Transcription

1 GT-11-G 보안 과제 (), 일반 과제 (O)/ 공개 (O), 비공개 () 글로벌탑환경기술개발사업제 5 차년도최종보고서 R&D / GT-11-G 상수도관망의비상시재해대응시스템기술개발 글로벌탑환경기술개발사업 상수도관망의비상시재해대응시스템기술개발 Development of Disasters Prevention System in Pipeline ( 세부 ) ( 주 ) 서용엔지니어링 이보고서는 환경부에서 시행한 환경기술개발사업의 연구결과임을 밝혀야 합니다. 2. 이 보고서는 내용을 발표할 때에는 반드시 환경부에서 시행한 환경기술개발사업의 연구결과임을 밝혀야 합니다. 3. 국가과학기술 기밀유지에 필요한 내용은 대외적으로 발표 또는 공개하여서는 아니됩니다 한국환경산업기술원환경부 환경부한국환경산업기술원

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4 제출문 환경부장관귀하 본보고서를 상수도관망의비상시재해대응시스템기술개발에관한연구 ( 개발기간 : ~ ) 과제의최종보고서로제출합니다 주관연구기관명 : ( 주 ) 서용엔지니어링박철한 ( 인 ) ( 주관 ) 연구책임자 : 박철한 (( 주 ) 서용엔지니어링 ) ( 주관 ) 참여연구원 : 구병순, 김덕영, 김봉춘, 김용수, 남성국, 노종진, 라영민, 문현봉, 박현용, 배상훈, 백현아, 손만희, 손창섭, 안종현, 이경재, 이창락, 장경진, 정성숙, 채송이, 허만욱, 황은욱 (( 주 ) 서용엔지니어링 ) ( 위탁 ) 연구책임자 : 곽필재 ( 한국건설기술연구원 ) ( 위탁 ) 참여연구원 : 박재현, 이현동, 최종인 ( 한국건설기술연구원 )

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6 요약서 사업명 차세대에코이노베이션기술개발사업 과제번호 GT-11-G 단위사업명 글로벌탑지능형대분야환경기술개발사업상수관망 중분야 상수관망기술 과제명 상수도관망의비상시재해대응시스템기술개발 기술단계 실용화 1. 상수도관로매설위치모니터링시스템 2. 부단수관로진단시스템 최종성과기술 3. 온라인원격누수탐지기및분석시스템 ( 주 ) 서용 4. 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단기술참여기업엔지니어링 5. 재해대응형공기주입식누수탐사기술 6. 비상시상수도관로내오염물질제거및공 급기술 연구책임자 박철한 최종연도참여연구원수총연구기간참여연구원수 25 명 25 명 최종연도연구개발비 총연구개발비 정부 :350,000 천원민간 :139,000 천원계 :489,000 천원 정부 :1,770,000 천원민간 :685,000 천원계 :2,465,000 천원 연락처 이메일 chpark0907@ 총연구기간 ~ hanmail.net 연구기관명및연구기관 ( 주 ) 서용엔지니어링 / 대표이사소속부서명유형 중소기업 위탁기관명 한국건설기술연구원 위탁책임자 곽필재 1990년이후시작된관망유지관리분야의연구가 20년이지속되어많은기 술이개발되었으나현재적용되고있는기술은매우제한되어있고낙후한개발목적실정이며, 이로인하여관련산업의성장도저해되고있음. 이에우리나라의및필요성상수도관련분야의균형적발전을위하여과학적이고체계적으로관련기술을 적용할수있도록상수도관망의유지관리기술을향상시킬필요가있다. 1. 상수도관로매설위치모니터링시스템 기존의 RFID와 GPS를접목시켜좌표에의한절대적인위치를감지함으로 써상수도관로의정확한위치파악가능 태그매립뿐만아니라직상의위치를 RFID와 GPS를통하여정확히파악 최종성과물 : 고정밀 GPS 모듈과 RFID 리더기및상수도관로상부에부착 할수있는 RFID Tag 연구개발 결과 2. 부단수관로진단시스템 매설되어있는상수관로를대상으로, 노후화가의심되는지역의대표지점들을선별하여부단수공법으로관내상태를내시경카메라로촬영, 효과적으로진단할수있는기술개발 관로의경과년이오래되거나누수다발지역의관로진단을짧은시간과낮은비용, 민원발생문제해결을도모할수있음 최종성과물 : 부단수관로진단장비 ( 내시카메라, 케이블및내시경가이드 )

7 3. 온라인원격누수탐지기및분석시스템 원격누수감시센서와통신모듈을관상부또는제수변및공기변등의관로시설물에부착하고관로를통하여전다로디는누수음을수집하여알고리즘을통해분석후누수혐의구간을파악하는기술개발 스마트폰또는 On-Line을통한운영관로의원격누수감시와실시간누수감시를통한탐지비용절감효과및신속한누수사고의대응으로누수로인하여유실되는수돗물절감으로경제적손실을막을수있음 최종성과물 : 누수분석장치 ( 센서모듈, 무선통신모듈 ), 누수분석프로그램 4. 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단기술 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 의제조회사및밸브별로제공되는토크및회전수를정확히판단하여토크로밸브의원활한작동을유도하는기술개발 밸브의토크제어를통하여분석프로그램상에레벨변동, 필터설정, 최소음압치, 밸브의작동유무를판단할수있어밸브개 폐의명확성및전산화자료활용가능 최종성과물 : 밸브진단장비, 밸브유지관리및분석프로그램 5. 재해대응형공기주입식누수탐사기술 누수탐사 ( 청음조사-밸브류청음, 수용가청음 ) 시누수음의징후가가장높은수용가미터기를통하여관내수압보다 1~2kg/cm 2 높게설정하여물의흐름방향으로에어주입후누수음을크게하여누수탐사를수행하는기술개발 소량의에어가주입되어누수공으로모두방출되므로주변관로에영향을주지않으며, 대기중의공기를이용하기때문에수질에는전혀영향을미치지않음 최종성과물 : 공기주입식누수탐사장비 ( 차량 ) 6. 비상시상수도관로내오염물질제거및공급기술 모든배수관및송수관, 급수관에적용가능하며, 재난시상수도관로파손으로인한오염물질의유입으로오염된물을처리하며, 평상시는관로의유지관리를위한플러싱등에서발생한세척수를방류수수질기준에적합한수준으로처리할수있는기술 관내세척시관로내의물을반복사용하므로막대한양의물이사용되는것을방지하며, 이동이간편하고간단한구조로설계되어세정을위한준비시간과세정시간을단축시킬뿐만아니라오염수를현장에서즉시정화할수있음 최종성과물 : 상수도관로내오염물질제거장비, 여과막 1. 상수도관로매설위치모니터링시스템 공정 제품 사진및도면

8 2. 부단수관로진단시스템 3. 온라인원격누수탐지기및분석시스템 4. 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단기술

9 5. 재해대응형공기주입식누수탐사기술 6. 비상시상수도관로내오염물질제거및공급기술 성능사양및 기술개발수준 1. 상수도관로매설위치모니터링시스템 개발기술의테스트베드및현장검증단계완료

10 2. 부단수관로진단시스템 개발기술의테스트베드및현장검증단계완료후사업화추진및활용 3. 온라인원격누수탐지기및분석시스템 개발기술의테스트베드및현장검증단계완료후사업화추진및활용 4. 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단기술 개발기술의테스트베드및현장검증단계완료후사업화추진및활용 5. 재해대응형공기주입식누수탐사기술 개발기술의테스트베드및현장검증단계완료후사업화추진및활용 활용계획주요성과색인어 ( 각 5개이상 ) 6. 비상시상수도관로내오염물질제거및공급기술 개발기술의테스트베드및현장검증단계완료 비상재난시에도소비자에게위생상안전한물을중단없이안정적으로공 급하기위한제도적 기술적기반구축에활용 기존상수도관망시설운영및유지관리시스템과연계하여유기적인재해 대응상수도관망시스템적용에활용 상수도관망분야의물안보와관련된정책및기술적용에활용 누수감지시스템의개발및보급은단순한상수도뿐만아니라땅속에매 립되어있는송유, 물, Gas 등유체의대량운반라인의관리와, 현재도시 의고층화에대비하여각종유체의이송라인을감시할수있는시스템으 로응용하여확대적용할수있음. 특허 출원 ( 국내 ) 5건등록 ( 국내 ) 3건출원 ( 국외 ) 건등록 ( 국외 ) 건 논문 SCI급 건 일반 건 인증 신기술인증 건 신기술검증 건 매출 국내매출 원 해외수출 원 정책활용 제안 1 건 채택 건 기타 ( 한글 ) 상수도관망, 재해방지, 누수, AIR, 이동식수처리 ( 영문 ) pipeline, prevention of disasters, water leakage, air

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12 요약문 연구개발결과의보안등급 보안등급분류 보안과제 일반과제 결정사유 보안과제인경우필히전문위원과협의한후결정사유에대해전문위원이내용작성 평가의착안점및기준 구분 세부내용 평가의착안점및기준 RFID와 GPS를이용한상수도관매설환경위 모든상수관로적용 1 차년도 2 차년도 3 차년도 치감지기술개발 상수도관내점검구를이용한부단수감시시스 템기술개발 관망부속시설물진단장비개발 상수관로위치변위 1m 이내오차 D80~250mm 적용 촬영연장 500m 이상 국산화국내보급 밸브위치정보및개도율관리 관망부속시설물진단평가기술및시스템 시스템개발여부개발 모든상수관로적용 비상시재해대응형원격누수감지장치개발 원격누수감지가능여부 정확한지점의누수탐사기능 재해대응형공기주입식누수탐사장치개발 비금속관및대형관적용 재해감시시스템보완및성능향상 시스템안정성 비상시누수탐사및이동식수처리시스템구축 시스템개발여부 4 차년도 5 차년도 최종평가 비상시상수도관로내오염물질제거및공급 이동식수처리장치개발여부 장치개발 최적의수처리방법의적절성 기개발된장비의현장적용성평가및성능개선 개발제품의성능개선및현장적용성평가 소규모테스트베드적용및검증 500~1,500세대규모 테스트베드적용및검증의적절성 중규모테스트베드적용및검증 5,000~10,000 세대규모 테스트베드적용및검증의적절성 통합테스트베드보완및평가 테스트베드보완및평가의적절성 유지관리지침작성및관련정책제안 유리관리지침및관련정책의적절성 국내산업과수출활성화를위한사용화방안제시 상용화방안의적절성 상수도관망의비상시재해대응시스템기술개발 시스템개발여부와시스템의안정성및경제성 통합테스트베드적용및평가 테스트베드적용의적절성및상용화가능성

13 Ⅰ. 연구과제명 ( 세부 6) 과제명 : 상수도관망의비상시재해대응시스템기술개발 Ⅱ. 연구개발의목적및필요성 비상시란상수관에이상이생기는모든상황으로본과제에서는특히지진및누수로인해생기는단수상황으로생기는상수도관의이상상황으로정의함. 최근상수도관망의노후화와급격한도시화및이상기후현상으로인해재해로인한피해는점차대형화 다양화되어가고있는추세이다. 이로인한비상시물소비자에게안전한물을안정적으로공급하기어려운추세임. 물 이라는자원이무한적인자원이아니라유한자원이라는점이다. 수자원의부족은인간생활의기본적인삶에대한위협과직결되는주요한문제이므로상수도사업에있어서유수율증대는가장중요한사안으로대두되고있다. 따라서누수탐사작업은수도관에서의누수를방지하여인간에필요한자원을지키고, 수도사업자의경영개선으로지속적인노후관정비사업을추진할수있고, 시민에게보다좋은서비스개선에이바지할것이다. 1990년이후시작된관망유지관리분야의연구가 20년이지속되어많은기술이개발되었으나현재적용되고있는기술은매우제한되어있고낙후한실정이며, 이로인하여관련산업의성장도저해되고있음. 이에우리나라의상수도관련분야의균형적발전을위하여과학적이고체계적으로관련기술을적용할수있도록상수도관망의유지관리기술을향상시킬필요가있다. Ⅲ. 연구개발의내용및범위 [1차년도 : 2011년 8월 ~ 2012년 4월 ] 상수도관로매설위치모니터링기술 - RFID와 GPS를이용한위치이동감지기술 - 모든상수관로적용가능하며, 상수관로의위치변위 1m 이내오차기술 부단수관로진단기술 - 단수없이관내부조사를통한결함, 누수및노후도진행확인기술개발 - D80~2500mm적용가능, 촬영 [2차년도 : 2012년 5월 ~ 2013년 4월 ] 원격누수감지및분석기술 - 누수감지센서를통한관로의파손이나접합부의누수를신속감지기술 - 원거리및실시간감지기능및비금속관과대형관적용 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단기술

14 - 관망부속시설물진단장비개발 - 관망부속시설물진단평가기술및시스템개발 [3차년도 : 2013년 5월 ~ 2014년 4월 ] 공기주입형누수탐사기술 - 공기주입식현장접근형누수탐지장비개발 - 공기주입을이용한누수탐지기법개발 오염상수도관로세척기술 - 최적수처리방법의선정 - 이동식수처리장치 [4차년도 : 2014년 5월 ~ 2015년 4월 ] 테스트베드적용및평가 - 기개발된장비의현장적용성평가 - 상수도관망비상시재해대응시스템성능개선 - 재난유형별개방형현장적용의사결정시스템개발 - 테스트베드관망의평가및시험적용 ( 안 ) - 상수도관망비상시재해대응시스템의테스트베드적용및검증 [5차년도 : 2015년 5월 ~ 2016년 4월 ] 테스트베드적용및평가 - 기개발된장비의현장적용성평가및성능개선 - 군단위급상수도관망의테스트베드적용 - 테스트베드관망의평가및시험적용 ( 안 ) - 유지관리지침작성및관련정책제안 - 국낸산업과수출활성화를위한상용화방안제시 Ⅳ. 연구개발결과 1. 상수도관로매설위치모니터링시스템 기존의 RFID와 GPS를접목시켜좌표에의한절대적인위치를감지함으로로의정확한위치파악가능 태그매립뿐만아니라직상의위치를 RFID와 GPS를통하여정확히파악 최종성과물 : 고정밀 GPS 모듈과 RFID 리더기및상수도관로상부에부착 RFID Tag 써상수도관 할수있는 2. 부단수관로진단시스템

15 매설되어있는상수관로를대상으로, 노후화가의심되는지역의대표지점들을선별하여부단수공법으로관내상태를내시경카메라로촬영, 효과적으로진단할수있는기술개발 관로의경과년이오래되거나누수다발지역의관로진단을짧은시간과낮은비용, 민원발생문제해결을도모할수있음 최종성과물 : 부단수관로진단장비 ( 내시카메라, 케이블및내시경가이드 ) 3. 온라인원격누수탐지기및분석시스템 원격누수감시센서와통신모듈을관상부또는제수변및공기변등의관로시설물에부착하고관로를통하여전다로디는누수음을수집하여알고리즘을통해분석후누수혐의구간을파악하는기술개발 스마트폰또는 On-Line을통한운영관로의원격누수감시와실시간누수감시를통한탐지비용절감효과및신속한누수사고의대응으로누수로인하여유실되는수돗물절감으로경제적손실을막을수있음 최종성과물 : 누수분석장치 ( 센서모듈, 무선통신모듈 ), 누수분석프로그램 4. 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단기술 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 의제조회사및밸브별로제공되는토크및회전수를정확히판단하여토크로밸브의원활한작동을유도하는기술개발 밸브의토크제어를통하여분석프로그램상에레벨변동, 필터설정, 최소음압치, 밸브의작동유무를판단할수있어밸브개 폐의명확성및전산화자료활용가능 최종성과물 : 밸브진단장비, 밸브유지관리및분석프로그램 5. 재해대응형공기주입식누수탐사기술 누수탐사 ( 청음조사-밸브류청음, 수용가청음 ) 시누수음의징후가가장높은수용가미터기를통하여관내수압보다 1~2kg/cm2 높게설정하여물의흐름방향으로에어주입후누수음을크게하여누수탐사를수행하는기술개발 소량의에어가주입되어누수공으로모두방출되므로주변관로에영향을주지않으며, 대기중의공기를이용하기때문에수질에는전혀영향을미치지않음 최종성과물 : 공기주입식누수탐사장비 ( 차량 ) 6. 비상시상수도관로내오염물질제거및공급기술 모든배수관및송수관, 급수관에적용가능하며, 재난시상수도관로파손으로인한오염물질의유입으로오염된물을처리하며, 평상시는관로의유지관리를위한플러싱등에서발생한세척수를방류수수질기준에적합한수준으로처리할수있는기술 관내세척시관로내의물을반복사용하므로막대한양의물이사용되는것을방지하

16 며, 이동이간편하고간단한구조로설계되어세정을위한준비시간과세정시간을단축 시킬뿐만아니라오염수를현장에서즉시정화할수있음 최종성과물 : 상수도관로내오염물질제거장비, 여과막 Ⅴ. 연구개발결과의활용계획 ( 기대효과 ) 비상재난시에도소비자에게위생상안전한물을중단없이안정적으로공급하기위한제도적 기술적기반구축에활용 기존상수도관망시설운영및유지관리시스템과연계하여유기적인재해대응상수도관망시스템적용에활용 상수도관망분야의물안보와관련된정책및기술적용에활용 누수감지시스템의개발및보급은단순한상수도뿐만아니라땅속에매립되어있는송유, 물, Gas 등유체의대량운반라인의관리와, 현재도시의고층화에대비하여각종유체의이송라인을감시할수있는시스템으로응용하여확대적용할수있음.

17 SUMMARY Ⅰ. Title Unit Research Project 6 : Development of disasters prevention system in pipeline Ⅱ. The Objective & Necessity of the Research An emergency is the all situations where problems are occurred on the water pipe. Especially, this research defines an emergency on water pipe as the abnormal activities that bring water suspension due to the earthquake or leakage. It is the current trend that damages by natural disaster are getting lager and diverse, due to the deterioration of water distribution network, abnormal climate, and sudden urbanization. Therefore, it is hard to supply clean water to consumers in the case of emergency. The water is limited natural resource, not the unlimited resource. The deterioration of water resource can be threatening for basic human s life. Thus, in the business of waterworks, increasing water flow rate is recognized as an important issue. Accordingly, the leak detection can be used for prevent the leak from a pipe. So, it can protect a necessary resource for human, push forward to maintain old pipes continuously, and help citizens to get better service. Since 1990 s, it has been 20 years to research on management of water distribution network, and many technologies have been developed since then. However, current technologies we use is very limited and falling behind. As a result, those industries that are related to this field have obstacles to develop. Therefore, technologies for management on the water distribution network must be improved for balanced development of waterworks field. Ⅲ. Contents and Scope [First Period: August ~ April. 2012] Monitoring technology for locating buried water pipes - Technology for location detection that is used RFID and GPS - can apply all water pipes, and has the technology to detect location of pipe with an error less than 1 meter. Diagnosis technology of water pipe with no water suspension

18 - The technology was developed for detection of pipe defects, leakage, and deterioration using CCTV Survey without water suspension. - Can be performed upto D80~2500mm [Second Period: May ~ April. 2013] Remote leakage detection and analysis technology - Quick detection technology for pipe defects and leakage from a pipe connector using sensor of leakage detection - Function of long distance and real time detection, and can be applied to non-metal pipes and big size pipes Detection technology for attached component (Valve) from the water pipe - Development of detection equipment for the water distribution network - Development of analysis and detection technology for attached component from the water pipe [Third Period: May ~ April. 2014] Leakage detection technology with air injection - Development of leakage detection equipment with air injection that can be access to the site closely - Development of leakage detection method using air injection Technology of contaminated pipes cleaning - Selection of the optimized method of water treatment - Portable equipment for the water treatment [Fourth Period: May ~ April. 2015] Application and assessment of test-bed - Site applicability assessment on existing developed equipment - In case of emergency, performance improvement of disaster planning system for the water distribution network - Development of system for decision-making at site in each disaster - Assessment and test application on test-bed of water pipe network - In case of emergency on water distribution network, test-bed application and verification of disaster response system [Fifth Period: May ~ April. 2016] test-bed application and assessment - Site applicability assessment and performance improvement on existing developed equipment

19 - Test-bed application for the water distribution network in each county - Assessment and test application on test-bed water distribution network ( 안 ) - Drawing-up guidelines for maintenance control and related policy suggestions - Suggestion of commercialization plan for domestic industry and vitalization on exportation Ⅳ. Results 1. Monitoring technology for locating buried water pipes can be located an accurate location of water pipe by using RFID and GPS to detect an absolute location with coordinates Not just embedding a tag, it can located collinear locations through RFID and GPS Final Result: can be attached high definition GPS module, RFID reader, and RFID tag on upper part of water pipes 2. Diagnosis system of water pipe with no water suspension The technology to assess buried water pipes effectively was developed that the suspicious locations are selected and uses inspection camera to look inside of pipes This technology is able to use when the water pipe is old, and it can analyze the pipe from the frequent leakage area with less time and lower cost. It is also able to reduce civil complaints. Final Result: Pipe analysis equipment with no water suspension (inspection camera, cable and guidelines for inspection camera) 3. Online remote leakage detection and analysis system The technology was developed to detect leakage area by collecting leakage sounds from the pipe and analyzing the algorithm. The remote leakage observation sensors and communication modules are attached on the upper part of pipe or gate valve and air valve. Through the smartphone or online, it can remotely detect the leakage in real time from the running pipe. Therefore, it can prevent economic loss by reducing the expense of leakage detection and reduction of water loss. Final Result: leakage analysis device (sensor module, wireless communication module), leakage analysis program 4. Detection technology for attached component (Valve) from the water pipe Technology development for smooth operation by judging manufacturer of attached component (Valve) from the water pipe, torque, and the number of valve rotation. Through the torque control on the valve, it can judge the level fluctuation, filter

20 setting, minimum value of sound pressure, and valve operation. So, the clarity on whether the valve opens or closes and computerized materials are possible to be used. Final Result: valve analysis device, valve maintenance and analysis program 5. Leakage detection technology with air injection for disaster response The leakage detection technology was developed that puts the air along the water flow after selection of possible leakage site, so that it creates loud leakage sound and detects the leakage. Its pressure that is injected into the pipe is 1~2kg/cm2 higher than the pressure in the pipe. It does not affect other pipes, because the small amount of air is injected and will be released to the leak hole. In fact, it will not affect water quality, because it uses air from the atmosphere. Final result: Leakage detection equipment with air injection (Vehicle) 6. In case of emergency, contaminant removal in the water pipe and the technology for water supply It can be applied to all distribution pipes, trunk main pipes, and service pipes, and it deals with contaminated water that the contaminant is flowed in due to the damage of pipe by disaster. It also has technology that purifies flushing water to the water that meets effluents standard. It prevents not to use large amount of water that comes from flushing. Moreover, it is easy to carry, it was designed as simple structural design so it reduces the time to prepare and clean, and the contaminated water can be purified at site immediately. Final result: equipment for elimination of contaminants in the pipe, filter film Ⅴ. Business Application Based the Outcomes It can be used to establish institutional and technical foundation without the water suspension even in case of emergency. It can be applied to the disaster response system of water distribution network with the existing system of maintenance and management for the water distribution network. I can be applied to policies and technologies that is related to the security of water in the field of water distribution network. The development and dissemination of the leakage detection technology is not just for the water pipe. It also can be applied to maintenance for oil, water, gas pipe lines

21 and surveillance system that is for all kinds of fluid line to prepare current trend of high rise buildings.

22 < 목차 > 1. 연구개발과제의개요 연구개발필요성및동향 연구개발범위 8 2. 국내외기술개발현황 국외기술개발현황 국내기술개발현황 국내정책동향 연구개발대상기술의차별성 연구수행내용및결과 연구개발의내용 ( 범위 ) 및최종목표 연구개발결과및토의 연구개발결과요약 목표달성도및관련분야기여도 목표달성도 관련분야기여도 연구결과의활용계획 연구과정에서수집한해외과학기술정보 연구개발결과의보안등급 국가과학기술종합정보시스템 (NTIS) 에등록한연구시설 장비현황 연구개발과제의대표적연구실적 241

23 11. 기타사항 참고문헌 242

24 < 표목차 > < 표 2.1> 해외 u-방재관련연관서비스현황 18 < 표 2.2> 지방재정자립도에따른누수율분석 (`07 년기준 ) 22 < 표 2.3> 지역별누수율최고 / 최저비교 23 < 표 2.4> 상수도관로매설위치모니터링기존기술과개발기술의차별성 25 < 표 2.5> 부단수관로진단기존기술과개발기술의차별성 27 < 표 2.6> 부단수관로진단기존기술과개발기술의차별성 ( 케이블 ) 28 < 표 2.7> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단기존기술과개발기술의차별성 31 < 표 2.8> 공기주입형누수탐사기존기술과개발기술차별성 36 < 표 2.9> 오염상수도관로세척개발기술차별성 38 < 표 3.1> 세부기술의주요내용과기술개발목표 44 < 표 3.2> RFID 리더기와태그의사양 50 < 표 3.3> RFID 리더기와태그의인식시험결과 ( 지면 ) 51 < 표 3.4> 리더기와태그의인식시험결과 ( 장애물설치 ) 52 < 표 3.5> RFID 리더기와태그의인식시험결과 ( 매설시 ) 52 < 표 3.6> GPS모듈사양 54 < 표 3.7> GPS 모듈과 RFID 리더기연동시험결과 55 < 표 3.8> 소형 (20mm, 30mm) 카메라사양 59 < 표 3.9> 측시형카메라사양 61 < 표 3.10> 카메라삽입용유닛사양 62 < 표 3.11> 푸시로드케이블의개발전 후성능개선비교 64 < 표 3.12> 대상현장내용연수별관로현황 67 < 표 3.13> 대상현장부단수관로진단지점 68 < 표 3.14> 대상현장부단수관로진단지점 69 < 표 3.15> 부단수관로진단결과 77 < 표 3.16> 내용연수별부단수관로진단결과 77 < 표 3.17> 지역별부단수관로진단결과 78 < 표 3.18> 경과년별부단수관로진단결과 78 < 표 3.19> 부단수관로진단장비개선전 / 후 79

25 < 표 3.20> 내시경카메라및지그제작품 80 < 표 3.21> 구성품및각기능 90 < 표 3.22> 기존기술과개발기술과의차이점 91 < 표 3.23> 누수센서기본사양 92 < 표 3.24> 누수음수집센서설치위치주소 111 < 표 3.25> 누수혐의구간의누수음레벨변화 112 < 표 3.26> 개선전 / 후의안테나통신감도비교 119 < 표 3.27> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단시스템기술비교 121 < 표 3.28> 재질별제수밸브의특징 122 < 표 3.29> 재질별제수밸브의특징 123 < 표 3.30> 실험세부내용 124 < 표 3.31> 장비의특징 125 < 표 3.32> 적용대상관로 128 < 표 3.33> 관련기술의시장규모 ( 과거 ~ 현재 ~ 미래예측 ) 144 < 표 3.34> 세척장치의성능 168 < 표 3.35> 기존기술과개발기술의차이점 173 < 표 3.36> 탁도측정결과 ( 초량동 ) 181 < 표 3.37> 탁도측정결과 ( 개금동 ) 182 < 표 3.38> 상수도관로상태평가항목및내용 186 < 표 3.39> 상수도관로기초평가결과 188 < 표 3.40> 상수도관로기초평가결과가 PRI 에미치는영향 188 < 표 3.41> 직관의상하이동에따른매설위치모니터링시스템측정값 ( 예 ) 189 < 표 3.42> 직관의좌우이동에따른매설위치모니터링시스템측정값 ( 예 ) 189 < 표 3.43> 상수도관로의위치변화평가결과 ( 예 ) 189 < 표 3.44> 부단수관로진단시스템에의한내시경평가 190 < 표 3.45> 상수도관로누수평가결과 192 < 표 3.46> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단평가 192 < 표 3.47> 상수도관로의누수및위치변화가 PRI 에미치는영향 193 < 표 3.48> 상수도관로의누수및위치변화가 PRI 에미치는영향 193 < 표 3.49> RFID 리더기와태그의사양 195 < 표 3.50> GPS 모듈사양 196 < 표 3.51> 부단수관로진단시스템의구성과특성 199

26 < 표 3.52> 내시경카메라의사양 200 < 표 3.53> 상수도시설기준 도수시설 부분주요개정 ( 안 ) 222 < 표 3.54> 상수도시설기준 배수시설 부분주요개정 ( 안 ) 223 < 표 3.55> 상수도관망비상시재해대응시스템의상수도시설기준에적합성 223

27 < 그림목차 > < 그림 1.1> 부단수관로진단기개요 3 < 그림 1.2> 부단수관로진단기 4 < 그림 1.3> 원격누수감지시스템 5 < 그림 1.4> 에어주입식누수탐사공법개요 6 < 그림 1.5> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단기 7 < 그림 1.6> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단기 7 < 그림 2.1> 핵심기술별개발동향및경쟁력분석 10 < 그림 2.2> 센서네트워크의품목별동향및분석 10 < 그림 2.3> DARPA 프로젝트구성도 11 < 그림 2.4> 국내와주요국가별기술격차수준 12 < 그림 2.5> 상수도관로부단수내시경장비 16 < 그림 2.6> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단기 17 < 그림 2.7> 상수도관로매설위치모니터링시스템 24 < 그림 2.8> 부단수관로진단방법 26 < 그림 2.9> 원격누수감지및분석기술개요 29 < 그림 2.10> 누수탐지모니터링시스템구성도 30 < 그림 2.11> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단장비 31 < 그림 2.12> 긴급진단매뉴얼알고리즘 39 < 그림 2.13> 재난유형별긴급진단매뉴얼검색프로그램 39 < 그림 3.1> 상수도관망의유지관리방안 42 < 그림 3.2> 연구개발의최종목표 43 < 그림 3.3> RFID 리더기 / 태그및인식방법 51 < 그림 3.4> GPS 모듈 53 < 그림 3.5> GPS 모듈도면 53 < 그림 3.6> GPS RFID 시스템결선도 54 < 그림 3.7> 상수관로매설위치모니터링프로그램메인화면 55 < 그림 3.8> 통합운영프로그램 56 < 그림 3.9> 새들분수전을통한부단수내시경진단과정 57

28 < 그림 3.10> 공기밸브를통한부단수내시경진단과정 58 < 그림 3.11> 소형카메라 58 < 그림 3.12> 측시형카메라도면 60 < 그림 2.13> 측시형카메라 60 < 그림 3.14> 카메라삽입용유닛설계도면 (3D) 61 < 그림 3.15> 카메라지그도면 62 < 그림 3.16> 카메라삽입용지그와유닛 63 < 그림 3.17> 푸시로드케이블의성능개선 63 < 그림 3.18> 카메라가이드설계도면 65 < 그림 3.19> 개발제작된카메라가이드 65 < 그림 3.20> 부단수관로진단시스템개요 66 < 그림 3.21> 온라인원격누수탐지기및분석시스템개요 89 < 그림 3.22> 통신망을이용한원격누수감지시스템 89 < 그림 3.23> 누수감지센서기본결선도 91 < 그림 3.24> 센서테스트설치사진 92 < 그림 3.25> USN 시장동향 ( 단위 : 억달러 ) 93 < 그림 3.26> 통신모듈블록도 95 < 그림 3.27> 기구외관도 95 < 그림 3.28> 데이터모듈사양 96 < 그림 3.29> 인터페이스규격 96 < 그림 3.30> 송수신규격 97 < 그림 3.31> 수신부규격 97 < 그림 3.32> 프로그램실행화면 99 < 그림 3.33> 프로그램실행화면 99 < 그림 3.34> 프로그램실행화면 100 < 그림 3.35> 프로그램실행화면 100 < 그림 4.36> 무선기기형식등록관련내용 101 < 그림 3.37> 무선기기형식등록관련내용 102 < 그림 3.38> 무선기기형식등록관련내용 103 < 그림 3.39> 무선기기형식등록관련내용 104 < 그림 3.40> 무선기기형식등록관련내용 105 < 그림 3.41> 무선기기형식등록관련내용 106

