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민경 우
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1 J. Kor. Soc. Environ. Eng., 34(12), 863~870, 2012 Technical Note ISSN 국외상수도원격검침시스템의개발동향및현장적용사례고찰 Recent Developments and Field Application of Foreign Waterworks Automatic Meter Reading 주진철 안호상 안창혁 고경록 * 오현제 Jin Chul Joo Hosang Ahn Chang Hyuk Ahn Kyung-Rok Ko* Hyun-Je Oh 한국건설기술연구원환경연구실 * 세창인스트루먼트 Environmental Research Division, Korea Institute of Construction Technology *Sechang Instrument Co. (2012 년 11 월 21 일접수, 2012 년 12 월 15 일채택 ) Abstract : The market trends of automatic meter reading associated with smart water meters were investigated. Also, recent developments and field applications of key technology for automatic meter reading associated with smart water meters were analyzed. Smart water meters have been manufactured mostly in United States and Europe and have been expanded their business to Asia. Integrated water management system combining with the additional functions such as real-time consumption metering, cost notification, water conservation, leak detection, water quality monitoring, and flow control have been operated in automatic meter reading. Both water quality and quantity data measured from smart water meters and sensors were transferred to data concentration units through neighborhood area network, and then were transferred to integrated server through wide area network. The data transfer methods were determined by comprehensively considering urban scale, density of smart water meters, power supply and network topologies. Common data collection methods such as fixed network to data concentation units, vehicles drive by, people walk by, and drone fly by have been applied. The automatic meter reading associated with smart water meters are spread throughout the world, and both water and energy savings result in saving the money and reducing the greenhouse gases emission. Key Words : Smart Water Meter, Waterworks Automatic Meter Reading, Neighborhood Area Network, Wide Area Network, Data Collection Method, Integrated Water Management System 요약 : 본연구에서는디지털수도계량기 (smart water meter) 연계형상수도원격검침시스템 (automatic meter reading) 의국외시장동향및원격검침시스템의각구성요소기술의개발현황과현장적용사례등을조사 분석하였다. 국외의디지털수도계량기제조업체는주로미국또는유럽업체들로서최근에는북미뿐만아니라아시아및유럽에서도원격검침시스템사업을확장하고있다. 대부분의디지털수도계량기제조업체는원격검침용디지털수도계량기에서측정된데이터를활용하여실시간소비량검침및비용고지, 절수, 누수탐지, 수질모니터링, 유량제어등의기능이부가된통합관리시스템 (integrated water management system) 과연계하여운영하고있다. 데이터전송방식은디지털수도계량기, 센서를통해검출된데이터를근거리통신망 (neighborhood area network) 을통해수집기 (data concentration unit) 로전송후광역통신망 (wide area network) 을통해검침서버로전송하였으며, 데이터전송방식은도시규모, 계량기의밀도, 전력공급여부및통신망의설치여부등을종합적으로고려하여결정되었다. 일반적인검침방식은 (1) 고정망 (fixed network) 을통한중앙검침, (2) 차량 (drive by) 을이용한검침, (3) 사람 (walk by) 에의한검침, 그리고 (4) 비행식 (fly by) 검침방식등이적용되었다. 전세계적으로디지털수도계량기연계형원격검침시스템이확산되어용수및에너지를절감하고수도요금을절약하여온실가스의배출을최소화하고있는것으로판단된다. 주제어 : 디지털수도계량기, 상수도원격검침시스템, 근거리통신망, 광역통신망, 검침방식, 통합관리시스템 1. 서론 최근에수자원관리의차세대개념으로서 스마트워터그리드 (Smart Water Grid) 가제시되고있으며, 이는기존수자원관리시스템의한계를극복하기위해첨단정보통신기술 (Information Communication Technology; ICT) 기술을활용하여하천수, 우수, 지하수, 하폐수처리수, 해수담수등다양한수자원을효율적으로배분 관리 수송하여수자원의지역적 시간적불균형을해소하는차세대 지능형물관리시스템 이다. 1,2) 이러한스마트워터그리드의요소기술로는크게 (1) 다양한수자원 ( 자연형수자원, 능동형수자원등 ) 을 water platform에수집 저장하며수자원의배분 관리 수송을물리적으로통제할수있는수자원관리기술과 (2) 수자원의확보 수송 활용등에대한실시간모니터링, 수자원정보의관리및의사결정지원이가능한 ICT-기반데이터통합관리기술로구분할수있다. 최근들어국내외에서개발 적용중인스마트워터그리드의핵심기술로는 (1) 지능형검침인프라 (Advanced Metering Infrastructure, AMI), (2) 스마트그리드를이용한물-에너지최적화, (3) 수자원및수질관리센서네트워크를통한수자원정보의지식네트워크구축, 그리고 (4) 국가단위의효율적광역수자원관리시스템의개발 적용을예로들수있으며, 제조기술, 정보통신기술그리고통합운영관리기술이접목되어다양한형태의융복합기술 ( 클라우드기반수자원및용수관리등 ) 이현재개발 적용되고있다. 3~9) 지능형검침인프라중상수도 (waterworks) 원격검침시스 Corresponding author hjoh@kict.re.kr Tel: Fax:

