471㎥/year으로 기존관망에 비해 68.7%의 블록 물공급 리스크를 저감시킬 수 있음을 알 수 있었다. 즉, 기존 배수관망의 재구축모델 수행에 따른 물공급 리스크 저감량은 연구대상지역의 1인1일 급수량(Lpcd) 296L로 환산할 경우 195명이 하루 동안 사용하는 양에 해당하며, 이는 1억 4천만원을 투입하여 기존 배수관망을 재구축할 경우 195명이 1년에 하루동안의 단수를 줄일 수 있음을 의미한다. 이와 같이 본 연구에서는 배수관망에서의 리스크 관리 측면에서 물공급 리스크 모델을 제안하였고, 물공급 리스크와 구축비용 최소화의 목적으로 신설 배수관망의 최적설계모델을 개발하고, 관로의 노후도와 관 파손에 의한 영향도 및 재구축 비용 최소화를 목적으로 기존 배수관망의 재구축모델을 개발하였다. 개발된 모델은 실제 배수관망에 적용하여 설계, 평가, 유지관리 등에서의 활용가능성을 검증할 수 있었다.

상수도 송배수관망의 플러싱을 위한 전기분해수의 적용에 관한 연구

서지원 서울시립대학교 일반대학원 2014 국내석사

생활문명과 사회경제가 발전하고 시민들의 문화생활과 경제적 소득 수준이 높아지면서 1990년대까지는 상수도의 양적 확대가 최우선 과제이었지만 최근 2000년대부터는 수돗물 수질의 고급화를 추구하기 위하여 상수도 시설의 최적 운영 및 유지관리에 대한 중요성이 부각되고 있다. 상수도의 궁극적인 목적은 수질, 수압, 수량의 3요소를 만족시키는 데 있으며, 이를 달성하기 위한 상수도의 최적 운영 및 유지관리 목표는 안전하고 깨끗한 수돗물을 안정적이고 경제적으로 시민에게 공급하는 것이다. 수돗물은 정수처리 이후 관망 내 물리적, 화학적 및 생물학적 요인에 의해 수질이 변화할 수 있으며, 공급과정에서의 2차 오염이 발생할 경우, 수돗물의 안정성이 크게 떨어질 수 있어 최근 상수관로의 체계적인 관리에 대한 관심이 고조되고 있다. 또한, 정수장에서 보편적으로 사용되고 있는 염소 소독제는 잔류성, 저렴한 가격 등의 장점에도 불구하고 소독 부산물의 생성과 냄새 유발 등의 문제점이 지적되고 있어 이러한 한계점을 극복하고, 추가적인 소독능을 확보할 수 있는 대체 소독제의 적용이 요구되고 있는 시점이다. 따라서 본 연구에서는 상수관망에서의 추가소독 방법에 대한 적용 가능성을 평가하고자, NaCl 전기분해수의 산화력과 유기물 분해능을 분석하였고, 현장 적용성 측면에서, 전기분해수를 관 세척수로 활용할 경우 세척효과에 미치는 영향을 분석하였다. 최적 전기분해수의 제조 방안을 도출하고자 증류수와 수돗물에서 각각 실험을 수행하여 잔류염소농도, pH 변화, O3 발생량을 측정하였고, RNO 제거율을 통한 OH radical 발생량을 간접적으로 확인하였다. 그 결과 최적 NaCl의 주입량은 2.5 g/L이고, 최적 방전시간은 15분으로 도출되었다. 증류수를 기준으로 최적 운전조건에 의한 전기분해시 발생한 잔류염소 농도는 50.5 mg/L, O3 발생량은 0.07 mg/L이다. 전기분해장치의 주요 운전인자인 NaCl 주입량과 방전시간에 따른 잔류염소 발생량을 예측하기 위해 중회귀 분석을 실시한 결과, 증류수 전기분해수 예측 모델의 경우, 최대오차율 13.05%, 절대평균오차(MAE) 9.066, 결정계수(R2) 0.812, 상관계수(R) 0.901이고 수돗물 전기분해수 예측 모델의 경우 최대오차율 21.23%, 절대평균오차(MAE) 15.571, 결정계수(R2) 0.810, 상관계수(R) 0.900으로 나타났으며, 두 모델의 F-확률값이 0.0001 이하로 통계적으로 유의하여 실용적으로 활용할 수 있고, 실측값을 잘 예측할 수 있을 것으로 판단된다. NaCl 전기분해수와 기존 소독제인 NaOCl의 유기물 분해능 및 소독부산물 생성 특성을 비교하고자 수중 NOM 물질로서 humic acid을 이용한 실험을 수행하였다. DOC와 UV 254 측정 결과 두 소독제 사이의 유기물 분해능에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났으나, 전기분해수의 경우에서 THMs 생성량이 더 많은 것으로 나타났다. 이는 전기분해시 발생하는 O3와 OH radical에 의한 추가적인 산화력의 영향으로 고분자인 휴믹산이 분해되어 저분자화 됨으로써 THMs 전구물질로 작용한 것이라 판단된다. 전기분해수의 관 세척시 세척수로의 적용성을 검토하기 위해, 5가지 관종별로 시편을 제작하여 생물막을 형성하였고, 수돗물과 전기분해수로 세척을 실시하여 발생한 세척배출수의 탁도로 세척효과를 비교분석하였다. 세척 효과가 가장 크게 향상된 경우는 CSP coupon으로 배출수 초기 탁도를 비교한 결과 수돗물 세척시 4.29 NTU, 전기분해수 세척시 10.3 NTU로 가장 높은 세척효과를 나타냈다. 실험에 사용한 대부분의 관종에서 수돗물로 세척하였을 때보다 전기분해수 세척시 초기 탁도가 더 높게 측정되어, 관 세척에 적용시 추가적인 세척효과를 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