29 < 그림 3.42> 무선기기형식등록관련내용 107 < 그림 3.43> 온라인원격누수탐지기및분석시스템개요 109 < 그림 3.44> 누수음수집센서설치위치 (1) 110 < 그림 3.45> 누수음수집센서설치위치 (2) 110 < 그림 3.46> 금정3블록설치현황 113 < 그림 3.47> 금정23 블록설치현황 113 < 그림 3.48> 금정3블록누수적출지점 114 < 그림 3.49> 누수수리현황 ( 금정3블록 ) 115 < 그림 3.50> 금정23 블록누수적출지점 115 < 그림 3.51> 누수수리현황 ( 금정23 블록 ) 116 < 그림 3.52> 금정3블록누수수리후음압변화 116 < 그림 3.53> 금정23 블록누수수리후음압변화 117 < 그림 3.54> 개선전통신모듈 ( 좌 ), 통신모듈설치모습 ( 우 ) 118 < 그림 3.55> 개선된통신모듈 / 개선된통신모듈과안테나적용모습 118 < 그림 3.56> 현장적용시방수문제 ( 좌 ), 방수문제개선 ( 우 ) 119 < 그림 3.57> 밸브진단장비현장운용순서 125 < 그림 3.58> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단장비설계도 126 < 그림 3.59> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단장비설계도 126 < 그림 3.60> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단장비설계도 127 < 그림 3.61> 장비차량장착모습 146 < 그림 3.62> 노면정밀탐사전경 147 < 그림 3.63> 에어주입식누수탐사적용 149 < 그림 3.64> 브러시를이용한관내이물질제거를위한세척장비 167 < 그림 3.65> 세척절차 167 < 그림 3.66> 100 관의세척장치헤드 168 < 그림 3.67> 250 관의세척장치헤드 169 < 그림 3.68> 세척전후사진 169 < 그림 3.69> 비상시상수도관로내오염물질제거및공급기술개략도 170 < 그림 3.70> 상수도관세척흐름도 ( 좌 ), 오염세척수재이용 ( 우 ) 170 < 그림 3.71> 상수관로세척수처리장치필터설계도 172 < 그림 3.72> 이동식세척장치가적용된관로도면 175 < 그림 3.73> 대상현장위치도 ( 초량동 ) 175

30 < 그림 3.74> 대상현장위치도 ( 개금동 ) 176 < 그림 3.75> 현장적용모습 ( 초량동 ) 176 < 그림 3.76> 현장적용모습 ( 개금동 ) 177 < 그림 3.77> 탁도측정결과 ( 초량동 ) 182 < 그림 3.78> 탁도측정결과 ( 개금동 ) 183 < 그림 3.79> 현장적용전필터상태 184 < 그림 3.80> 현장적용후필터상태 184 < 그림 3.81> 상수도관로재난위험지수구축방법 185 < 그림 3.82> 상수도관로상태평가계산 Sheet ( 예 ) 187 < 그림 3.83> RFID 리더기및 Tag 195 < 그림 3.84> 상수도관로매설위치모니터링시스템의구성 196 < 그림 3.85> RFID 와 GPS를이용한위치감지개념도 197 < 그림 3.86> 상수도관로매설위치모니터링시스템의사용방법모식도 197 < 그림 3.87> 관내검사보고서예시 201 < 그림 3.88> 누수감시시스템의특징 204 < 그림 3.89> 누수탐지모니터링시스템의구성도 205 < 그림 3.90> 로그인화면 205 < 그림 3.91> 사용자등록화면 206 < 그림 3.92> 알람기준값설정화면 206 < 그림 3.93> 분류코드설정화면 207 < 그림 3.94> 제품등록화면 207 < 그림 3.95> 누수결과화면예시 208 < 그림 3.96> 누수표화면예시 208 < 그림 3.97> 누수지점알람화면예시 209 < 그림 3.98> 현장운전및트럭탑재모습 211 < 그림 3.99> 장비시연전후비교 213 < 그림 3.100> 소프트웨어화면예시 214 < 그림 3.101> 공기주입식누수탐사장비차량장착모습 217 < 그림 3.102> 이동식수처리장치개략도 220 < 그림 3.103> 상수도관세척흐름도 220 < 그림 3.104> 상하수도관로의재난감시시스템 ( 예 ) 225 < 그림 3.105> 상수도관로의개량의사결정흐름도 ( 예 ) 226

31 < 그림 3.106> 내시경정지화면 ( 예 ) 226 < 그림 3.107> 관내시경평가방법 ( 예 ) 227 < 그림 3.108> 모의상수도관로실험시설 227 < 그림 3.109> 국내에서개발되고있는누수검지부 228 < 그림 3.110> 밸브진단분석프로그램및분석화면 229 < 그림 3.111> 공기주입식누수탐사장치와노면청음방법 229

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34 1. 연구개발과제의개요 1-1. 연구개발필요성및동향 가. 연구개발의중요성 ( 필요성 ) 비상시란상수관에이상이생기는모든상황으로본과제에서는특히지진및누수로인해생기는단수상황으로생기는상수도관의이상상황으로정의함. 최근상수도관망의노후화와급격한도시화및이상기후현상으로인해재해로인한피해는점차대형화 다양화되어가고있는추세이다. 이로인한비상시물소비자에게안전한물을안정적으로공급하기어려운추세임. 물 이라는자원이무한적인자원이아니라유한자원이라는점이다. 수자원의부족은인간생활의기본적인삶에대한위협과직결되는주요한문제이므로상수도사업에있어서유수율증대는가장중요한사안으로대두되고있다. 따라서누수탐사작업은수도관에서의누수를방지하여인간에필요한자원을지키고, 수도사업자의경영개선으로지속적인노후관정비사업을추진할수있고, 시민에게보다좋은서비스개선에이바지할것이다. 1990년이후시작된관망유지관리분야의연구가 20년이지속되어많은기술이개발되었으나현재적용되고있는기술은매우제한되어있고낙후한실정이며. 이로인하여관련산업의성장도저해되고있음. 이에우리나라의상수도관련분야의균형적발전을위하여과학적이고체계적으로관련기술을적용할수있도록상수도관망의유지관리기술을향상시킬필요가있음.

35 < 상수도관교체및보수 / 수리현장사진 > < 상수도관로의유실현장 > < 송수관의파괴 > 과거대부분의지자체에서는노후관 ( 불량관 ) 의개량시단순히내구년수만을고려한사업을진행함에따라막대한예산과시간, 그에따른각종민원 ( 교통, 단수, 적수등 ) 이발생하고있는실정이며현재국내상수도의패러다임은공급의시대에서유지관리의시대로전환되고, 많은상수도시설이교체또는갱생시기를맞추기위해새로운대응이요구되고있다. 따라서부단수상태에서효과적인매설관내부의상태를점검, 진단및검증할수있는장비와공법의필요성이대두되고있음. 과거와현재상수관로및부속시설물의진단및점검은많은시간과비용이소요되고관체절단에의한관내조사는장시간단수가필요하여민원이발생하므로사업의수행이어려움. 미래 ( 부단수에의한상수도관내조사 )

36 - 단수및각종공사에따른민원발생요소방지 - 적수및누수다발지역에대한조사를시행하여관로의노후화원인및분석을실시하고적정한관종선책및대응방안도출 - 직접조사및각종 DB를활용한노후도평가를통해신뢰받는평가기준산정하고관로교체에따른사업우선순위를도출하여체계적인관망관리 건설의시대를넘어유지관리의시대에이른현재우리가마시며사용하는수돗물이과연안전한가라는의구심을시작으로, 내용연수등에의존한관로교체에대한문제점그리고매설관로내부의직접조사를병행한관로상태평가를위한방법에대한중대한고민을가지게되었음. 이를위해부단수상황에서효과적으로직관부및공기변등주변시설물을최대한활용하여상수관로주변의매설환경및관내부에대한촬영및진단을수행한다면노후관 ( 불량관 ) 의개량사업시행시적절한의사결정시효과적인사업을진행할수있을것이다. 또한직접조사주변관로에대한 DB구축및직 간접평가에우선순위를선정하여체계적이고보다효율적인상수도유지관리시스템을구축할수있다고판단하게되었음. < 그림 1.1> 부단수관로진단기개요

37 < 그림 1.2> 부단수관로진단기 07년말현재유수율은 81.1% 로선진국유수율에비해상대적으로낮은수준 ( 일본 89.6%, 05년 ) 최저의누수율을나타내고있는지역의상수도사업자의경우누수율을최저로저감, 유지하기위해연간막대한비용을누수감시에인력과장비를투입하고있음. 누수로인한예산손실 - 지난 10년간수도관정비소홀등으로누수량 48억m3 - 예산손실액약5조 8천억원 ( 연평균 5,329억원 ) 연평균누수량은 8.4억m3, 주암댐 2.7억m3 / 년 3개해당 노후관개량을위한예산투자에도불구, - 일반시ㆍ군은오히려누수율증가추세 - 도ㆍ농간양극화현상심화 관망정비및유수율제고실적 - 93년부터노후관망정비들을위해 1조 7,704억원을투자했으나유수율향

38 상은 10% 미만으로저조 효율적인상수도시설물관리를위해 유수율제고업무처리지침 (2001, 환경부 ) 의거단위지역을감시하는체계 ( 블록시스템 ) 를만들어유량계를통해누수를감시하고있지만, 최소단위구역이 500 1,500전으로커서, 이정도지역을누수탐사시민간에위탁할경우평균 7천만원정도가투입되게되며최고의누수율을나타내고있는상수도사업자의경우한정된비용으로시설물의구축및개량하고있는실정이므로누수율저감에투입되는비용이한계가있다. 누수율절감과동시에누수감시에대한막대한비용을줄이고효율적인상수도시설물관리를위해서원격으로시설물을관리, 유지하는시스템의도입이필요함. < 그림 1.3> 원격누수감지시스템 원격누수감지시스템을통해효율적인상수도시설물을관리할수있지만, 땅속에거미줄처럼얽혀있는수도관로에서의누수를발견하고, 수리를하더라도, 동일관로의여기저기에서새롭게발생하게된다. 또한발견하기도어려워기존의누수구멍이확대되어시간이흐르면서누수공이커지므로누수량도증가하게된다. 그리하여누수센서에문제가있거나재해로인해손실이되었을경우누수탐사작업

39 을보다효율적이고정확한누수탐사를위해공기를이용한에어주입식누수탐사기법 을필요하다생각됨. < 그림 1.4> 에어주입식누수탐사공법개요 유체를정지또한제한하기위한장치로서긴급한수량수질사고에대하여긴급하고적극적인대응에필요한장치로항상작동이가능하도록유지관리되어야하는부분이밸브이다. 이런밸브를관리하기위한밸브실은다양한종류의밸브를보호하고작동운전할수있게만들어진공간으로항상청결하게유지관리되어비상시밸브조작키의설치또는밸브핸들의운전이가능하도록유지되어야함.

40 < 그림 1.5> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단기 밸브시설은상황에따라많은종류와기능을가지는밸브가설치되고있으며물의량을조절하고긴급사항에서피해를최소화하는단순한역할이외에도관망관리의여러기법이도입되면서그역할이다양해졌다. 그러므로기존설치된밸브는과학적인진단을통하여기능회복또는교체등의조치를통하여원활하고효율적인관망관리가될수있도록관리가필요함. < 그림 1.6> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단기 향후, 상수도관망분야는관망관련제품의제조기술, 시설의시공기술, 유지관리기술이균형적로발전할것이며, 관련시장은유지관리기술이주도할것으로예측됨. 이를위해서는물소비자에게안전한물을안정적으로지속적으로물을공급하기위한기반

41 기술과유지관리기술의향상이필요함. 상수도관망의외부재해및내부수질이상감시시스템과관망긴급진단평가및보강기술을개발은지진, 태풍, 홍수등비상재난시에도물소비자에게위생상안전한물을중단없이안정적으로공급하기위한제도적 기술적기반을구축하기위한것임. 따라서, 본 상수도관망의비상시재해대응시스템기술개발 연구에서재해대응형상수도관망의시스템구축으로비상시에도지속적인물공급을가능하게하며, 기후변화에대응을위한저탄소형상수도재해방지시스템을구축하고자다음과같은기술개발을하고자함 연구개발범위 가. 상수도관로매설위치모니터링기술개발 RFID와 GPS를이용한위치이동감지기술 모든상수관로적용가능하며, 상수관로의위치변위 1 m 이내오차기술 나. 부단수관로진단기술 단수없이관내부조사를통한결함, 누수및노후도진행확인기술개발 D80~2500 mm 적용가능, 촬영연장 1 km 이상기술 다. 원격누수감지및분석기술개발 누수감지센서를통한관로의파손이나접합부의누수를신속감지기술 < 제목차례 > 원거리및실시간감지기능및비금속관과대형관적용 라. 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단기술 관망부속시설물진단장비개발 관망부속시설물진단평가기술및시스템개발 마. 공기주입형누수탐사기술개발

42 공기주입식현장접근형누수탐지장비개발 공기주입을이용한누수탐지기법개발 바. 오염상수도관로세척기술개발 최적수처리방법의선정 이동식수처리장치 사. 테스트베드적용및검증 군단위급상수도관망의테스트베드적용및평가 테스트베드관망의평가및시험적용 ( 안 ) 아. 재난발생시상수도관로긴급복구기술 파손관로연결을위한이음부개발 무단수상수도관로복구기술 2. 국내외기술개발현황 2-1. 국외기술개발현황 미국, 유럽, 일본등에서는안전하고안심할수있는 USN 구축을위해 u-it R&D, u- 서비스개발등중장기 USN 정책을추진중이다. 다음은국외핵심기술별개발동향 및경쟁력분석자료이다.

43 < 그림 2.1> 핵심기술별개발동향및경쟁력분석 다음은센서네트워크의품목별개발동향및경쟁력분석자료이다. < 그림 2.2> 센서네트워크의품목별동향및분석 다음은센서네트워크의주요국가별개발동향자료이다. 미국 - 미국은 DARPA* 에서는 `10년유비쿼터스 IT환경실현을목표로연간 3억불규모의 USN 과제를 NITRD** 프로그램일환으로추진중이다. * DARPA(Defence Advanced Research Project Agency( 미국방위고등연구계획 국, UC 버클리 UCLA 등대학및 Dust Inc, Corssbow 등벤처기업과공동프로젝

44 트를수행중 ** NITRD(Networking and IT R&D) 국가과학기술연구회대통령직속총괄, `06 년예산 : 약 20 억불 < 그림 2.3> DARPA 프로젝트구성도 - SMART DUST : 온도, 빛, 진동등을감지분석가능한 1mm3 내극초소형센서노드연구 - Tiny OS : SMART DUST 프로젝트에사용하기위한초소형운영체제개발 - Sens IT : 무선센서로부터실시간데이터전송을위한 S/W 및네트워크구조연구 유럽 - 유럽은 Ambient Intelligence* 비전을수립하여인간중심의 u-it 기술을연구하는한편, 사라지는컴퓨팅 (Disappearing Computing)' 실현을위해 `01년부터 EU 주도로 IST 프로젝트를진행중이다. * 주변에편재된지능형기기가인간행위상황변화등을인지하여적절한서비스 제공

45 ** Information Society Technology, EU 국가공동의사회 과학등분야연구프 로그램 일본 - 일본은 `10 년 u-society 구현을목표로 u-japan' 정책을수립하고의료시설젲어 등분야실증연구를 UNS* 프로젝트일환으로추진중이다. * UNS(Ubiquitous Network Society) u-life 구현을위해차세대통신망안전등분 야 R&D 추진 ** 우리나라는 RFID, 미들웨어, 센서네트워킹, RFID 코드체계, Directory 서비스체 계, USN 네트워크관리기술에서는 1 년미만의격차를보이고있어비교적높 은수준에이른것으로평가된다. < 그림 2.4> 국내와주요국가별기술격차수준 *** USN 기술개발전망은센서및센서노드는 MEMS, 배터리기술등을이용하 여초소형화, 고성능화, 다기능화, 저전력화될추세이며, 센서네트워크는 IP

46 주소및센서노드기반의네트워크는 WLAN, WiBro, 이동망등의네트워크를 통해 BcN 과연동이가능하고저전력 지능형라우팅기술등으로안정성 신 뢰성이확보될전망이다. **** USN 응용플랫폼부분은유비쿼터스웹서비스실시간공간정보관리 USN 콘텐츠관리등기술이통합된 USN 서비스플랫폼으로발전되며, 정보보호부분은초경량 RFID 보안기술에서능동형센서정보보안을거쳐 USN 센서노드및센서네트워크보안기술로발전될전망이다. 방재정보시스템구축 미국, 일본등선진국에서는 IT를활용한다양한방재와사회안전시스템구축, 특히 IT 활용지역방재력향상을위해고령화관련방재연구와전략이다양하게추진되고있음. 특히, 일본은현재타국가대비방재분야의사업을활발히추진하는국가중하나로써, 방재도시마을만들기의명목하에여러자치단체가전략적으로준비하고있음. 미국은 9.11 이후한층강화된테러대책과재난재해예방을강화하고있으며미연방재난관리청, 주정부, 지방정부가 4단계의재난관리체제 ( 재난의예방, 경감, 대비, 대응, 복구 ) 를이용하여조직체계를구축하고있음. 이체계는단순히대응, 복구만하고종결하는기존의악순환에서벗어나재난을총체적으로관리하고자구축되었음. 또한재난에대한종합적접근을위해국토안보부의산하조직인미연방재난관리청을중심으로중앙과주정부및지방정부의역할 권한및책임등을명시한연방재난관리계획을수립하고있음. USN 시장동향 ETRI와 IDTechEX가 2004년 1월에공동조사추정한자료에따르면세계 USN 시장규모는 2006년 77억달러에서 2010년에는 668억달러규모에이를것으로전망하고있다. USN 시장의주요흐름은초기임베디드소프트웨어를중심으로펌웨어나미들웨어에많은연구들이중점개발된후 2008년이후에는기존의 RFID 기술들과연동되기위한미들웨어자동화모듈, 데이터베이스그리고센서장치들간의네트워킹관련기술들이매우증가할것으로예측하고있다. 이러한데이터를기반으로일본에서는향후주요연구개발내용으로 1방재 / 재해대책 2방범 / 보안 3식 / 농업 4 환경보전 5의료 / 복지 6시설제어 7사무 / 업무 8교통 9구조물관리 10물류마케팅등을제시하고있다.

47 원격누수탐지시스템 2000년대초반 - 휴대용 ( 유선 ) 누수진단장비보급 - AMR 시스템에연계할수있는누수진단시스템출시 ( 국외 ) - 수압모니터링을이용한누수진단시스템출시 2000년중반이후 - 단거리 (RF) 무선누수진단장비보급 2000년후반 - GSM 기반누수감지시스템출시 ( 국외 ) 원격누수탐지시스템 ( 핵심기술의국내수준, 선진국과의기술격차등을기술 ( 정량적 ) - 센싱부 a 압전소자 (Poezo-meter) 또는마이크로폰은전세계에공급되는누수탐지기의대부분을일본, 영국, 독일, 미국, 스위스등의일부업체에서공급, 국내급수체계에적합한음수집사양이필요 ( 개발대상 ) 누수음분석알고리즘을가지고있는회사리스트영국 - Primayer 일본 - Fuji Tecom 영국 - Guttermann 미국 - Flowmetrix 독일 - Severin 등 b 통신부 - 무선통신부분은세계최고의기술을국내에서보유하고있다고판단됨. c 전원 - 통신부와센싱부에장시간전원공급해야함. 현재상수도장비대부분이전원공급없이 5년이상지속되는리튬배터리를장착하고있음. 그러나실제로는 1년 ~ 3년정도지속되는것으로판단됨. 국내전지기술은상당수준에있는것으로알고있으나조사가더필요할것으로판단됨. 배터리교체주기는 3년이상이적당할것으로판단됨.

48 d 하우징 - 현장에서사용되므로 IP68 은기본적으로충족되어야함. 하우징은배 터리교체시무리가없어야함. 국내기술로충분할것으로판단됨.

49 부단수관로진단기 현재세계적으로상수관로의부단수기법은일부기술에만적용되어국한적으로사용되고있으며단수없이관로상태점검을하는기법에대한연구개발은미흡한실정이며, 단수없이관내를내시할수있는기술은일본의 NihonSuiki 사에서개발한내시경장치가있으며, 이는소형내시경카메라를케이블과함께밀어넣어관로의내부상태를확인하는기술임. < 그림 2.5> 상수도관로부단수내시경장비

50 < 그림 2.6> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단기

51 < 표 2.1> 해외 u- 방재관련연관서비스현황 구분활용현황주요특징 미국 9.11 이후한층강화된테러대책에 IT 를적극활용 재해대책에서 IT 는사전확립된체계에따라기관간협 력 커뮤니케이션, 순조로운재해복구지원툴로활용 테러대책과 재난 재해 예방 EU 각국차원긴급관리체계통일뿐만아니라 EU 차원에서도국가간제휴와함께 IT 활용방재대책근대화 EU 정보사회프로젝트 INSPIRE EU 가맹국간공간 지리데이터공유, 상호운용성확보를위한인프라구축목표 EU 국가간 정보공유, 재해 인프라구축 영국 광우병이나구제역발생, IRA나동시다발테러등긴급사태시 IT 활용의중요성을인식, IT 취약성보강에주력 긴급사태대응시 IT 활용, 데이터공유, 상호운용성확보가향후과제 다발성테러 대책. 전염병 대응 프랑스 벨기에 일본 원자력대국으로서원자력시설, 방사성물질안전성문제 에대해인터넷을활용해국민과상호커뮤니케이션시도 l 급관리체계에서는각기관과의정보교환을중요시해긴 급지휘지원시스템 (NoKeos ) 이용시범프로젝트수행 NoKeos : 실제재해대응시의사결정을지원하는시스 템 방재선진국으로서 IT 를활용한다양한방재와사회안전시 스템구축, 특히 IT 활용지역방재력향상을위해노력 고령화가진행중인일본은특히고령자나장애인이편리 하고쉽게방재관련정보를공유하는데 u-it 가긴요하게활 용될것으로예상, 다양한연구추진 국민과의커뮤니케이션기관간정보교류지자체와정보공유, 고령자자애인에게재해정보제공 호주 싱가포르 기후변화가심하고, 다양한자연재해피해가많아독자적으로축적한경험을토대로재해대책 IT 활용 2002년동남아일대를덮친 SARS 발생을계기로정부주도로방재관리를하고, IT를정보공유나다국간협력네트워크에활용 자연재해대책, 정보공유전염병예방, 다국간협력 2-2. 국내기술개발현황

52 관망관련제품의제조 관망관련제품을포함하여상수도용제품은 위생안전기준 과에적합하도록제조하여야함. 이에관련제조업체는내식성자제등고품질의재료를이용하여관련제품의성능을개선하고있음. 수도법제 18 조제 2 항 대통령령으로정하는기준에맞는것을사용해야한다. 수도법시행령제30조수도용자재및제품의기준에는수도용자재나제품은 수도용자재나제품의요건 의어느하나에해당하여야하며, 물에접촉하는자재나제품인경우에는환경부령으로정하는위생안전기준에맞아야한다 [ 개정 제20789호 ( 산업표준화법시행령 )] 관망관련시설의시공 시설물의안전과재해및재난을대비한시공 - 상수도시설물의시공은내진을포함한안전과재해재난을대비한시공을하여야함. 특히, 지진발생시상수도시설의급수기능을최대한확보하고, 시설의지진피해가중대한 2차재해를발생시킬가능성을최소화하기위하여상수도시설의내진성능확보에필요한최소설계요건을제시하고있음. 관망관련시설물의유지관리 관망시설물의조사및진단 - 매설관망의위치탐사, 진단용장비, 누수탐사, 부단수내시경및초음파진단장비등을이용하여관망시설물의사전 사후조사및진단을수행함. 관망시설물의보수 보강 - 각종재료를이용한관망내부라이닝기술, 관망세척기술, 장비를이용한자동보수 보강기술이적용되고있음. 관망시설물의유지관리및모니터링

53 - 부단수밸브관리기술, 수질 수량 수압실시간모니터링및관리기술이적용되고 있음. 부단수관망진단기 가까운일본의기술과비교하면해당제품의구조적인문제 ( 부단수작업환경, 내압및방수구도 ) 로인해카메라해드부분의기술력은큰차이가없다. 다만일본의경우대량생산으로균일한품질의제품을제작가능하지만국내에서는현재까지소량주문형가공으로제품품질의편차발생하고있으나, 관망기술진단의본격수행시정확한금형을통한부품의정밀화가가능함. 누수감지시스템 년도 내용 1980년후반 누수저감에대한중요성인식 1986년 IBRD차관사업으로지자체누수탐사장비보급 1990년대 누수탐사민간용역시작 2006년 상수도관망의기술진단범위및시행방법 등에대한고시 : , 환경부 ) 에의해매 5년마다시행으로시장규모년간 300억시장 누수량 733,854,914ton/ 년, 누수손실금액 5,250억 / 년 2007년 ( 누수로인해발생되는하수도비용, 사고수선비용등제외 ) - 매년발생되는비용 2009년 조달청공고기준연간 200억정도누수저감용역발주 ( 상수도시설관리주체의자체의누수저감비용제외 ) 상수관망최적관리시스템구축 환경부고시에따라시범사업추진 ( 태 2009년 백, 정선, 정선, 영월 ) - 사업비 1,000억추정 - 향후전국 30개권역으로통합계획 관리자들에의한누수저감용역이현저히증가하고있음 2009년 프랑스, 영국등유럽과오스트레일리아, 호주등아시아에누수감시시스템구축중 2011년 현재 U-city 등현재시범사업들이적용 미래 현재의사후관리 ( 누수저감 ) 시스템에서사전관리 ( 누수감시 ) 시스템으로변화예상

54 2-3. 국내정책동향 가. 상수도관망분야 (1) 유수율제고사업 1993년이후노후관망정비등에 1조 7천억원을투자했으나, 유수율향상은 10% 미안으로저조함. 특 광역시유수율은 71.4% 에서 88.0% 로점차적으로증가하였으며, 누수율은 7.2% 에서 8.6% 로점차적으로감소함. 시 군지역유수율은 1999년 ~ 2008년까지비슷한수치를나타내었으며, 누수율은 14.7% 에서 16.5% 로증가하다 15.4% 로소폭감소 투자여력이있는특 광역시의경우우슈율이제고되고있으나, 일반시 군의경우답보상태임. 누수율산정시직접적인누수량측정이어려워자자체별누수량산정범위에따라등락을반복하고있음. (2) 누수사고처리및장기매설관교체위주의관망정비 기존상수도관망개량사업은누수사고수리나경년관교체위주로진행되어구조적인문제를체계적으로해결하지못함. 과거의상수도관망관리는노후관의단순교체수준으로관망시스템전체에대한고려가미흡하였음. 관망의노후상태파악을위한진단과정없이경과년수 (21년이상 ) 에기초한개량을관행적으로실시하였음. 지자체전문성 ( 인력및경험 ) 부족으로관망진단에소극적임. (3) 소극적인재정투자 관망관련사업은지자체고유사업이라는이유로상수도관망개선국고지원전무함 ( 소액융자만실시 ). 지자체에서는상환부담으로융자사용을기피하고있음. 재정여건이열악한중 소규모지자체일수록관망개선부진하여누수손실이가중되고재정악화의악순환이반복됨.

55 재정자립도가낮은지자체일수록누수율과다 재정자립도와누수율관계 `07년기준 144개지자체중평균누수율이 20% 초과지자체는 99개, 이들의재정자립도또한 30% 미만 재정자립도 35% 이상 33개지자체평균누수율 10.2% 수도요금이낮아투자비회수곤란으로 `07년부채가 1조 3,272억원이나지방의회반대로요금인상곤란 < 표 2.2> 지방재정자립도에 른누수율분석 (`07 년기준 ) 비고 재정자립도 (%) 계 25 미만 이상 지자체수 ( 개소 ) 평균누수율 (%)

56 < 표 2.3> 지역별누수율최고 / 최저비교 구분 최고 최저 지역누수율 (%) 지역누수율 (%) 전국 의성군 50 안산시 2.2 강원 화천 / 태백 49.7/46.0 춘천시 10.5 경기 연천군 32.3 안산시 2.2 충북 보은군 23.1 충주시 90. 충남 금산군 35.0 공주시 8.1 전북 전주시 33.2 완주군 7.9 전남 진도군 48.3 신안군 8.9 경북 의성군 50.0 구미시 7.9 경남 고성군 49.9 창원시 8.8 (4) 누수로인한예산손실 지난 10년간수도관정비소홀등으로누수량 48억m3 예산손실액약 5조 8천억원 ( 연평균 5,329억원 ) 연평균누수량은 8.4억m3, 주암댐 2.7억m3 / 년 3개해당 (5) 노후관개량을위한예산투자에도불구누수율증가 일반시 군은오히려누수율증가추세 도 농간양극화현상심화 (6) 관망정비및유수율제고실적 `93년부터노후관망정비들을위해 1조 7,704억원을투자했으나유수율향상은 10% 미만으로저조함. `07년말현재유수율은 81.1% 로선진국유수율에비해상대적으로낮은수준 ( 일본

57 89.6%, `05 년 ) 2-4. 연구개발대상기술의차별성 가. 차별성 (1) 상수도관로매설위치모니터링시스템 RFID와 GPS를이용한위치이동감지기술은관망의 RFID를이용한속성정보와 GPS 를이용한위치정보를기반으로재난시관망의이상유무를예측할수있는기술임. < 그림 2.7> 상수도관로매설위치모니터링시스템

58 < 표 2.4> 상수도관로매설위치모니터링기존기술과개발기술의차별성 RFID와 GPS를이용한위치감지기술내용기존기술개발기술기존의 RFID는좌표에의한위치를기존의 RFID와 GPS를접목시켜좌표파악보다는상대적인위치를탐지함. 에의한절대적인위치를감지함으로 RFID 태그매립을확인할수있는써정확한위치파악가능함. 정도의기술태그매립뿐만아니라직상의위치를 RFID와 GPS 통하여정확히파악기술차별성 전체기술 수준 절대좌표에의한정확한절대위치파악을통해비상시상수도관로의이상 변위를파악함으로써기존의관로탐사용 RFID 기술보다발전됨. (2) 부단수관로진단시스템 관내점검구를이용한부단수관망진단기술은기개발된관내점검구에적용할수있는진단기술로서, 재난시 RFID와 GPS를이용한위치이동감지기술로예측한관망이상구간에대하여결함여부를신속하게확인할수있음. 기존의관내점검구를이용 상류측, 하류측으로각 10m 삽입가능 카메라삽입은공기변등의보수변을이용 시설물이없는경우새들분수전 (Ø50) 을설치하여삽입가능 대관로는 Ø125mm 이상 내수압은 0.75MPa 대상관로는 DCIP, CPI, 강관, 염화비닐관, 폴리에틸렌관등

59 개략설계로서 1 일작업량은 3 5 개소 ( 관로구성과관내면상황, 소화전을탈거, 복구 작업등에고려 ) < 그림 2.8> 부단수관로진단방법

60 < 표 2.5> 부단수관로진단기존기술과개발기술의차별성 부단수관로진단기술 내용기존기술개발기술 근거리고정촬영 이동형중 장거리촬영 단수후관내촬영 소구경 (20mm), 대구경 (360 측시형카메라 ) 에적용 내시경카메라전용케이블사용 기게를이용한내시경카메라삽입 기술 차별성 전체기술 수준 내시경카메라의국산화및소구경대구경의적용을가능하게하여선진기 술이상개발됨.

61 < 표 2.6> 부단수관로진단기존기술과개발기술의차별성 ( 케이블 ) 기존케이블과개선된케이블비교 내용기존기술개발기술 장점 현재사용하는제품으로재고및입고 유리 직선복원력, 탄력우수, 내마모성향상 강선및 외경 12 조금속, 8.6mm 중심 FRP RODE, 7.4mm(FRP 3mm) 피복고무재질로마모에약함 PE 재질 임계이상휘어지거나강선풀림중심 FRP 로드부러짐 구성 4 개 + 쉴드조명및영상신호 (only) 12 개 + 쉴드조명 ( 더밝게가능 ) 및영 상신호, 헤드조작 사진 전체기술 경량화및다양한기능 ( 컨트롤가능, 조명의밝기향상 ) 으로기존기술의 30% 이상향상

62 < 내시경가이드 > < 삽이용유니트 > (3) 원격누수감지및분석기술 누수감지센서를통해평상시또는재난시관로의파손이나접합부의누수를신속감지하는기술로써원거리및실시간감지기능과비금속관과대형관에적용가능하도록개발. < 그림 2.9> 원격누수감지및분석기술개요

63 < 그림 2.10> 누수탐지모니터링시스템구성도 (4) 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단시스템 상수도관망부속시설물긴급진단기술은재난시관망의유지관리를위해필요한밸브실등부속시설물에대하여작동상태, 이상유무등을신속히진단 평가하고보수할수있음.