2 864 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 주진철 안호상 안창혁 고경록 오현제 Table 1. Market Forecast of AMI from 2010 to ) Market forecast (million $) Sector CAGR a) Smart electronic meter $999.6 $1,110.2 $1,249.2 $1,429.8 $1,622.7 $1, % Gas meter $119.1 $138.6 $164.0 $187.7 $213.0 $ % Smart water meter $72.0 $86.5 $108.3 $134.5 $161.7 $ % Equipments $253.7 $302.3 $359.9 $433.7 $517.7 $ % Communication/network $334.8 $404.5 $496.5 $617.3 $760.2 $ % Data management $270.8 $323.5 $392.4 $480.9 $583.7 $ % Program $284.4 $335.0 $400.3 $484.7 $581.4 $ % Overall AMI market $2,543.4 $2,954.3 $3,482.7 $4,158.5 $4,923.3 $5, % a) Compound annual growth rate 템 (Automatic Meter Reading, AMR) 은수용가의지속적증가에따른검침업무의난해함을해소하고, 검침누락예방및고지업무의투명성을확보할수있는장점을가지고있으며, 용수사용의실시간고지 분석을통해누수탐지가가능하므로용수사용절약을유도할수있다. 또한, 전체용수소비량과에너지소비량의절감을유도하여, 용수공급인프라의유지관리효율성을획기적으로증대시킬수있다. 2002년이후로국내의상수도원격검침시스템이서울시와일부지자체를중심으로도입되었으며, 많은디지털수도계량기 (smart water meter) 가개발 개량되어현장에적용되었으나, 10,11) 디지털수도계량기의검침방식과통신방식이통일되어있지않은실정이다. 10~13) 또한, 최근건설되고있는신축아파트단지, 신도시에는전기 수도 가스 온수데이터를동시에원격적으로통합검침할수있는원격검침시스템의도입이활발히검토되고있는추세이다. 본연구에서는양방향 실시간용수관리를위해요구되는디지털수도계량기연계형상수도원격검침시스템의국외시장동향및원격검침시스템의각구성요소기술의개발현황과현장적용사례등을조사 분석하였다. 본연구의결과를통해향후전세계적으로통용가능한디지털수도계량기연계형원격검침시스템통합기술 (integrated technology) 과표준화기술 (standard technology) 의선점및 IT NT 기술을융합한혁신기술 (innovative technology) 개발을위한전략수립이가능할것으로판단된다. 2. 디지털수도계량기를활용한국외원격검침시스템시장동향 시장조사전문기관인 Lux Research에따르면, 용수의생산 공급 소비, 하 폐수의처리및재이용등용수관리워터인프라 (total water infra), 수처리 (water treatment) 및수질관리 (water quality management), 디지털수도계량기와원격검침 (automatic meter reading), 그리고관개시스템 (water irrigation) 등을포함하는스마트워터그리드산업은현재 5억 3천만달러규모의시장을형성하고있으며, 향후 10년내 163억달러규모로성장할것으로전망하고있다. 또한, Zpryme에따르면디지털수도계량기는 2010년 72백만달러규모에서 2015년에는 186백만달러규모로성장하며, 이와관련된통신및네트워크관련시장도 2015년까지 934백만달러로성장하며, 고객데이터관리및통합관리솔루션 (integrated management solution) 시장도 707백만달러시장으로성장한다고전망하고있다 (Table 1). 3. 지능형검침인프라 (Advanced Metering Infrastructure, AMI) 의정의및장점 일반적으로 지능형검침인프라 (Advanced Metering Infrastructure, AMI) 의정의는스마트미터 (smart meter) 를활용하여전기, 가스, 난방및수도등의소비량및미터기기의상태와관련된데이터의측정 전송 분석에활용되는다양한스마트미터기및주변장치, 소프트웨어, 통신방식및인프라, 데이터통합관리시스템등을총칭하는것으로정의된다. 또한, 지능형검침인프라는자동화계량기판독또는원격검침 (Automated Meter Reading, AMR), 자동화계량기관리 (Automated Meter Management, AMM) 또는지능형계량 (Smart Metering) 등으로세분화할수있다. 2,11) 첨단센서네트워크를활용해실시간으로자원의수요 공급을양방향으로관리하여에너지와자원의절감및활용을극대화할수있는지능형검침인프라의장점은에너지절약, 절취 ( 누수 ) 감소, 납부연체감소, 데이터보안증진, 운영비용절감및고객서비스개선등을들수있다. 특별히, 전기, 가스, 난방, 수도및기타자원을보다효율적으로사용하며, 피크타임 (peak time) 사용시간에소비감소에따른에너지및자원과요금절감을유도할수있으며, 실시간데이터에접속하여양방향통신으로수요-공급을조절및최적화하여, 정확한요금청구와비상시보다신속하게대처할수있는장점이있다. 4. 상수도지능형검침인프라 (Advanced Metering Infrastructure, AMI) 개발동향 4.1. 상수도지능형검침인프라의구성 Journal of KSEE Vol.34, No.12 December, 2012

