단국대학교 토목환경공학과 현 인 환

단국대학교 토목환경공학과현 인 환

관망진단 제도의 도입배경 및 해외 사례

2007 년 단국대학교 2

배급수시스템의 주요 설계 목표 - 과거

정상시의 물공급의 원활화 최소 잔류수압 유지

유수율제고 노후관 개량사업 블록시스템 구성

수질관리 법정 수도꼭지 수질관리

- 먹는물수질기준및검사등에관한규칙

2006 년 3

상수도시설기준에서 제시하고 있는 배수시설의 기준값

구분 항목 내용

기준 계획배수량평상시 : 배수구역의 계획시간 최대배수량

화재시 : 계획 1 일최대배수량의 1 시간당 수량과 소화용수의 합

기준 배수지 용량 급수구역의 계획 1 일최대급수량의 12 시간분 이상

기준 최소동수압 150 kPa (1.53 kgf/cm2 ) 을 표준 ,5 층 직결급수시행지역은 2.5 ~3.5kgf/cm2 을 기준

권고 최대동수압 700 kPa (7.1 kgf/cm2 ) 이내

권고 배수구역의분할

급수구역내의 고저차가 30~40m 이상이고지역이 넓을 때는 급수구역 분할

구분 항목 내용

기준 도수관 : 유속 최대 : 3m/s 이하 , 최소 : 0.3 m/s


상수도에 대한 시민들의 요구도

단수의 최소화 - 평상시 만이 아니라 비상시의 대처방안 필요

수질의 고도화 - 정수장 : 고도정수 도입 검토 - 배수시스템 : 정수된 물을 가능한 수질변화없이 공급해야 함 . - 맛있는 물

경제성 및 신뢰성 향상 - 유수율 제고 - 유지관리의 합리화


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Amount of Water Suppy(Lpcd)

Rate of Water Supply

서울시 보급율 추이

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2000

2002

(%

)보

급율

상수관망의 발전 단계

제 1 기 - 상수도공급의 확대 공급지역의 확대 , 공급 대상인구의 확대 , 급수불량지역 해소 .

지표 : 급수보급율 제 2 기 – 누수 관리 노후관 개량 또는 교체 , 누수탐사 , Tele Metering

지표 : 유수율 , 누수율 , 유효율 제 3 기 – 종합적 관리 수질관리 , 공급서비스의 질 향상 , 비상시 대처능력 확보 등 다양한 목표를 동시에 추구


Distribution System Performance Evaluation

ㆍ 배수 시스템 성능기준과 진단방법의 확인 및 규정 ㆍ 성능 진단을 이용한 배수 시스템성능 평가를 위한 절차 마련 (1) 배수 시스템의 전체적인 상태 진단 , (2) 성능의 목표 수준 수집 , 그리고 (3) 이들 목표수준을 달성하기 위해 필요한 시스템의 개선을 확인할 수 있도록 사업소 관리자들을 위한 지침서 마련

이들 지침서대로 수행한다면 , 다음과 같은 이점들을 얻을 수 있다 . ㆍ 급수 공급성 향상 ㆍ 배수 시스템의 신뢰성 향상 ㆍ 수질 문제의 빈도 감소 ㆍ 재시공과 교체 비용의 최소화


Distribution System Performance Evaluation

평가항목

ㆍ 수압 및 유량의 적절성 ㆍ 수질의 적정성 ㆍ 서비스의 신뢰도 ㆍ 수요자의 서비스 만족도

수 요 자

압력과유량의 적절성

수질의적절성

수요자의 서비스 만족도

서비스의신뢰도

수립된 목표

압력과 유량의 적절성에 대한 목표수질의 적절성에 대한 목표

서비스의 신뢰도에 대한 목표수요자의 인지도 평가에 대한 목표

수리적 상황성능 평가

수요자의 인지도 상황성능 평가

수질 상황성능 평가

구조적 상황성능 평가

압력과 유량이목표를 만족하는가?

수질이 목표를만족하는가?

서비스의 신뢰도가목표를 만족하는가?

수요자의 인지도가목표를 만족하는가?

문제점 확인

운전상의 개선안 개발소요비용의 개선안 개발

수요자 서비스 개선안 개발

예산 할당

성능 모니터

모든 목표에만족하는가?

목표 혹은계획의 수정

현재목표 또는계획을 계속 진행

1단계

2단계

3단계

4단계

YesYes No

Yes

No

No No NoYesYes


水戶市의 상수도 정비 목표

ㆍ 수질의 보전 ㆍ 수돗물의 안정공급 ㆍ 시민 서비스의 향상 ㆍ 건전한 사업경영의 추진 ㆍ 환경에의 배려

- 水戶市의 유수율 : 94.2% (2005 년 기준 )


맛있는 물을 위한 7 대 수질항목

일본 甲府 (Kofu) 市 , 岡山 (Okayama) 市 등

항목 농도범위

증발 잔류물 30 ~ 200 mg/L

경도 10 ~ 100 mg/L

유리 탄산 3 ~ 30 mg/L

과망간산 칼륨 소비량 3 mg/L

냄새 3 이하

잔류염소 0.4 mg/L 이하

수온 20 ℃ 이하


잔류염소 감소를 위한 사례

　항목

岡山市의 수돗물수질기준 비고

최고 최저 평균

유리잔류염소 0.5 0.3 0.4 0. １ mg/L 이상 소독

동경도의잔류염소 감소저감화 실적참고 :평성 10 년 = 1998 년


외국의 배수관망 투자액 수요자가 공급받는 상수도 수질의 개선을 위해서는 관망관리가 중요함을 인식하고 , 미국 , 일본 등에서는 수질개선을 위해서 송배수시스템에 70% 의 재원을 투자하고 있음 .