하수관 내부 조사를 이용한 관 노후도 평가방법의 연구

김용록 서울시립대학교 도시과학대학원 2012 국내석사

서울시는 2001년 이후 장기적 계획을 수립하여 지속적인 관거정비 사업을 시행 중에 있으며, 해마다 1,000억 이상의 대규모 재원이 하수관거 정비에 투자되고 있어 효율적 관거정비 기법의 마련이 필요하다. 상수관로의 경우에는 노후도 평가원인에 대한 활발한 연구가 진행중에 있으나, 하수관로는 노후에 미치는 인자들에 대한 연구가 부족하여 효율적 관거정비 기법 연구가 필요하다. 본 연구에서는 관 내부 조사를 통하여 관 노후도 평가요소를 측정하고, 관 내부 조사 결과와 해당관로의 간접평가인자와의 영향정도를 분석하였다. 그리고 분석결과를 바탕으로 간접평가인자를 이용한 관 노후도 평가의 적정성을 검토하고자 하였다. 관 내부 조사를 통한 관 노후도 평가요소는 이음부불량, 관파손 및 균열, 연결관 접합부불량, 토사퇴적 상태의 4가지 항목에 대해서 측정을 하였고, 간접평가인자는 GIS관망도 속성자료와 하수도대장을 이용하여 손쉽게 얻을수있는 관종, 관경, 관 연령, 도로형태, 관경사, 관 매설깊이 등의 데이터를 수집하였다. 수집된 자료를 이용하여 관 노후도의 간접평가인자와 관 내부 조사결과를 비교분석함으로써 관 노후도 평가에 적합한 관 노후도 평가인자를 선정하고, 통계적인 방법을 이용하여 간접평가인자들이 관 노후도에 미치는 영향정도(가중치)를 산정하였다. 분석 결과 관연령의 경우에는 관 내부 조사의 종합평가결과와 상관성이 크게 없는 것으로 나타났고, 관경사, 매설깊이, 도로형태, 관경의 항목에 대해서는 비교적 관 노후도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 수치화 하기 위하여 중회귀 분석을 이용하였으며, 중회귀 분석으로 도출된 표준화계수를 이용하여 간접평가인자들이 관 노후도에 미치는 영향정도를 구하였다. 그 결과 간접평가인자들이 관 노후도에 영향을 미치는 순위는 관경사>매설깊이>도로형태>관경순으로 나타났으며, 그 가중치는 각각 0.56, 0.53, 0.39, 0.09로 나타났다. 결과적으로 관 내부 조사를 통한 이음부불량, 관파손 및 균열, 연결관 접합부불량, 토사퇴적 상태의 측정은 관 노후도를 평가하기에 적합한 것을 알 수 있었으며, 간접평가인자가 관 노후도에 미치는 영향정도를 분석하는데도 충분한 것으로 나타났다. 향후 관거유량, 토질상태, 시공상태등을 측정할 수 있다면 관 노후도에 미치는 영향정도를 보다 정확하게 분석 할 수 있을 것으로 판단된다. The seoul city since 2001, and continued long-term planning of sewer maintenance work performed, and each year more than 100 billion is being invested in large-scale financial resources are Sewer. So it is essential thing to prepare efficient 6 technique for the sewer maintenance. In the case of CCPP, Assessment of aging during the course of active research on the cause, but sewer Factors affecting the elderly through the investigation of efficient techniques of sewer maintenance required. This study measured the evaluation variables for pipe deterioration by using the pipeline internal investigation and analyzed the measurement results and the degree of impact on the pipes. In addition, this study attempted to evaluate the adequateness of the assessment of aging pipelines using the indirect variables based on the analysis results. The evaluation variables measured through the the pipeline internal investigation were the joint faulty, sewer corrosion, sewer breakage & creak and condition of sludge sediment. For the indirect evaluation variables, the data such as the property data from GIS pipe network map as well as the diameter, age and material of the pipe, road type, average pipe depth and average pipe slope records was collected. Using the collected data, this study comparatively analyzed the indirect evaluation variables for the degree of pipe deterioration and the results from the endoscope of distribution pipe to choose appropriate variables for pipe deterioration evaluation and calculated the weights of the indirect variables affecting the aging sewer. The results showed that the type of the pipe were not significantly correlated with the comprehensive evaluation result from the pipe internal investigation, while the age and material of the pipe, road type, average pipe depth and average pipe slope affected the degree of deterioration. To quantify these results, a multiple regression was conducted and the degree of impact of the indirect variables on the pipe deterioration was calculated using the standardized coefficient from the multiple regression. The results showed that the order of the impact of indirect variables on aging sewer was average pipe slope > depth > type road > diameter of the pipe with their weights of 0.56, 0.53, 0.39 and 0.09, respectively. Conclusively, the results suggest that the measures of joint faulty, sewer corrosion, sewer breakage & creak and condition of sludge sediment are appropriate for the evaluation of pipe deterioration and sufficient for the analysis of the impact of the indirect variables on deterioration. In addition, it is expected that the future study with the measures of the changes in sewer capacity, soil conditions and construction status, if possible, would examine the impact on pipe deterioration more accurately.

