자기누설탐상법을 이용한 상수도강관의 부식깊이 예측 모델 개발 및 검증 = Development and verification of the steel pipe corrosion prediction model using magnetic flux leakage inspection

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 우리나라의 광역 및 공업용수도로 사용되고 있는 대구경 상수도강관의 내부 및 외부 부식깊이 예측 모델을 개발하였다. 기존 상수도관의 부식깊이 예측 모델로 다수 활용된 two-phase model은 관 연령만을 고려한 모델이라는 한계가 지적되고 있다. 이에 본 연구에서는 다양한 환경요인을 고려하여 기존보다 더 정확한 부식깊이 예측을 위하여 약 400개의 전국 광역 및 공업용수도 관로 시편의 부식깊이 분석결과와 부식에 영향을 주는 것으로 알려져 있는 다양한 환경요인을 조사하였다. 부식에 영향을 주는 환경요인들은 퍼지기법과 수량화Ⅱ류 기법을 이용하여 점수화한 뒤 하나의 새로운 변수로 구성하고자 하였다. 부식깊이 예측 모델은 수량화Ⅱ류 기법을 이용하여 토양부식성 및 수질부식성 인자들을 점수화한 뒤, 다른 환경 요인들과의 퍼지화를 통해 최종적으로 two-phase model에 포함되는 새로운 변수를 구성하는 형태로 개발하였다. 개발한 모델은 자기누설탐상법을 이용하여 조사된 광역상수도에 적용하여 실제 부식깊이와의 정확성을 검증하였다. 연구결과, 외부부식에 대한 영향인자로 관대지전위차, 토양비저항, 함수율, 염화물 및 황화물 농도, 관경, 경과년도, 지형조건, 매설심도 등 총 8개의 인자를 고려하여 상관계수 0.7020인 예측 모델을 개발하였으며, 내부부식에 대한 영향인자로는 LI지수, pH, 수종에 경과년도 및 관경 등 총 5개 인자를 고려하여 상관계수 0.6332인 예측모델을 개발하였다. 자기누설탐상법을 이용하여 조사된 연구대상관로에 개발한 모델을 적용한 뒤 자기누설탐상법을 통해 조사된 부식깊이와 비교·검증한 결과, 자기누설탐상법을 통해 하인된 금속손실(부식깊이) 106개 중 85개가, 부식깊이 예측 모델의 95 % 신뢰구간 범위 내 적중하였다. 그러므로 본 연구에서 개발한 모델은 자기누설탐상법을 이용한 조사·진단 결과의 이상값을 고려할 시 매우 높은 예측 수준임을 검증하였다. 본 연구에서 개발한 대구경 상수도강관의 부식 깊이 예측 모델은 다양한 부식영향 인자가 고려되어 기존 모델 대비 실제 부식깊이와의 상관성이 높게 나타남이 검증된 모델로서, 실제 현장에서 활용도가 매우 높을 것으로 판단된다.