64 < 표 2.7> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단기존기술과개발기술의차별성상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단기술개발비교내용기존기술개발기술 모든밸브에적용가능 국내유사기술있음 - 단순개 폐기능만가능 인력으로밸브작동시에적정한토크로개 폐할수없음 인력에의한과다토크및연속적인개 폐로밸브고장및휨기어기술파손차별성 비연속적인밸브의유지관리로인하여시간, 유지관리비증대 - 주기적인관리가없어비상시동작에문제점이발생할수있음. 장기간미사용으로인한밸브의개 폐상태불명확 디지털식토크디스플레이장치는밸브작업의확실한지표를제공함 - 제조회사및밸브별로제공되는토크및회전수를정확히판단하여토크로밸브의원활한작동을유도 낮은토크에서적정토크로 open/close 반복작동으로밸브고장방지및성능유지 - 주기적인관리를통한비상시밸브의원활한작동이가능 GPS 장착으로위치정보를데이터로저장 블록화를통한유수율제고 < 그림 2.11> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단장비 (5) 공기주입형누수탐사기술 대규모재난시관망의유지관리를위해설치한원격누수감지센서가파손되어누수 지점의확인이불가능한상태가발생할경우, 공기주입식누수탐사기술을적용하여

65 신속하고경제적으로누수지점을탐지하고신속하게대응할수있음. 공법소개 누수탐사작업은지하땅속에서발생하는누수음중소량의누수 ( 복원누수 ), 상수도관로가누수로인하여땅속에서누수부위가물에잠겨서누수발생시청음장비 ( 누수소리 ) 의한계성으로탐사가불가한경우가많다. 이러한한계성의대안으로에어주입식탐사공법은각종도시소음에의하여야간에이루어지고있는누수탐사작업을주간에누수탐사를할수있으며, 각종도시또는현장에서발생하는소음에크게영향을받지않으며 ( 차량소음등무관 ), 누수지점을확인하기위한천공 ( 보링 ) 작업이필요없고. 누수지점을짧은시간에발견할수있는등누수탐사작업에새로운기법으로오탐률도적다. 탐사방법 에어주입식탐사공법은상수도시설물청음조사 ( 밸브류청음, 수용가청음 ) 를통하여누수음의징후가가장높은수용가미터기를통하여에어를주입하는방식이다. 에어주입압력은기존상수도의압력보다 1~2 kgf/ cm2높게설정하여물의흐름방향으로천천히주입하여소량의에어가물과같이이동하여누수지점에도달하면누수공으로분출될할경우물컵에빨대를넣고살살불면뽀글뽀글소리가나는것과같은음이발생하는특유의소리를만들어낸다. 이압력은 1~2 kgf/ cm2로수도관에서주. 야간의압력차이허용범위이내이며, 소량의에어가주입되어누수공으로모두방출되므로주변관로에영향을주지않는다.( 원거리구간의관로에짧은시간 ( 주입시간누수지점에따라 10~30분소요 ) 에압력주입으로압력상승은일어나지않고에어는누수공으로분출됨 ) 특히대기중의공기를이용하기때문에수질에는전혀영향을미치지않는것이장점이다.

66 < 누수탐사흐름도 > 누수탐사계획수립 자료분석 --> ( 유수율, 야간최소유량분석 ) 현장조사 --> ( 관로노선, 하수도유량, 시설물 ) 징후 밸브류 청음조사 수용가청음조사 에어주입점선정 --> ( 공법적용 ) 탐사 정밀탐사 누수적출보고 누수복구 > 효과분석

67 < 공기주입선정지점 >

68 < 공기주입상세도 >

69 < 표 2.8> 공기주입형누수탐사기존기술과개발기술차별성공기주입형누수탐사기술내용기존기술개발기술 누수지점탐사시장시간에걸쳐확 누수지점탐사시짧은시간에확인 인 누수지점확인시천공작업이필요 누수지점확인시천공작업이필요 없음 ( 통신, 가스관파손걱정해결 ) 함 ( 천공작업시통신, 가스관파손 걱정 ) 비금속관적용가능 주간누수지점탐사확인가능 기술 비금속관탐사는다소어려움 오탐율이낮음 ( 복구비용절감 ) 차별성 주변의소음으로인한야간탐사로 누수지점탐사시초보자도가능 ( 누 확인 수지점특유의소리발생 ) 오탐율이발생 ( 복구비용발생 ) 국산화및국내보급 누수전문탐사원이필요함 장비의해외수입의존 (6) 오염상수도관로세척기술 재난시상수도관로가파손되어외부오염물질이유입되었을경우, 이동형수처리장치를이용하여관로내물을처리하여재이용함. 노후관로의세척, 갱생등작업시최소량의물로플러싱등에활용함. 상시에는관로의유지관리를위한플러싱등에서발생한세척수를방류수수질기준에적합한수준으로처리할수있도록함.

70 < 오염상수도관로세척흐름도 > < 오염상수도관로세척장비 > < 하우징내부 > < 세척수여과망 > < 세척수여과지 >

71 < 표 2.9> 오염상수도관로세척개발기술차별성 오염상수도관로세척기술 내용기존기술개발기술 하수처리위주의수처리장치 모든배수관및송수관급수관에 대규모고정식수처리장치가대 적용가능 부분 재난시상수도관로파손으로인한 수처리장치의비용이고가 오염물질의유입으로오염된물을 처리하여재이용 관내세척시관로내의물을반복 기술 차별성 사용하므로막대한양의물이사용되는것을방지필터로정수된물은길거리에배수를하여도수질오염에걱정이없음평상시에관로의유지관리를위한플러싱등에서발생한세척수를방류수수질기준에적합한수준으로처리할수있음 (7) 재난유형별긴급진단매뉴얼 각종재난유형별로적용이가능한재해대응의사결정시스템개발하여비상시신속 하게현장에적용할수있도록함.

72 < 그림 2.12> 긴급진단매뉴얼알고리즘 < 그림 2.13> 재난유형별긴급진단매뉴얼검색프로그램

73 상황발생시장비활용방안 개발기술 상황발생시장비활용방안 상수도관로매설 자연적, 인위적재해를사전에예방할수있음 IT 기술을융합하여시장접근성이용이함 자연적재해 자연재해로인한관이동현상파악하여정확한위치에서굴착복구작업 위치 과학적인위치변위감지 모니터링시스템 기술을적용 - 정확하고경제적인모니터링시스템구축가능 인위적재해 관노후화에의한보수작업시, 정확한위치를파악하여보수할수있음. 부단수 관로진단 기술 단수없이관망진단가능 - 상수도서비스의공급기능유지 직접조사를통한과학적진단가능 평상시지속적인탐사가능 - 사전예방으로인한관망사고발생률저하 자연적재해인위적재해 관망사고에의한상수도공급중단사태를최소화시킬수있음. 직접진단에의한정확한상수도관로의상태를진단할수있음 개발기술 상황발생시장비활용방안 원격누수감지및분석기술 원격관망관리가능 - 체계적인점검시스템구축가능 직접조사를통한과학적인진단가능 자연적재해인위적재해 재난발생후, 상수도관로보수를위한누수협의구간선정가능평상시지속적인데이터분석을통한사전예방가능 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단기술 GPS 장착으로밸브위치정보저장가능 비상시밸브의정상작동을위한주기적관리기능 자연적재해인위적재해 예상치못한관망사고발생시, 신속히밸브를차단하여누수에대한피해정도를최소화시킬수있음

74 개발기술 상황발생시장비활용방안 공기주입형누수탐사기술 각종소음에크게영향을받지않으며탐사가능 - 주 야간모두탐사가가능하므로사고발생시신속성확보가능 누수지점확인을위한천공 ( 보링 ) 작업이필요 - 시간적 경제적여유확보 자연적재해인위적재해 시간적제약이없으므로, 예상치 못한관망사고발생시신속한대 처및정확한탐지가능 관망사고에의해오염된 오염 물을신속히정화가능 - 정수처리된물은식수를제외한다양한용도로활용가 자연적재해 예상치못한관망사고발생시, 상수도 능 신속히밸브를차단하여누수에 관로세척 - 물공급서비스중단최소 대한피해정도를최소화시킬 기술 화 수있음 평상시에관보수를위한플러싱작업가능 - 비상시와평상시에모두활 인위적재해 용할수있으므로효율성우수

75 3. 연구수행내용및결과 3-1. 연구개발의내용 ( 범위 ) 및최종목표 가. 최종목표우리나라수도사업의상당수는 1970년대부터급속한보급을하였고현재보급되어진많은수도시설들은경년열화등에의해재정비의시기를맞이하고있고, 이에따라서적절한진단과분석장치및기술개발등의조치를통해사업의방향설정과개선이필요하게되었다. 또한재난, 재해등의돌발적인사고로인한상수도공급에영향을미칠수있는요인을선진단하여조치함으로국민생활에어려움이없도록하여야한다. 우리나라에서는매 5년마다상수관망기술진단을실시하고있으나, 현재합리적인진단기술이부재하다. 이에, 본연구개발의최종목표는정수장에서잘처리되어진물이안정되게소비자에게수송되어질수있도록선진단하고조치할수있는장비및장치를개발보급하고자한다. < 그림 3.1> 상수도관망의유지관리방안 본연구과제의최종목표는현장에서즉시실용화되고외부재해및내부수질이상감시

76 와관망긴급진단평가및보강기술을개발하여지진, 태풍, 홍수등비상재난시에도물 소비자에게위생상안전한물을중단없이안정적으로공급하기위한제도적 기술적기반 을구축하기위한것이다. < 그림 3.2> 연구개발의최종목표

77 < 표 3.1> 세부기술의주요내용과기술개발목표 연구개발목표 : 상수관망의비상시재해대응시스템기술 세부개발대상기술상수관망의비상시재해대응시스템개발 상수도관망부속시설물의긴급진단기술개발 재해대응형공기주입식누수탐사기술개발 테스트베드적용및검증 기술개발목표 RFID와 GPS를이용한위치이동태그개발 - 선진국수준 ( 지하매설물적용가능 ) 달성을위한태그개발공기주입식현장접근형누수탐지장비개발 - 공기주입을통하여정확한누수지점탐지기술개발관망긴급진단장비개발비상시상수도관로내오염물질제거및공급기술개발 - 이동식수처리장치를이용하여관로내물을처리하여먹는물로이용할수있는기술개발

78 나. 연도별연구개발의목표및내용 구분연구개발의목표연구개발의내용비고 RFID와 GPS를이용한상수도관위 RFID와 GPS를이용한위치이동감치이동감지기술개발지기술개발상수도관내점검구를이용한부단부단수감시시스템적용기술개발 1차년도 2차년도 수관망진단기술개발주관상수도관위치시스템및부단수관시스템보완및성능향상망진단시스템구축관로비상전력발생장치기술기초상수도관망내적용가능한자기유조사체 (MHD) 기술조사누수감지장치개발관망내누수감지장치개발 관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단장비개관망부속시설물진단장비개발발주관상수관망내누수감지시스템및부시스템보완및성능향상속시설물진단시스템구축 3 차년도 4 차년도 재해대응형공기주입식누수탐사공기주입식누수탐사기술개발기술개발비상시상수관로내오염물질제거이동형수처리장치기술개발및공급기술개발공기주입식누수탐사기술및이동시스템보완및기술성능향상식수처리시스템구축상수도관망외부재해환경감시를재해감시시스템보완및성능향상위한감시시스템구축기개발된장비의현장적용성평가기개발된장비의현장검증및성및성능개선능보완소규모테스트베드적용및검증테스트베드를통환개발제품의성 500~1,500세대규모능확인및현장적용평가중규모테스트베드적용및검증테스트베드를통환개발제품의성 5,000~10,000세대규모능확인및현장적용평가 주관 주관 통합테스트베드 (TB) 적용및검증 통합테스트베드 (TB) 검증평가 5 차년도 유지관리지침및정책제안 상용화방안 유지관리지침작성및관련정책제안국내산업과수출활성화를위한상용화방안제시 주관

79 다. 연도별연구개발의추진일정 구분 연구개발의내용 RFID와 GPS를이용한상수 추진일정 비고 도관위치이동감지기술 주관 개발상수도관내점검구를이용 1 차년도 한부단수관망진단기술개발 주관 상수도관위치시스템및부단수관망진단시스템구축 주관 2 차년도 관로비상전력발생장치기술기초조사누수감지장치개발관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단장비개발상수관망내누수감지시스템 주관주관주관 및부속시설물진단시스템 주관 구축재해대응형공기주입식누수탐사기술개발 주관 비상시상수도관로내오염물질제거및공급기술개발 주관 3 차년도 공기주입식누수탐사및이동식수처리시스템의구축 주관 상수도관망외부재해환경 감시를위한감시시스템구 주관 축기개발된장비의현장적용성평가및성능개선소규모테스트베드적용및 주관 4 차년도 검증-시범지역 500~1,500세대규모중규모테스트베드적용및 주관 검증시범지역 5,000~10,000 주관 5 차년도 세대규모통합테스트베드 (TB) 적용및평가유지관리지침및정책제안 주관주관 상용화방안 주관

80 3-2. 연구개발결과및토의 가. 상수도관로매설위치모니터링시스템 (1) FRID의정의및적용사례 ( 가 ) RFID의정의 RFID(Radio-frequency Identification) 는전파를이용해먼거리에서정보를인식하는기술이다. 이기술을구현하기위해서는 RFID 태그 ( 이하태그 ) 와 RFID 판독기 ( 이하판독기 ) 가필요하다. 태그는안테나와집적회로로이루어지는데, 집적회로안에정보를기록하고, 안테나를통해판독기에게정보를송신한다. 이정보는태그가부착된대상을식별하며, 바코드와비슷한기능을한다. RFID가바코드시스템과다른점은바코드시스템은빛을이용해판독하지만 RFID는대신전파를이용한다. 따라서바코드판독기처럼짧은거리에서만작동하지않고먼거리에서도태그를읽을수있으며, 심지어사이에있는물체를통과해서정보를수신할수도있다. RFID는사용하는동력에따라수동형, 반수동형, 능동형으로분류할수있다. 오직판독기의동력만으로칩의정보를읽고통신하는 RFID를수동형 (Passive) RFID라한다. 그리고태그에건전지가내장되어있어칩의정보를읽는데는그동력을사용하고, 통신에는판독기의동력을사용하는것을반수동형 (Semi-passive) RFID라고한다. 칩의정보를읽고그정보를통신하는데모두태그의동력을사용하는것을능동형 (Active) RFID라고한다. RFID를동력대신통신에사용하는전파의주파수로구분하기도한다. 낮은주파수를이용하는 RFID를 LFID(Low-frequency Identification) 이라하는데, 킬로헤르츠 (khz) 의전파를쓴다. HFID(High-frequency Identification) 는 메가헤르츠 (MHz) 를사용하며, 그보다한층높은주파수를이용하는장비인 UHFID(Ultra High-frequency Identification) 는 메가헤르츠 (MHz) 대역의전파를이용한다. ( 나 ) RFID 특징및장점 1 RFID는직접접촉을하지않아도자료를인식할수있음. 2 RFID는인식방향에관계없이 ID 및정보인식이가능함. 3 RFID는 Tag에붙은 Data를받아드리는데인식되는시간이짧음. 4 RFID 유지보수가간편하며, Barcode System 처럼유지관리비가들지않음. 5 RFID Tag는원하는 System이나환경에맞게설계및제작이가능함. 6 RFID Tag는먼지, 습기, 온도비등에제한을받지않고 Data 전송이가능함.

81 7 RFID Tag 는많은양의 Data 를보내고, 받을수있음. 8 RFID Tag 는 Data 를저장하거나읽어낼수있음. 9 RFID Tag 는재사용이가능함. ( 다 ) RFID 적용사례 - 제약 (Pharmaceutical): 시각장애인을위하여약품용기에처방정보를넣은 RFID 태그를부착하고, 사용자는판독기를통해정보를음성으로변환하여들려준다. 여기에는처방정보외에도투약방법, 경고등이포함된다. 이외에도제약회사는약품의유통관리에적용할수있다. - 건강관리 (Heath Care): 위변조방지와시설이용을위한식별수단을제공하는팔찌형태로환자에게제공되는데, 많은알츠하이머환자수용시설에적용되고있다. 그밖에도병원은약물투여, 검사물, 수혈용혈액등의추적에 RFID를바코드대신적용할수있다. - 놀이공원과이벤트사업 (Amusement Park and Event Management): 방문자들에게 RFID 칩이내장된팔찌나 ID 태그를부착하게하여, 위치를추적하는데, 이는미아방지나그 룹간의위치확인서비스를제공할수있고, 또한지불수단으로도사용한다. - 제조업 (Manufacturing): 부품에스마트레이블을부착하여, 전공정에걸친추적을자동 화할수있고, 또한조립공정에필요한부품의조달을자동화하도록관리시스템에통 합할수있다. - 도서관과비디오대여점 (Library and Video Store): 책과비디오테잎에저가의유연한 스마트레이블을삽입하여서적의 Check-in 과 Check-out 을신속하게처리하고있으며, 서가정리, 도난방지등의기능을제공하고있다.

82 - 물류관리 (Logistics): 많은경우반환용컨테이너는복잡한물류과정에서분실되기때문에팔레트, 화물, 반환용컨테이너등에 RFID를부착하는것은획기적으로비용을절감시킨다. 또한용기에부착된스마트레이블이나고정태그를통해서정확한배송정보가제공되므로용기의효율적인이용과회수가가능하다. - 비현금지불 (Cashless Payment): ExxonMobil은 Speedpass 프로그램을통해서수많은운전자의시간을절약해주고있다. 운전자의열쇠고리에수동형태그를달거나자동차의유리창에능동형태그를부착한다. 이태그는식별코드가내장되어있다. 따라서주유를위해판독기가있는곳으로들어가면, 주유기를가동시키고, 사전에등록해놓은운전자의신용카드를통해자동으로지불된다. McDonald사도 Drive-thru 판매를위해비슷한서비스를제공한다. - 소매업 (Retail): 패션업계에서는스마트태그와 Handheld 컴퓨터를사용하여재고를관리한다. 라벨을이용하여제품의위치를찾고떨어진장소에서태그에담긴정보를읽음으로써, 판매원은신속하게고객이원하는모양, 크기그리고색상을찾아줄수있으므로서비스를개선할수있다. 더진보된 Smart Shelf 기술은제품의잔량을주기적으로점검하여자동으로채워넣을수도있고, 같은기술이도난방지를목적으로사용된다. - 보안 (Security): 배지형태의 RFID 태그가개인 ID 태그로쓰이는데, 이를부착한직원들은자유롭게해당구역을드나들수있다. 또한건물보안을위해변조방지가된신분확인장치또는출입통제수단으로쓰일수있다. Smart Label은사람외에도컴퓨터, 가구, 서류철, 그리고추적대상이나도난방지대상이되는어떤형태의자산에도적용될수있다. - 선적및수령 (Shipping and Receiving): Pallet이나 Carton에 Smart Label이부착되어있을경우, 이들은부두에서하역되거나생산공정에투입되는과정으로자동으로연계된다. 또 RFID를통해서컨테이너와그안에들어있는전체개별화물의정보를빠르게읽을수있고, 포장업무에있어서도재빨리주문대로개별화물을모을수있다.

83 - 창고업 (Warehousing): 작업자들은 RFID Scanner로선반이나박스를읽어서개별화물을조사할수있고, 만약화물이잘못위치해있을경우경고도보내준다. RFID를이용할경우, 자동보고서작성이가능하고, 이는사람의수고와오류를줄이고, 노동력을절감함으로써비용을감소시킨다. - 수송관리 (Transportation Management): 최고시속 50mph 까지차량에부착된 Transponder(RFID Tag) 를읽을수있으므로운전자들은톨게이트에서차량을멈추지않고지나갈수있으며, 지나는동안톨게이트에설치된안테나를통해차량을식별하고, 사후에요금을부과하고징수하게된다. - 접객업 (Hospitality): 호텔, 식당, 위락시설방문자에게 RFID 태그를부여하면, 현금을대 신하는지불수단으로사용하거나, 방열쇠, 그리고헬스클럽이나기타시설에대한출입 통제수단으로사용할수있다. (2) 재난대비형 RFID 리더기및태그개발 ( 가 ) 고성능 RFID 리더기및태그개발 RFID 리더기와태그의성능을개선하여매설심도최대 2m 이내에서도태그인식이가능하도록개발하였다. 개발된 RFID 리더기와태그의사양은 < 표 3.2> 과같다. < 표 3.2> RFID 리더기와태그의사양 구분 내용 비교 리더기및태그감도깊이 2m - 리더기및태그재질 PVC - 리더기단말기 CPU : ATOM USB 2.0 : 2 port 블루투스 ( 나 ) RFID 리더기및태그의인식거리시험 성능이개선된 RFID 와태그이용하여인식거리시험을수행하였다. 실험방법은지면에

84 거리에따라태그를설치하고인식하는시험과장애물설치후태그를설치하고인식하는 시험을수행하였다. < 그림 3.3> RFID 리더기 / 태그및인식방법 < 표 3.3> RFID 리더기와태그의인식시험결과 ( 지면 ) 거리 (m) 탐지유무 (, ) 비고 1 신호가안정적임. 1.5 신호가안정적임. 2 신호가안정적임. 2.5 신호가안정적임. 3 신호가안정적임. 3.5 신호가약함 4 - 평지의지하에매설되어있는장애물이없는경우, RFID 리더기와태그의인식시험결 과, 최대 3.5m 까지인식이가능한결과가나왔다. 이는지하에매설되어있는장애물이 없는경우, 거의모든상수도관의위치를정확히파악할수있었다.

85 < 표 3.4> 리더기와태그의인식시험결과 ( 장애물설치 ) 거리 (m) 탐지유무 (, ) 비고 1 신호가안정적임. 1.5 신호가안정적임. 2 신호가안정적임. 2.5 신호가약함 3 신호가약함 RFID 리더기와 Tag의인식시험결과를보면, 장애물이없는공간에서는거의모든태그를정확히인식하지만장애물이생기거나지하에매설시전파의방해를받아거리결과가비교적다소줄어들었다. 하지만상수도관은장애물이있을경우나매설시 2.5m 이내에거의대부분의상수도관이매설되어있기때문에 RFID 리더기를통해태그의위치를파악하는것은문제가없을것으로판단된다. < 표 3.5> RFID 리더기와태그의인식시험결과 ( 매설시 ) 거리 (m) 탐지유무 (, ) 비고 1 신호가안정적임. 1.5 신호가안정적임. 2 신호가안정적임. 2.5 신호가약함 RFID 리더기와 Tag의인식시험결과를보면, 장애물이없는공간에서는거의모든태그를정확히인식하지만장애물이생기거나지하에매설시전파의방해를받아거리결과가비교적다소줄어들었다. 하지만상수도관은장애물이있을경우나매설시 2.5m 이내에거의대부분의상수도관이매설되어있기때문에 RFID 리더기를통해태그의위치를파악하

86 는것은문제가없을것으로판단된다. (3) 위치추적모듈개발 ( 가 ) 고정밀 GPS 모듈과 RFID 리더기를연동고정밀 GPS 모듈을 RFID를부착한장치를개발하고상수도관망의정확한위치추적이가능한모듈테스트및개발을하였다. < 그림 3.4> GPS 모듈 < 그림 3.5> GPS 모듈도면

87 < 그림 3.6> GPS RFID 시스템결선도 < 표 3.6> GPS 모듈사양 구분내용비고 정밀도 0.7m RMS 전력설계사용시간 11 시간연속사용 수신능력 신호감도 옵션 기본-L1,L2 블루투스-V1.2 WIFI-IEEE b/g/n 인터페이스-RS232/TTL/USB지원 1PPS 신호감도 (20ns) 대용량배터리내장, 추가확장배터리지원 (2) 고정밀 GPS 모듈과 RFID 리더기연동시험고정밀 GPS 모듈과 RFID 리더기의연동시험을수행하였다. 실험결과는 < 표 3.7> 와같다.

88 < 표 3.7> GPS 모듈과 RFID 리더기연동시험결과 구분내용비고 좌표 GPS 오차 리더기서버접속시간 최초좌표입력 평균 GPS 오차 0.5m 이내 양호 GPS 위치추적시간양호 데이터전송처리 GPS 리더기연동서버차단시데이터처리및재접속시데이터전송 양호 RFID 리더기와 GPS 호환성양호실시간데이터전송중서버접속차단시리더기의 PC에서데이터를저장하여재접속시바로전송 (3) GPS 수신과위치감지통합운영프로그램개발 RFID 리더기와태그를이용한상수도관로매설위치모니터링시스템의프로그램을개발 하였다. 개발된프로그램의메인화면은 < 그림 3.7> 와같다. < 그림 3.7> 상수관로매설위치모니터링프로그램메인화면

89 < 그림 3.8> 통합운영프로그램 나. 부단수관로진단시스템 (1) 개요기존의불량상수관에대한조사방법으로는불특정지점에서수집된관체에대한물리적특성분석이나누수 각종공사시수집된관체에대해서분석을진행하였으나이방법은해당관체의정확한상태를확인할수없고직접적인굴착및단수를동반하기때문에많은시간과비용그리고민원의발생과같은문제를야기하고있다. 따라서효과적으로노후관 ( 불량관 ) 으로예상되는지점에대한상태파악을위해서는관의노후화가의심되는지역, 경과년이오래되거나누수다발지역, 상수관망기술진단, 성능평가등을통해대표지점들을선별하여효과적인진단이필요한실정이다. 본과업에서는상수도관망의안정적인유지관리를위하여현재노후관으로분류된소형관로의본격개량공사시행에앞서관내부노후도를조사하여관로평가를실시하고그결과를노후관교체계획에반영하여효율적인노후관교체사업추진및상수도경영개선을위해부단수내시경장비를활용하여관내부의상태를조사하고자한다. 관내부의내시경조사를통한상태분석은측정된동영상을기초로활용하며과거의누수사고이력, 민원자료, 노후도평가등을종합적으로검토하여향후해당관로에대한개량계획을수립하는것이타당하며관내부의상태평가인자로는도장재의상태, 두께, 스케일의면적, 두께, 직관부에서의통수단면적감소유무, 접합부의상태등이며현장조사시수집된이들항목에대한평가를실시함으로써불량관유무의파악및개량사업진행시효과적인사업의우선순위자료로활용하고자한다.

90 일반적인내시경조사의절차로는소구경 (100mm~500mm) 인경우직관부에대한새들설치를통한내시경조사방법과대구경 (600mm이상) 인경우공기변탈부착을통한조사가있으며본과업에서는조사대상관경은 100mm~250mm이므로직관부에대한새들설치를통한내시경조사를진행하였으며조사방법별진단절차는그림 <3.9>, 그림 <3.10> 와같다. 1 새들설치 2 부단수천공 3 수압측정 4 내시경카메라설치 5 설치전경 6 촬영내부 < 그림 3.9> 새들분수전을통한부단수내시경진단과정

91 1 내시경장비현장확인 2 현장수압확인 3 단관부착 4 내시경카메라설치 5 카메라단관에부착 6 촬영및녹화 < 그림 3.10> 공기밸브를통한부단수내시경진단과정 (2) 소구경관로용카메라개발및성능평가 관경 80 mm 이하의상수도관로의진단을위한카메라를개발하였다. 새들분기관의직 경 30 mm 와 50 mm 에적용이가능하도록제작하였다. < 그림 3.11> 소형카메라

92 < 표 3.8> 소형 (20mm, 30mm) 카메라사양 구분내용비고 직경타입화소렌즈시야각 20mm, 30mm 푸시로드 CMOS type 30만화소 20mm-50', 30mm-150' 렌즈밝기 F2.0 방수타입케이블내복케이블케이블피복 방수 10bar FRP 푸시로드 12개우레탄특수재질및합성재질 (3) 측시형카메라개발및성능평가기존내시경카메라는삽입하는길이가길어짐에따라카메라헤드의방향이관벽을향하거나관의중심을향하게되면원하는시야를확보하지못하는문제점이있었다. 이에본연구에서는상수도관로내전방및측면과 360 촬영이가능한측시형카메라를개발하였고, 이를이용한상수도관내부촬영용카메라장치에대한특허를출원하였다.

93 < 그림 3.12> 측시형카메라도면 < 그림 2.13> 측시형카메라

94 < 표 3.9> 측시형카메라사양 구분내용비고 타입 화소 푸시로드 CMOS type 30 만화소 렌즈시야각 360' 렌즈밝기 F2.0 방수타입케이블내복케이블케이블피복 방수 10bar FRP 푸시로드 12개우레탄특수재질및합성재질 (4) 카메라삽입용지그및유닛개발및성능평가상수도관망내에서장거리진단을위한카메라삽입용지그와유닛을개발하였다. 삽입용유니트는내시경카메라촬영시원할한케이블작업을위한도구이며, 지그연결용플렌지를상부에연결하고탈착이가능한구조로써 2개 2조의우레탄재질의바퀴와 2개의기어, 지지대로구성되어있다. < 그림 3.14> 카메라삽입용유닛설계도면 (3D)

95 < 표 3.10> 카메라삽입용유닛사양 구분 내용 비고 구동바퀴 4개 베어링구조우레탄커버 구동모터 1개 90W 구동벨트 1개 러버재질 삽입용유니트몸체 베크라이트재질 방수, 경량 기어 2개 - < 그림 3.15> 카메라지그도면

96 < 그림 3.16> 카메라삽입용지그와유닛 (5) 푸시로드케이블의성능개선및성능평가상수도관망내에서장거리진단을위한푸시로드케이블의성능을개선하였다. 기존케이블의문제점인강선풀림현상을줄이고내마모성을크게하였으며, 조명및영상신호헤드조작이가능하며, 중량이가볍고직선복원력이우수하다. < 그림 3.17> 푸시로드케이블의성능개선

97 < 표 3.11> 푸시로드케이블의개발전 후성능개선비교 기존사용케이블 개선된케이블 현재사용하는제품으로재고및입고유장점리 직선복원력, 탄성우수, 내마모성향상 강선 12조금속 중심 FRP Rode 피복 PE + 고무재질로마모에약함 PVC 재질 임계이상 휘어지거나강선풀림 중심 FRP 로드부러짐 외경 8.6mm 7.4mm (FRP 3mm) 6개 + 쉴드케이 4개 + 쉴드조명 ( 더밝게가능 ) 및영상신호, 헤드조블조명및영상신호 (Only) 작 구 성 도 (6) 카메라가이드의개발및성능평가 관경 100 mm 이하의관로에서카메라가이드의작동불량문제가발생하지않는카메라 가이드를개발하였다.

98 < 그림 3.18> 카메라가이드설계도면 < 그림 3.19> 개발제작된카메라가이드 (7) 테스트베드관망의평가및시험적용 ( 가 ) 기술개요부단수관로진단시스템은부단수공법으로관로에새들분수전 (55mm) 을설치또는기존공기변등을이용하여상 하류측으로각각 15m 삽입하여촬영이가능하며, 대상관로구경은 100mm 이상에적용된다.

99 < 그림 3.20> 부단수관로진단시스템개요 ( 나 ) 테스트베드적용목표부단수관로진단시스템은매설되어있는상수관로를대상으로하며, 노후화가의심되는지역의대표지점들을선별하여효과적으로진단할수있는기술이다. 또한, 관로의경과년이오래되거나누수다발지역의관로진단을짧은시간과낮은비용, 민원발생문제를해결을도모할수있다. ( 다 ) 테스트베드적용효과부단수관로진단시스템을대상현장에적용함으로써해당지역에매설되어있는관로내의상태를내시경촬영및분석을통하여해당관로에대한개량계획수립및불량관유무의파악이가능하며, 개량사업진행시효과적인사업의우선순위자료로활용이가능할것이다. ( 라 ) 테스트베드현장적용 (S시현장적용 ) 1 개요 S시의 J지역, S지역, D지역, B지역을대상으로부단수관로진단시스템을현장적용하였으며, 대상현장의내용연수경과및경과도래상수도관의연장은총 406km 이다.

100 < 표 3.12> 대상현장내용연수별관로현황 구분 합계 도복장강관 덕타일주철관 스테인리스관 소계 (km) 내용연수경과 (km) 내용연수미경과 (km) 대상현장적용사항 공기밸브및새들분수전을활용하여부단수관로진단을실시하고동영상분석을통해 관내부의상태를평가하였다. 부단수관로진단지점은총 48 지점을진행하였다.