J. Kor. Soc. Environ. Eng. 국외상수도원격검침시스템의개발동향및현장적용사례고찰 865 Fig. 1. General smart water metering system.

검침단말기의데이터를전송하는유 무선통신망 (communication networks), 전송된데이터를일정구역단위로저장하고통합서버로전송해주는수집기 (Data Concentration Unit, DCU),

일반적으로데이터를수집기및통합서버로전송하는방식은유선방식 ( 전력선통신, 인터넷네트워크, 전화선, 케이블 TV 망등 ), 단거리무선방식 (RF, Binary CDMA, Zigbee, bluetooth 등 ), 장거리무선방식 (CDMA, SMS

디지털수도계량기의개발동향 고온의온수, 우수및중수등도측정할수있는다양한디지털수도계량기가개발되고있으나, 대부분의디지털수도계량기는가정용수의검침에집중되고있으며체적측정식 (volumetric) 과추정식 (inferential) 방식을주로활용하고있다.

최근에는정적 (solid-state or static) 또는반도체를이용한디지털수도계량기도생산이되고있으며, 이들계량기는전자식으로작동되어마모가발생하는운동부속을포함하고있지않아기계적부분의폐색이없으므로부유물과협잡물이함유된중수에도활용가능하며,

17) 대표적인국외의디지털수도계량기제조업체인 Neptune, Badger, Itron, Sensus, Aclara, Arad, Datamatic 등은미국또는유럽업체들로서원격검침시스템에활용되는전기, 가스, 상수의디지털계량기를이미생산하고있으며,