유수율제고 영향인자 분석을 통한 상수관망정비 우선순위 추정모델 연구

장재규 서울시립대학교 도시과학대학원 2012 국내석사

최근 우리나라의 지방상수도는 경쟁력 강화와 행정의 효율성 증대는 물론 깨끗하고 풍부한 물을 안정적으로 공급받기 위한 서비스 개선을 요구받고 있다. 수도시설의 비효율적 운영은 고비용을 유발하고 이로 인하여 요금인상이 수반되어 결국은 시민의 부담을 가중시키게 된다. 2010년도 1년간 우리나라에서 생산․공급한 수돗물 총량은 5,910백만㎥으로 이 가운데 누수량 등을 제외한 실제 유효수량은 5,267백만㎥이며, 수도요금이 부과된 양(유수수량)은 4,920백만㎥(유수율 83.2%)으로 나타났다. 전국 년간 누수량은 638백만㎥으로 전체 생산량의 10.8%에 해당하는 수량이다 2010년 전국의 생산원가 777.2원/㎥임을 감안하면 년간 4,959억원의 손실을 보고있는 실정이다. 유수율을 1% 제고시 년간 460억원을 절감할 수 있는 것이다. 따라서 유수율을 향상시키기 위해서는 유수율과 상관관계가 되는 지표를 선정, 이를 평가하여 개량우선순위를 선정, 합리적인 개량 및 투자가 될 수 있도록 하여야 한다. 이를 위해서 15개 소블록의 유수율을 측정하고 유수율과 상관관계가 있는 지표를 검토하였다. 검토된 지표는 급수전당 누수량, 급수전당 야간최소유량, 15년이상 급배수관로 비율, 평균압력이며, 이상과 같은 유수율과 상관관계가 있는 지표를 통계학적으로 분석하여 가중치를 산정하여 상수관망정비 우선순위 추정 모델 산정식을 도출할 수 있었다. 결론적으로 이와 같은 산정식을 사용하여 순차적으로 개량한다면 합리적인 우선투자가 될것으로 판단되며 초기 유수율 향상의 효과가 가시적으로 나타날 것으로 사료된다. Recently, Our local water supply has increased demand for the competitiveness and efficiency of administration, as well as for obtaining a stable supply of clean, abundant water and to improve services. Since the ineffective operation of water facilities cause water rate hikes, the citizens will increase the burden of the water rate. Although the total amount of water supply was 5,910,000,000㎥, Revenue water was only 5,267,000,000㎥ except for non Revenue water in 2010. Current annual real water loss is about 638,000,000㎥. It account for 10.8% of production of total water. Considering average water rates 610.2 won / ㎥, we make a loss about 400 billion won per year. If the actually revenue water increase about 1%, we will save about 40 billion won. In order to improve the rate of revenue water, It is selected to index of relating actually used of water and then, evaluated a reasonable improvement and investment. To do this, I reviewed revenue water of 18 sub-region. Indicators examined leakage / hydrant , night minimum flow / hydrant, water supply pipelines(more 15 years) and average pressure were analyzed correlate of the actually used of water by calculating the weighted constant Priority wait and maintenance estimation models estimation equations. In conclusion, If this formula is used for improvement sequentially, we could invest reasonable priority and improve rate of revenue water.