101 < 표 3.13> 대상현장부단수관로진단지점 No. 조사지점관종관경심도수압매설년도주변도로주거구분 (mm) (m) (Kgf/cm 2 ) 1 EJB(25)-D-01 DCIP 이면도로 상가지역 EJB(25)-D-02 DCIP 이면도로 주거지역 EJB(25)-D-03 DCIP 이면도로 주거지역 EJB(25)-D-04 DCIP 이면도로 주거지역 EJB(25)-D-05 DCIP 이면도로 주거지역 EJB(25)-D-06 DCIP 이면도로 주거지역 EJB(25)-D-07 DCIP 이면도로 주거지역 EJB(25)-D-08 DCIP 이면도로 주거지역 EJB(25)-D-09 DCIP 이면도로 주거지역 EJB(30)-D-01 DCIP 이면도로 주거지역 EJB(25)-W-01 WSP 차선도로 상가지역 EJB(30)-W-01 WSP 이면도로 주거지역 ESB(25)-D-01 DCIP 이면도로 주거지역 ESB(25)-D-02 DCIP 이면도로 주거지역 ESB(25)-D-03 DCIP 이면도로 주거지역 ESB(25)-D-04 DCIP 이면도로 주거지역 ESB(25)-D-05 DCIP 이면도로 주거지역 ESB(25)-D-06 DCIP 이면도로 상가지역 ESB(25)-D-07 DCIP 이면도로 상가지역 ESB(25)-D-08 DCIP 이면도로 주거지역 ESB(30)-D-01 DCIP 보도블럭 주거지역 ESB(30)-D-02 DCIP 이면도로 상가지역 ESB(30)-D-03 DCIP 이면도로 주거지역

102 No. 조사지점관종관경심도수압매설년도주변도로주거구분 (mm) (m) (Kgf/cm 2 ) 24 ESB(30)-D-03' DCIP 이면도로 주거지역 EDB(25)-D-01 DCIP 이면도로 주거지역 EDB(25)-D-02 DCIP 이면도로 주거지역 EDB(25)-D-03 DCIP 이면도로 주거지역 EDB(25)-D-04 DCIP 이면도로 주거지역 EDB(25)-D-05 DCIP 이면도로 주거지역 EDB(25)-D-06 DCIP 이면도로 주거지역 EDB(25)-D-07 DCIP 이면도로 주거지역 EDB(25)-D-08 DCIP 보도블럭 주거지역 EDB(25)-D-09 DCIP 이면도로 주거지역 EDB(25)-D-10 DCIP 이면도로 주거지역 EDB(25)-D-11 DCIP 이면도로 주거지역 EDB(25)-D-12 DCIP 보도블럭 주거지역 EDB(40)-W-01 WSP 차선도로 주거지역 EBB(25)-D-01 DCIP 차선도로 주거지역 EBB(25)-D-02 DCIP 차선도로 주거지역 EBB(25)-D-03 DCIP 이면도로 주거지역 EBB(25)-D-04 DCIP 이면도로 주거지역 EBB(25)-D-05 DCIP 이면도로 주거지역 EBB(25)-D-06 DCIP 이면도로 주거지역 EBB(25)-D-07 DCIP 이면도로 주거지역 EBB(25)-D-08 DCIP 이면도로 주거지역 EBB(25)-D-09 DCIP 이면도로 주거지역 EBB(25)-D-10 DCIP 이면도로 주거지역 EBB(30)-D-01 DCIP 이면도로 주거지역 S 시현장적용결과

103 No. 조사지점중블록소블록관경내부사진조사결과 1 EJB(25)-W-01 DHS2-1 DHS53 D600 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 3mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.038m/s 2 EJB(30)-W-01 DHS4-1 BK33 D700 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 30mm이하평균유속 : 0.171m/s 3 EDB(40)-W-01 YM2 YM33 D800 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.018m/s 도장재손상유무 : 有 4 EJB(25)-D-01 DHS3 DHS D150 침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 5mm이하 평균유속 : 0.064m/s 5 EJB(25)-D-02 NS3 NSG13 D150 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 5mm이하평균유속 : 0.010m/s 6 EJB(25)-D-03 BA1 BI02-07 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.008m/s 7 EJB(25)-D-04 WK BI02 D150 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 5mm이하평균유속 : 0.011m/s

104 No. 조사지점중블록소블록관경내부사진조사결과 8 EJB(25)-D-05 DHS4 BK13 D200 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 10mm이하스케일두께 : 20mm이하평균유속 : 0.006m/s 9 EJB(25)-D-06 WK WK25 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 15mm이하평균유속 : 0.037m/s 10 EJB(25)-D-07 WK WK26 D100 도장재손상유무 : 침전물두께 : 3mm이하 스케일두께 : 5mm이하 평균유속 : 0.041m/s 11 EJB(25)-D-08 WK WK26 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 15mm이하평균유속 : 0.003m/s 12 EJB(25)-D-09 BKG1 NSG04 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.017m/s 13 EJB(30)-D-01 DHS1-1 DHS70 D150 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 5mm이하평균유속 : 0.001m/s 14 ESB(25)-D-01 BKTN BK21 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 20mm이하평균유속 : 0.089m/s

105 No. 조사지점중블록소블록관경내부사진조사결과 15 ESB(25)-D-02 BKTN BK20 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 10mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.117m/s 16 ESB(25)-D-03 JK BK01-10 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 2mm이하스케일두께 : 20mm이하평균유속 : 0.089m/s 17 ESB(25)-D-04 NS4 NS36 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 3mm이하스케일두께 : 30mm이하평균유속 : 0.018m/s 18 ESB(25)-D-05 JK BK01-10 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 2mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.157m/s 19 ESB(25)-D-06 WUS2 WU13 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.000m/s 20 ESB(25)-D-07 WUS1 SS16 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 2mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.042m/s 21 ESB(25)-D-08 BKTN BK01-15 D150 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 2mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.020m/s

106 No. 조사지점중블록소블록관경내부사진조사결과 22 ESB(30)-D-01 JS2 SS15 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 1mm이하스케일두께 : 5mm이하평균유속 : 0.071m/s 23 ESB(30)-D-02 WUS1 SS20 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 5mm이하평균유속 : 0.016m/s 24 ESB(30)-D-03 WUS1 SS20 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 1mm이하스케일두께 : 5mm이하평균유속 : 0.050m/s 25 ESB(30)-D-18 JS2 SS24 D200 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 3mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.096m/s 26 EDB(25)-D-01 WK1 WK51 D80 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 5mm이하평균유속 : 0.007m/s 27 EDB(25)-D-02 YM4 YM3 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 15mm이하평균유속 : 0.031m/s 28 EDB(25)-D-03 GR7 MD31 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.011m/s

107 No. 조사지점중블록소블록관경내부사진조사결과 29 EDB(25)-D-04 GR7 MD31 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 20mm이하평균유속 : 0.002m/s 30 EDB(25)-D-05 GR7 MD31 D150 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.001m/s 31 EDB(25)-D-06 GR7 MD38 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.017m/s 32 EDB(25)-D-07 GR7 MD40 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 15mm이하평균유속 : 0.014m/s 33 EDB(25)-D-08 YM1 MD12 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 15mm이하평균유속 : 0.009m/s 34 EDB(25)-D-09 YM1 MM01-06 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 3mm이하스케일두께 : 20mm이하평균유속 : 0.002m/s 35 EDB(25)-D-10 YM2 WK53 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.109m/s

108 No. 조사지점중블록소블록관경내부사진조사결과 36 EDB(25)-D-11 GR7 MD40 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.021m/s 37 EDB(25)-D-12 GR7 MD03 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.022m/s 38 EBB(25)-D-01 WK1 KW01-04 D800 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 2mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.177m/s 39 EBB(25)-D-02 WK1 WK43 D800 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 2mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.218m/s 40 EBB(25)-D-03 BA4 WK58 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 30mm이상평균유속 : 0.060m/s 41 EBB(25)-D-04 BA4 WK57 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 2mm이하스케일두께 : 30mm이상평균유속 : 0.004m/s 42 EBB(25)-D-05 WK1 WK01-08 D400 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 1mm이하스케일두께 : 5mm이하평균유속 : 0.030m/s

109 No. 시편번호중블록소블록관경내부사진조사결과 43 EBB(25)-D-06 BA4 WK58 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 10mm이하평균유속 : 0.012m/s 44 EBB(25)-D-07 GR2 GR53 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 10mm이하스케일두께 : 20mm이하평균유속 : 0.000m/s 45 EBB(25)-D-08 GR2 WK01-03 D150 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 20mm이하평균유속 : 0.055m/s 46 EBB(25)-D-09 GR1 WK17 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 5mm이하평균유속 : 0.014m/s 47 EBB(25)-D-10 WK2 WK15 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 :10mm이하평균유속 : 0.002m/s 48 EBB(30)-D-01 WK1 WK09 D100 도장재손상유무 : 有침전물두께 : 5mm이하스케일두께 : 30mm이하평균유속 : 0.063m/s 부단수내시경조사지점 48 개소에대한진단을실시한결과, 도장재의손상및침전물, 부식생성물등에의해매우불량한 E 등급으로평가된지점은 14 개소로나타났으며불량 (D 등급 ) 은 23 개소, C 등급은 9 개소로조사되었다.

110 < 표 3.15> 부단수관로진단결과 구분 계 A등급 B등급 C등급 D등급 E등급 소계 비율 (%) 관종별로살펴보면도복장강관 (WSP) 3개소중 D등급 2개소, E등급 1개소로 3개지점모두도장재의손상 (40% 이상 ) 에따른부식생성물 (10mm이상) 이조사구간내지속적으로관찰되고있어 교체또는갱생 과같은관의기능회복이필요한것으로나타났다. 또한덕타일주철관 (DCIP) 45개소의경우, A~B등급은 2개소, C등급은 9개소, D등급 22개소, E등급 13개소로조사되어전반적으로내용연수가경과함에따라노후화가점차진행중인것으로관찰되었다. 사업소별로살펴보면 J지역 (12개소조사 ) 12개소모두 C등급이하로조사되었으며, S지역 (12개소조사 ) 는 B등급 1개소외 11개소가 C등급이하, D지역 (13개소조사 ) 는 13개소모두 C등급이하, B지역 (11개소조사 ) 는 1개소 B등급, 10개소는 C등급이하로나타났다. < 표 3.16> 내용연수별부단수관로진단결과구분경과년계 A등급 B등급 C등급 D등급 E등급강북지역 소계 도복장강관 25 년 년 년 덕타일 주철관 소계 년 년

111 < 표 3.17> 지역별부단수관로진단결과 사업소 계 A등급 B등급 C등급 D등급 E등급 소계 J지역 S지역 D지역 B지역 경과년별관내부도장재의상태및부식생성물등을비교한결과, 내용연수 ( 경과년 ) 와관계없이전반적으로관하단부침전물 ( 이물질 ) 의침적및부유로인한혼탁수가지속적으로관찰되었으며이는조사지점대부분적정유속 ( 상수도시설기준 0.3~3.0 m/s) 이상을확보하고있지못하고있을것으로예상할수있다. 관내부의유속은하루기준으로시간대 ( 주간 / 야간 ) 별물사용량에따라다양하게변하며사용량이적은시간대에서는유속저하가발생할수있다. 또한, 서울시와같이중블록단위의관망관리를시행하고있는경우에는주변소블록과의수계혼입등에의한원인으로유속변화 ( 물흐름 ) 가발생할수도있다. 그리고상수관신설, 이설시장래용수수요량을예측하여수돗물의사용량 ( 추정량 ) 에따라 1인당 1일물사용량 (lpcd) 의규모를결정하고적정관경을설치하고있으나다양한지역간인구이동, 주거지역, 상업지역, 공장지역등의변화에의해물사용량이감소로인한유속감소및앞서조사한바와같이관내부의이물질및침전물등이지속적으로침적할수있는환경을만들수있다. < 표 3.18> 경과년별부단수관로진단결과 구분경과년 도장재 (CML) 상태 부식생성물 (Scale) 침전물 (Slime) 상태 두께 (mm) 손상면적 (%) 두께 (mm) 분포면적 (%) 25 년양호 10mm 40~60% 10mm 이하 20~40% 도복장강관덕타일주철관 30년 보통 30mm 60~80% 10mm이하 40~60% 40년 불량 10mm 40~60% 10mm이하 40~60% 25년 양호 ~ 불량 5~30mm 10~70% 1~10mm 20~80% 30년 양호 ~ 매우불량 5~30mm 10~80% 1~10mm 20~80%

112 (8) 부단수관로진단시스템성능개선 부단수관로진단시스템의내시경카메라지그제작품및가이드부분의성능개선은 5 차년도연구기간중현장적용과 4 차례의실험을거쳐성능개선을진행하였다. < 표 3.19> 부단수관로진단장비개선전 / 후 개선전 50mm 지그본체하부에서수밀성떨어짐. 하부지수플랜지의수밀성떨어짐. 개선후실링을우레탄재질로교체하여수밀성보강패킹을추가하여수밀성보강 새들부위과하부플랜지연결부위에서수밀 성떨어짐. 패킹을추가하여수밀성보강 카메라대삽입및회수시천공부분에서 걸리는현상이발생함. 관하단부에서가이드가안꺽이는현상이 발생함. 카메라대와가이드제가공및제작하여보 강 가이드꺽이는최대각수정하여보강 적용관로 100mm에서가이드가안꺽이는 현상이발생함. 카메라대삽입시걸리는경향이있음. 카메라대와가이드재가공및제작하여보 강 가이드꺽이는최대각수정하여보강

113 부단수관로진단장비의내시경카메라와지그테스트에있어개선된제작품목은다음 과같다. < 표 3.20> 내시경카메라및지그제작품 카메라헤드 (30 27mm) 사진 2(36 32mm) 사진 3(32mm 대 ) 사진 4(32mm 대 ) 사진 5(32mm 가이드용 ) 사진 6(32mm 대 ) ( 가 ) 1차실험 - 일정 : 실험장비 : 내시경카메라대, 가이드, 하부지수플랜지, STOPPER RING - 대상관로및수압 : 150mm 실험관, 3kg/cm 2 - 실험목적 : 제작된가이드를통한내시경카메라삽입 - 실험결과

114 실험결과 문제점 카메라헤드가이드까지원활하게이동 50mm본체하부에서수밀성떨어짐 < 사진3> 카메라대관하단부삽입 - 원활하게삽입 하부지수플랜지수밀성떨어짐 < 사진2, 5, 되지않음 6> 실링부분을 FULL CLOSE후에도수밀관하단부에가이드원활하게설치후케이성떨어짐블전 후진양호 사진 1 사진 2 사진 3 사진 4 사진 5 사진 6 - 기존의가이드와비교

115 문제점 대책 하부지수플랜지실링을테프론으로사용 테프론은복원능력이떨어지므로, 수밀성이떨어질수있으므로, 실링을우레탄재질로교체 문제점 대책 새들부위와하부플랜지연결부위에서수밀 성떨어짐 패킹을넣어서보강 ( 나 ) 2차실험 - 일정 : 실험장비 : 내시경카메라대 (1.0m), 가이드, 하부지수플랜지, STOPPER RING - 대상관로및수압 : 150mm 실험관, (0kg/cm 2, 3kg/cm 2, 5kg/cm 2, 7kg/cm 2 ) - 실험목적 : 50mm 새들에내시경카메라및지그삽입실험 - 실험결과

116 실험결과수압 (0kg, 3kg, 5kg, 7kg) 테스트조건 - 하부지수플랜지수밀성 4회에걸쳐테스트양호 - 카메라대삽입및가이드장착 4회에걸쳐테스트양호 - 카메라대삽입후카메라전 후진 4회에걸체테스트양호사진 1 사진 2 사진 3 ( 수압 0kg 내시경장비설치 ) ( 수압 3kg) ( 하부지수프랜지수밀성테스트 ) 사진 4 ( 카메라대상하유동성및 케이블테스트 ) 사진 5 ( 수압 5kg) 사진 6 ( 카메라대상하유동성및 케이블테스트 ) 사진 7 ( 수압 7kg) 사진 8 ( 카메라대상하유동성및 케이블테스트 ) - 지그실험결과

117 문제점 대책 새들부위와하부플랜지연결부위에서수밀 성떨어짐 패킹을넣어서보강 ( 다 ) 3차실험 - 일정 : 실험장비 : 내시경카메라대 (1.0m), 가이드, 하부지수플랜지, STOPPER RING - 대상관로및수압 : 150mm(50A), 5.9kg/cm 2 - 실험목적 : 50mm 새들에내시경카메라및지그삽입실험 - 실험결과

118 공정별실험 문제점 테스트구경및수압 : 150(50A)mm / 수압 5.9Kg - < 사진 6> 카메라대삽입및가이드장착 카메라대삽입및회수시천공부분에서테스트 ( 보통 ) 약간걸리는현상있음 - < 사진 7> 하부지수플랜지수밀성테스 관하단부에서가이드가잘안꺽임트 ( 양호 ) - < 사진 8~9> 케이블전 후진테스트 ( 양 호 ) 사진 1 사진 2 사진 3 ( 현장전경 ) (150mm(50A) 새들설치 ) (150mm(50A) 천공 ) 사진 4 ( 수압측정 :5.9Kg ) 사진 5 ( 카메라대설치 ) 사진 6 ( 카메라대삽입및가이드 테스트 ) 사진 7 사진 8 사진 9 ( 하부지수플랜지수밀성테스트 )( 순방향케이블전 후진테스트 )( 역방향케이블전 후진테스트 ) ( 라 ) 4 차실험

119 - 일정 : ~ 실험장비 : 내시경카메라대 (1.0m), 가이드, 하부지수플랜지, STOPPER RING - 대상관로및수압 : 100~150mm(50A), 4.0kg/cm2 ~ 5.4kg/cm2 - 실험목적 : 50mm 새들에내시경카메라및지그삽입실험 - 실험결과 공정별테스트 문제점 순천현장 11월09일 2회테스트 - 150mm(50A) 수압 4.1Kg 테스트 100mm에서는가이드가잘안꺽이는경향있음 - 100mm(50A) 수압 5.41Kg 테스트 카메라대삽입시조금걸리는경향있음 사진 3 사진 1 사진 2 (150mm(50A) 내시경장비 ( 현장전경 ) ( 수압측정 :4.1Kg ) 테스트 ) 사진 4 ( 현장전경 ) 사진 5 ( 수압측정 :4.8Kg ) 사진 6 (100mm(50A) 내시경장비 테스트 )

120 공정별테스트 문제점 순천현장 11월 10일 2회테스트 100mm에서는가이드가잘안꺽이는경향 - 100mm(50A) 수압 5.4Kg 테스트 있음 - 100mm(50A) 수압 4.01Kg 테스트 카메라대삽입시조금걸리는경향있음 사진 3 사진 1 사진 2 (100mm(50A) 내시경장비 ( 현장전경 ) ( 수압측정 :5.4Kg ) 테스트 ) 사진 4 ( 현장전경 ) 사진 5 ( 수압측정 :4.0Kg ) 사진 6 (100mm(50A) 내시경장비 테스트 ) 27mm 카메라렌즈위치 ( 파손 ) 30mm 카메라렌즈위치 - 총평 순천현장 9 일, 10 일총 4 회에걸쳐테스트결과

121 - 100mm 내시경카메라대삽입시가이드가잘안꺽이는경향있음 - 내시경카메라대삽입시걸리는경향있음 - 카메라렌즈가상단쪽에붙어있어서충격에취약함 - 1차제작테스트결과몇가지문제점발생되나전체적으로수정하면 50mm 새들에도사용가능할것으로예상됨 내시경장비제작 - 카메라대 + 가이드전체적으로 42mm에서 38mm(36) 까지가공제작 - 가이드꺽이는최대각수정 - 하부지수플랜지제작 ( 카메라대에맞춰서제작 ) - STOPPER RING 제작 ( 카메라대에맞춰서제작 ) - 일자핀 38(36)mm 제작및 u핀길이조정 - 카메라대삽입플랜지 ( 상부, 하부 ) 1set제작 다. 온라인원격누수탐지기및분석시스템 (1) 개요온라인원격누수탐지시스템은누수음수집센서를관의부속시설 ( 제수밸브, 소화전, 계량기등 ) 에부착하여관로에서발생되는누수음을감지, 일일데이터전송을통해누수경보에대한즉각대응을가능하게한다.

122 < 그림 3.21> 온라인원격누수탐지기및분석시스템개요 (2) 통신망을이용한원격누수감지시스템개발상수도시설물에누수감지센서 ( 진동가속도계센서accelerometer sensor) 를부착하여누수의징후를파악한뒤계측된데이터를사무실의관리자에게유 무선통신망을이용하여전송한후관리자는이를수도관로위치도면과비교분석하여누수가발생되고있는협의지역을파악하는시스템이다. 상수도누수는수압에의하여누수구멍을통해분출하므로진동음, 파열음과마찰음등이발생을하게됨. 이러한종합적인음을누수음이라하는데이누수음은관과물을매질로삼아관로를따라서전달됨, 누수가가까운지역에설치된누수감지센서는이를지속적으로감지하게되고누수혐의정도를사무실의관리자에게알리게된다. 상수관망에누수음수집센서를설치하고통신시스템을이용하여모니터링하고관리자에게사고발생유무등의자세한분석결과를신속하게감시, 시설물관리가가능토록하는시스템이다. < 그림 3.22> 통신망을이용한원격누수감지시스템

123 < 표 3.21> 구성품및각기능 구성 내용 센싱부 관로상에부착되어이상음을수집, 저장 센서 무선송신부 저장된데이터를관리센터로전송 전원센싱부전원공급 (3~5 년이상 ) 하우징 IP68 통신 - 무선통신시스템 관리 센터 통신수신부 분석프로그램 데이터수신 수신된데이터를분석하여누수의심지역을 관리자에게알려주는기능 ( 가 ) 개발목표 n 누수를발생시부터바로탐사, 복구 n 유수율이높은지역의유수율유지효과 n 숨은누수발견 n 누수탐사에비용절감, 누수로인한수자원절약효과 n 누수사고로인한 2차재난에방비 n 누수이력검토로인한노후관로감시 ( 나 ) 기존기술과개발기술과의차이점

124 < 표 3.22> 기존기술과개발기술과의차이점원격누수감지시스템내용기존기술개발기술 직접탐사를통해관망이상 감지센서와무선통신을통한감지원격관리로실시간이상감지 관망에이상징후가있을경 비금속관로및대형관등모우에만탐사를통해감지하므로든상수관로에적용사고발생후에조치가이루어짐 관로이상징후발견시사전 시간경과에따른누수공확조치로대형사고차단대로도로함몰등대형사고초래차이점 전체기술 수준 - 실시간이상감지원격기술로써 2 차재난발생전신속한상황복 구로더큰재난방지 ( 다 ) 원격누수감지센서개발내용 < 그림 3.23> 누수감지센서기본결선도

125 < 표 3.23> 누수센서기본사양 구분내용비고 전원 센서 - 감도 리튬전지 1V/ g 사용온도범위 -20~50 보호등급 IP68 동작시간 8 년간 (20 ) 무선주파수메모리보존데이타수치수, 중량 429MHz대최대35일분의링크메모리 205,000 데이타 40(D)*179(H)mm( 안테나포함 ) 400g < 그림 3.24> 센서테스트설치사진 ( 라 ) 통신망구축 1 ZigBee 무선통신기술센서간의근거리통신망을이용한통신비용절감 IP-USN* 은 u시티등대규모네트워크에적합한기술로기존 IP 인프라를기반으로센서네트워크에광범위한확장성을제공함으로써다양한서비스제공을가능하게해준다.

126 IP-USN을지원하기위해표준화단체인 IETF의 6LoWPAN** WG이지난 2005년부터관련표준화를추진하고있으며, 최근에는 ZigBee 같은통신기술표준화진영에서도센서노드에 IP를적용하는기술을추진중에있다. 이미 60여년의역사를가져표준이나지재권을선점당한 RFID와달리 IP-USN 기술은비교적새로운기술이다. IETF에올라가는기술기고문 11개중 7개가한국산이며특허를가진전세계 40여개업체중 27개가우리나라기업일정도로비교적우위에있다고할수있다. 표에서볼수있듯이국내시장의 USN 성장추세는 2012년 22.46억달러규모가전망되고있으며국가적인이익을위해센서네트워크모든분야, 특히대규모적용이필요한 IP-USN 분야에서국내업체의기술선점이필요하다. * IP-USN(Internet Protocol-Ubiquitous Sensor Network): 센서네트워크와인터넷망간의 연동을통해인터넷인프라기반의광범위한확장성을제공하고센서노드, 게이트웨이 및싱크노드의이동성을보장하는 USN 기술및서비스 ** 6LoWPAN(IPv6 over Low power WPAN): IEEE 를 PHY/MAC 으로하는저전력 WPAN 에 IPv6 를탑재하여네트워크를직접연동하기위한기술 < 그림 3.25> USN 시장동향 ( 단위 : 억달러 ) [ 국내시장의 USN 성장추세 ] 현재 ZigBee(IEEE ) 사양은시장에서입지를다투고있는여러무선네트워킹표준들과비교할때빠른성장을보이고있다. ZigBee 표준화멤버인필립스와모토롤라와같은업체들은현재단거리무선사양에적합한 IC의마지막작업에들어갔으며, PHY와 MAC 프로토콜의표준을다루는 IEEE LR(Low Rate) WPAN 표준화작업은완료되었다.

127 현재응용서비스를위한시스템개발에필요한 MAC상위계층에대한표준화작업이 ZigBee Alliance에서진행중이며, 현재제품화되어있는 ZigBee 프로토콜을지원하는칩셋으로는 Chipcon 사의 CC2420 과같은칩셋이있다. IEEE가여러무선표준을발표하고있지만, ZigBee는전력소모측면에서효용성이있어, 배터리가수개월에서수년간지속될수있는장점을가지고개인무선통신환경하의저속무선데이터통신을위한경제적인솔루션이라할수있다. 또한, 시스템에서 ZigBee를구현하는비용이 2달러도안되기때문에, 네트워크에더많은노드들을저렴하게설치할수있으며, 구현측면에서 ZigBee 프로토콜은 Bluetooth나 IEEE HR (High-rate)-WPAN, 혹은무선 LAN프로토콜보다훨씬간단하게구성할수있다. 현재 ZigBee 표준화는지속적으로추진해나가고있으며, 국내에서도, 삼성전기를중심으로한 ZigBee Forum이발족되어, 주파수대역을비롯한국내표준화를이끌어나가는노력을하고있다. ( 라 ) 데이터통신모듈 1 WCDMA 다중접속기술제한된주파수스펙트럼을최대한효율적으로이용할수있는다중접속기술은크게 3가지가있는데주파수를나누어사용하는 FDMA(Frequency Division Multiple Access: 주파수분할다중접속 ), 시간을쪼개는 TDMA(Time Division Access: 시간분할다중접속 ), 코드 ( 암호 ) 붙여구분하는 CDMA(Code Division Multiple Access: 코드분할다중접속 ) 가있다. WCDMA는광역대직접확산부호분할다중접속 (DS-CDMA) 이다. 매우높은비트속도 (2Mbps 이상 ) 를지원하기위해서다양한확산인자와다중코드접속이지원된다. 대역확산의방식은 DS(Direct Sequence) 방식이사용되는데주파스사용효율이높고, 간섭에강하여 Fading에강하다는장점이있다. 반송파대역폭은 5MHz로협대역 CDMA에비해높은사용자데이터속도를지원할수있고다중경로다이버시티효과같은성능이익을확보할수있다. 반송파간간섭을위해 200KHz의보호대역을둔다.

128 < 그림 3.26> 통신모듈블록도 < 그림 3.27> 기구외관도

129 < 그림 3.28> 데이터모듈사양 < 그림 3.29> 인터페이스규격

130 < 그림 3.30> 송수신규격 < 그림 3.31> 수신부규격 ( 마 ) 이상감지데이터분석프로그램 1 PC 요구사항 - Window XP 혹은그이상의운영체제 - 펜티엄2 500Mhz 혹은그와동등한사양이상의프로세서 - 512MB 메모리 - 50MB 이상의하드공간 - 하나이상의 USB 포트

131 2 소프트웨어 (MS WindowsTM) - 윈도우프로그램에설치, 사용이쉬움 ( 한글운영프로그램 ) - 복합상관기능을갖고있음 - 다양한누수음감지기능이매우진보되어있음 - 다양한그래픽분석능력 지형도에의한분석 청음패턴에의한그래프에의한분석 파장스펙트라그래프에의한분석 누수위치확인기능 시간차그래프에의한분석 - 다양한파이프재질및혼합재질도분석가능 - 분석을위한디지털필터의선택이가능 - 입수된모든데이터의저장, 차후네트워크분석이가능 - 저장된데이터는다른파이프길이, 재질에따른재분석이가능 ( 현장설치불필요 ) - 복수누수지점의확인이가능 - 관종, 구경및현장여건에맞게최적주파수자동설정

132 < 그림 3.32> 프로그램실행화면 < 그림 3.33> 프로그램실행화면

133 < 그림 3.34> 프로그램실행화면 < 그림 3.35> 프로그램실행화면

134 ( 마 ) 무선기기등록관련내용 < 그림 4.36> 무선기기형식등록관련내용

135 < 그림 3.37> 무선기기형식등록관련내용

136 < 그림 3.38> 무선기기형식등록관련내용

137 < 그림 3.39> 무선기기형식등록관련내용

138 < 그림 3.40> 무선기기형식등록관련내용

139 < 그림 3.41> 무선기기형식등록관련내용

140 < 그림 3.42> 무선기기형식등록관련내용

141 ( 바 ) 기술의문제점및해결방안기능상의문제데이터전송상의문제가없다면누수지점까지도관리자에게알려줄수있는시스템으로구축이가능할것으로판단됨. 1 센싱부 가압전소자 (Poezo-meter) 또는마이크로폰음수집 - 센서의사양에대해서는파악이가능하지만국내배관조건에맞는사양을찾기위해서실제누수에대한조사를통해데이터베이스를구축하여그에맞는사양을찾아야하는문제 나누수음분석알고리즘 - 기존수입제품의분석알고리즘은대부분자체특허로되어있고개발을해야하는문제, 이또한실제누수조사를통해데이터베이스를구축하고적합한알고리즘을개발해야함 3 통신부 - 지하에센서가존재하므로통신상의문제가없는조사가필요 4 전원 - 통신부와센싱부에장시간전원공급해야함. 현재상수도장비대부분이전원공급없이 5년이상지속되는리튬배터리를장착하고있음. 그러나실제로는 1년 ~3년정도지속되는것으로판단됨. 국내전지기술은상당수준에있는것으로전원공급에는문제가없을것으로판단됨. 배터리교체주기는 3년이상이적당할것으로판단. 5 하우징 - 현장에서사용되므로 IP68 은기본적으로충족되어야됨. 하우징은배터 리교체시무리가없어야함. (3) 테스트베드관망의평가및시험적용 ( 가 ) 기술개요온라인원격누수탐지기및분석시스템은원격누수감시센서를관상부또는제수변, 공기변등의관로시설물에부착하고관로를통하여전달되는누수음을수집하여알고리즘을통해분석후누수혐의구간을감지하는기술이다.

142 < 그림 3.43> 온라인원격누수탐지기및분석시스템개요 ( 나 ) 테스트베드적용목표 평상시또는비상시관로의파손이나접합후의누수를신속하게감지하며, 원거리통신 및실시간분석기술을적용하여테스트베드내누수감지및관리를목표로한다. ( 다 ) 테스트베드적용효과온라인원격누수탐지기및분석시스템의테스트베드적용효과로스마트폰또는 On-Line을통한운영관로의원격누수감시와상시누수감시를통한탐지비용절감효과를얻을수있다. 또한, 신속한누수사고의대응으로누수로인하여유실되는수돗물절감으로경제적손실을막을수있을것이다. ( 라 ) 테스트베드현장적용 1 파주테스트베드현장적용파주테스트베드는파주시지방상수도광탄중블록을대상으로하고있으며시설의현황은다음과같다. 시설규모 : 급수전수 3048전, 공급량 5,197 m3 /day, 사용량 4,490 m3 /day 배수관로 : km (DCIP관이 65.7% 를차지함 ) 급수관로 : 53.9 km 배수지 : 1개소 ( 광탄배수지 6,000 m3 ) 관로부속시설 : 제수밸브 318, 공기밸브 95, 이토밸브 43, 소화전 53 가압시설 : 6개소 ( 인라인가압장 )

143 구역유량계 : 초음파유량계 1 개소 소블록 : 3 개소블록 온라인원격누수탐지기및분석시스템의누수음수집센서는파주시광탄면일대에총 25 개가설치되어있다. < 그림 3.44> 누수음수집센서설치위치 (1) < 그림 3.45> 누수음수집센서설치위치 (2)

144 < 표 3.24> 누수음수집센서설치위치주소 센서번호 설치위치주소 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면신산리 파주시광탄면용미리 파주시광탄면용미리 파주시광탄면용미리 파주시광탄면용미리 파주시광탄면용미리 파주테스트베드적용결과파주테스트베드적용결과 1곳의누수혐의구간을발견하고누수위치를확인후누수수리를시행하여수리후누수음레벨이낮아진것을파악하였다. 누수수리후재분석결과누수수리공사후다시누수가복원되었거나혹은근처다른위치에서누수가다시발생하여분석레벨치가다시올라간것을확인하였으며, 해당구간에대해노후관로교체공사를진행하였다.

145 < 표 3.25> 누수혐의구간의누수음레벨변화 누수위치확인 - 누수위치를확인하여누수복구공사시행 누수수리후누수음레벨이낮아진것확인 누수수리후복원 - 누수복구공사시행후누수복원 누수복구공사후다시복원되었거나혹은근처에 누수가다시발생하여레벨치가다시올라간것확 인노후관로교체공사 - 누수위치를확인하여누수복구공사시행 해당구간에대해노후관로교체공사시행

146 3 부산테스트베드현장적용온라인원격누수탐지기및분석시스템의현장적용은부산광역시의금정3블록과금정 23블록의두개소블록을대상으로현장적용을진행하였다. 금정3블록에는 40개소, 금정23 블록에는 28개소에누수음수집센서를설치하여진행하였다. < 그림 3.46> 금정 3 블록설치현황 < 그림 3.47> 금정 23 블록설치현황

147 4 부산테스트베드적용결과온라인원격누수탐지기및분석시스템의분석결과금정3블록에서 4곳, 금정23블록에서 1 곳의누수적출을하여수리를진행하였다. 금정3블록의누수형태는밸브류누수, 연결부누수로확인되었으며, 금정23블록의누수형태는연결부누수로확인되었다. < 그림 3.48> 금정 3 블록누수적출지점

148 < 그림 3.49> 누수수리현황 ( 금정 3 블록 ) < 그림 3.50> 금정 23 블록누수적출지점

149 < 그림 3.51> 누수수리현황 ( 금정 23 블록 ) 누수수리후음압변화를분석한결과수리전 / 후로관내음압변화가나타나는것을파 악할수있다. < 그림 3.52> 금정 3 블록누수수리후음압변화

150 < 그림 3.53> 금정 23 블록누수수리후음압변화 (4) 온라인원격누수탐지기술성능개선 개선전 개선후 통신모듈과서버간의통신이원활히이루 어지지않음 ( 미통신발생 ) 통신모듈케이스및통신방법개선 현장적용시맨홀에서의습기나우천시 케이스에방수문제가발생 고무패킹을사용하여방수문제개선 통신횟수에따른베터리소모량증가 통신횟수변경으로베터리소모문제개 선 ( 가 ) 통신모듈안테나성능개선개선전의통신모듈은안테나와모듈을일체형으로제작되어현장적용시관로시설물인제수밸브에센서와통신모듈을설치하고맨홀뚜껑을닫으면외부와폐쇄되기때문에서버와통신이원활하게이루어지지않는문제점이나타났다.