3 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 국외상수도원격검침시스템의개발동향및현장적용사례고찰 865 Fig. 1. General smart water metering system. 11) 상수도지능형검침인프라의구성은일반적으로디지털수도계량기 (smart water meter), 센서 ( 유량, 수질, 온도등 ) 를통해검출된데이터를수집기로전송해주는검침단말기 (Meter Interface Unit, MIU), 검침단말기의데이터를전송하는유 무선통신망 (communication networks), 전송된데이터를일정구역단위로저장하고통합서버로전송해주는수집기 (Data Concentration Unit, DCU), 정보처리장치및검침된데이터를수집하고관리하는통합서버 (integrated server) 로구성된다 (Fig. 1). 일반적으로데이터를수집기및통합서버로전송하는방식은유선방식 ( 전력선통신, 인터넷네트워크, 전화선, 케이블 TV 망등 ), 단거리무선방식 (RF, Binary CDMA, Zigbee, bluetooth 등 ), 장거리무선방식 (CDMA, SMS paging network, 위성통신등 ) 으로각각구분할수있다. 9~11) 4.2. 디지털수도계량기의개발동향 고온의온수, 우수및중수등도측정할수있는다양한디지털수도계량기가개발되고있으나, 대부분의디지털수도계량기는가정용수의검침에집중되고있으며체적측정식 (volumetric) 과추정식 (inferential) 방식을주로활용하고있다. 체적측정식계량기는체적이파악된측정실을통해용수가통과시피스톤이나공위에위치한디스크가회전 진동할때마다감지된체적의물을측정하는반면, 추정식계량기는용수가규격화된체적측정영역을통과시유속을측정해소비량을추정한다. 최근에는정적 (solid-state or static) 또는반도체를이용한디지털수도계량기도생산이되고있으며, 이들계량기는전자식으로작동되어마모가발생하는운동부속을포함하고있지않아기계적부분의폐색이없으므로부유물과협잡물이함유된중수에도활용가능하며, 매우높거나낮은유량도정확히측정할수있는장점이있다. 16) 현재북미지역에설치된원격검침기능이부가된디지털수도계량기는약 44백만개로조사되었다. 17) 대표적인국외의디지털수도계량기제조업체인 Neptune, Badger, Itron, Sensus, Aclara, Arad, Datamatic 등은미국또는유럽업체들로서원격검침시스템에활용되는전기, 가스, 상수의디지털계량기를이미생산하고있으며, 북미뿐만아니라아시아및유럽에서도원격검침시스템사업을확장하고있다. 국외 ( 북미지역중심 ) 의주요디지털수도계량기의시장점유율은 Fig. 2에제시되었으며, 16,17) 디지털수도계량기제조업체에서제작하고있는대표적인원격검침시스템용디지털수도계량기는 Fig. 3에제시되었다. 대부분의제조업체는원격검침용디지털수도계량기에서측정된데이터를활용하여실시간소비량검침및비용고지, 절수, 누수탐지, 수질모니터링, 유량제어등의기능이부가된통합관리시스템과연계하여운영하고있다. Fig. 2. AMR/AMI Vendor market share, north america in ) (a) Neptune Technology (b) Badger (c) Itron (d) Arad Fig. 3. Examples of commercial smart water meters. 대한환경공학회지제 34 권제 12 호 2012 년 12 월

866 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 주진철 안호상 안창혁 고경록 오현제 4.3. 데이터전송방식의개발동향 4.3.1.

4 866 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 주진철 안호상 안창혁 고경록 오현제 4.3. 데이터전송방식의개발동향 통신네트워크 (Communication Network) 디지털수도계량기, 센서 ( 유량, 수질, 온도등 ) 를통해검출된데이터를근거리통신망 (Neighborhood Area Network, NAN) 을통해수집기로전송후광역통신망 (Wide Area Network, WAN) 을통해검침서버를운영하고있는상수도사업본부로전송된다. 9~13) 국외의데이터전송방식은도시규모, 계량기의밀도, 전력공급여부및통신망의설치여부등을종합적으로고려하여결정되었다. 대부분의디지털수도계량기제조업체들은계량기의부호기가공급하는판독내용 ( 데이터 ) 을전송할검침단말기와근거리통신망을연계하여판매하였으며, 자체소유통신프로토콜을사용하여라디오주파수 (RF) 통신기술을사용하고있다. 북미지역의대다수의디지털수도계량기는미국연방통신위원회 (Federal Communications Commission, FCC) 로부터수도계량용으로허가받지않은 902 MHz에서 928 MHz 사이의주파수대에서운영되고있으며, 일부는허가받은 450 MHz에서 470 MHz 사이의주파수대에서운영되고있다. 북미지역과유사하게유럽에서도계량시스템이수도계량용으로허가받지않은 433 MHz에서 868 MHz 주파수대에서운영되고있으나, 영국은수도계량용으로허가받은특별주파수 184 MHz를활용하고있다. 16) 통신망구성형태 (Network Topologies) 근거리통신망에적용된통신망구성형태란말단의계량기, 센서를통해검출된데이터를수집기로전송시활용하는데이터전송방법을의미하며, 노드 ( 말단의계량기및센서 ) 들과이에연결된통신망들을포함한네트웍의배열이나구성이스타 (star), 메쉬 (mesh), 버스 (bus), 나무 (tree) 등의형태로통신망이구성되어있으나, 9,16) 스타와메쉬형통신망구성형태가가장널리활용되는것으로조사되었다 (Fig. 4). 메쉬네트워크에서는, 각말단이데이터를전송 수신 전달할수있으며수집기로돌아가는다양한다중경로 (gateway) 를지니고있어, 데이터전송은한지점에서다른지점으로이동하며매회같은경로를통해전송되는경우가극히적다. 이러한데이터전송의유연성은한말단이수집기로전송이되지않을경우에도다른경로를통해전송하며자가복구가가능한장점이있는반면, 다중통신경로를관리하기위해대규모프로토콜을필요로하여배터리수명이단축될수있다. 9,16) 스타네트워크에서는, 수집기와각말단의계량기가일대일로통신하며, 수집기가약 20,000~ 30,000개의사이말단계량기를판독할수있다. 스타네트워크는비교적계량기밀도가높은대규모도심에서유용하며, 원활한데이터전송을위해서는계량기의밀도, 전송높이, 게이트웨이등을고려해서결정해야한다. 단일경로 (gateway) 를통해데이터가전송되는반면, 다수의수집기가요구되므로초기투자비용이높을수있으나비교적안정적인통신방식으로보고되고있다. 9,16) 수집기에취합된데이터는다양한광역통신망을통해상수도사업본부의데이터통합관리센터로이동하며, 북미에서는일반적으로인터넷기반네트워크를활용하며, 일부국가에서는통신사가제공하는휴대전화시스템, 광네트워크, Wi-Fi 네트워크및전력선통신 (Power Line Communication, PLC) 네트워크를활용한다. 15~18) 실제로 Badger사는 Landis & Gyr 및 Aclara와협약을맺고전력선시스템에수도계량기능을추가하였다 검침방식의개발동향 국외의원격검침시스템에서적용되는검침방식은 (1) 고정망 (fixed network) 을통한중앙검침, (2) 차량 (drive by) 을이용한검침, (3) 사람 (walk by) 에의한검침 (4) Dialog3G 의휴대통신망을사용하거나디지털, 아날로그통신등이가능한시스템등을접목한다양한방식을활용하고있다 (Fig. 5). 19) 기존의검침원에의한터치- 판독 (touch-read) 대비도보식이나운전식검침방식은검침원이데이터취합장치를가지고디지털수도계량기주위를도보로혹은운전해서 (a) Mesh Network Diagram (source: datamatic) Fig. 4. Network Topologies applied in US and Canada. 16) (b) Star Network Diagram (source: badger meter) Journal of KSEE Vol.34, No.12 December, 2012