선형계획법을 이용한 다목적 빗물저류시설의 최적 설계를 위한 연구

박설희 서울시립대학교 일반대학원 2014 국내석사

우리나라는 급속한 경제성장에 의한 과밀화된 도시화로 불투수층 면적이 증가함에 따라 도시유역의 수리/수문학적인 조건의 악화로 강우유출량의 증가와 홍수도달시간이 줄어들어, 빗물펌프장 및 유수지 등의 우수관리시설의 자체 용량의 부족으로 침수피해는 해마다 증가하는 추세다. 이러한 침수피해를 저감 및 홍수를 예방하고 생활용수, 조경용수 등의 수자원을 확보하는 등 이수와 치수 모두를 만족시키기 위해 다목적빗물저류시설의 설치와 같은 최적의 우수관리대책이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 선형계획법과 SWMM모형을 이용하여 도시유역 내 침수피해를 저감하고 빗물을 재이용할 수 있는 다목적빗물저류시설을 비용 대비 효과에 따른 저류시설의 용량과 위치를 최적 설계하였다. 다목적빗물저류시설은 적은 용량으로 우수한 저류효과를 가지는 Off-line방식으로 설계하였으며, 다목적빗물저류시설의 설치할 위치는 SWMM모형을 이용하여 10~30년 빈도의 강우사상에 대해 침수가 발생되는 맨홀지점과 맨홀지점 인근에 위치한 국유지들을 서로 중첩하여 다목적빗물저류시설의 예비후보지로 총 5곳을 선정하였다. 최적화 기법인 선형계획법에 적용하기 위한 목적함수로는 공사비, 유지관리비, 상하수도요금절감, 댐관련 절감비, 침수피해액 절감비에 대한 원단위를 산정하고, 제한조건은 예비후보지의 실제부지면적과 재현빈도에 따른 유역 내 발생한 침수량과 침수면적 등을 고려해 최소비용/최대편익이 되는 다목적빗물저류시설의 용량과 위치를 최적 설계하였다. 선형계획법으로 최적해를 도출한 결과, 비용이 최소가 되는 지점에 저류시설의 최적용량으로 2,280㎥이었으나, SWMM으로 모의해본 결과 침수해소효과는 8.1%에 불과하여 그 효과가 거의 없음을 나타낸다. 이때, 침수가 많이발생한 하류유역 말단지점에 부지면적을 고려 해 선형계획법을 재실시한 결과, 7,280㎥용량의 저류시설을 추가적으로 설치하여 최적해를 도출하였다. 이때의 하류말단유역의 침수지점에 부지면적을 고려하여 25,000㎥이상의 저류시설을 설치한 결과, 72.9%의 침수해소와 비용대비 침수해소효과는 0.969㎥/원으로 나타났다. A Study on Optimal Design of Multi-Objective Rainwater Detention System using Linear Programming by Park, Seol Hee Department of Environmental Engineering Graduate School, The University of Seoul Supervised by Professor Koo, Ja Yong ABSTRACT Impermeable layer area of Korea has been increased due to dense urbanization as a result of rapid economical growth which increased runoff due to degeneration of hydrological condition of urban area and decreased time of concentration thus leading to increased flood damage every year because of shortage of capacity of rain water managing system such as pump station or retarding basin. In order to reduce such flood damage, flood should be prevented, domestic water and landscape water should be secured and optimized rain water managing system such as multi-objective rainwater detention system should satisfy both flood control and conservation. Therefore, this study is to provide optimized design of capacity and location of multi-objective rainwater detention system which can reduce flood damage and reuse rain water by using linear programming and SWMM model. Multi-objective rainwater detention system was designed with off-line method which provides excellent storage effect compared to its small capacity and 5 reserved locations of the installation were selected by using SWMM model which superposes manhole area and National Land near such area which were flooded by rainfall with the pattern of 10~30 year frequency. After installing relatively better off-line multi-objective rainwater detention system among preselected location, change of overflow volume and flood discharge were compared per capacity which showed flooded area as the best flood relieving percentage of 17.4%. As a result of monitoring the change of overflow volume and flood discharge per scenario due to the number and location of installation with Watershed downstream end point as the base where flood relief, Watershed downstream end point showed 64,634㎥ of flood discharge. Construction cost, maintenance cost, reduction of water and sewage cost, cost reduction related to dam and flood damage reduction were calculated with Won unit for objective function for applying on liner programming and limiting condition were selected by considering flood discharge and area within drainage area per actual site area and return period of preliminary selected area which led to optimized design of capacity and location of multi-objective rainwater detention system which can show the most benefit with the least cost. Having the background of the result of this study, multi-objective rainwater detention system can be installed in order to effectively utilize flood damage and rain water and by adding geological features, cost and benefit items, this can be applied on the planning of flood damage reduction.