151 < 그림 3.54> 개선전통신모듈 ( 좌 ), 통신모듈설치모습 ( 우 ) 통신에대한문제를개선하기위하여통신모듈과안테나를분리하여제작을진행하였다. 안테나가맨홀뚜껑의틈으로노출되도록케이블과프레스안테나형식으로제작하여미통 신에대한문제점을개선하였다. < 그림 3.55> 개선된통신모듈 / 개선된통신모듈과안테나적용모습 개선된프레스안테나와개선전의안테나의통신감도를비교측정한결과소형철개에서 는개전전의안테나보다프레스안테나의통신감도가높게측정되었으며, 대형철개에서 의통신감도가많은차이가나지않았다.

152 < 표 3.26> 개선전 / 후의안테나통신감도비교 ( 나 ) 케이스방수문제개선현장적용시맨홀에서의습기및우천시에통신모듈케이스에물이스며드는방수문제를개선하기위하여통신모듈케이스를재설계후제작시에이음부분에규격에맞는고무패킹을사용하여방수에대한문제를개선하였다. < 그림 3.56> 현장적용시방수문제 ( 좌 ), 방수문제개선 ( 우 ) ( 다 ) 배터리소모량개선현장에적용된누수음수집센서에서수집된데이터를통신모듈에서서버와통신을시도하였으나데이터전송이이루어지지않았을경우일 3회통신모듈에서서버로데이터전송을시도하도록되어있어배터리소모량이많아지는문제점이발생하였다. 이를통신모듈제어보드의시스템의명령을수정하여일 3회의통신시도를일 1회로변

153 경하였으며, 데이터전송이실패할경우익일통신시도시전일데이터도함께전송하도 록하여배터리소모문제를개선하였다. 라. 상수도관로부속시설물진단기술 (1) 개요비상시를대비하여밸브의성능을주기적으로점검하여밸브의성능을유지시키는기술 - 국산화및국내보급 - 비상재난시관로파손및수질사고에대한신속한대응 ( 구역고립 ) 비상시밸브고장으로다른밸브차단시광범위한구역고립으로단수구역확대 밸브의위치정보및개도율관리 (GPS 데이터를저장 ) 밸브의주기적점검으로개폐등밸브의성능을안정되게유지 고장으로판단되는밸브의상태점검및정비로밸브기능유지 폐기밸브의진단을통한교체여부등데이터보고서작성

154 < 표 3.27> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단시스템기술비교 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단시스템 구분기존기술개발기술 차이점 국내유사기술있음 - 전동힘을통한단순개 폐기능만가능 인력으로밸브작동시에적정한토크로개폐할수없음 인력에의한과다토크및연속적인개폐로밸브고장및휨기어파손 비연속적인밸브의유지관리로인하여시간, 유지관리비증대 - 주기적인관리가없어비상시동작에문제점이발생할수있음 장기간미사용 밸브의개 폐상태불명확 모든밸브에적용가능디지털식토크디스플레이장치는밸브작업의확실한지표를제공함 - 제조회사및밸브별로제공되는토크및회전수를정확히판단하여토크로밸브의원활한작동을유도 GPS 장착으로위치정보를 GPS 데이터로저장 낮은토크에서적정토크로 open/close 반복작동으로밸브고장방지및성능유지 - 주기적인관리를통한비상시밸브의원활한작동이가능 블록화를통한유수율제고 목표 국내선행기술이없어국산화로국내기술보급 재사용하고있는제수밸브중일반주철재가가장많고소프트실제수밸브, S.T.S 제수밸 브순으로사용하고있으며가격도일반주철제, 소프트실, S.T.S 순이다. 아래표는재질별 제수밸브의특성을잘나타내고있다.

155 < 표 3.28> 재질별제수밸브의특징 구분일반주철재게이트밸브소프트실제수밸브 S.T.S 제수밸브 재질 구조 회주철 구상흑연주철 황동봉, 일반구조용강 내식성스테인레스강재 내식성스테인레스강재재 몸통바닥에삽입홈이 몸통바닥의삽입홈에 몸통바닥의삽입홈에없는평면구조로고무의해디스크가고정되의해디스크가고정되디스크의면밀착에의고강재시트로수밀되고강제시트로수밀되한수밀유지는구조는구조 고무및테프론링에 그랜드패킹에의한스 그랜드팩킹에의한스의한스핀들부수밀유핀들부수밀유지핀들부수밀유지지 제수밸브의회전수는정해진규격없이구경과재질별로제작사의자체규격을가 지고있고오차범위 (±3) 까지생각할경우회전수만으로밸브의구경을판단하는것은한 계가있으나, 일부구경에대해대략적인근거로사용할수있다.

156 < 표 3.29> 재질별제수밸브의특징 구분일반주철재게이트밸브소프트실제수밸브 S.T.S 제수밸브 장 단점 부착성, 내식성, 내구성, 내후성이떨어지며위생상 좋지않은흑색바니쉬도 장으로부식및전식발생 내외면전체가밀착성, 내식 성, 내구성, 내구성이우수한에폭시수지분체도장으로 mm이상의두께로피복하므로물, 토양, 전류로부터금속을완벽하게보호하여부식및전식의위험이없음 보호피막이없이스테인레스강고유의내식성에만의존하고있어산업화에따른화학적토양오염이나산성토양, 해안지대, 습지및지하전류에의한전기부식에노출되는등부식환경변화에대한대비가없음 조작성 그랜드패킹밀착에의한스 핀들부수밀유지및금속간마찰밀착식지수와디스크의자중등으로수동운전조작이어려움삽입홈부의이물질침적 시완전한단수불가능 고무링기밀구조로스핀들 의구속이없어회전시마찰저항이없고스러스트와셔또는베어링이내장되어있어운전조작이쉬움고무몰딩디스크와밸브면 밀착으로완전단수가능 그랜드패킹밀착에의한스핀들부수밀유지및금속간마찰밀착식지수와디스크의자중등으로수동운전조작이어려움삽입홈부분의이물질침적시완전단수불가능 유체흐름 디스크삽입홈에의한단면변화 ( 마찰저항의증가로유 체의흐름이다소원활치못하며, 스케일이끼기쉬운곳임 ) 요철이없는단순한내면구 조 ( 마찰저항이적어유체의흐름원활 ) 디스크삽입홈에의한단면변화 ( 마찰저항의증가로유체의흐름이원활치못함 ) 유지관리 인장강도, 연신율이낮아충격에의한균열또는동파 의위험이높음 인장강도 : 20kgf/ mm2이상 연신율 : 없음균열등의파손시부분보수불가능으로전면교체필요 장시간사용후패킹재료교체시누수로인한작업성저하로배수본관의단수필요 인장강도, 연신율이높아충격에의한균열또는동파 의위험이적음인장강도 : 4,520kgf/ mm2연신율 : 10% 이상용접및절단등가공성이좋아고장시유지보수가능패킹교환시디스크상부의고무몰드가밸브덮개의상단부수밀을유지하여별도 의단수조치없이작업가능중량이일반주철게이트밸브에비해가벼워운반및관리가용이 내식성, 기계적성질, 가공성향상과금속조직의안정화를위해적절한열처리시행이필수적이나, 열처리를하지않는경우스테인레스강본래의우수한성질을기대할수없으며, 열처리시행여부에대한신뢰도미흡장시간사용후패킹재로교체시누수로인한작업성저하로배수본관의단수필요

157 < 표 3.30> 실험세부내용 구분밸브진단조사비고 조사목적 밸브의완전한개폐시험작동에의한정보수집 자세한정보기록및관리의용이 계획된수리및교체 조사대상수량측정개소 : 16 개소 ( 무주읍일원 ) 조사항목토크, 회전수, 밸브개도 ( 開度 ), 개폐여부 밸브진단장비 ERV-750) 토크수진단장비 (DNR-18) 조사장비 조사방법 밸브에 ERV-750을장착하여밸브정보의 DB화및저장된마찰음분석 조출자료 밸브개폐분석보고서 (DB자료포함 ) 결과적용 GIS자료밸브부분수정 밸브정보대장작성

158 < 표 3.31> 장비의특징 구분 ERV-750 DNR-18 비고 특징 및 효과 교체대상밸브의기능회복 교체대상에서제외하여교체비용 절감 불필요한노이즈를 3단계레벨로제거가능 데이터를통한예방정비로작업시 간절감 레벨변동, 필터설정, 최소음압치등을표시하여식별이용이 정기적인밸브예방정비 ( 시험작동 ) 본체메모리로 250개의음압치의 가필수 기록용이 정확한밸브정보 & 작업이력수집 USB포트를통한데이터전송용 용이 이 노후밸브기능회복 ( 수작업개폐 용이 ) 각종밸브류의개폐시발생하는마찰음을저장하고 DB화하여개 GIS에정확한밸브정보등록 폐의명확성및전산화자료활용 작업자의업무신속성및안전성향상 가능 GIS 도면분석현장시설물조사현장진단기장착 컨트롤러작동 VITALS 프로그램을이용한다운로드 데이터분석 < 그림 3.57> 밸브진단장비현장운용순서

159 < 그림 3.58> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단장비설계도 < 그림 3.59> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단장비설계도

160 < 그림 3.60> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단장비설계도 (2) 테스트베드관망의평가및시험적용 ( 가 ) 기술개요상수도관로부속시설물진단기술은비상시를대비하여밸브의성능을주기적으로점검하여관로부속시설물 ( 밸브 ) 의성능을유지시키는기술로밸브의제조회사및밸브별로제공되는토크및회전수를정확히판단하여토크로밸브의원활한작동을유도하는기술이다. ( 나 ) 테스트베드적용효과상수도관로부속시설물진단기술의적용효과는관로부속시설물 ( 밸브 ) 의주기적점검으로개 폐등밸브의성능을안정되게유지하며, 주기적인점검으로밸브의성능을안정되게유지할수있다. 이를통하여비상재난시관로파손및수질사고에대한신속한대응 ( 구역고립 ) 이용이해지고, 밸브의위치정보및개도율관리와폐기밸브의진단을통한교체여부등밸브이력에대한관리가용이해진다.

161 ( 다 ) 테스트베드현장적용과거민원 ( 수질 ) 지역분석에따른제수밸브 14개소에대한진단결과는관종 관경 매설년도 밸브상태등분류및기능적으로구분하여, 향후밸브의교체및수리시효과적인유지관리가될수있도록하였다. < 표 3.32> 적용대상관로 No. 주소관종관경 (mm) 매설년도 ( 년 ) 철개 규격 변실 규격 도종상태개 폐 1 대동면초정리 번지인근 S.F Ø220 Ø150 ASP 교체 OPEN 2 대동면초정리 번지인근 STS Ø220 Ø150 ASP 양호 OPEN 3 대동면초정리 번지인근 STS Ø220 Ø150 ASP 양호 OPEN 4 대동면초정리 번지인근 STS Ø220 Ø150 ASP 양호 OPEN 5 대동면초정리 번지인근 S.F Ø220 Ø150 ASP 양호 OPEN 6 대동면대감리 번지인근주철 Ø220 Ø150 ASP 7 대동면괴정리 번지인근주철 Ø220 Ø150 ASP 8 대동면초정리 번지인근주철 Ø220 Ø150 ASP 기능개선기능개선기능개선 OPEN OPEN OPEN 9 대동면초정리 번지인근 S.F Ø220 Ø150 ASP 양호 OPEN 10 대동면초정리 번지인근 S.F Ø220 Ø150 ASP 양호 OPEN 11 상동면대감리 14-2 번지인근 Ø220 Ø150 ASP 교체 UN 12 상동면대감리 10-9 번지인근 STS Ø220 Ø150 ASP 양호 OPEN 13 상동면대감리 10-9 번지인근 STS Ø220 Ø150 ASP 교체 UN 14 상동면대감리 68-1 번지인근 S.F Ø220 Ø150 ASP 양호 OPEN ( 라 ) 현장적용결과

162 No. 1 위치대동면초정리 번지인근일시 관경밸브재질변실상태매설년도도종철개규격개 폐 Ø100 S.F 양호 1997 ASP Ø220 OPEN 상세위치도 위치전경 밸브진단 진단그래프 Close RHI(F) : Right Handle Initiate(Final) Open LHI(F) : Left Handle Initiate(Final) 상 태 개도레벨치 FC FO - 구분진단결과분석결과 내용 Turn 제품표준매설밸브개도 (open&close) 17 (±3) - - 교체 소프트실밸브제품표준회전수는 17 (±3) 분석 밸브조작시회전도중에다량의물이새어나옴 해당밸브는정상작동이불가능함으로교체대상으로선정

163 No. 2 위치대동면초정리 번지인근일시 관경밸브재질변실상태매설년도도종철개규격개 폐 Ø100 STS 양호 1999 ASP Ø220 OPEN 상세위치도 위치전경 밸브진단 진단그래프 Close RHI(F) : Right Handle Initiate(Final) Open LHI(F) : Left Handle Initiate(Final) 상 태 개도레벨치 FC FO 189 구분진단결과분석결과 내용 Turn 제품표준매설밸브개도 (open&close) 9-18 (±3) 양호 스탠래스밸브제품표준회전수는 9-18 (±3) 밸브진단결과회전수는 16.5으로 100mm 정상범위분석 밸브조작평균토크는15-25정도이며, 조작최대토크는 50(Full Close) 진단결과밸브상태는양호

164 No. 3 위치대동면초정리 번지인근일시 관경밸브재질변실상태매설년도도종철개규격개 폐 Ø200 STS 양호 1999 ASP Ø220 OPEN 상세위치도 위치전경 밸브진단 진단그래프 Close RHI(F) : Right Handle Initiate(Final) Open LHI(F) : Left Handle Initiate(Final) 상 태 개도레벨치 FC FO 54 구분진단결과분석결과 내용 Turn 제품표준매설밸브개도 (open&close) (±3) 양호 스탠래스밸브제품표준회전수는 (±3) 밸브진단결과회전수는 14.3으로 200mm 정상범위분석 밸브조작평균토크는20-25정도이며, 조작최대토크는 50(Full Close) 진단결과밸브상태는양호

165 No. 4 위치대동면초정리 번지인근일시 관경밸브재질변실상태매설년도도종철개규격개 폐 Ø250 STS 양호 1999 ASP Ø220 OPEN 상세위치도 위치전경 밸브진단 진단그래프 Close RHI(F) : Right Handle Initiate(Final) Open LHI(F) : Left Handle Initiate(Final) 상 태 개도레벨치 FC FO 799 구분진단결과분석결과 내용 Turn 제품표준매설밸브개도 (open&close) (±3) 양호 스탠래스밸브제품표준회전수는 (±3) 밸브진단결과회전수는 23.0으로 250mm 회전수분석 밸브조작평균토크는 25-40정도이며, 조작최대토크는 100(Full Close) 진단결과밸브상태는양호

166 No. 5 위치대동면초정리 번지인근일시 관경밸브재질변실상태매설년도도종철개규격개 폐 Ø100 S.F 양호 1997 ASP Ø220 OPEN 상세위치도 위치전경 밸브진단 진단그래프 Close RHI(F) : Right Handle Initiate(Final) Open LHI(F) : Left Handle Initiate(Final) 상 태 개도레벨치 FC FO 101 구분진단결과분석결과 내용 Turn 제품표준매설밸브개도 (open&close) 17 (±3) 양호 소프트실밸브제품표준회전수는 17 (±3) 밸브진단결과회전수는 16.4으로 100mm 정상범위분석 밸브조작평균토크는 20-30정도이며, 조작최대토크는 75(Full Close). 진단결과밸브상태는양호

167 No. 6 위치대동면대감리 번지인근일시 관경밸브재질변실상태매설년도도종철개규격개 폐 Ø400 주철양호 1999 ASP Ø220 OPEN 상세위치도 위치전경 밸브진단 진단그래프 Close RHI(F) : Right Handle Initiate(Final) Open LHI(F) : Left Handle Initiate(Final) 상 태 개도레벨치 FC FO 209 구분진단결과분석결과 내용 Turn 제품표준매설밸브개도 (open&close) (±3) 기능개선 주철제밸브제품표준회전수는 (±3) 밸브진단결과회전수는 41.1으로 400mm 정상범위분석 밸브조작평균토크는 35-80정도이며, 조작최대토크는 125(Full Close). 양방향연속진단결과 2차진행의경우밸브기능회복확인

168 No. 7 위치대동면괴정리 번지인근일시 관경밸브재질변실상태매설년도도종철개규격개 폐 Ø400 주철양호 1999 ASP Ø220 OPEN 상세위치도 위치전경 밸브진단 진단그래프 Close RHI(F) : Right Handle Initiate(Final) Open LHI(F) : Left Handle Initiate(Final) 상 태 개도레벨치 FC FO 106 구분진단결과분석결과 내용 Turn 제품표준매설밸브개도 (open&close) (±3) 기능개선 주철제밸브제품표준회전수는 (±3) 밸브진단결과회전수는 41.3으로 400mm 정상범위분석 밸브조작평균토크는 30-65정도이며, 조작최대토크는 200(Full Close). 양방향연속진단결과 2차진행의경우밸브기능회복확인

169 No. 8 위치대동면초정리 번지인근일시 관경밸브재질변실상태매설년도도종철개규격개 폐 Ø400 주철양호 1999 ASP Ø220 OPEN 상세위치도 위치전경 밸브진단 진단그래프 Close RHI(F) : Right Handle Initiate(Final) Open LHI(F) : Left Handle Initiate(Final) 상 태 개도레벨치 FC FO 54 구분진단결과분석결과 내용 Turn 제품표준매설밸브개도 (open&close) (±3) 기능개선 주철제밸브제품표준회전수는 (±3) 밸브진단결과회전수는 42.0으로 400mm 정상범위분석 밸브조작평균토크는 25-75정도이며, 조작최대토크는 150(Full Close). 양방향연속진단결과 2차진행의경우밸브기능회복확인

170 No. 9 위치대동면초정리 번지인근일시 관경밸브재질변실상태매설년도도종철개규격개 폐 Ø350 S.F 양호 1999 ASP Ø220 OPEN 상세위치도 위치전경 밸브진단 진단그래프 Close RHI(F) : Right Handle Initiate(Final) Open LHI(F) : Left Handle Initiate(Final) 상 태 개도레벨치 FC FO 114 구분진단결과분석결과 내용 Turn 제품표준매설밸브개도 (open&close) 35 (±3) 양호 소프트실밸브제품표준회전수는 35 (±3) 밸브진단결과회전수는 34.3으로 350mm 정상범위분석 밸브조작평균토크는 20-40정도이며, 조작최대토크는 150(Full Close). 진단결과밸브상태는양호

171 No. 10 위치대동면초정리 번지인근일시 관경밸브재질변실상태매설년도도종철개규격개 폐 Ø350 S.F 양호 1900 ASP Ø220 OPEN 상세위치도 위치전경 밸브진단 진단그래프 Close RHI(F) : Right Handle Initiate(Final) Open LHI(F) : Left Handle Initiate(Final) 상 태 개도레벨치 FC FO 38 구분진단결과분석결과 내용 Turn 제품표준매설밸브개도 (open&close) 35 (±3) 양호 소프트실밸브제품표준회전수는 35 (±3) 밸브진단결과회전수는 34.2으로 350mm 정상범위분석 밸브조작평균토크는 8-15정도이며, 조작최대토크는 50(Full Close). 진단결과밸브상태는양호

172 No. 11 위치상동면대감리 14-2 번지인근일시 관경밸브재질변실상태매설년도도종철개규격개 폐 Ø200 - 양호 2000 ASP Ø220 UN 상세위치도 위치전경 밸브진단 진단그래프 상 개도레벨치 FC - Close RHI(F) : Right Handle Initiate(Final) Open LHI(F) : Left Handle Initiate(Final) 태 -3 - FO - 구분진단결과분석결과 내용 Turn 제품표준매설밸브개도 (open&close) 교체 스핀들탈착으로인해관경, 재질및개폐상태확인불가분석 해당밸브는정상작동이불가능함으로교체대상으로선정

173 No. 12 위치상동면대감리 10-9 번지인근일시 관경밸브재질변실상태매설년도도종철개규격개 폐 Ø200 STS 양호 2000 ASP Ø220 OPEN 상세위치도 위치전경 밸브진단 진단그래프 상 개도레벨치 FC 147 Close RHI(F) : Right Handle Initiate(Final) Open LHI(F) : Left Handle Initiate(Final) 태 FO 172 구분진단결과분석결과 내용 Turn 제품표준매설밸브개도 (open&close) (±3) 양호 스텐레스밸브제품표준회전수는 (±3) 밸브진단결과회전수는 16.5으로 200mm 정상범위분석 밸브조작평균토크는 10-20정도이며, 조작최대토크는 100(Full Close). 진단결과밸브상태는양호

174 No. 13 위치상동면대감리 10-9 번지인근일시 관경밸브재질변실상태매설년도도종철개규격개 폐 Ø100 STS 양호 1999 ASP Ø220 UN 상세위치도 위치전경 밸브진단 진단그래프 Close RHI(F) : Right Handle Initiate(Final) Open LHI(F) : Left Handle Initiate(Final) 상 태 개도레벨치 FC FO - 구분진단결과분석결과 내용 Turn 제품표준매설밸브개도 (open&close) 9-18 (±3) - - 교체 스텐레스밸브제품표준회전수는 9-18 (±3) 분석 변실이탈로제수밸브조작불가능 진단결과변실이동필요

175 No. 14 위치상동면대감리 68-1 번지인근일시 관경밸브재질변실상태매설년도도종철개규격개 폐 Ø100 S.F 양호 1999 ASP Ø220 OPEN 상세위치도 위치전경 밸브진단 진단그래프 상 개도레벨치 FC 147 Close RHI(F) : Right Handle Initiate(Final) Open LHI(F) : Left Handle Initiate(Final) 태 FO 172 구분진단결과분석결과 내용 Turn 제품표준매설밸브개도 (open&close) 17 (±3) 양호 소프트실밸브제품표준회전수는 17 (±3) 밸브진단결과회전수는 16.5으로 100mm 정상범위분석 밸브조작평균토크는 5-15정도이며, 조작최대토크는 50(Full Close). 진단결과밸브상태는양호

176 마. 재해대응형공기주입식누수탐사기술개발 (1) 개요정수장에서만든수돗물을공급하는과정에서의누수는노후한수도관로의접합부가이완또는이탈되거나, 수도관이오래되어녹이슨부분이침식되어누수공이생기거나, 토양또는지하철에서누설되는전류에의한부식으로누수공이발생되어수돗물이새게된다. 이러한누수는땅속에거미줄처럼얽혀있는수도관로에서의누수를발견하고, 수리를하더라도, 동일관로의여기저기에서새롭게발생하게된다. 또한발견하기도어려워기존의누수구멍이확대되어시간이흐르면서누수공이커지므로누수량도증가하게된다. 중요한것은 물 이라는자원이무한적인자원이아니라유한자원이라는점이다. 수자원의부족은인간생활의기본적인삶에대한위협과직결되는주요한문제이므로상수도사업에있어서유수율증대는가장중요한사안으로대두되고있다. 따라서누수탐사작업은수도관에서의누수를방지하여인간에필요한자원을지키고, 수도사업자의경영개선으로지속적인노후관정비사업을추진할수있고, 시민에게보다좋은서비스개선에이바지할것이다. (2) 국내외기술동향 - 관련기술분야의국내외현황및기술발전동향 / 경향분석 2000년초반휴대용 ( 유선 ) 누수진단장비보급 2000년초반 AMR시스템에연계할수있는누수진단시스템출기 ( 국외 ) 2000년초반수압모니터링을이용한누수진단시스템출시 2000년중반 ( 주 ) 와콘누수감지파이프출시 2000년중반이후단거리 (RF) 무선누수진단장비보급 2000년중반 U-city구축사업에실시간누수진단 2000년후반 GSM기반누수감지시스템출시 ( 국외 )

177 < 표 3.33> 관련기술의시장규모 ( 과거 ~ 현재 ~ 미래예측 ) 1980후반 누수저감에대한중요성인식 1986년 IBRD차관으로지자체누수탐사장비보급 1990년대 누수탐사민간용역시작 2006년 상수도관망기술진단 환경부고시 (5년마다한번씩시행 ) 년간 300억시장 2007년 2009년 2009년 2009년 누수량 733,854,914ton, 누수손실금액 5,250억 ( 누수로인해발생되는하수도비용, 사고수선비용등제외 ) - 매년발생되는비용조달청공고기준년간 200억정도누수저감용역발주 ( 상수도시설관리주체의자체의누수저감비용제외 ) 상수관망최적관리시스템구축 환경부고시태백, 정선, 정선, 영월구축시범사업 - 사업비 1,000억추정전국 30개권역으로통합계획관리자들에의한누수저감용역이현저히증가하고있음프랑스, 영국등유럽과오스트리일리아, 호주등아시아에누수감시시스템구축중 2011 년현재 U-city 등현재시범사업들이적용 미래 현재의사후관리 ( 누수저감 ) 시스템에서사전관리 ( 누수감시 ) 시스 템으로변화예상 국내시스템구축시시장예상규모 년총관로연장 : 70,000km - 500m당 1개의센서적용 : 140,000개 - 150만원 / 개소적용총비용 : 2,100억원 - 전국 30개통합운용센터구축 : 300억원 - 년간시스템유지관리비용 : 240억 ( 구축비 10%) - 년간통신비용 : 168억원 ( 월10,000원 / 센서 ) (3) 누수탐사개요

178 누수탐사를위한청음조사작업은지상및지하에서발생하는복잡한소리중에서청음봉이나누수탐지기를이용하여누수음을판별하고, 누수지점을찾아내는작업이다. 누수음은수도관내의물이수도관밖으로분출하면서관벽과마찰할때발생하는마찰음과지중의수도관을감싸고있는여러종류의토질과접촉하면서충격음등이복잡하게합성되어관, 토사등을매체로전달되어서땅위로전달된다. 그런누수음에의한주파수는수도관주변의토질, 포장의종류, 수도관의재질및땅속의토질상태와누수된물의상황등조건에따라크게변동한다. 특히비금속관은금속관보다도누수음의전파가떨어지기때문에청음조사작업에의한누수위치를찾아내는작업이상당히어렵다. 지방자치단체에서상수도사업을함에있어서유수율제고를위한누수탐사는필수적인중요한업무로유수율향상을위한여러단계중처음과마지막을담당하는분야로정리된다. 현재의누수탐사작업은음청식장비, 상관식장비, 종합진단장비등여러장비를활용하여탐사하고있으나결국마지막은숙련된탐사자가노면청음조사를통하여최종누수지점를찾아내야한다. 누수탐사를하다보면현장주변에누수징후는있으나, 현장여건상주변소음에의하여노면정밀탐사를실행하여도정확한누수지점을찾기가힘든경우가많이있다. 이는누수탐사경험자는누구나겪는스트레스로누수징후지점을발견하고누수수선작업을위하여도로굴착작업을하였으나누수가아닌것으로판정되는오탐의부담감때문이다. 하지만지금소개하는에어주입식누수탐사공법은숙련된탐사자가오탐에대한강박감과조바심없이아주쉽게누수지점을찾아누수지점을표기하고누수수선작업을입회할수있을것이며. 때로는누수지점표기보다누수혐의구간찾기가힘들다는느낌이올것이다. (4) 적용분야 상수도급 배수관로누수지점탐사 (5) 공법소개 1) 에어주입식탐사공법, 2) 에어 + 가스탐사공법, 3) 가스탐사공법세가지가있으며, 지금 소개하는공법은에어주입식탐사공법이다.