objects and fly by data collection systems (source: arad) Fig. 5. Different types of data collection systems. 19) 지날때디지털수도계량기에내장된소비데이터를라디오주파수 (RF) 통신을통해전송받는다.

더저렴한것으로보고하였다. 16,19) 량제어서비스를제공하기도한다 (Fig. 6). 4.5.

5 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 국외상수도원격검침시스템의개발동향및현장적용사례고찰 867 (a) Fixed network data collection systems (source: arad) (b) Drive by and Walk by data collection systems (source: arad) (c) Unmanned flying objects and fly by data collection systems (source: arad) Fig. 5. Different types of data collection systems. 19) 지날때디지털수도계량기에내장된소비데이터를라디오주파수 (RF) 통신을통해전송받는다. 이외에도이스라엘의 Arad사에서는무인비행물체 (unmanned flying objects) 를활용한비행식검침방식을도입하였으며, 동일회사의폐쇄회로를통한검침방식에비해운영경비가 25% 더저렴한것으로보고하였다. 16,19) 량제어서비스를제공하기도한다 (Fig. 6) 온라인서비스개발동향시스템통합운영관리업체들인 Cisco, Siemens, IBM, Oracle 등은용수인프라관리또는통합네트워크솔루션등의통합물관리시스템 (integrated water management system) 을개발하여현장적용을하고있으며, 원격검침시스템을통해고객들의현재소비량과과거누적소비량, 누수감지서비스및실시간요금고지등을실시간으로웹포털을통해제공하고있다. 또한, 일부제조업체들은가정내디스플레이유니트 (display unit) 를활용해물소비량을확인하고상기시키는용도로사용하고있으며, 실시간으로고객들은총소비량을확인하거나디스플레이를활용해특정시간동안의물소비량을분석할수있으며, 이상소비량이확인시누수탐지용청각센서 (acoustic sensor) 와연동되어누수경보및유 (a) Water usage display units (badger) (b) Acoustic sensor to detect leakage (badger) Fig. 6. Ancillary devices of automatic meter reading systems. 16) 대한환경공학회지제 34 권제 12 호 2012 년 12 월

868 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 주진철 안호상 안창혁 고경록 오현제 5. 국외상수도원격검침시스템적용사례 5.1 미국 5.1.1. 뉴욕주뉴욕시 20) 뉴욕주뉴욕 (New York) 시환경부는 2012년 1월까지뉴욕시전체에 25백만달러의예산을투자해총 834,000개의디지털수도계량기를추가로설치완료할계획이라고발표하였다.