자료포락분석을 이용한 상수관망에서의 누수관리 효율성 분석

강경화 서울시립대학교 일반대학원 2012 국내석사

21세기를 맞이하여 수도법 개정 및 적극적인 정책수립의 노력으로 상수도 사업의 효율성과 안전성이 향상되었으며, 상수도 사업이 소비자 중심의 서비스로 변화하고 있다. 하지만 환경부에 의하면 2010년 상수관망에서의 누수로 인한 경제적 손실은 년간 약 7억 톤에 달한다고 보고되고 있어 효율적인 누수관리가 보다 더 필요한 실정이다. 누수저감을 위해 국내 지자체에서는 노후관 교체 및 갱생 사업, 누수탐사활동, 수압관리, 누수복구활동, 야간유량조사, GIS 구축, 블록시스템 구축사업 등을 수행하고 있으며, 2010년 말 지속적인 누수저감을 위한 노력으로 우리나라 전체 유수율은 83.2%에 도달하였다. 그러나 유수율이 증대됨에 따라서 누수를 저감시키고 유수율을 향상시키는데 필요한 비용 또한 높아져 유수율이 낮았던 1998년부터 2003년에는 유수율 1%를 높이는데 약 1조 900 억 원 정도가 필요하였으나 2004년부터 2010년에는 유수율이 높아져 유수율을 1% 높이는데 약 2조 5천 억 원 정도가 필요하게 되었다(상수도통계 2011). 따라서 현재와 같이 유수율을 기준으로 누수관리를 실시한다면 경제성에 대한 고려 부족으로 추후에는 더 큰 경제적인 손실이 발생할 수 있어 경제적인 수준의 목표 유수율 설정에 관한 명확한 기준이 필수적으로 요구된다. 이에 본 연구에서는 상수관망에서의 누수관리 효율성 분석을 수행하여 경제적인 누수관리목표를 설정하는데 도움을 주고자 하였다. 먼저 누수관리 효율성 차이를 구분하기 위해 군집분석을 이용하여 전국 163개의 지방자치단체 중 유효한 데이터를 포함하는 109개의 지자체를 A그룹 24개, B그룹 31개, C그룹 54개로 분류하였다. 그리고 자료포락분석을 이용하여 2006~2010년도의 5년간 직접적인 누수관리비용인 적극적인 누수관리비용(X1), 신속·정확한 누수 복구 비용(X2), 적절한 관체 관리 비용(X3), 관망관리를 위한 인건비용(X4)의 4가지 투입인자와 누수관리 활동에 의한 직접적 효과인 누수 저감 효과(Y1)를 산출인자로 하여 상수도 관망의 누수관리 효율성 분석을 하였으며, 효율성 평가결과로부터 도출된 각각의 누수관리투입비용의 최적 효율점을 이용하여 다중회귀분석을 수행하고, 이를 통해 누수관리방법의 최적 조합을 예측할 수 있는 경제적 누수관리모델을 개발하였다. 연구결과, 특·광역시로 구성된 누수수준이 가장 높은 A 그룹의 모델의 R 값은 0.691, B 그룹의 모델의 R 값은 0.563, C 그룹의 모델의 R 값은 0.915 모델의 적합도가 높은 것으로 나타났다. A그룹의 누수저감활동에 우선순위는 관망관리를 위한 인건비용(X4), 적극적인 누수관리 비용(X1), 적절한 관체 관리 비용(X3), 신속·정확한 누수 복구 비용(X2) 순으로 나타났으며, B 그룹은 특히 적극적인 누수관리 비용(X1)의 표준화 계수는 -0.123으로 누수저감효과가 미미한 것으로 나타났다. 반면에 C 그룹은 적극적인 누수관리 비용(X1)의 표준화 계수가 0.791로 누수저감효과가 가장 크게 나타났으며 그 다음으로 신속·정확한 누수 복구 비용(X2), 관망관리를 위한 인건비용(X4), 적절한 관체 관리 비용(X3) 순으로 나타나 이를 고려하여 누수관리를 해야 보다 효율적일 것으로 판단된다. 개발된 모델을 활용하여 현재 누수수준을 고려한 적절한 누수관리계획과 누수관리의 최적조합을 통해 효율성을 향상시킬 수 있을 것으로 보이며, 향후 경제적인 누수관리목표 설정에 활용할 수 있을 것으로 사료된다. With the advent of the 21st century, the efficiency and safety of waterworks projects have been enhanced thanks to the revision of Waterworks Law and the efforts to establish policies aggressively, and the waterworks projects are more and more focused on consumer-centered services. However, the Ministry of Environment reported in 2010 that the economic loss of water distribution systems for leakage is up to 0.7 billion won every year; thus, it is urgent to practice efficient leakage management as of now. To reduce leakage, local governments in Korea have been conducting old pipe exchange and renewal projects, leakage seeking activities, water pressure management, leakage repair works, nighttime flux investigation, building GIS, or projects to build block systems. At the end of 2010, with constant efforts to reduce leakage, the water revenue ratio of entire Korea reached 83.2%. Along with the increase of the water revenue ratio, however, the cost needed to reduce leakage but improve the water revenue ratio also increased. From 1998 till 2003 when the water revenue ratio was quite low, to increase the water revenue ratio as 1%, about 1.9 trillion won was needed; however, from 2004 till 2010, since the water revenue ratio became higher, to increase the water revenue ratio as 1% required