179 누수탐사작업은지하땅속에서발생하는누수음중소량의누수 ( 복원누수 ), 상수도관로가누수로인하여땅속에서누수부위가물에잠겨서누수발생시청음장비 ( 누수소리 ) 의한계성으로탐사가불가한경우가많다. 이러한한계성의대안으로에어주입식탐사공법은각종도시소음에의하여야간에이루어지고있는누수탐사작업을주간에누수탐사를할수있으며, 각종도시또는현장에서발생하는소음에크게영향을받지않으며 ( 차량소음등무관 ), 누수지점을확인하기위한천공 ( 보링 ) 작업이필요없고. 누수지점을짧은시간에발견할수있는등누수탐사작업에새로운기법으로오탐률도적다. (6) 탐사방법에어주입식탐사공법은상수도시설물청음조사 ( 밸브류청음, 수용가청음 ) 를통하여누수음의징후가가장높은수용가미터기를통하여에어를주입하는방식이다. 에어주입압력은기존상수도의압력보다 1~2 kgf/ cm2높게설정하여물의흐름방향으로천천히주입하여소량의에어가물과같이이동하여누수지점에도달하면누수공으로분출될할경우물컵에빨대를넣고살살불면뽀글뽀글소리가나는것과같은음이발생하는특유의소리를만들어낸다. 이압력은 1~2 kgf/ cm2로수도관에서주. 야간의압력차이허용범위이내이며, 소량의에어가주입되어누수공으로모두방출되므로주변관로에영향없음. 원거리구간의관로에짧은시간 ( 주입시간누수지점에따라 10~30분소요 ) 에압력주입으로압력상승은일어나지않고에어는누수공으로분출됨. 특히대기중의공기를이용하기때문에수질에는전혀영향을미치지않는것이장점이다. < 그림 3.61> 장비차량장착모습

180 < 그림 3.62> 노면정밀탐사전경

181 < 누수탐사흐름도 > 누수탐사계획수립 자료분석 -> ( 유수율, 야간최소유량분석 ) 현장조사 -> ( 관로노선, 하수도유량, 시설물 ) 징후 밸브류 청음조사 수용가청음조사 에어주입점선정 -> ( 공법적용 ) 탐사 정밀탐사 누수적출보고 누수복구 > 효과분석

182 (7) 테스트베드관망의평가및시험적용 ( 가 ) 개술개요재해대응형공기주입식누수탐사기술은청음조사 ( 밸브류청음, 수용가청음 ) 시누수음의징후가가장높은수용가미터기를통하여관내수압보다 1~2kg/cm 2 높게설정하여물의흐름방향으로에어주입후누수음을크게하여누수탐사를수행하는기술이다. ( 나 ) 테스트베드적용효과관내수압보다 1~2kg/cm 2 로수도관에서주 야간의압력차이허용범위이내이며, 소량의에어가주입되어누수공으로모두방출되므로주변관로에영향을주지않는다 ( 원거리구간의관로에짧은시간 ( 주입시간 : 주입시간누수지점에따라 10~30분소요 ) 에압력주입으로압력상승은일어나지않고에어는누수공으로분출됨 ). 특히대기중의공기를이용하기때문에수질에는전혀영향을미치지않는장점이있다. ( 다 ) 현장적용 에어주입식누수탐사장치의현장적용은수용가미터기를통하여에어를주입하여주변 청음식누수탐사를수행한다. < 그림 3.63> 에어주입식누수탐사적용 ( 라 ) 현장적용결과

183 누수지점분석분석개소비고 PE 관종별 와사관 잔존관 15 개소 관종별분석결과 PE : 12 개소 (80%) 기타 ( 미복구 ) 15mm 16mm 25mm 관경별 50mm 15 개소 관경별분석결과 16mm : 8 개소 (53%) 150*50mm 200*50mm 기타 ( 미복구 ) 자연누수 ( 노후 ) 원인별분석결과 원인별 타공사 15 개소 자연누수 ( 노후 ) : 11 개소 (73%) 기타 ( 미복구 ) 연결부 부위별 관체 ( 세들 ) 잔존관 15 개소 부위별분석결과 연결부 : 11 개소 (73%) 기타 ( 미복구 )

184 누수지점탐사보고서 전자청음봉, HG10-A2

185 전자청음봉, HG10-A2

186 전자청음봉, HG10-A2

187 전자청음봉, HG10-A2

188 전자청음봉, HG10-A2

189 전자청음봉, HG10-A2

190 전자청음봉, HG10-A2

191 전자청음봉, HG10-A2

192 전자청음봉, HG10-A2

193 전자청음봉, HG10-A2

194 바. 비상시상수도관로내오염물질제거및공급기술 (1) 개요본기술은상수도관을세정할수있는장치에관한것으로상수도관은길이가길고내부에협소한공간으로인해작업자가직접청소하기가어려운문제점이있어왔다. 그래서, 이를해결하기위한다양한기술이있는데, 관련된종래기술중하나로는상수도관내부에직접청소할수있는장치가개발되어있다. 종래의상수도관을세정하는방법의일례로 ' 상수도관세척장치 ' 에는상수도관내부에전진수단에의해이동하여고압수및브러쉬에의해내벽을세정하는로봇형의기기가있으나, 이러한기기는이동하기위한동력과브러쉬를회전시켜야하는등각종부품의수가수십가지필요하므로고가인문제점이있어왔고, 시간이많이걸릴뿐만아니라세척을위한물사용량이많아세정후오염수를처리하는문제점이있어왔다. 본기술은이동식상수도관세정장치에관한것으로, 차량에설치된맥동펌핑장치에의해세정이필요한상수도관에간편하게연결하여세정할수있는이동식상수도관세정장치에관한기술이다. 이동이간편하며간단한구조로상수도관에바로연결하여세정할수있고세정을위한준비시간과세정시간을단축시킬뿐아니라오염수를현장에서즉시정화할수있는상수도관세정장치를제공하고자하는데그목적이있다. 본기술을이용하면, 다음과같은효과를기대할수있을것이다. 우선, 차량에수처리장치가탑재되어있어이동이쉽고, 세정이필요한상수도관에바로연결하여세정을할수있어이동의번거로움과세정을위한준비시간과세정시간을단축시킬뿐아니라오염수를현장에서즉시정화할수있어낭비되는자원의소비를막고오염수의처리문제를해결할수있으며세정시시간과비용을절약할수있다. (2) 국내외기술동향 1 아시아개발은행, 중국폐수재이용처리장개선에 2.4억달러차관제공 WaterTech Online 아시아개발은행 (ADB) 은중국의 Beijing Enterprises Water Group과중국내폐수처리시설용량을증대하기위한목적으로 2.4억달러의차관제공에대한계약을체결했다. 10년간대출로 2019년까지연간 6억톤의폐수를처리하기위한것으로폐수처리장의개선등을통해재이용설비를추진해산업용냉각수공급및공원 / 정원의살수용으로사용예정이다. 2 중동두바이, 물공급과전력공급의다목적용도담수화프로젝트추진

195 Processing 담수화처리에서는많은물을필요로하며산업체에서는물과전기의지속적공급을위한대책이절실히필요하므로두바이에서는특히물공급의지속유지정책을추진하기위한방안수립에착수했다. 두바이에서는물공급과전기공급의 2가지목적으로담수화기술을도입하는것을보다경제적인방법으로고려하는데, 이는이들플랜트의사용원료로는자체적으로보유량이충분한천연가스및액화천연가스를사용하고있기때문이다. 3 이스라엘 IDE사, 미국칼스배드담수화플랜트에 Flowserve사펌프공급 Desalination & Water Reuse 이스라엘 IDE사는미국캘리포니아칼스배드 (Carlsbad) 해수담수화플랜트에대형수직형해수취수용펌프로 Flowserve사제품을공급하기로결정했다. IDE사는 18만 9250톤 / 일규모의 Carlsbad 담수화플랜트의설계및운전을담당하며이번프로젝트는 2015년 4월공사완료예정이다. 프로젝트공사가완료되면북미지역의가장큰규모의담수플랜트가된다. 4 Membrana사, Ultra PES 재질의대규모여과면적의 UF 모듈개발 Desalination & Water Reuse Membrana사에의해 91m2의멤브레인표면적을갖는새로운 UF 멤브레인모듈을발표했다. 이런높은여과는표면적으로 UF 시스템설계시설치모듈수를적게하고부속장치들을줄이는효과를얻을수있다. Membrana사의 Liqui-Flux W20 모델인이제품은 4.5~14m3 /h의처리유량플럭스를가지며 UltraPES 재질로제작, 내압식 (inside-out) 으로운전되며지속적으로높은수질의생산수를얻을수있는특성을갖고있다. 5 McIlvaine 보고서, 담수화공정시장규모 2014년에 47억달러로전망 Flow Control 담수화공정에사용되는부품별시장규모가 2014년에 47억달러규모가될것이라고 McIlvaine사가발표했다. 이에의하면수처리용케미칼이 7억달러, 펌프 5억달러, 밸브류 3.5억달러, macrofiltration 0.9억달러, 카트리지 0.6억달러, 침전및원심장치 0.5억달러, cross-flow 멤브레인및대체용모듈이 30억달러등으로분류된다. 6 아랍에미리트, 대규모태양열이용담수화 / 전력생산플랜트추진

196 Desalination & Water Reuse UAE의 Rus Al Khaimah 지역에서세계에서가장큰규모의태양열이용담수화플랜트입찰이추진된다. 이프로젝트는유틸리티회사인 Utico Middle East사에의해추진되며 Utico사는이미 PQ심사를통해선정된업체와공동개발을추진하고있다. RO 기술을이용해 10만톤 / 일규모의담수화플랜트와 20MW의태양열발전을위한프로젝트이다. 7 호주, 사막지역에서 MD기술이용한 memsys unit의지하수담수화추진 Desalination & Water Reuse 호주의국립담수화센터 (NCEDA) 는 First Water사와공동으로호주의 Great Victoria 사막지역에서 18개월간 memsys unit의운전을성공적으로이뤘고, 이후전반적인테스트를수행하고있다. 농축수에는케미컬스케일발생의문제가없으며현재이장치는기존의발전기부터동력을얻으며유입수는 hypersaline 특성의 300m bore로부터공급한다. 현재생산되는물량은너무적어서지역주민에게공급하기에는충분하지않은수준이다. 8 셰일가스굴착용수처리장치, Dow사의 UF/RO 멤브레인적용 Desalination & Water Reuse 생산수를청정수, 염수, hydro-carbon 함유수로변환시켜주는물의재이용공정에 Omni Water Solution사의 HIPPO 브랜드의모바일수처리장치가사용된다. 이장치에사용되는멤브레인은 Dow사의 UF/RO멤브레인이장착돼있다. 이장치는 shale hydraulic fracturing 공정에서발생되는 2만 9000톤의공정발생수를처리하는장치로주로경도및붕소를제거한다. 9 BioAir Solution사, 필터기술이용한폐수처리장악취제거장치개발 Water World Filter Technology를이용해폐수처리장에서발생되는악취제거를제어하는장치를개발했다. BioAir Solution사는생물학적악취제거전문사로폐수처리장에자체브랜드인 biotricking filter 장치의 100번째설치를완료했다고발표했다. "EcoFilter" 브랜드의시스템으로폐수처리장내유기물 / 무기물관련냄새제거를하고, 수분함유량, ph 및영양물질함유량등을조절할수있다. 10 인도물수요급증, POE 에서의수처리시스템건설함께증가

197 WaterTech Online 글로벌시장조사기관인 Research and Markets사는인도에서의상업용 / 도시용수처리시스템시장에대한종합보고서를발표했다. 인도에서의물수요는 2050년까지배이상증가할것으로예상되는가운데현재도지속적으로물공급이하향추세에있다. 또한지하수내에충진되는양보다훨씬빠르게진행되는지하수채수로인해상당한지역에서물위기가커지고있다. 따라서인도국가에서는 POE 위치에서의수처리시스템추진이빠른속도로진행되고있는추세이다. 11 나노촉매제이용먹는물의아질산염등제거기술개발 Processing 미국텍사스소재 Rice 대학연구팀들은나노촉매제 (nanocatalysts) 를이용해먹는물속의아질산염 (nitrite) 을제거하는기술을개발했다. 이러한촉매제는보통비료공급으로발생하는물속의아질산염을쉽게파괴하는기능을갖고있다. 연구팀들은오랜기간동안금 (Au) 과팔라디움 (Pd, palladium) 소재의나노촉매제에대한연구결과이들이기존촉매제보다물속의질산염및아질산염파괴에효율이더우수함을증명했다. 12 McIlvaine 보고서, 2014년 crossflow 멤브레인관련시장규모 103억달러전망 Flow Control 글로벌 cross-flow 멤브레인관련시장이 2014년에 103억달러가될것이라고 McIlvaine 사의 "RO, UF, MF World Markets" 보고서가전망했다. 이를지역별로보면동아시아가 31.9억달러, 북미 NAFTA지역이 23.9억달러, 서유럽 15.9억달러, 중동 11.2억달러, 서아시아 7.9억달러, 남미및중미지역이 4.6억달러, 아프리카 3.8억달러그리고 CIS 지역이 2.5억달러동유럽이 1.3억달러순이될것으로보인다. 13 폐기물처리 / 폐수처리분야글로벌시장규모, 2014년에 592억달러전망 WaterTech Online BCC Research사의폐기물처리및폐수처리분야에대한글로벌시장보고서 (Waste and Wastewater Treatment Technologies: Global Markets) 에의하면전세계폐기물및폐수처리관련제품및설비시장은 2013년 530억달러에서 2014년에는 592억달러로증가하며, 이후로매년 CAGR 10.2% 비율로 2019년에는 963억달러에달할것이라고전망된다.

198 14 멕시코, 이스라엘 Mekorot와지하수수질보호위한협력관계구축 WaterTech Online/The Jewish Voice 멕시코의환경자원부는이스라엘국립수처리 / 수자원관리회사인 Mekorot사와멕시코내지하수수질보호를위한협력관계구축을위한협약을체결했다. 이협약으로 Mekorot사는지하수수질보호, 지하대수층의개발및개선, 수자원복구를위한수질컨트롤등분야에대한기술지원을할예정이다. 15 미국버진아일랜드, 컨테이너타입의 SWRO 담수화설비설치가동 Desalination & Water Reuse 미국버진아일랜드의새로운담수화플랜트의완공에이은공식기공식이진행됐다. 이번프로젝트를위해 Seven Seas Water사는발전소부지내에 8300톤 / 일규모의해수담수화플랜트를버진아일랜드의물 / 전력관리청 (WAPA) 과 20년간의 PPP(Public-Private-Partnership) 로추진했다. Seven Seas Water사는지난 2009년에도기존처리설비의고장에대해총 5680톤 / 일규모의 12기의컨테이너타입의 SWRO 장치를패스트트랙으로공급해물부족사태를미연에방지한바있다. 16 Nature저널, 대륙붕해저지하에대규모청정수존재발견 WaterTech Online 전세계적으로대륙의대륙붕에인접한해저지하에대규모의청정수자원이매장돼있으며주로호주, 중국, 북미및남아프리카지역에걸쳐있다고포브스지가발표했다. 이는 Nature 저널에도호주과학자팀들이연구결과보고서에근거해게재됐다. 최근 Oil/Gas 산업의지하추출목적으로시행된해저내의물에관한분석을기초로한연구보고서에의하면저염분의물이 5십만 km3 물량으로대양해저내의대수층에매장돼있다고한다. 17 비듬제거샴푸의클림바졸성분, 살균제사용으로수질악화초래 WaterTech Online "Environmental Toxicology and Chemistry" 저널에많은양의살균제 (fungicide) 가함유된비듬제거용샴푸가수질에나쁜영향을미치고있다는연구결과가발표됐다. 의사처방없이마음대로판매가능한비듬제거용샴푸에는항균작용물질인클림바졸 (climbazole) 성분이사용되는데, 이물질은일반폐수처리장에서완벽한제거가이뤄지지않으며처리후에도보통 0.5ug/l 농도로존재하고있다. 이러한물질은아주미세한농도라도조류및어류등에해를주게된다.

199 18 중국내펌프시장, 2018년에 140억달러로 3배성장전망 WaterTech Online TechSci Research사의연구보고에의하면중국내펌프시장은 2012년 52억달러에서 2018년에 140억달러로 3배성장할것으로전망된다. 중국내의청정수자원은 2000 년 ~2009년사이에 13% 감소를기록했다. 이러한가용청정수자원의감소및수요의급격한증가는펌프의매출이증가되는요인이되고있다. 19 Frost & Sullivan, 선박평형수수처리시장 2023년까지 31.4억달러로증가 WaterTech Online Frost & Sullivan 발행의보고서에의하면 ballast water 수처리시장의급격한성장이예상된다. 2013년기준 4.6억달러의시장이연평균성장률 CAGR 21% 로 2023년까지 31.4억달러로증가, 기존선박의선박평형수에대한개선 (retrofit) 작업이시장규모의대부분을차지할것이며 2018년에최대치를기록할것이라고전망이다. 사용자측에서의최대수요처는 bulk carrier 선박및 oil/chemical tanker선박으로발표했다. 20 미국 Cal Am사, 담수화프로젝트설계및시공, CDM사와계약추진 Desalination & Water Reuse California American Water(Cal Am) 사는총 3.2억달러의 Monterey Pennsylvania 물공급프로젝트의한부분으로담수화플랜트설계및시공을 CDM Constructor와추진하기로했다. CDM사는담수화프로젝트에 8600만달러의제안서를제출, 기존의다른 4개사의 9000 만 ~1억달러제안서중가장최저의금액이다. 21 Amiad사, 미국항공모함에 RO 전처리필터로공급하기위한계약체결 Desalination & Water Reuse Amiad사는미해군의 John F. Kennedy 항공모함에자체의자동세정스크린 (self-cleaning screen) 필터장치를공급하기위한계약을체결했다. 이는 2013년 11월 Gerald R. Ford 항공모함에 Amiad사필터가성공적으로공급ㆍ설치된데에따른후속조치이다. 이장치는항공모함내에설치된 RO시스템을보호하기위한전처리공정으로사용되며이로서멤브레인시스템의운전비용절감및멤브레인수명을연장시키는역할을한다.

200 22 WRI, 국가별물스트레스 (water stress) 순위발표 WaterTech Online WRI(Water Research Institute) 는전세계의국가별ㆍ지역별로물스트레스정도를나타내는순위를발표했다. 총 181개국가및 100개의하천을대상으로했으며이중 19개국가는가장높은 5등급을, 37개국가는그다음으로높은 4~5등급을나타내며가장물스트레스가심한국가는서부사하라, UAE, 트리니다드토바고, 싱가포르및샌마리노등으로되어있다. < 그림 3.64> 브러시를이용한관내이물질제거를위한세척장비 < 그림 3.65> 세척절차

201 < 표 3.34> 세척장치의성능 항목 구경 75 ~ ~ 350 세척거리 200 m 200 m 200 m 200 m 세척속도 12 m/ 분 12 m/ 분 6 m/ 분 3~4 m/ 분 세척헤드투입구경 고압세척기압력 200 kg/cm2 200 kg/cm2 200 kg/cm2 200 kg/cm2 고압세척기수량 50 L/ 분 50 L/ 분 50 L/ 분 50 L/ 분 < 그림 3.66> 100 관의세척장치헤드

202 < 그림 3.67> 250 관의세척장치헤드 세척전 세척후 < 그림 3.68> 세척전후사진 (3) 개발내용 재난시상수도관로파손으로인한오염물질유입으로오염된물을처리하여재이용

203 < 그림 3.69> 비상시상수도관로내오염물질제거및공급기술개략도 < 그림 3.70> 상수도관세척흐름도 ( 좌 ), 오염세척수재이용 ( 우 ) - 상수관로세척수처리장치내용 1. 상수관 200m 내물량 (6.3m3) 수로물채움 ( 용량 10m3 ) - wp 및 cp의회전수에따라흐르는양변화 2. 공기압축기로 ( 공기 +sand, 또는물분사방식 ) 오물제거 -집전기로집전 3. 순환시용량 (23~24m3/h) cp인입축압력 3~5kg/ cm2 ( 토출압 2.5~4.5kg/ cm2 ) - 수충격필요

204 4. 막여과속도 (300 m3 / m2 day=12.5m/h) - 막간차압 (3~5kg/ m2 )- 순환 (1 시간 )- 배출활용 이동용트럭차량에탑재하는물량을 10 m3 /h 1 차관내부오염물질제거장치설치경우막여과속도 (300 m3 /day) 설정 - 하수도시설기 준적용

205 < 그림 3.71> 상수관로세척수처리장치필터설계도

206 < 표 3.35> 기존기술과개발기술의차이점 기존기술 개발기술 하수처리위주의수처리 모든배수관및송수관급수관에적용 장치 가능 대규모고정식수처리장 재난시상수도관로파손으로인한오염 치가대부분수처리장치의비용이고가 물질의유입으로오염된물을처리하여먹는물로이용 평상시에관로의유지관리를위한플러 내용 싱등에서발생한세척수를방류수수질기준에적합한수준으로처리할수 있음 관내세척시관로내의물을반복사용하므로막대한양의물이사용되는것 을방지 필터로정수된물은길거리에배수를 하여도수질오염에걱정이없음 (4) 테스트베드관망의평가및시험적용 ( 가 ) 기술개요비상시상수도관로내오염물질제거및공급기술은상수도관을세정할수있는장치로차량에설치된필터와맥동펌핑장치에의해세정이필요한상수도관에간편하게연결하여세정을할수있는이동식상수도관세정기술이다. ( 나 ) 테스트베드적용목표이동이간편하고간단한구조로설계되어있으며, 세정을위한준비시간과세정시간을단축시킬뿐만아리나오염수를현장에서즉시정화할수있는상수도관세정장치를제공하고자하는데목적이있다. ( 다 ) 테스트베드적용효과차량에탑재되어있어이동이용이하고세정이필요한상수도관에바로연결하여세정을할수있어이동의번거로움과세정을위한준비시간및세정시간을단축시킬수있다. 또한, 오염수를현장에서즉시정화할수있어낭비되는자원의소비를막고오염수의처리문제를해결할수있으며세정시시간과비용을절약할수있다.

207 ( 라 ) 테스트베드현장적용 1 성남 Pilot Plant 적용 개요 - 비상시상수관로오염물질제거를위한이동용세척장치실험 설계 - 구성 : 라인펌프, 판넬, 인버터, 하우싱, 배관, 고압호스등 - 무게 : 1000kg ( 하우징350, 펌프350, 강관부속류300) - 조건 : 배급수관망내의침전물제거실험단방향플러싱속도유지 (0.65~2.3m/sec, UDF) - 관경, 유속, 시간측정 : 관경 100~150mm(3m/sec, 모래제거가능 ) 200mm (2m/sec, 침전물제거 ) 300mm(1.3m/sec, 침전물제거 ) : 휠터하우싱처리시간 (200m3/h) 시험 - 장소 : 성남정수장내 Pilot Plant - 시험 : 여과기능여부 (100~150mm 관경의유속, 유량및탁도측정 )

208 < 그림 3.72> 이동식세척장치가적용된관로도면 2 부산시현장적용 개요비상시상수도관로오염물질제거를위한이동용세척장치의현장적용은부산광역시초량동과개금동 2지점의관말지역에서현장적용을진행하였으며, 대상현장은 2지점모두지하식소화전이설치되어있다. < 그림 3.73> 대상현장위치도 ( 초량동 )

209 < 그림 3.74> 대상현장위치도 ( 개금동 ) 현장적용방법적용방법은소화전과이동용세척장치를연결하여관로내의수돗물을공급받아필터를거쳐퇴수하는방식으로현장적용을진행하였으며, 통수는 1시간동안진행하였다. 이동용세척장치의전단과필터를거친후단에서물을채수하여 10분단위로탁도를측정하였다. < 그림 3.75> 현장적용모습 ( 초량동 )

210 < 그림 3.76> 현장적용모습 ( 개금동 ) ( 마 ) 현장적용결과 1 성남 Pilot Plant 적용결과

211 실험명실험일자실험내용 연구기관이동식수처리장치 pilot-plant 적용실험담당자 2015년 5월 29일 1. 펌프흡입측음압발생문제해결을위한보조물탱크설치 2. 이동식수처리장치활용을위한테스트베드관로내유속측정 1. 음압발생문제 ( 주 ) 서용엔지니어링김봉춘, 장경진 - 원인 : 순환관로내물부족문제 1) 수처리장치에서소화전까지의연결호스가 PE재질또는소방호수로관로내압력에따라팽창 수축하면서단면적증가하여전체적으로빈관형태의구간발생 2) 기존관로내공기가잘빠지지않아빈관발생 - 해결 1 : 추가물공급탱크설치 1) 챔버탱크와추가물탱크 15mm 호스로연결하였으며 시간이소요되긴하나압력의정상화상태를확인할수있었음 - 해결 2 : 관로내공기를배출할시설물이없었으나해당물탱크를이용하여관로내 공기배출확인 실험 결과 - 추가조치예정사항 1) 챔버탱크와보조물탱크의연결을엑셀호스 (15mm) 를이용하였으나압력 (-) 으로인해호수가찌그러드는현상이발생, 보조탱크의물을원할히공급하는데문제가있어고압호스로교체예정. 또한, 향후장비보완시챔버탱크과보조물탱크를탑재하고챔버탱크와보조물탱크의연결은50mm 이상의 STS배관으로확장연결이필요. 2. 관로내유속측정 - 구성 : 펌프토출 -> PE 호스 150m -> 소화전 -> 주철관 100M -> 소화전 -> 펌프흡입 - 펌프주파수별유속 (100mm 기준 ) - 200mm 일경우유속약 1/4 로감소될것으로예상 펌프검토필요.

212 실험명실험일자실험내용 연구기관이동식수처리장치 pilot-plant 적용실험담당자 2015년 8월 18일 1. 챔버와보조물탱크간에고압호스적용하여압력 ( 음압 ) 안정화확인 2. 수압및유량측정 3. 이동식수처리장치를통한탁도저감실험 ( 주 ) 서용엔지니어링김봉춘, 장경진 1. 음압안정화 - 내용 : 장치운전시물부족현상으로인한음압발생 ( 약 0.3kgf/cm2) 하며음압발생구간은펌프전단약 10여m구간 - 원인 : 순환관로내물부족 ( 에어포켓, 호스단면증가 ) 으로현장에서도발생가능 - 해결 : 고압호스및물탱크적용으로추가물공급을통해점차적음압이사라지며 안정화됨. - 추가예정 : 안정화속도 (60Hz 에서약 10 분 ) 를증가시키기위해 32mm 고압호스적용검토 2. 관로내유속및수압측정 - 구성 : 펌프토출 -> PE 호스 150m -> 소화전 -> 주철관 100M -> 소화전 -> 펌프흡입 실험 결과 3. 탁도저감실험 장치운전후평균약 5 분이내로 NTU 방류기준치 (10NTU) 이하로저감

213 실험명실험일자실험내용 이동식수처리장치 pilot-plant 적용실험 2015년 9월 15일 1. 이동식수처리장치를통한탁도저감실험 2. 필터교환후시험및챔버세척 3. 테스트베드실험종료, 필드테스트예정 연구기관담당자 ( 주 ) 서용엔지니어링김봉춘, 장경진 1. 탁도저감실험 실험 결과 필터교환후거의 0 에가까운 NTU 값확인. 2. 시간에따른음압안정화재확인. 3. 설계상수질및유량수압을모두흡족하였음. 4., 향후진행예정 -> 최종시운전개념으로펌프효율확인예정 ( 펌프텍코리아 ) -> 테스트베드에서의시험은종료하고실제적용가능한필드에서테스트필요함 현장여건및장치의이동방법, 전원공급방법검토후필드테스트진행예정

214 2 부산시현장적용결과현장적용후탁도측정결과두지점모두초기탁도는높은것으로나타났으며, 필터를거치기전에비해필터를거친후의탁도가낮게측정되었다. 이는비상시상수도관로오염물질제거를위한이동용세척장치의필터의필터링효과가있다는것을알수있다. < 표 3.36> 탁도측정결과 ( 초량동 ) 현장위치 부산초량동 실험일시 :23 시작 ~ 11:23 종료 탁도측정 측정시간 전 (NTU) 후 (NTU) 10: : : :

215 < 그림 3.77> 탁도측정결과 ( 초량동 ) < 표 3.37> 탁도측정결과 ( 개금동 ) 현장위치 부산개금동 실험일시 :35 시작 ~ 14:35 종료 탁도측정 측정시간 전 (NTU) 후 (NTU) 13: : : : :

216 < 그림 3.78> 탁도측정결과 ( 개금동 ) 현장적용후필터를확인한결과관내부유물및침전물, 벗겨진도장재등의물질이 걸러지는것을알수있었으며, 필터링전 후의필터의색도확연히구별되는것을알수 있었다.

217 < 그림 3.79> 현장적용전필터상태 < 그림 3.80> 현장적용후필터상태 사. 비상시상수도관로의이상진단시스템평가방법개발 (1) 개요비상시나재난시지속적인수돗물공급을위해서는사고지역에긴급복구가선행되어야하고사고가발생할가능성이있는대상지역을판정하는것이중요하다. 본연구에서는비상시나재난시신속하게상수도관로의이상여부를진단할수있는시스템 (Emergency Pipeline Diagnosis System, EPDS) 을구축하고상수도관로재난위험지수 (Pipeline Risk

218 Index, PRI) 를설정하였다. EPDS는상수도관로의기본정보를이용한기초평가와본연구의개발장비를활용한평가결과를이용하여설정하였다. 기초평가항목의설정은 1상수도관망진단매뉴얼 ( 환경부, 2007) 2상수도시설내용연수설정연구 ( 환경부, 2007) 3상수도시설기준 ( 환경부, 2010) 4상수도시설물의개량을위한마스터플랜구축및상수도관로의개량매뉴얼작성연구 ( 한국건설기술연구원, 2015) 등을참고하였다. < 그림 3.81> 상수도관로재난위험지수구축방법 (2) 대상관로의기초평가 ( 가 ) 기초평가항목의설정상수도관로의상태평가 (Pipeline Condition Evaluation, PCE) 는점수평가법, 파손이력분석법, 파손확률및회귀분석법, 파손위험성평가법등을적용한다. 상수도관로의상태를평가하는목적은적합한개량의사결정을하기위한것이며, 평가단계는 1상수도관련기초자료수립 2성능평가및진단 3상수도관로의개량의사결정 ( 교체 / 갱생 / 세척등 ) 이다. 상수도관망진단매뉴얼에제시된관체의노후도평가항목은간접평가 10개항목과직접평가 16개항목으로분류된다. 간접평가는상수도관련수집이가능한자료를기본으로관로의상태를평가하는방법이며, 직접평가는관체를직접분석하여평가하는방법이다. 기존자료를이용한기초평가방법은 상수도시설물의개량을위한마스터플랜구축및상수도관로의개량매뉴얼작성연구 ( 한국건설기술연구원, 한국상하수도협회, 2015) 을활용하였다. 상수도관로관련데이터및 ( 운영 & 관리 ) 기술자들의객관적의견을활용하여누수, 수질및관내부부식성, 수량및수압, 유지관리측면에서대상관로구간의성능을간접적으로반영하여세부평가항목에대한현재수준을평가기준에따라점수화하는평가방법이다. 상기연구에서성능평가대상관로구간중부적합사유로인하여교체의사결정 ( 판단 ) 이평가수행전에이루어지는과정이먼저수행되게되는데, 본연구에서는관로특성항목으로추가하였다. 상수도관로기초평가항목과내용및중요도는 < 표 3.41> 과같고, 상수도관로상태평가계산 Sheet ( 예 ) 는 < 그림 3.94> 와같다.

219 본연구에서는항목별가중치와조건값은 상수도시설물의개량을위한마스터플랜구 축및상수도관로의개량매뉴얼작성연구 의연구결과를인용하여활용하고, 상수도관 로의이상판단의중요도를고려하여산정하였다. < 표 3.38> 상수도관로상태평가항목및내용 항목내용중요도 관로특성관종, 매설년도매우중요 누수관련자료수질및내부부식성영향수량 수압 연간누수건수 ( 건 /km year), 관경별누수발생가능성 (mm), 관매설년수 ( 년 ), 전식등의가능성여부및전식방지방법적용여부 ( 무차원 ), 관매설주변도로현황 ( 무차원 ), 관외면피복 ( 무차원 ) 관내면피복 ( 무차원 ) 연간수량 수압관련민원건수 ( 최근 5년간의평균값 )( 건 /km year) 중요 보통 매우중요 유지관리매설관이력정보 ( 무차원 ) 중요

220 < 그림 3.82> 상수도관로상태평가계산 Sheet ( 예 ) ( 나 ) 상수도관로기초평가방법상수도관로의기초평가방법은각항목별로점수를산정하고산정된점수에따라평가등급을분류한다. 상수도시설물의개량을위한마스터플랜구축및상수도관로의개량매뉴얼작성연구 에서제시된평가점수산정식은 < 식 1> 과같다. < 식 1> 여기서, A = 평가점수 n = 평가항목개수

221 x = 평가항목별점수 [ 가중치 조건값 100 점 ( 환산점수 )] 상수도관로의기초평가결과는유지관리를위한개량의사결정을위한것으로 1 양호 ( 존 치 ) 2 갱생 / 세척 3 교체로분류된다. 평가점수에따른상태평가결과는 < 표 3.42> 와같다. < 표 3.39> 상수도관로기초평가결과 점수 등급 개량의사결정판단기준 75 이상 100 A 양호 ( 존치 ) 50 이상 75 B 갱생 / 세척 50 미만 C 교체 ( 다 ) 상수도관로상태평가결과가 PRI에미치는영향상수도관로가노후하여물리적으로파손의위험이있거나다양한사고발생가능성이있는경우로교체가필요하다. 즉, 상수도관로의상태평가결과가좋지않은경우, 비상시나재난시도관로의이상이발생할가능성도커지게된다. < 표 3.43> 은상수도관로상태평가가 PS-SRI에미치는영향을나타낸것이다. < 표 3.40> 상수도관로기초평가결과가 PRI 에미치는영향 상수도관로상태평가결과 PRI 에미치는영향 A= 양호 ( 존치 ) 약함 B= 갱생 / 세척보통 C= 교체강함 (3) 비상시재해대응시스템에의한상태평가 ( 가 ) 상수도관로매설위치이상도평가관로매설위치모니터링시스템에의해측정한자료를분석하여상수도관로의이상유무를분석할수있다. 상수도관로의이동거리에대한측정값을비교하여관로의이상유무를판단한다.

222 < 표 3.41> 직관의상하이동에따른매설위치모니터링시스템측정값 ( 예 ) 직관상하이동 (cm) 매설위치모니터링시스템측정값 < 표 3.42> 직관의좌우이동에따른매설위치모니터링시스템측정값 ( 예 ) 직관좌우이동 (cm) 매설위치모니터링시스템측정값 매설위치모니터링시스템측정값변화가크면상수도관로의이동이있다는것이며, 변 위측정값과 < 표 3.44> 부터 < 표 3.45> 을비교하면상수도관로의상태를추측할수도있다. < 표 3.43> 상수도관로의위치변화평가결과 ( 예 ) 매설위치모니터링시스템측정값 등급 관로이상판단기준 OO 미만 A 양호 OO 이상 OOO B 보통 OO 이상 OOO C 심함 ( 나 ) 부단수관로진단시스템에의한평가부단수관로진단시스템에의해측정한내시경자료를분석하여상수도관로의이상유무를분석할수있다. 상수도관로의상태를기초로작성된내시경평가기준에의해관로의이상유무를판단한다.

223 < 표 3.44> 부단수관로진단시스템에의한내시경평가 내시경상태등급개량의사결정판단기준 Ⅰ 양호 ( 존치 ) : 관내부부식생 성물, 침전물등이관찰되지 않고도장재의상태는양호 Ⅱ Ⅲ Ⅳ 세척 : 부식생성물이관찰되지않으며도장재의상태도양호하나침전물의부유등으로인해혼탁수가관찰되는경우갱생 / 교체 : 도장재의손상및부식생성물이관찰. 부식생성물의크기및내용연수에따라갱생 / 교체검토교체 : 도장재는 100% 손상부식생성물이관내면전체적으로둘러싸여있으며통수단면적에큰영향을줄경우즉시교체 ( 다 ) 온라인원격누수탐지기및재해대응형공기주입식누수탐사장치에의한누수평가 누수추정량은순간누수량에누수지속시간을곱하여산정하며, 순간누수량 (Q) 은 < 식 2> 와같다. < 식 2> 여기서, Q = 시간당손실수량 (m3/hr)

224 C = 유량계수 (Ca Cv) = = 0.64 Ca = 수축계수 (0.666 적용 ) Cv = 유속계수 (0.97 적용 ) A = 누수공면적 (m2) = a/10,000 a = 누수공면적 (cm2) g = 중력가속도 (9.8m/sec 2 ) H = 수두 (m) = 10P P = 수압 ( kg /cm2) 누수감지센서를이용하면상수도관로가누수범위가감지되며, 누수공의면적은알수없기때문에 < 식 2> 를이용하여누수추정량을계산할수없다. 그러므로, 본연구에서누수추정량대신상대적누수추정량의개념을도입하여대상지역의누수로인한지반함몰위험도를제시하고자한다. 상대적누수추정량은관경별누수공예측면적식은관경이크면누수량도크다고가정하고, < 식 2> 의누수공면적 (a) 을 < 식 3> 과같이관경별누수공예측면적식으로대체한다. 관경별누수공예측면적 (m2) = (d/2)2 π F < 식 3> 여기서 d = 대상관로의관경 F = 대상관로의상태평가등급별분율 (A=0.3, B=0,5, C=1) 또한대상지역관로의수압정보를알수있으면, 누수공의면적은일정하다고가정하고 상대적누수추정량은다음식으로보정가능하다. < 식 4> 상대적누수추정량의분석으로누수로인한대상지역의누수량을추정하는것이아니라 상대적으로누수로인한지반함몰의위험도가높은지역을비교할수있다. < 표 3.48> 는

225 상대적누수추정량에의한상수도관로누수평가결과 ( 예 ) 이다. < 표 3.45> 상수도관로누수평가결과 상대적누수추정량 등급 누수판단기준 OO 미만 A 양호 OO 이상 OOO B 보통 OO 이상 OOO C 심함 ( 라 ) 상수도관로부속시설물진단평가상수도관로부속시설물진단장치는밸브시스템의기능을평가할수있는시스템으로서밸브의상태를분석하여상수도관로의이상유무를분석할수있다. 상수도관로의상태를기초로작성된밸브시스템의평가기준에의해이상유무를판단한다. < 표 3.46> 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단평가 밸브상태 등급 판단기준 회전수, 토크수, 스핀들작동정상 A 양호 회전수, 토크수정상범위 (±3 불량 ( 작동은되나회전수, B 초과 ) 외토크수미달 ) ; 수리필요 스핀들탈락, Open/close 불가 C 교체 ( 마 ) 상수도관로의누수및위치변화가 PRI에미치는영향상수도관로에서누수가발생했다는것은관로주변의지반이약해지거나토사가이동했을가능성이있으며, 지중의상수도관로의위치가변하였다는것은지반침하가발생하여관로가이동했다는것을의미한다. 즉, 상수도관로의누수와위치변화 (Leakage and Position Variation, L&PV) 는관로주변의지반함몰이발생할시키게된다. < 표 3.50> 은상수도관로의누수와위치변화가 PRI에미치는영향을나타낸것이다.