오하이오주웨스터빌시 20) 오하이오주웨스터빌 (Westerville) 시는 2012년 9월 1,800 여개의디지털전기계량기와 1,200여개의디지털수도계량기등전체 14,000개의디지털계량기인터페이스를교체하는프로젝트를수행하고있으며, 1,200여개의노후화된기계식수도계량기를원격검침시스템과연계된

프로젝트를통해용수소비량의실시간검침과요금고지및모니터링이용수소비량을절감시키고누수를감지하고예방하는데큰도움이되는것으로판명되었다. 또한, 실증참가시민들의수자원보전및용수소비량절감에대한이해도가향상되어용수절감효과가매우우수한것으로보고하였다. 이를근거로추가적으로 60,000 개의디지털수도계량기가추가로설치완료할예정이며, 용수인프라및용수공급 수요관리의최적화를구현중이다 (Fig.

6 868 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 주진철 안호상 안창혁 고경록 오현제 5. 국외상수도원격검침시스템적용사례 5.1 미국 뉴욕주뉴욕시 20) 뉴욕주뉴욕 (New York) 시환경부는 2012년 1월까지뉴욕시전체에 25백만달러의예산을투자해총 834,000개의디지털수도계량기를추가로설치완료할계획이라고발표하였다. 원격검침시스템을통해하루에 4회에걸쳐용수소비량및요금정보가웹포탈또는스마트폰앱을통해소비자에게자동으로전송되며, 소비자가일 / 주 / 월 / 연단위로용수소비량및요금정보등을검색 분석하여관리할수있는시스템을구축하였다 오하이오주웨스터빌시 20) 오하이오주웨스터빌 (Westerville) 시는 2012년 9월 1,800 여개의디지털전기계량기와 1,200여개의디지털수도계량기등전체 14,000개의디지털계량기인터페이스를교체하는프로젝트를수행하고있으며, 1,200여개의노후화된기계식수도계량기를원격검침시스템과연계된 Itron의디지털수도계량기로교체하고양방향통신이가능한시스템을구축하여물관리의효율화를추구하였다 아이오와주듀뷰크시 18) 아이오와주의듀뷰크 (Dubuque) 시는그린프로젝트인 Dubuque 2.0 의일환으로 2010년 9월부터 IBM사공동주관으로 311개의일반가정을대상으로디지털수도계량기를설치하는용수관리효율화검증을위한파일럿프로젝트를실시하였다. 프로젝트를통해용수소비량의실시간검침과요금고지및모니터링이용수소비량을절감시키고누수를감지하고예방하는데큰도움이되는것으로판명되었다. 또한, 실증참가시민들의수자원보전및용수소비량절감에대한이해도가향상되어용수절감효과가매우우수한것으로보고하였다. 이를근거로추가적으로 60,000 개의디지털수도계량기가추가로설치완료할예정이며, 용수인프라및용수공급 수요관리의최적화를구현중이다 (Fig. 7) 캘리포니아주팜데저트시 21) 캘리포니아주팜데저트 (Palm Desert) 시에서구축한디지털수도계량기연계형원격검침시스템의경우, 참가자들에게 15분마다용수소비량을전송한결과, 참가하지않은일반가정보다실험참가자들의용수소비량을절반이상으로감소시킬수있었으며, 전체용수소비량도약 17% 이상감소된것으로조사되었다. (a) Dubuque, IW (USA) (b) Petach-Tikva, Israel (c) Mumbai, India Fig. 7. Case studies of advanced metering infrastructure for foreign countries. Journal of KSEE Vol.34, No.12 December, 2012