approximately 2.5 trillion won (2011 statistics for waterworks). Therefore, if leakage management continues to be conducted with the criterion of the water revenue ratio as now, even greater economic loss may occur afterwards for the lack of consideration on economic feasibility; thus, it is essential to set clear criteria for fixing the target water revenue ratio correspondingly to the economic level. Thereupon, this study conducts analysis on leakage management efficiency in water distribution systems in order to support the goal setting of economical leakage management. First of all, to distinguish the differences of leakage management efficiency, this paper used cluster analysis to divide 109 local governments having effective data among 163 local governments nationwide into group A with 24, group B with 31, and group C with 54. And this study conducted data envelopment analysis with the four inputting factors of direct leakage management cost for five years from 2006 till 2010, active leakage management cost (X1), rapid and accurate leakage repair cost (X2), appropriate pipe body management cost (X3), and labor cost for pipe network management (X4), and one outputting factor of direct effect resulted from leakage management activity, leakage reducing effect (Y1), in order to analyze the leakage management efficiency of water distribution systems. And this study conducted multiple regression analysis using the points of optimum efficiency of each of the leakage management expenditures drawn from the result of efficiency evaluation, thereby developing an economical leakage management model to anticipate the optimum combination of leakage management methods. According to the study result, group A consisting of metropolitan cities and showing the highest leakage level indicated 0.691 as R, group B’s model showed 0.563 as R, and group C’s model indicated 0.915 as R, which means a high level of appropriateness. Group A prioritizes leakage reducing activities in the order of labor cost for pipe network management (X4), rapid and accurate leakage repair cost (X2), active leakage management cost (X1), and appropriate pipe body management cost (X3) while group B showed the standardized coefficient of active leakage management cost (X1) as -0.123, which means subtle effect in reducing leakage. Meanwhile, group C indicated the standardized coefficient of active leakage management cost (X1) as 0.791, which means the greatest effect to reduce leakage. And the next ones were rapid and accurate leakage repair cost (X2), labor cost for pipe network management (X4), and appropriate pipe body management cost (X3) in order, so it would be more efficient to conduct leakage management in consideration of this. It will be possible to improve the efficiency through appropriate leakage management plans and the optimum combination of leakage management methods with regard to the current leakage level by using the model developed here. And it will be able to be used for the goal setting of economical leakage management afterwards.