226 < 표 3.47> 상수도관로의누수및위치변화가 PRI 에미치는영향 내용 누수 위치변화 PRI 에미치는영향 강함 강함 (4) PRI의구축 ( 가 ) 가중치의선정상수도관로주변지반함몰위험지수 (PRI) 는상수도관로의기초평가 (PCE) 결과와누수및위치변화 (L&PV) 결과로산정하였다. < 표 3.48> 상수도관로의누수및위치변화가 PRI 에미치는영향 항목가중치평가등급평가점수 상수도관로기초평가 (PCE) 누수 (Leakage) 위치변화 (Position Variation) A= 양호 ( 존치 ) - B= 갱생 / 세척 - C= 교체 - A= OO 미만 - B= OO 이상 OOO - C= OO 이상 OOO - A= OO 미만 - B= OO 이상 OOO - C= OO 이상 OOO - ( 나 ) PRI 산정 PS-SRI 의평가점수산정식은 < 식 4> 과같다. < 식 4> 여기서, PRIp = PRI 평가점수

227 n = 평가항목개수 x = 평가항목별점수 [ 가중치 조건값 100 점 ( 환산점수 )] 아. 상수도관망비상시재해대응시스템유지관리지침 (1) 상수도관로매설위치모니터링시스템 ( 가 ) 적용범위상수도관로의매설위치모니터링시스템의사용, 관리및점검과보정에대하여적용한다. ( 나 ) 목적 재난발생시상수도관로의이상유무판단하기위한장비의관리기준과방법을표준화하 고검사및시험의정확성과품질향상에기여함을목적으로한다. ( 다 ) 용어의정의 1 RFID RFID(Radio Frequency Identification) 는전파를이용해먼거리에서정보를인식하는기술이다. 이기술을구현하기위해서는 RFID 태그 ( 이하태그 ) 와 RFID 판독기 ( 이하판독기 ) 가필요하다. 태그는안테나와집적회로로이루어지는데, 집적회로안에정보를기록하고, 안테나를통해판독기에게정보를송신한다. 이정보는태그가부착된대상을식별하며, 바코드와비슷한기능을한다. RFID가바코드시스템과다른점은바코드시스템은빛을이용해판독하지만 RFID는대신전파를이용한다. 따라서바코드판독기처럼짧은거리에서만작동하지않고먼거리에서도태그를읽을수있으며, 심지어사이에있는물체를통과해서정보를수신할수도있다. 2 GPS GPS(Global Positioning System) 또는범지구위치결정시스템은현재완전하게운용되고있는유일한범지구위성항법시스템이다. 미국방부에서개발되었으며, 공식명칭은 NAVSTAR GPS(NAVSTAR는약자가아니며그러나종종 NAVigation System with Timing And Ranging이라고하기도함 ) 이다. 무기유도, 항법, 측량, 지도제작, 측지, 시각동기등의군용및민간용목적으로사용되고있다. ( 라 ) 장비의구성및사용

228 1 장비의구성 - 상수도관로의매설위치모니터링시스템은고정밀 GPS 모듈과 RFID를부착한장치와상수도관로상부에부착할수있는 Tag로구성되어있다. - RFID와 GPS를접목시켜좌표에의한절대적인위치를감지함으로써정확한위치파악가능하며태그매립뿐만아니라직상의위치를 RFID와 GPS 통하여정확히파악할수있다. < 표 3.49> RFID 리더기와태그의사양 구분 내용 비고 리더기및태그감도깊이 2m - 리더기및태그재질 PVC - 리더기단말기 CPU : ATOM USB 2.0 : 2 port 블루투스 < 그림 3.83> RFID 리더기및 Tag

229 < 그림 3.84> 상수도관로매설위치모니터링시스템의구성 < 표 3.50> GPS 모듈사양 구분내용비고 정밀도 0.7m RMS - 전력설계사용시간 11 시간연속사용 수신능력 기본-L1,L2 블루투스-V1.2 WIFI-IEEE b/g/n 인터페이스-RS232/TTL/USB 지원 - 신호감도 1PPS 신호감도 (20ns) - 옵션 대용량배터리내장, 추가확장배터리지원 -

230 < 그림 3.85> RFID 와 GPS 를이용한위치감지개념도 2 장비의사용 지중 2m 이내에매설된상수도관로에 Tag 를붙이고지표면에서고정밀 GPS 모듈과 RFID 를부착한장치를이용하여위치를인식함. < 그림 3.86> 상수도관로매설위치모니터링시스템의사용방법모식도

231 ( 마 ) 장비의유지관리 1 RFID 리더기와 Tag - 리더기와 Tag는 PVC 재질로되어있어파손에주의한다. 2 GPS 모듈 - GPS 모듈의배터리가방전되지않도록한다. - 수신감도를주기적으로확인한다. 4 GPS 수신과위치감지통합운영프로그램 - RFID 리더기와 GPS 모듈의연결부의파손및부식이되지않도록한다. ( 바 ) 장비의점검 1 RFID 리더기와 Tag - 리더기가 Tag의신호를인식하는지확인한다. 2 GPS 모듈 - RFID 리더기와 GPS 호환성을확인한다. 3 GPS 수신과위치감지통합운영프로그램 - 통합운영프로그램의실행여부를확인한다. ( 사 ) 장비의보정 평지의지하에매설되어있는장애물을제거하여시험한다면 2~2.5m 내외의표준신호거 리를최대 3.5m 까지인식가능하며, GPS 오차를평균 0.5m 이내로유지할수있도록한다. (2) 부단수관로진단시스템 ( 가 ) 적용범위 상수도관로의부단수관로진단시스템의사용, 관리및점검과보정에대하여적용한다. ( 나 ) 목적 재난발생시상수도관로의부단수관로진단을위한장비의관리기준과방법을표준화하 고검사및시험의정확성과품질향상에기여함을목적으로한다.

232 ( 다 ) 용어의정의 1 부단수공사상수도관로의매설및유지관리공사시단수를행하지않고시행하는공사 2 상수도관로내시경카메라상수도관로를천공하여새들을설치한후, 관로내부를육안으로검사할수있는소형카메라 3 화소텔레비전이나사진전송에서, 화면을주사하면서분해하는최소그림의면적 Ex) 전체화소의수가많을수록세세한그림까지정확히표시하므로해상도가높다. ( 라 ) 장비의구성및사용 1 장비의구성상수도관로의부단수관로진단시스템은직경 20mm, 30mm인카메라를이용하여소구경 (100~500mm) 인관로에대하여내시경조사를진행하며, 카메라와케이블로구성되어있다. < 표 3.51> 부단수관로진단시스템의구성과특성 구분 내용 카메라 직경타입화소렌즈시야각 20mm, 30mm 푸시로드 CMOS type 30만화소 20mm-50', 30mm-150' 렌즈밝기 F2.0 케이블 방수타입재질및형태내복케이블피복 방수 10 bar FRP 푸시로드 12개우레탄특수재질및합성재질

233 2 장비의특징 - 기존의관내점검구를이용 - 상류측, 하류측으로각 15m 삽입가능 - 카메라삽입은공기밸브등의보수밸브를이용 - 시설물이없는경우새들분수전 (Ø40mm이상) 을설치하여삽입가능 - 대상관로의구경은 ( 새들분수전 40mm) Type은 Ø80mm ~ 300mm ( 새들분수전 50mm) Type은 Ø300mm 이상가능 - 관로내수압은 0.75MPa - 대상관로는 DCIP, CPI, 강관, 염화비닐관, 폴리에틸렌관등 - 개략설계로서 1일작업량은 3 5개소 ( 관로구성과관내면상황, 소화전을탈거, 복구작업등에대한고려가필요함 ) < 표 3.52> 내시경카메라의사양 Camera Type Push rod Image Sensor CMOS type 300 kilo pixels Movie Resolution Light White LED 20mW 12ea enable brightness control Head Material Stainless Steel Waterproof 10 bar Lens View of Angle 150' Lens Speed F2.0 Lens Focus Fixed Head Dimension 20mm, 30mm Cable Length 15m ~ more Cable Outside Synthetic Urethane Cable Inside FRP rod core, 12ea electric wire with nylon thread Output Analog Composite Video

234 3 장비의사용상수도관로의부단수관로진단시스템은상수도관로직관부에새들붙이분기관을설치하고내시경을삽입한후영상녹화및평가를수행한다. 새들붙이분기관을통한진단과정은먼저대상지점선정한후, 터파기, 새들분기관설치, 부단수천공, 수압측정, 내시경카메라설치및촬영완료, 평가순으로진행한다. 4 장비사용의결과 < 그림 3.87> 관내검사보고서예시 ( 마 ) 장비의유지관리 1 소형카메라 - 내시경카메라를관로내부에삽입한이후, 관로내부의부식생성물과의충돌로인해렌즈가파손되지않도록주의한다. - 카메라주변의불빛이들어오는부분에이물질이끼지않도록장비사용후세척한다. - 카메라와케이블과의접합부결속상태를확인하여장비분실에주의한다. 2 케이블 - 부단수관로진단의실시전 / 후에케이블을마른수건으로닦아청결한상태를유지한다. - 진단현장주변에사람및기계의접근을제한시켜케이블단선에주의한다.

235 - 필요이상의압력이나장력을가하게되면카메라및불빛의내부연결선에단절을가져 올수있으므로장비를다룰때강선풀림현상을주의한다. - 장거리탐사를위해케이블을풀었을경우탐사가끝난뒤에는원상태로복귀시킨다. ( 바 ) 장비의점검 - 카메라앞부분의라이트점등유무를점검한다. - 관로삽입전, 영상을저장할수있는메모리를점검한다. - 소형카메라에서촬영되는영상을주기적으로백업하여장비분실에대비한다. ( 사 ) 장비의보정 - 라이트의밝기를보정하여화면의선명도를조절한다. - 케이블의길이를수동으로조절하여원하는지점의영상을확보한다. (3) 온라인원격누수탐지기및분석시스템 ( 가 ) 적용범위상수도관로의온라인원격누수탐지기및분석시스템의사용, 관리및점검과보정에대하여적용한다. ( 나 ) 목적 재난발생시상수도관로의온라인원격누수탐지시스템을위한장비의관리기준과방법 을표준화하고검사및시험의정확성과품질향상에기여함을목적으로한다. ( 다 ) 용어의정의 1 USN(Ubiquitous Sensor Network) 각종센서에서감지한정보를무선으로수집할수있도록구성한네트워크로정의할수있으며, WPAN(wireless personal area network), ad-hoc network 등의기술이발전함에따라 u센서네트워크기술이매우활성화되고있다. 센서의종류로는온도, 가속도, 위치정보, 압력, 지문, 가스등다양하게존재한다. 2 누수신호

236 지하에매설된배관에서천공등으로인해누수가발생하면광대역의주파수에걸친발생되는신호 (leak signal) 를말하며, 누수신호는크게배관진동과누수음으로나뉘게된다. 3 배관진동배관의길이방향으로전파되는종파 (longitudinal wave) 와면외방향 (out-of-plane) 으로전파되는횡파 (flexural wave) 로분류된다. 4 누수음누수음은배관내부의물을따라전파되는유체음향신호및배관진동에의한구조전달음향신호로나누어질수있다. 유체음은배관의누수지점을기준으로배관종방향의양끝으로전파해간다. 소리의전파라는것은압력의변화가전파되어가는것이므로, 누수로인한급격한압력강하는소리의발생및전파를유발시킨다. 5 압전소자외부에서기계적변형을가하면전기분극이나타나는현상을이용한소자 6 자이로센서회전하는물체의역학운동을이용한개념으로위치측정과방향설정등에활용되는센서를말하며, 스마트폰, 리모콘, 비행기나위성의자세제어장치등에광범위하게사용된다. 7 가속도센서이동하는물체의가속도나충격의세기를측정하는센서 ( 라 ) 장비의구성및사용 1 장비의구성상수도관로의온라인원격누수탐지기및분석시스템은검지부와통신부및누수분석장치로구성되어있다. 검지부는센서와무선송신부및전원공급장치로구성되어있으며, 통신부는무선통신시스템으로구성되어있다. 누수분석장치는통신수신부와누수분석프로그램으로구성되어있다. 2 장비의특징 - PC 또는스마트폰을통해실시간누수경보 / 데이터확인이가능

237 < 그림 3.88> 누수감시시스템의특징 - 광범위한지역의누수분포및이력등의데이터가도면에표현, 사업대상지역에대한선별이용이 - 누수발생시신속한대응이가능하며, 비용의절감과 2차사고예방 - 현장환경에따라누수음수집시간을원격조정가능하며탐사능력극대화가능 - 누수가능성에대한지수를 Lv0~Lv3 색깔별로표현 - 센서베터리 / 모뎀베터리 / 신호감도를실시간으로체크하여장비이상유무확인가능 - 누수음그래프를 2차원, 3차원그래프로구현하여탐사자가정밀하게분석가능 - 스마트폰앱을통해센서의설치위치및누수위치등의파악이용이 - 관로에서전달되는누수음을 1초에한번씩기록 - 센서별최근 15일치데이터를통하여누수발생시기파악 3 장비의사용온라인원격누수탐지기의검지부를상수도관로의밸브등노출부위에부착한후, 통신부를최대한지표상부에설치하고통신이가능한지여부를확인한다. 누수분석장치에서누수신호및누수가능범위를확인한다.

238 < 그림 3.89> 누수탐지모니터링시스템의구성도 ( 마 ) 지능형누수감시시스템 (i-lms) 메뉴얼 1 Login( 로그인 ) < 그림 3.90> 로그인화면 - 아이디와패스워드를입력후로그인을합니다. 2 사용자등록

239 < 그림 3.91> 사용자등록화면 a 관리등급 : 상위등급은하위등급의내용을변경이가능하나, 하위등급은상위등급의내용을보거나수정할수없습니다. b 사용분류 : 제품마다부여되는고유번호이며, 아이디사용자가관리할수있는제품을제한할때사용 c 만기일 : 발급하는아이디의유효기간 d 사용자등록허용 : 하위등급의아이디를생성할수있는권한 e 제품등록허용 : 제품이작동하는설정이나설치정보위치정보를등록 / 수정할수있는권한을부여 f 일시사용중지 : 발급된아이디를잠시사용할수없도록정지 3 알람기준값설정 a 알람을생성하기위한기준값을설정 < 그림 3.92> 알람기준값설정화면

240 b 여러개등록이가능하며제품별로다르게적용 4 분류코드설정 < 그림 3.93> 분류코드설정화면 - 제품등록시제품을분류할때사용할분류표를등록 5 제품등록 < 그림 3.94> 제품등록화면 - 제품번호, 코드분류, 알람기준코드, 누수음수집시간, 누수가능성, 제품통신시간대, 자료전송시간, 설치환경, 검색결과, 미등록검색, 좌표, 제품위치이동, 지번 / 주소검색등의항목을통하여원하는데이터를입력 / 검색 / 설정이가능하다. 6 누수결과

241 < 그림 3.95> 누수결과화면예시 - 누수가능성별로마커를다른색으로표시하여, 누수를분석 - 선택된제품을그래프및데이터로나타냄 7 누수표 < 그림 3.96> 누수표화면예시 - 누수를분석할때필요한각종값을보여준다. 8 알람

242 < 그림 3.97> 누수지점알람화면예시 - Lv/ 모뎀감도 / 베터리 / 미통신목록을보여준다. ( 바 ) 장비의유지관리 - 검지부는센서와무선송신부가내장되어있으므로파손에주의한다. - 무선장치의내장배터리는방전되지않도록유지한다. - 지하의센서의존재유무를체크하고통신에문제가없는지확인한다. - 검지부와통신부의연결부는항상단단히결속되어있도록하고파손에주의한다. - 통신부의외부하우징은 PVC재질로파손에주의한다. - 베터리를교체주기 (3년) 에맞추어교체하여전원공급의지속성을유지한다. ( 사 ) 장비의점검 - 누수분석장치의통신수신부가지하의센서와원활히작동되는지확인한다. - 누수분석프로그램이작동하는지확인하고데이터의분석이가능한지확인한다. ( 아 ) 장비의보정 - 검지부반응의민감도를높이기위해서센서부분을바닥에가까이댄다. - 통신부의무선통신을원활하게하기위해서주변에전파장애를유발시킬만한전자기기를제거한다. (4) 상수도관로부속시설물진단기술 ( 가 ) 적용범위 상수도관로부속시설물진단장비의사용, 유지관리및점검과보정에대하여적용한다.

243 ( 나 ) 목적 재난발생시상수도관로의부속시설물진단장비의관리기준과방법을표준화하고검사 및시험의정확성과품질향상에기여함을목적으로한다. ( 다 ) 용어의정의 1 토크물체를어떤회전축주위로회전시키는힘의동기를말하며, 특히공학에서는동력이전달되는축에앞으로작용하는짝힘을말한다. ( 라 ) 장비의구성및사용 1 밸브진단시스템 차량탑재용밸브진단기 (ERV-750) - 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단장비는동력부, 전달부, 구동부, 분석부로구성되어있다. 동력부는유압폄프와발전기로구성되어있으며, 전달부는관절프레임, 유압디스크브레이크, 및유압호스로구성되어있다. 구동부는유압모터, 회전부와기어및체인으로구성되어있으며, 분석부는디스플레이장치및프로그램으로구성되어있다. - 노후환된밸브는긴급상황시신속한단수를할수없어더큰사고를야기하게된다. 이에밸브를주기적 ( 년 1회 ) 으로운전, 점검하여밸브의성능을안정되게유지시켜주는일은매우중요하다. ERV-650은적은비용으로밸브성능을유지시켜안정되게시설물을유지관리하는데도움을준다. - ERV-750은차량 ( 트럭류 ) 이나트레일러등에장착되어사용되며다양한기능을갖고있기때문에밸브성능을장시간유지시켜줄수있는많은기능을가지고있다. 심지어운영상에있어초보라하더라도쉽고안전하게밸브를개 폐할수있도록자동화와인공지능적인기능을갖추고있는 ERV-750은정밀하고정확하게목표치를설정하고 Torque(750ft lbs./ 1015 Nm) 를정할수있다. 또한 ERV-750은 GPS를장착하여밸브의위치정보를 GPS 수치화하여데이터를저장하고 PDA에데이터를다운로드한다. a 적용 - 밸브의주기적성능점검 - 고장으로판단되는밸브의상태점검

244 - 폐기벨브의진단을통한데이터보고서 b 장비의특징 - 작업자가 6-60 (150mm~1,500mm) 크기의밸브개폐는물론최대로고착된밸브까지안전하게시험작동하여기능을회복시킨다. - 통합된유압장치로별도의유압식장비를작동한다. - 프레임조립은대부분의트럭에무리없이빠르게장착및탑재되도록고안되었다. - 수동제어는회전력이선정된토크를초과할경우, 토크설정과자동차단을조정할수있다. - 원격조정장치는사용자가교통로와악천후를피해작업할수있도록돕는다. - 자동제어는세계특허인 Wachs Automatic Valve Exercising System 절차에따라작동된다. - 소화전의정확한위치정보, 상태및개방상태의유량흐름의내용등다양한데이터를제공함으로반드시필요한시스템이다. < 그림 3.98> 현장운전및트럭탑재모습 2 밸브진단시스템 휴대용밸브진단기 (POW-R-DRIVE 2)

245 - 사용자가직접힘을주어밸브를작동하지않고자동으로밸브에최소의토크한계치를적용하여신속하고안정되게개폐하는장비이다. 휴대간편하며가벼운장비인 POW-R-DRIVE2는항시밸브파손등에의한비상사태와밸브상태를유지시켜준다. 1인작업가능하며, 단시간내에설정이가능하고, 사고등에의한손상가능성을줄여주는역할을한다. a 적용 - 일상적인밸브개폐 - 밸브의주기적성능점검 - 고장으로판단되는밸브의상태점검 - 폐기밸브의진단을통한데이터보고서 b 장비의특징 - 밸브개폐시에회전수및토크를로깅한다. - 경량이고작동이용이하다. - 디지털식토크디스플레이장치는밸브작업의확실한지표를제공한다. - 토크제어의최대치는 1.2ton/m이고밸브의파손을막기위해토크가한계치에도달하면점등되는표시등이있다. - 무선은적외선데이터기록기는사용자의작업시제약이되었던코드의간섭을없애준다 (152.4mm~1,524.4mm) 크기의모든밸브에전기, 유압, 공압방식을적용할수있다. - VITALSTM로밸브의위치와작업정보를기록및분석한다. 3 밸브유지관리시스템 밸브박스청소기 (TRAV-L-VAC 300) - 밸브실의매몰은긴급상황시신속한밸브작동을방해하고시설물의노후화를가져오게된다. 밸브박스청소기는고압물의힘으로흙 / 돌 / 물을유화시키고진공의힘으로파편물을제거하여수분내에밸브실을깨끗하게청소할수있다.

246 a 적용 - 흙 / 돌 / 물등으로매몰된밸브박스청소 - 상시박스청소로시설물의노후화 ( 부식 ) 방지 - 긴급누수복구시물과잔해물제거 - 가벼운굴착및지하매설물확인 - 적용방법 : 구매를통한자체관리, 용역발주를통한주기적관리, 년간단가계약을통한상시관리 < 그림 3.99> 장비시연전후비교 b 장비의특징 - 고착화된이물질도수분내에청소가가능 - 지게차로운반이가능한강철식바닥재 - 대용량오수탱크와수동식배출구및 2 의드레인플러그 - 3단계여과시스템 - 소음장치가장착된내구성이강한정변위식송풍기 - 진공안전판 - 휘발유식 mm*3.0m 치수의유연한스프링식강화고무흡입호스 mm*2.0mm치수의강관흡입기와핸들

247 - 신속한분리및조립이가능한커플링 - 과부하차단스위치 - 타이머와회전속도계 4 밸브유지관리시스템 밸브진단소프트웨어 (VITALSTM) - VITALSTM 는운용소프트웨어로 TM-7과 POW-R-Drive2에함께장착되어사용되어질수있다. - VITALSTM 은정확한데이터기록과분석에있어서모든운영자들에게인정받고있으며, 이모든데이터들은기존밸브들의문제점과정밀한데이터베이스를구축하는데필요할것이다. - 밸브정보 ( 밸브의제원, 속성또는이력 ) 는 PC상에업로드가가능하다. - VITALSTM 의종합그래프는유지관리와전체시간대별분석을통하여토크데이터를보여준다. - VITALSTM 은한글화되어모든사용자가이용에불편함이없게하였다. < 그림 3.100> 소프트웨어화면예시 5 장비의사용전과정 - 밸브의위치를확인한후, 밸브실을청소한다. 밸브진단기에전원을켜고구동부를밸

248 브에설치한후, 분석부에나타난화면에따라자료를분석한다. GIS 도면분석현장시설물조사현장밸브확인 밸브실내살수이물질흡입밸브실상태확인 현장진단기장착 컨트롤러작동 VITALS 프로그램을 이용한데이터분석 ( 마 ) 장비의유지관리 - 동력부의유압펌프와발전기는각사용법에따라관리하며, 원활히작동되는지확인한 다. - 전달부의유압디스크브레이크는마모정도를주기적으로확인하여교체한다.

249 - 구동부유압모터의작동여부를확인하고, 회전부의파손에주의하여운용한다. - 구동부의기어및체인은마모의손상에주의하여, 주기적으로확인하여교체한다. - 밸브의상태및개도율을주기적으로확인하고밸브진단기의성능을점검한다. - 노후된밸브의교체도래시정량화되고정확한데이터를통한예방정비로써단기적으로는밸브의기능회복과장기적으로는불필요한사업비의교체비용을절감한다. ( 바 ) 장비의점검 - 밸브진단장비와토크수진단장비를통한정보수집이가능한지확인한다. - 전달부의각연결부분에서의부식여부를확인한다. - 구동부의신호가분석장치에전달되는지확인한다. - 데이터가지속적으로분석프로그램에전송이되어실시간으로분석이가능한지확인한다. ( 사 ) 장비의보정 - 컨트롤러작동을통하여원하는지점으로진단위치를이동할수있다. - 차량의위치를조정하여부속시설물진단의정확도를높일수있다. ( 아 ) 기타 - 차량을통한장비이동만가능하다. (5) 재해대응형공기주입식누수탐사기술개발 ( 가 ) 적용범위 상수도관로공기주입식누수탐사장비의사용, 관리및점검과보정에대하여적용한다. ( 나 ) 목적 재난발생시상수도관로공기주입식누수탐사장비의관리기준과방법을표준화하고검 사및시험의정확성과품질향상에기여함을목적으로한다.

250 수도관에서의누수를방지하여인간에필요한자원을지키고, 수도사업자의경영개선으 로지속적인노후관정비사업을추진할수있고, 시민에게보다좋은서비스개선에이바 지할것이다. ( 다 ) 용어의정의 1 누수청음기 - 상수도관로에서누수가발생할경우발생하는소리를듣고그방향및위치등을탐지하는기계 ( 라 ) 장비의구성및사용 1 장비의구성공기주입식누수탐사장비는공기발생기, 주입호스, 청음기로구성되어있으며차량에장착하여사용할수있다. < 그림 3.101> 공기주입식누수탐사장비차량장착모습 2 장비의사용 - 공기주입식탐사공법은상수도시설물청음조사 ( 밸브류청음, 수용가청음 ) 를통하여누수음의징후가가장높은수용가미터기를통하여에어를주입하는방식이다. - 공기발생기에서발생한공기를기존상수도의압력보다 1~2 kgf/ cm2높게설정하여물

251 의흐름방향으로천천히주입하여소량의공기가물과같이이동하여누수지점에도달 하면누수공으로분출될경우발생하는소리를감지한다. - 다음과같은누수탐사흐름도에따라장비를사용한다. < 누수탐사흐름도 > 누수탐사계획수립 자료분석 --> ( 유수율, 야간최소유량분석 ) 현장조사 --> ( 관로노선, 하수도유량, 시설물 ) 징후 밸브류청음조사 수용가청음조사 에어주입점선정 > ( 공법적용 ) 탐사 정밀탐사 누수적출보고 누수복구 > 효과분석

252 ( 마 ) 장비의유지관리 - 공기발생기내부가오염되지않도록주의한다. - 주입호스내부가오염되지않도록하고파손에주의한다. - 청음기를청결히유지하여소리에영향을미치는인자를차단한다. - 에어삽입으로인한상수도시설물의압력을일정하게유지한다. ( 바 ) 장비의점검 - 야간탐사에대비하여주간에공기발생기및주입호스, 청음기의파손유무를체크한다. - 압력을일정수준유지할수있도록에어노즐을점검한다. - 공기를주입하여소량의에어가물과같이이동하여누수지점에도달했을때, 누수공으로분출될경우물컵에빨대를넣고살살불면뽀글뽀글소리가나는것과같은음이발생하는지확인한다. ( 사 ) 장비의보정 - 상수도의압력보다높게보정하기위하여주입압력을조정한다. - 공기의압력조절은숙련된사용자에의해진행한다. (6) 비상시상수도관로내오염물질제거및공급기술 ( 가 ) 적용범위 - 상수도관로상수도관로내오염물질제거장치의사용, 관리및점검과보정에대하여적용한다. ( 나 ) 목적 - 재난발생시수도관로내오염물질제거장비의관리기준과방법을표준화하고검사및 시험의정확성과품질향상에기여함을목적으로한다. ( 다 ) 장비의구성및사용 1 장비의구성

253 - 수도관로내오염물질제거장비는공기압축기, 막여과기로구성되어있다. 2 장비의사용 - 재난시상수도관로가파손되어외부오염물질이유입되었을경우, 이동식수처리장치를이용하여관로내물을처리하여먹는물로이용할수있도록한다. - 상시에는관로의유지관리를위한플러싱작업등에서발생한세척수를방류수수질기준에적합한수준으로처리할수있도록한다. < 그림 3.102> 이동식수처리장치개략도 < 그림 3.103> 상수도관세척흐름도 ( 라 ) 장비의유지관리 - 여과장치를설치하여오염물질을제거한다.

254 - 차량과일체된설비로서신속하게이동할수있도록한다. - 오염물질제거를위한장비의세척을선행하여청결도를유지한다. - 세정시간단축을통하여민원을최소화한다. - 1차관내부오염물질제거장치를설치할경우막여과속도를 300m3 /day로설정하며, 이는하수도시설기준을적용한것이다. - 필터의노후정도를확인하여주기적으로교체하여수질오염에대비한다. - 관내세척시관로내의물을반복적으로사용하여물의낭비를방지한다. ( 마 ) 장비의점검 - 차량의시동을항시점검하여장비의지속성을유지한다. - 순환펌프의성능을주기적으로점검하여유속을향상시킨다. - 필터로정수된물을길거리에배수할때수질오염을측정한다. ( 바 ) 장비의보정 - 인버터를통하여펌프의성능을보정한다. - 플러싱속도범위에따라실험지속여부를결정한다. ( 사 ) 기타 - 수질개선방안을검토하여향후정책에반영한다. 자. 관련정책제안및국내산업과수출활성화를위한상용화방안 (1) 상수도시설기준분석상수도시설기준의최근개정예정중인상수도시설기준의자료를수집하여본연구와관련된부분을조사하였다. 기존상수도시설기준에는상수도관망비상시재해대응시스템의내용이명확하게제시되지않았으나, 개정 ( 안 ) 에는관로시설물의이력관리 ( 정보화 ) 시스템, 누수등을감지하기위한센서및계측기의설치, 배수관의정비를위한 IT 장비의설치, 배수관의세척장치설치등에대한내용이기술되어있어, 상수도관로의유지관리분야에본연구에서개발한기술이적절하게활용될수있을것이다.

255 < 표 3.53> 상수도시설기준 도수시설 부분주요개정 ( 안 ) 구분 현시설기준내용 개정 ( 안 ) 관경 800mm 이상의 1. 관경 800mm 이상의관로에대해서는관로 관로에대해서는관로의의시공과유지관리시내부누수공의확인이 시공과유지관리시내부나검사와보수를위하여필요한장소에맨홀 맨홀과점검구 누수공의확인이나검사와보수를위하여필요한장소에맨홀을 을설치하고, 800mm 미만의관로에는점검구를둘수있다. 2. 맨홀과점검구의활성화와이력관리를위하 설치하고, 800mm 미만의여, 맨홀뚜껑과맨홀주변, 변곡점등에 RFID, 관로에는점검구를둘수 Zigbee 또는통신기기를통하여, 맨홀과관로 있다 의시설물이력관리 ( 정보화 ) 시스템을구축할 수있다. 없음 상수도관로의보호및진단설비를다음각 항에따라설치할수있다. 1. 상수도관의파손이나누수및지반함몰등 관로보호및 을사전에예방및감시하기위한 센서및 진단설비 계측기를관로주변에설치할수있다. 2. 재해또는사고에대비하여시설의안정성 이확보되도록적절할대책을수립하여야한 다.