7 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 국외상수도원격검침시스템의개발동향및현장적용사례고찰 일리노이주몰린시 20) 일리노이주몰린 (Moline) 시는효율적인물관리를통해에너지비용을절감하고자 2010년 4월부터기존의노후화된기계식수도계량기를원격검침시스템연계형디지털수도계량기로교체 시공하는데약 390만달러를투자하였다. 디지털수도계량기는 Neptune사제품으로선정하였으며수도계량기교체및원격검침시스템의구축은상수도관리전문업체인 Northern Water Works사가담당하였으며, 현재용수소비량의실시간검침과요금고지및모니터링서비스를제공중이다 이스라엘 19) 이스라엘은고정네트워크를활용한디지털수도계량기구축비율이세계최고수준이며, 설치된총수도계량기중 25% 가원격검침시스템이구축되어있으며, 향후 5년이내에원격검침시스템보급율을설치된계량기의 50% 이상으로끌어올릴전망이다. 텔아비브 (Tel Aviv), 페타크티크바 (Petach Tikva) 의지자체및수도국은수도계량기 70,000대에원격검침시스템을설치한후에말단의시간별유량데이터를통해고지서금액에명시된시스템유입량과의차이를모니터링하여누수를탐지할수있었다. 국가전역에설치된원격검침시스템의 90% 이상은이스라엘기반의 Arad Technologies에서생산되며, 2008년 Badger Meter가구입한 Galaxy 원격검침시스템도활용하고있다 (Fig. 7) 캐나다 16) 캐나다동부오타와주는 2,500만달러를투자하여 190,000 개의디지털수도계량기를설치할계획이며토론토시수도전력공사인 Toronto Hydro는디지털수도계량기를통해 3,300 만달러의에너지비용을절약하고노후화된계량기교체로인해 2,400만달러의에너지비용절감효과가발생할것으로전망하고있다 유럽 16) 유럽에구축된 2억2천5백대수도계량기의 8% 는원격검침기능을지원할수있으며, 2009년이후유럽의많은국가에서디지털수도계량기 130만대를추가했다. 새로구축될디지털수도계량기에는계량기능과더불어 RF 통신망을통해운전식또는보행식으로데이터를수집할수있다. 프랑스의경우, Veolia Water는대략 80만개의자동화된디지털수도계량기를갖고있으며이중에서 20만개는고정형통신방식으로구축하였으며, Yorkshire Water는향후 5년동안원격검침시스템을구현할수있는 500,000개의디지털수도계량기를신규로보급할계획이다 인도 16) 인도의뭄바이시는원격검침용디지털수도계량기 30만대를계약했으며, 향후구매할디지털수도계량기를 120만대로확대될예정이다. 현지에적합한고정망검침방식으로구 축되었으며, 일부지역은검침원의 PDA 등을활용한보행식방식으로데이터를수집및검침 고지한다 (Fig. 7). 6. 결론 본연구에서는디지털수도계량기 (smart water meter) 연계형상수도원격검침시스템 (automatic meter reading) 의국외시장동향및원격검침시스템의각구성요소기술의개발현황과현장적용사례등을조사 분석하였다. 국외의디지털수도계량기제조업체는주로미국또는유럽업체들로서최근에는북미뿐만아니라아시아및유럽에서도원격검침시스템사업을확장하고있으며디지털수도계량기는 2010년 72백만달러규모에서 2015년에는 186백만달러규모로성장하며, 이와관련된통신및네트워크관련시장과고객데이터관리및통합관리솔루션 (integrated management solution) 시장도기하급수적으로성장할것으로예측하고있다. 대부분의디지털수도계량기제조업체는원격검침용디지털수도계량기에서측정된데이터를활용하여실시간소비량검침및비용고지, 절수, 누수탐지, 수질모니터링, 유량제어등의기능이부가된통합관리시스템 (integrated water management system) 과연계하여운영하고있다. 데이터전송방식은디지털수도계량기, 센서를통해검출된데이터를근거리통신망 (neighborhood area network) 을통해수집기 (data concentration unit) 로전송후광역통신망 (wide area network) 을통해검침서버로전송하였으며, 데이터전송방식은도시규모, 계량기의밀도, 전력공급여부및통신망의설치여부등을종합적으로고려하여결정되었다. 일반적인검침방식은 (1) 고정망 (fixed network) 을통한중앙검침, (2) 차량 (drive by) 을이용한검침, (3) 사람 (walk by) 에의한검침, 그리고 (4) 비행식 (fly by) 검침방식등이적용되었다. 전세계적으로디지털수도계량기연계형원격검침시스템이확산되어용수및에너지를절감하고수도요금을절약하여온실가스의배출을최소화하고있는것으로판단된다. 따라서국내에서도디지털수도계량기제조업체와고객데이터관리및인프라유지관리 운영과네트워크솔루션개발을위해시스템통합운영관리업체가협력하여적극적인개발과투자에나설필요가있다. 또한, 전세계적으로통용가능한디지털수도계량기연계형원격검침시스템통합기술 (integrated technology) 과표준화기술 (standard technology) 의선점및 IT NT 기술을융합한혁신기술 (innovative technology) 개발을위해서정부및지자체의시범사업과재정지원을시급히추진해야할것으로판단된다. 참고문헌 1. Land Transport and Maritime R&D Report, Water Grid Intelligence Technology Planning Report (2011). 대한환경공학회지제 34 권제 12 호 2012 년 12 월