유수율 제고사업의 비용편익 분석 및 누수저감량 예측모델 연구

이정민 서울시립대학교 도시과학대학원 2013 국내석사

2011년 기준 국내 연간 총 누수량은 628,701천㎥(누수율 10.4%)로 매년 감소 추세이나 다른 선진외국에 비해 여전히 높은 수준에 있다. 이러한 과다한 누수율은 중요한 수자원의 낭비뿐만 아니라 누수로 인해 연간 약 5,114억원(‘11년 기준, 생산원가 813.4원/㎥)의 경제적 손실이 발생되고 있다. 전국 평균 유수율은 83.5%로 매년 지속적으로 향상되고 있으나 지역적으로 강원, 전라지역의 경우 평균에 못 미치는 낮은 유수율을 보이고 있다. 이로 인해 2013년 2월 현재 K-water에서 21개 지자체의 지방상수도를 수탁 운영 중에 있고, 강원도 지역에 대해 상수관망 최적관리시스템 구축사업이 2011년부터 본격적으로 추진되고 있으나, 관망 최적화사업에 대한 비용·편익 분석 등 정립된 데이터가 없어 비용 대비 효율적 관망정비 우선순위 선정 등 합리적 투자우선순위 판단이 이루어지지 못하고 있으며, 다양한 유수율 효과 유발요인들 간의 유수율 중복효과 파악에도 어려움이 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 현장조사 자료의 기초 통계분석을 통해 누수 영향인자에 대한 특성 분석 및 누수탐사, 송·배수관 및 인입급수관 교체, 계량기교체 등의 상관성을 분석하였다. 또한 유수율 제고 영향인자에 대한 공사비 원단위 산정 등 비용·편익 분석을 통해 관망정비 우선순위를 선정하였고, 관망 최적화공사가 유수율에 미치는 영향을 파악하기 위해 누수저감량 예측 모델을 개발하였다. 연구결과 유수율제고 영향인자를 대상으로 유수율 개선효과를 위한 경제적 공사 우선순위는 계량기교체, 누수탐사 및 복구, 인입급수관교체, 송·배수관교체 순으로 나타났으며, 상기 유수율 제고 영향인자가 유수율 개선에 미치는 영향을 분석한 결과 상관계수(R)값은 0.750, 결정계수(R2)값은 0.562로 나타나 종속변수와 독립변수간 상관관계가 높은 것으로 나타났다. 또한 개발된 예측모델 다중회귀식을 사용한 계산치와 실측치간의 상관관계 분석결과 R값이 0.859, R2값이 0.5744로 나타나 본 모델은 정확성 높은 모델로 나타났다. 따라서 본 연구 결과는 향후 유사 관망사업을 위한 계획 수립 시 공사 및 투자 우선순위를 정하는데 적용이 가능할 것으로 판단된다. 아울러 본 연구결과는 관망 최적화공사의 전체 공사기간 중에서 투입된 예산 및 공정을 감안할 때 전체 공정의 1/2 이하인 시점에서 분석한 결과로 추후에는 공기 및 예산 투입의 정도를 고려하여 분석할 필요가 있다.