256 < 표 3.54> 상수도시설기준 배수시설 부분주요개정 ( 안 ) 구분 현시설기준내용 개정 ( 안 ) 없음 특히배수관의정비또는신설시에는관련자 산의최적관리가가능하도록위치및배수시 7.1 총설설 ( 배수관, 배수지및관련설비등 ) 의상태를 기본사항신속히파악하여관리할수있도록최신의 IT 2. 배수관의정비기술과접목하여구축하여야한다 배수관의세척 장치 없음 배수관의세척장치설치시에는다음각항에따른다. 1. 신규급수지역의설계시송, 배, 급수관로내침전물축적 발생에의한수질악화를예방하기위하여저유속및정체구간이나관로종단경사로인해침전물축적이우려되는구간등에는관세척이가능하도록점검구등의부속설비를계획해야한다. 2. 운영중인관망의수요자로부터수질민원이지속적으로발생하는구간에대해서는주기적인관세척이가능하도록점검구등부속설비를설치한다. 3. 관세척시에는수질민원의원인에따라적절한방법을채택한다. < 표 3.55> 상수도관망비상시재해대응시스템의상수도시설기준에적합성 개발기술 기존 개정 ( 안 ) 상수도관로매설위치모니터링시스템 부단수관로진단시스템 온라인원격누수탐지기및분석시스템 상수도관로부속시설물진단기술 재해대응형공기주입식누수탐사기술개발 비상시상수도관로내오염물질제거및공급기술

257 (2) 국내산업과수출활성화를위한상용화방안 ( 가 ) 상수도관로매설위치모니터링시스템 1 상수도관로의검출정확도향상 - 송수관부터급수관까지모든상수도관로에적용가능하고기존매설관에적요가능성확장 - 관로위치및변화확인 - 관로속성정보관리가능하도록보완 - 비금속관로위치탐지기능추가 2 국가공인 KC(Korea Certification) 취득 - 본개발제품은구성상여러가지기능의부품을조합하여개발되었음 - GPS모듈, PDA 중 MIC인증을받은제품은별도로제품인증을받지않아도됨 - 여러가지부품을함께인증을받을경우 1품목이외의부품은검사비가반값으로계산됨 - RFID에대한인증필요 3 재난감시시스템과의연계 - 지반함몰, 지진, 홍수등재난감시시스템과연계방안수립

258 < 그림 3.104> 상하수도관로의재난감시시스템 ( 예 ) ( 나 ) 부단수관로진단시스템 1 내시경조사위치선정방법의수립 - 관로및경과년수가오래된금속관, 과거누수사고가빈번한상수도관, 적수, 이 취미관련민원등이빈번한지역들을종합적으로검토하여선별 - 상수도관로의개량의사결정시스템을적용하여내시경조사위치선정우선순위수립

259 < 그림 3.105> 상수도관로의개량의사결정흐름도 ( 예 ) 2 관내내시경진단기준의강화및프로그램화 - 조사대상관로구간을대상으로하는내시경촬영을통하여대상관로구간의상태를육안및영상으로분석하여정량적평가기준에따라관내상태를평가점수로산정 ( 점수화 ) 하고, 설정된평가 ( 등급 ) 기준에맞춰등급분류 - 기술자 ( 운영 & 관리자, 전문가 ) 가기설정한기준등급이상대상관로구간은양호또는세척 ( 판정 ), 이외의대상관로구간은 3단계평가대상으로선정또는교체 / 갱생등조치결정 - 관내부의특이사항 [ 관내면라이닝손상 ( 박리등 ), 관내면부식, 관내침전물, 이음부 ( 접합부 ) 상태등 ] 건에따라배점된각각의점수를차등차감하여이를통하여산정된평가점수에따라등급을분류하여등급별개량방안을부여 - 내시경사진데이터베이스를구축하여현장에서평가가능한프로그램을개발 < 그림 3.106> 내시경정지화면 ( 예 )

260 < 그림 3.107> 관내시경평가방법 ( 예 ) ( 다 ) 온라인원격누수탐지기및분석시스템 1 모의상수도관로누수실험이나현장분석자료 DB구축으로누수탐지정확도향상 - 누수지점탐지의정확도를향상시키기위해서는모의상수도관로누수실험이나현장분석자료의 DB 구축 < 그림 3.108> 모의상수도관로실험시설 2 누수검지부국산화를통한양산체계및경제성확보

261 - 상시모니터링구축을위해서는많은지점에누수감지센서를설치하여야하므로장치 의가격경쟁력확보를위해누수검지부를국산화하고양산체계를구축하는것이필요 함 < 그림 3.109> 국내에서개발되고있는누수검지부 ( 라 ) 상수도관로부속시설물진단기술 1 현장기동성향상 - 장비의소형화로작동및기동성이향상되도록장비개선 2 분석시스템의사용자편이성및정확도향상 - 밸브의위치정보및개도율관리시스템개선 - 측정자료분석결과의해석편이성강화

262 < 그림 3.110> 밸브진단분석프로그램및분석화면 ( 마 ) 재해대응형공기주입식누수탐사기술개발 1 탐사장비효율성및경제성확보를위한연계시스템구축 - 온라인원격누수탐지시스템을이용하여누수범위를확인한후공기주입식누수탐사장비를이용하여정확한누수지점을찾을수있도록연계시스템구축 2 탐사장비의소형화및간소화 - 각종계측기가많고산소탱크등위험물이포함되어있어조작및기동성이떨어지므로장비의개선이필요 - 누수지점확인을위한청음장비의현대화 < 그림 3.111> 공기주입식누수탐사장치와노면청음방법

263 ( 바 ) 비상시상수도관로내오염물질제거및공급기술 1 장치의소형화및세관시스템과연계 - 장치내오염수처리시설의소형화및여과시설의경제성확보 - 세관시스템과연계한상용화방안 2 처리시스템의경제성확보 - 세척수여과지및에너지효율개선 차. 연구개발성과 (1) 특허성과 ( 가 ) 특허출원성과 출원연도 특허명 출원인 출원국 출원번호 2011 상수도관내부촬영용장치 ( 주 ) 서용엔지니어링 대한민국 상수도관내부촬영용삽입기 ( 주 ) 서용엔지니어링 대한민국 밸브진단시스템 ( 주 ) 서용엔지니어링 대한민국 누수지점탐사장비 ( 주 ) 서용엔지니어링 대한민국 이동식상수도관세정장치 ( 주 ) 서용엔지니어링 대한민국 ( 나 ) 특허등록성과 등록연도특허명등록인등록국등록번호 2014 누수지점탐사장비 ( 주 ) 서용엔지니어링대한민국 이동식상수도관세정장치 ( 주 ) 서용엔지니어링대한민국 수도배관의누수탐지시스템 및누수탐지공법 ( 주 ) 서용엔지니어링대한민국 ( 다 ) 프로그램등록성과 등록연도프로그램명등록인등록국등록번호 2015 Water Pipe Manual 한국건설기술연구원대한민국 C

264 (2) 국 내외학술회의 ( 세미나 ) 발표성과 연도발표제목학술회명칭 2011 상수도관망의유지관리 2011워터코리아 2011 상수관로유지관리시스템 2011 부산물포럼국내물기업해외진출사례및물산업발전방안 Korea 워터비즈니스포럼 2011 과글로벌경쟁력강화방안및물산업전관로개선사업을통한유수율향상및누수율제 2012 Water Management 2012 거 Symposium & Fair Defects Diagnosis Technology of Water Supply 2012 Pipe's Network using Pipe Endoscope Camera of 13th ISEPD High Reso 2014 상반기물관리 2014 IT융합원격누수감시시스템시포지엄제8회물과건강심포지엄 2014 상수도관망의기술진단및언격누수감시및전시회 2014년물산업미래비전 2014 도시의생명선상수관망최적관리방안포럼상수도관망선진화및 2014 상수도 LIFELINE을위한최적관망관리방안안정화대책발표회 2015 WATER KOREA 2015 지능형누수감시시스템제품및기술설명회제9회물과건강심포지엄 2015 관망유지관리의효율적방안및전시회제4회대한민국물 2015 지능형누수감시시스템산업전 (Water Expo Korea 2015) SWACO-GBEST 2015 Efficient Maintenance of Water Service 기술워크샵상수도관망노후도평가인자보정을통한종합평 2015 대한환경공학회가모델링국내학술대회 3-3. 연구개발결과요약 가. 기술적성과 (1) 상수도관로매설위치모니터링시스템 기존의 RFID 와 GPS 를접목시켜좌표에의한절대적인위치를감지함으로써상수도관 로의정확한위치파악가능 태그매립뿐만아니라직상의위치를 RFID 와 GPS 를통하여정확히파악

265 개발기술의테스트베드및현장검증단계완료 최종성과물 : 고정밀 GPS 모듈과 RFID 리더기및상수도관로상부에부착할수있는 RFID Tag (2) 부단수관로진단시스템 매설되어있는상수관로를대상으로, 노후화가의심되는지역의대표지점들을선별하여부단수공법으로관내상태를내시경카메라로촬영, 효과적으로진단할수있는기술개발관로의경과년이오래되거나누수다발지역의관로진단을짧은시간과낮은비용, 민원발생문제해결을도모할수있음개발기술의테스트베드및현장검증단계완료후사업화추진및활용 최종성과물 : 부단수관로진단장비 ( 내시카메라, 케이블및내시경가이드 ) (3) 온라인원격누수탐지기및분석시스템 원격누수감시센서와통신모듈을관상부또는제수변및공기변등의관로시설물에부착하고관로를통하여전다로디는누수음을수집하여알고리즘을통해분석후누수혐의구간을파악하는기술개발스마트폰또는 On-Line을통한운영관로의원격누수감시와실시간누수감시를통한탐지비용절감효과및신속한누수사고의대응으로누수로인하여유실되는수돗물절감으로경제적손실을막을수있음개발기술의테스트베드및현장검증단계완료후사업화추진및활용최종성과물 : 누수분석장치 ( 센서모듈, 무선통신모듈 ), 누수분석프로그램 (4) 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단기술 상수도관로부속시설물 ( 밸브 ) 의제조회사및밸브별로제공되는토크및회전수를정확히판단하여토크로밸브의원활한작동을유도하는기술개발밸브의토크제어를통하여분석프로그램상에레벨변동, 필터설정, 최소음압치, 밸브의작동유무를판단할수있어밸브개 폐의명확성및전산화자료활용가능개발기술의테스트베드및현장검증단계완료후사업화추진및활용

266 최종성과물 : 밸브진단장비, 밸브유지관리및분석프로그램 (5) 재해대응형공기주입식누수탐사기술 누수탐사 ( 청음조사-밸브류청음, 수용가청음 ) 시누수음의징후가가장높은수용가미터기를통하여관내수압보다 1~2kg/cm 2 높게설정하여물의흐름방향으로에어주입후누수음을크게하여누수탐사를수행하는기술개발 소량의에어가주입되어누수공으로모두방출되므로주변관로에영향을주지않으며, 대기중의공기를이용하기때문에수질에는전혀영향을미치지않음 개발기술의테스트베드및현장검증단계완료후사업화추진및활용 최종성과물 : 공기주입식누수탐사장비 ( 차량 ) (6) 비상시상수도관로내오염물질제거및공급기술 모든배수관및송수관, 급수관에적용가능하며, 재난시상수도관로파손으로인한오염물질의유입으로오염된물을처리하며, 평상시는관로의유지관리를위한플러싱등에서발생한세척수를방류수수질기준에적합한수준으로처리할수있는기술관내세척시관로내의물을반복사용하므로막대한양의물이사용되는것을방지하며, 이동이간편하고간단한구조로설계되어세정을위한준비시간과세정시간을단축시킬뿐만아니라오염수를현장에서즉시정화할수있음개발기술의테스트베드및현장검증단계완료최종성과물 : 상수도관로내오염물질제거장비, 여과막

267 나. 경제적성과 연도사업화명매출액 ( 원 ) 2011 부단수관내시경 178,000, 부단수관내시경 178,000, 신월동일원상수도관노후도조사 ( 내시경용역 ) 86,000, 파주지방상수도정밀진단상수도관로부단수내시경촬영 12,000, 안양시수도정비기본계획수립용역중관망조사직접경비 25,000, 진안읍소재지노후관로부단수내시경조사용역 6,000, 진해권송수관로노후도조사용역 7,000, 영주시부단수관내시경조사용역 3,000, 계동초등학교일원제수밸브진단용역 19,000, 화남북구역유수율유지관리 ( 누수탐사 ) 용역 17,000, 진천읍상수도누수탐사용역 18,000, 영주시누수탐사용역 18,000, 부석면일원누수탐사용역 19,000, 블록유수율유지관리용역 ( 울주 ) 146,000, 블록유수율유지관리용역 ( 울산중부 ) 84,000, 교동일원블록시스템구축및관망기술진단용역 200,000, 년성남시상수도관망전문유지관리용역 458,000, 장계외 5개지구블록시스템구축및장계누수탐사용역 200,000, 함안군상수도관망기술진단및유수율제고용역 204,000, 장수읍일원블록시스템구축및누수탐사용역 203,000, 아산시상수도관망기술진단용역 185,000, 강진군상수도관망기술진단및유수율제고용역 165,000, 울릉군상수도관망기술진단및유수율제고용역 164,000, 상수도관망전문유지관리용역 ( 구미 ) 221,000, 남문배수지계통상수도블록시스템구축및누수탐사용역 (1단계)2단계입찰공고 ( 태안 ) 200,000, 광양시상수관망기술진단용역 216,000, 부산진사업소블록유수율제고및누수탐사용역 170,000, 북부사업소블록유수율제고및누수탐사용역 ( 부산 ) 169,000, 순천시블록시스템구축및누수탐사실시설계용역 1,089,000, 서종상수도관로부단수내시경조사용역 ( 경기도양평 ) 11,000, 경주시상수도관부단수내시경조사용역 18,000, 부산도시철도 3호선덕천 ~ 구포간본선구간내정밀누수탐사용역 3,000, 년김화급수구역 ( 서면, 근남면 ) 상수관로누수탐사용역 13,000, 토성로노후관교체구간관내시경조사용역 ( 강릉 ) 6,000, 고양시일원상수관로누수탐사용역 18,000, 호법면유산리, 장록동일원상수관부단수내시경조사용역 7,000, 년고흥군상수도누수탐사용역 19,000, 중부동일원밸브진단및밸브실청소용역 18,000, 상시누수진단시스템임차 140,000, 년남구, 수영구관내상수관로누수탐사용역 5,000, 사하사업소블록누수탐사용역 4,000, 호법면유산리, 안평리일원상수관부단수내시경조사용역 10,000,000 총매출액 4,932,000,000

268 4. 목표달성도및관련분야기여도 4-1. 목표달성도 가. 최종목표현장에서즉시실용화되고외부재해및내수수질이상감시와관망긴급진단평가및보강기술을개발하여지진, 홍수등비상재난시에도물소비자에게위생상안전한물을중단없이안정적으로공급하기위한제도적 기술적기반을구축 상수도관로매설위치모니터링시스템개발부단수관로진단시스템개발온라인원격누수탐지기및분석시스템개발상수도관로부속시설물진단기술개발재해대응형공기주입식누수탐사기술개발비상시상수도관로내오염물질제거및공급기술개발 나. 연도별연구개발목표및달성도 상수도관망의비상시재해대응시스템기술개발개발기술의통합테스트베드및현장검증완료및사업화추진유지관리지침작성및관련정책제안국내산업과수출활성화를위한상용화방안제시

269 구분연구개발의목표연구개발의수행내용달성도 (%) RFID와 GPS를이용한상수도관위 RFID와 GPS를이용한위치이동감치이동감지기술개발지기술개발상수도관내점검구를이용한부단부단수감시시스템적용기술개발 1차년도 2차년도 수관망진단기술개발 100% 상수도관위치시스템및부단수관시스템보완및성능향상망진단시스템구축관로비상전력발생장치기술기초상수도관망내적용가능한자기유조사체 (MHD) 기술조사누수감지장치개발관망내누수감지장치개발 관로부속시설물 ( 밸브 ) 진단장비개관망부속시설물진단장비개발발 100% 상수관망내누수감지시스템및부시스템보완및성능향상속시설물진단시스템구축 3 차년도 4 차년도 재해대응형공기주입식누수탐사공기주입식누수탐사기술개발기술개발비상시상수관로내오염물질제거이동형수처리장치기술개발및공급기술개발공기주입식누수탐사기술및이동시스템보완및기술성능향상식수처리시스템구축상수도관망외부재해환경감시를재해감시시스템보완및성능향상위한감시시스템구축기개발된장비의현장적용성평가기개발된장비의현장검증및성및성능개선능보완소규모테스트베드적용및검증테스트베드를통환개발제품의성 500~1,500세대규모능확인및현장적용평가중규모테스트베드적용및검증테스트베드를통환개발제품의성 5,000~10,000세대규모능확인및현장적용평가 100% 100% 통합테스트베드 (TB) 적용및검증 통합테스트베드 (TB) 검증평가 5 차년도 유지관리지침및정책제안 상용화방안 유지관리지침작성및관련정책제안국내산업과수출활성화를위한상용화방안제시 100%

270 다. 연차별연구성과 개발목표 성과항목 계 1 차년도 종료시 2차년도종료시 3차년도종료시 4 차년도 종료시 5 차년도 종료시 국외논문국내논문국내특허국제특허학술발표연구인력배출현황사업화실적 SCI 등재 건 건 건 건 건 건 SCI 비등재 건 건 건 건 건 건 SCI 등재 건 건 건 건 건 건 SCI 비등재 건 건 건 건 건 건 출원 3 건 2 건 1 건 건 건 건 등록 3 건 건 건 건 2 건 1 건 출원 건 건 건 건 건 건 등록 건 건 건 건 건 건 국내 1 건 건 건 1 건 건 건 국외 1 건 건 1 건 건 건 건 석사 명 명 명 명 명 명 박사 명 명 명 명 명 명 국내 49 건 6 건 건 7 건 7 건 29 건 국외 건 건 건 건 건 건 신기술검증건건건건건건 환경표지인증건건건건건건 전시회발표 국내 12 건 3 건 1 건건 4 건 4 건 국외 1 건건건건건 1 건 정책활용건건건건건건

271 4-2. 관련분야기여도 가. 기술적성과 물소비자에게위생상안전한물을중단없이안정적으로공급하기위한제도적 기술적기반을구축할수있음. 또한관망내수량 수질및에너지를최적화하고첨단 IT 기술을융합하여현장에적용이용이한시스템이개발될수있음. 누수를감지할수있는음향센서의개발과개발된로거를상수도의최적위치에설치할수있는시공기술과음향센서에서감지된신호를송신할수있는단말기및운영시스템 음향센서에서감지된각개별로거 ( 음향센서 ) 에서의발생정보를저장하며, 필요정보를관계자가수시로확인할수있으며, 이상을판단할수있는운영시스템등이종합적으로개발되며, 운영될수있다. 상시혹은비상시원격누수감지시스템을이용하여누수를감지하고대규모재난시관망의유지관리를위해설치한원격누수탐지센서가파손되어누수지점의확인이불가능한상태가발생할경우, 공기주입식누수탐사기술을적용하여신속하고경제적으로누수지점을탐지하고신속하게대응할수있음. 지진또는사고에의한관로의파손이발생되어단시간내에복구가필요한경우, 밸브작동여부에상관없이파손된상수도관의관말에다목적이음부를설치하고 BYPASS 관을연결하여빠른시간내에물공급을할수있음. 재난시상수도관로가파손되어외부오염물질이유입되었을경우, 이동형수처리장치를이용하여관로내물을처리하여먹는물로이용할수있도록함. 상시에는관로의유지관리를위한플러싱등에서발생한세척수를방류수수질기준에적합한수준으로처리할수있도록함. 나. 환경적측면 재난시상수도관망사고시신속한대처및수돗물의 2차오염방지 재난시과학적인상수도관망유지관리기반구축 저탄소용상수도재해방지시스템을이용한안전하고지속적인물공급을통해상수관망에대한시민의신뢰성확보 다. 경제적 산업적측면

272 관련정책을개선하고투자를확대하여상수도관망산업인 관망관련제품의제조, 관망관련시설시공, 관망시설물의유지관리 분야를촉진하고파생시장을확장할수있다. 누수율이전국평균 19%(2007년환경부자료 ) 이며, 누수로인한탐지용역비만해도서울시의경우 230억원외추가예산이반영되며, 수리보수비까지합하면상당히많은액수가지출되고있으며, 이를전국적으로파악했을시그손실은이루말할수없다. 누수율 19% 는전국에있는상수도본부의 20% 의낭비와같기때문에누수율의사전감시를통한예방은현재상수도관련시설을 20% 추가설치하는것과동일한경제적효과를가질수있다. 향후물자원이더욱많이필요하게될때를생각하면그효과는이루말할수없을것이다. 라. 일자리창출측면 수자원관리분야에 IT분야기술과, 음향탐지분야, 통신분야 ( 송신부 ) 등의타산업군을합류케함으로써양질과질적으로향상된고용창출을할수있음. 비상시상수도관망재해대응시스템은재난에취약한지역에수출이가능하기때문에관련산업의새로운일자리창출이가능함. 상수도관망의유지관리시스템구축과더불어시스템의유지관리가핵심적인사항으로국내관련산업분야에있어일자리창출에직접적으로기여할수있음. 5. 연구결과의활용계획 비상재난시에도물소비자에게위생상안전한물을중단없이안정적으로공급하기위한제도적 기술적기반구축에활용기존상수도관망시설운영및유지관리시스템과연계하여유기적인재해대응상수도관망시스템적용에활용상수도관망분야의물안보와관련된정책및기술적용에활용누수감지시스템의개발및보급은단순한상수도뿐만아니라땅속에매립되어있는송유, 물, Gas 등유체의대량운반라인관리와현재도시의고층화에대비하여각종유체의이송라인을감시할수있는시스템으로응용하여확대적용가능

273 (1) 상수도관로매설위치모니터링시스템 개발기술의매설된태그의깊이가 3m 이상에서인식이가능한기술개발필요 GPS 정확도와 RFID 리더기와태그의인식정확도를향상하여관로위치모니터링및관로위치파악에가능하도록하여사업화추진개발기술을토대로비금속관로탐지에대한기술개발에활용가능 (2) 부단수관로진단시스템 부단수관로진단시스템을상수도관로에적용하여해당구간에매설되어있는관로내의상태를내시경촬영및분석을통하여해당관로에대한개량계획수립및불량관유무의파악으로개량사업진행시효과적인사업의우선순위자료로활용가능개발기술을토대로 D80mm 이하의급수관로에적용이가능한기술개발필요개발기술을토대로장거리내시경이가능한기술개발필요 (3) 온라인원격누수탐지기및분석시스템 상수도시설물유지관리사업중누수탐지사업에적용으로운영관로의원격누수감시와상시누수감시를통한탐지비용절감가능신속한누수사고대응가능으로누수로인하여유실되는수돗물절감으로경제적손실을막을수있음상수도관로외송유관, 가스관유지관리사업에적용가능할것으로사료됨다지점상관식누수탐지기술과개발기술의접목으로실시간상관식누수탐지기술개발을통하여더정확하고신속한누수탐사효과기대 (4) 상수도관로부속시설물진단기술 상수도시설물유지관리사업에개발기술적용으로밸브의성능을주기적으로점검하여밸브의성능유지및신속한보수가능밸브의위치정보및개도율관리와폐기밸브의진달을통한교체여부등밸브이력에대한관리용이하기때문에유지관리사업에효과적으로적용가능

274 (5) 재해대응형공기주입식누수탐사기술 상수도시설물유지관리사업중누수탐지사업에적용으로수용가청음조사시보다정확하고신속하게탐사가가능하게되므로탐사비용절감효과기대개발기술을토대로장비의소형화를통하여휴대가용이하게하여기술자들이쉽고간편하게사용할수있도록기술개발필요 (6) 비상시상수도관로내오염물질제거및공급기술 개발기술에수질계측장치의도입으로현장에서수질분석이가능하도록기술개발필요 6. 연구과정에서수집한해외과학기술정보 - 해당없음 - 7. 연구개발결과의보안등급 - 일반과제 - 8. 국가과학기술종합정보시스템 (NTIS) 에등록한연구시설 장비현황 - 해당없음 - 9. 연구개발과제수행에따른연구실등의안전조치이행실적 - 해당없음 연구개발과제의대표적연구실적

275 11. 기타사항 - 해당없음 참고문헌 - 해당없음 -

276 부록 - 재난유형별상수도관로위기관리대응매뉴얼 -

277

278 재난유형별상수도관로 위기관리대응매뉴얼

279 목차 - 1. 서론 1 2. 상수도관망비상시재해대응시스템유지관리지침 6 (1) 상수도관로매설위치모니터링시스템 (DC-PRM) 6 (2) 부단수관로진단시스템 (DC-NPD) 10 (3) 온라인원격누수탐지기및분석시스템 (DC-LDD) 18 (4) 상수도관로부속시설물진단기술 (DC-PAD) 27 (5) 재해대응형공기주입식누수탐사기술 (DC-ALD) 36 (6) 비상시상수도관로내오염물질제거및공급기술 (DC-PWT) 재난유형별상수도관로위기관리대응매뉴얼 42 (1) 상수도관로위기관리대응매뉴얼알고리즘 42 (2) 지진에의한관시설이동및파손진단매뉴얼 42 (3) 폭설및기온저하관련관시설이동또는파손 48 (4) 태풍, 홍수, 호우관련관시설유실또는파손 53 (5) 긴급진단매뉴얼프로그램 61

280 1. 서론

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282

283

284

285 2. 상수도관망비상시재해대응시스템유지관리지침 (1) 상수도관로매설위치모니터링시스템 (DC-PRM) ( 가 ) 적용범위 ( 나 ) 목적 ( 다 ) 용어의정의

286 ( 라 ) 장비의구성및사용 < 표 2.1> RFID 리더기 / 태그와 GPS 모듈사양

287 < 그림 2.1> RFID 리더기및 Tag < 그림 2.2> 상수도관로매설위치모니터링시스템의구성 (GPS 모듈과시스템연결도 )

288 < 그림 2.3> RFID 와 GPS 를이용한위치감지개념도 < 그림 2.4> 상수도관로매설위치모니터링시스템의사용방법모식도 ( 마 ) 장비의유지관리

289 ( 바 ) 장비의점검 ( 사 ) 장비의보정 (2) 부단수관로진단시스템 (DC-NPD) ( 가 ) 적용범위

290 ( 나 ) 목적 ( 다 ) 용어의정의 ( 라 ) 장비의구성및사용

291 < 표 2.2> 부단수관로진단시스템의구성과특성 - 기존의관내점검구를이용 - 상류측, 하류측으로각 15m 삽입가능 - 카메라삽입은공기밸브등의보수밸브를이용 - 시설물이없는경우새들분수전 (Ø40mm 이상 ) 을설치하여삽입가능 - 대상관로의구경은 ( 새들분수전 40mm) Type 은 Ø80mm ~ 300mm ( 새들분수전 50mm) Type 은 Ø300mm 이상가능 - 관로내수압은 0.75MPa - 대상관로는 DCIP, CPI, 강관, 염화비닐관, 폴리에틸렌관등 - 개략설계로서 1 일작업량은 3 5 개소 ( 관로구성과관내면상황, 소화전을탈거, 복구작업등에대한고려가필요함 )

292 < 표 2.3> 내시경카메라의사양 Camera Type Push rod Image Sensor CMOS type 300 kilo pixels Movie Resolution Light White LED 20mW 12ea enable brightness control Head Material Stainless Steel Waterproof 10 bar Lens View of Angle 150' Lens Speed F2.0 Lens Focus Fixed Head Dimension 20mm, 30mm Cable Length 15m ~ more Cable Outside Synthetic Urethane Cable Inside FRP rod core, 12ea electric wire with nylon thread Output Analog Composite Video 1 새들분기관설치 2 부단수천공 3 수압측정 4 내시경카메라설치 5 설치전경 6 촬영내부 < 그림 2.5> 새들분기관을통한부단수내시경진단과정

293 1 내시경장비현장확인 2 현장수압확인 3 단관부착 4 내시경카메라설치 5 카메라단관에부착 6 촬영및녹화 < 그림 2.6> 공기밸브를통한부단수내시경진단과정 < 그림 2.7> 내시경진단보고서 ( 예 )

294 ( 마 ) 장비의유지관리 ( 바 ) 장비의점검 ( 사 ) 장비의보정

295 < 그림 2.8> 내시경조사표사례

296 < 그림 2.8> 내시경조사표사례 ( 계속 )

297 (3) 온라인원격누수탐지기및분석시스템 (DC-LDD) ( 가 ) 적용범위 ( 나 ) 목적 ( 다 ) 용어의정의

298 ( 라 ) 장비의구성및사용

299 < 그림 2.9> 누수감시시스템의특징

300 < 그림 2.10> 누수탐지모니터링시스템의구성도 ( 마 ) 지능형누수감시시스템 (i-lms) 매뉴얼 < 그림 2.11> 로그인화면

301 < 그림 2.12> 사용자등록화면

302 < 그림 2.13> 알람기준값설정화면 < 그림 2.14> 분류코드설정화면

303 < 그림 2.15> 제품등록화면 < 그림 2.16> 누수결과화면예시

304 < 그림 2.17> 누수표화면예시 < 그림 2.18> 누수지점알람화면예시 ( 바 ) 장비의유지관리 ( 사 ) 장비의점검

305 ( 아 ) 장비의보정

306 < 그림 2.19> i-lms 현장조사사례

307 (4) 상수도관로부속시설물진단기술 (DC-PAD) ( 가 ) 적용범위 ( 나 ) 목적 ( 다 ) 용어의정의 ( 라 ) 장비의구성및사용

308

309 < 그림 2.20> 현장운전및트럭탑재모습

310

311 < 그림 2.19> 장비시연전후비교

312 < 그림 2.20> 소프트웨어화면

313 ⑤ 장비의 사용 전과정 밸브의 위치를 확인한 후, 밸브실을 청소한다. 밸브 진단기에 전원을 켜고 구동부를 밸브에 설치한 후, 분석부에 나타난 화면에 따라 자료를 분석한다. GIS 도면 분석 현장 시설물 조사 현장 밸브 확인 밸브실내 살수 이물질 흡입 밸브실 상태 확인 현장 진단기 장착 컨트롤러 작동 VITALS 프로그램을 이용한 데이터 분석 <그림 2.21> 장비 사용 과정 (마) 장비의 유지관리 - 동력부의 유압펌프와 발전기는 각 사용법에 따라 관리하며, 원활히 작동되는지 확인

314 ( 바 ) 장비의점검 ( 사 ) 장비의보정 ( 아 ) 기타

315 < 그림 2.22> 밸브진단기현장조사사례

316 (5) 재해대응형공기주입식누수탐사기술 (DC-ALD) ( 가 ) 적용범위 ( 나 ) 목적 ( 다 ) 용어의정의 ( 라 ) 장비의구성및사용

317 < 누수탐사흐름도 > 누수탐사계획수립 자료분석 --> ( 유수율, 야간최소유량분석 ) 현장조사 --> ( 관로노선, 하수도유량, 시설물 ) 징후 밸브류청음조사 수용가청음조사 에어주입점선정 > ( 공법적용 ) 탐사 정밀탐사 누수적출보고 누수복구 > 효과분석

318 <그림 2.23> 공기 주입식 누수탐사 장비 차량 장착모습 (마) 장비의 유지관리 - 공기발생기 내부가 오염되지 않도록 주의한다. - 주입호스 내부가 오염되지 않도록 하고 파손에 주의한다. - 청음기를 청결히 유지하여 소리에 영향을 미치는 인자를 차단한다. - 에어 삽입으로 인한 상수도시설물의 압력을 일정하게 유지한다. (바) 장비의 점검 - 야간 탐사에 대비하여 주간에 공기발생기 및 주입호스, 청음기의 파손유무를 체크한 다. - 압력을 일정수준 유지할 수 있도록 에어노즐을 점검한다. - 공기를 주입하여 소량의 에어가 물과 같이 이동하여 누수지점에 도달했을 때, 누수 공으로 분출될 경우 물컵에 빨대를 넣고 살살 불면 뽀글뽀글 소리가 나는 것과 같 은 음이 발생하는지 확인한다. (사) 장비의 보정 - 상수도의 압력보다 높게 보정하기 위하여 주입압력을 조정한다

319 (6) 비상시상수도관로내오염물질제거및공급기술 (DC-PWT) ( 가 ) 적용범위 ( 나 ) 목적 ( 다 ) 장비의구성및사용 ( 라 ) 장비의유지관리

320 < 그림 2.24> 이동식수처리장치개략도 < 그림 2.25> 상수도관세척흐름도 ( 바 ) 장비의점검

321 ( 사 ) 장비의보정

322 3. 재난유형별상수도관로위기관리대응매뉴얼 (1) 상수도관로위기관리대응매뉴얼알고리즘 < 그림 3.1> 상수도관로위기관리대응순서도 (2) 지진에의한관시설이동및파손진단매뉴얼

323 ( 가 ) 재난강도 강

324

325

326 ( 나 ) 재난강도 ' 중 ' 또는 ' 약

327

328 (3) 폭설및기온저하관련관시설이동또는파손

329 ( 가 ) 재난강도 ' 강

330

331 ( 나 ) 재난강도 ' 중 ' 또는 ' 약 '

332

333 (4) 태풍, 홍수, 호우관련관시설유실또는파손

334 ( 가 ) 재난강도 강

335

336 ( 나 ) 재난강도 중

337

338 ( 다 ) 재난강도 약

339

340 (5) 긴급진단매뉴얼프로그램

341