8 870 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 주진철 안호상 안창혁 고경록 오현제 2. Korea Institutue of Construction Technology, Smart Water Grid Construction Key Technology (Smart Water µ-grid) Development Planning Report (2010). 3. Loeff, B. and Fox, J., Smart Water Meters, Advanced Metering Infrastructure for Water Utilities: Market Drivers, Technology Issues, Depolyment Case Studies, Key Industry Players, and Market Forecasts, Pike Research, (2010). 4. Hackney, E., Create the Smart Water Grid, Dayton Water Conference, May 10, Dayton, U.S.A., (2010). 5. Ponesse, G., Water Energy Nexus, Smart water grid technologies conference, Nov. 3-4, Chicago, U.S.A., (2010). 6. Dunkelberg, C., Water Technologies and the Blue Footprint, Smart water grid technologies conference, Nov. 3-4, Chicago, U.S.A., (2010). 7. Kim, J. H., Development Direction of Domestic Smart Water Grid from the Case of Australia and Singapore Smart Water Grid, Water and Future, 44(8), 19~24(2011). 8. Lee, S. H., Comparison of Smart Water Grid and Smart Power Grid, Water and Future, 44(8), 25~30(2011). 9. Joo, J. C., Jung, J. H., Kwon, J. H., Kim, J. Y. and Oh, H. J., Customized Low-Power Automatic Meter Reading for Smart Water Grid, Water and Future, 44(12), 52~57(2011). 10. Park, S.-Y., Standardization of water supply telemetering system, The Master's thesis of School of Industry of The Uni- versity of Seoul (2006). 11. Korea Water & Wastewater Works Association, Research Report for Introduction Status and Feasibility of Automatic Meter Reading (2009). 12. Seon, Y. J., Lee, H., Park, S. J. and Park, H. J., Automatic Piped Water meter Reading System Based on IEEE Protocol, Journal of the HCI Society of Korea (2008). 13. Lee, Y.-W. and Oh, S.-H., Wireless Digital Water Meter with Low Power Consumption for Automatic meter Reading, J. Kor. Marit. & Com. Sci., 12(5), 963~970(2008). 14. Lux Research, Lux water intelligence, (2009). 15. Zpryme, Zpryme Smart Grid Insights, (2011). 16. Pike Research, Smart Water Meters. Advanced Metering Infrastructure for Water Utilities : Market Drivers, Technology Issues, Depolyment Case Studies, Key Industry Players, and Market Forecasts, (2010). 17. Scott Report and IMS Research, The World Market for Electricity, Gas and Water Meters, (2010). 18. IBM Research, Smart Water Pilot Study Report (City of Dubuque, Iowa), (2011) ITU-T Technology Watch Report, ICT as an Enabler for Smart Water Management, (2010) 21. Coachella Valley Water District, Water wise at home, (2010) Journal of KSEE Vol.34, No.12 December, 2012

1. 개념 전세계적으로기후변화및강우패턴의변화에따른가뭄발생빈도의증가로 인해용수공급능력이현저히감소되고있는반면, 20세기이후물사용량은 6 배이상급증하였으며, 2025년에는세계인구의약 3분의 2 이상이물부족에 처할것으로전망되고있다. 또한, 지역간물분쟁이점차가속화되고있으며, 2

1. 개념 전세계적으로기후변화및강우패턴의변화에따른가뭄발생빈도의증가로 인해용수공급능력이현저히감소되고있는반면, 20세기이후물사용량은 6 배이상급증하였으며, 2025년에는세계인구의약 3분의 2 이상이물부족에 처할것으로전망되고있다. 또한, 지역간물분쟁이점차가속화되고있으며, 2008년기준으로최근 10년간우리나라 5대강유역과각행정권역에서발생한 물분쟁사례를살펴보면한강/