일본 : 2001 년 상수도 사업비 : 10,413 억엔 , 송배수사업에 전체 73.6%

투자

신뢰할 수 있는 수질확보를 위해 , 배수시스템의 개선에 향후 20 년간 1,016 억 달러 소요

추정 ( 전체의 67.2%) - U.S. EPA 보고서 , 2001

2006 년 12

한국과 일본의 상수도 관망시설 비교

구분 한국 일본비교

( 한국 /일본 )

상수관 총연장 (km) 127,027 km 578,890 km 0.22

도수관 연장 (km) 1,439 km 10,499 km 0.14

송수관 연장 (km) 5,973 km 28,527 km 0.21

배수 및 급수관 연장 (km) 119,615 km 539,864 km 0.22

급수인구 1 인당수도관 매설길이 (m/ 인 )

2.85 m 4.95 m 0.58

일평균급수량 1,000m3 당수도관 매설길이 (m)

8,144 m 13,540 m 0.60

배수지 유효용량 8,766 천 m3 35,373 천 m3 0.25

배수지 저류시간 10.5 시간 16.8 시간 0.62

자료년도 2004. 12. 2004. 3 -


수도법 개정

수도법 第 55 條의 2( 水道施設에 대한 技術診斷 등 )

① 水道事業者는 水道施設의 管理狀態를 점검하기 위하여 5 年마다 환경부령이 정하는 바에 따라 정수장 상수도관망 등 당해 ･수도시설에 대한 기술진단을 실시하고 그 결과를 반영한 시설개선계획을 수립하여 시행하여야 한다 . < 개정 2005.12.29>

수도법 시행규칙 제 12 조 ( 수도시설에 대한 기술진단의 구분 )

법 제 55 조의 2 제 1 항에 따른 수도시설에 대한 기술진단은

다음 각 호와 같이 구분한다 .

2. 상수도관망에 대한 기술진단 : 정수장 이후의 송수시설․배수시설

및 배수관에 속하는 관과 그에 속하는 시설물

[ 전문개정 2006.6.29]


시행규칙 개정

제 12 조의 3( 상수도관망에 대한 기술진단의 범위 및 내용 등 )

① 제 12 조제 2호에 따른 상수도관망의 기술진단의 구분 .

1. 일반기술진단 : 군 단위 이하의 급수구역에 공급되는 상수도관망

2. 전문기술진단 : 시 단위 이상의 급수구역에 공급되는 상수도관망

[ 본조신설 2006.6.29]


시행규칙 개정 [ 본조신설 2006.6.29] ②제 1 항에 따른 일반기술진단 및 전문기술진단의 내용 . 1. 일반기술진단 가 . 블록별로 상수도관망에 대한 현황 제시 나 . 일반기술진단의 평가지표별 결과 값 및 판정 등급 다 . 불량 또는 심각한 상태로 판정된 블록에 대한 원인분석 , 개선방안의 도출 및 개선조치의 시행 결과 2. 전문기술진단 가 . 제 1호 가목 내지 다목의 사항 나 . 현장조사를 통한 수압의 적정성 , 수량의 안정성 , 수질의 안전성 , 구조적•물리적 안전성 , 비상시의 대응성에 대한 정밀 종합적 진단 다 . 구체적인 시설개선계획의 제시 ( 사업 우선순위 및 소요 사업비 산출 을 포함한다 ) ② 제 1 항 및 제 2 항에 따른 일반기술진단 및 전문기술진단의 범위 및

대상별 시행방법 등에 관한 세부사항은 환경부장관이 정하여 고시한다 .


배급수시스템의 주요 목표 - 장래 유수율 제고

공급수질의 고도화 - 정수된 물을 가능한 수질변화없이 공급해야 함 . - 맛있는 물

단수최소화 및 비상시 공급성 강화 - 평상시 만이 아니라 비상시의 대처방안 필요

이들 목표는 서로 보완적 또는 경쟁적 관계


상수관망 진단의 필요성

합리적인 관망개선효과를 얻기 위해서는 다음과 같은 사항이 필요함 .

관망의 문제점을 체계적으로 파악하여 개선 목표를 설정해야 함 .

개선 목표는 수량 , 수질 , 비상시의 공급성 등이 고려되어야 함 .

관망 개선은 많은 재원과 장기간이 필요한 사업이므로 , 개선대상의

우선순위를 설정하여야 함 .

관망의 개선은 단순한 관체 교체 또는 개량만으로는 이룩될 수 없음 .

종합적인 관망조직의 개편을 병행하지 않고는 관망개선의 효과를

만족할 만큼 기대할 수 없음 .

개량전과 개량후의 개선효과를 정량적으로 평가할 Tool 이 필요 .


상수관망 진단 조사항목 예

진단에 필요한 조사항목 ( 예 )

- 수압조사

- 수질조사

- 관체조사

- 부속설비 조사

- 효율성 평가항목 조사

( 유수율 등 지역별 조사 )

- 서비스 평가항목 조사

( 단수사례 등 지역별 조사 )

2006 년 19

블록시스템

대블록 , 중블록 , 소블록으로 구분

합리적인 관 신설 및 증설 계획 수립용이

노후관 정비계획의 합리화

수질관리 향상 : 원인분석 , 영향범위 최소화

수압관리 향상 : 감압 가압 용이 , 등압화 용이

수량관리 향상 :

누수조사 효율 향상

작업의 효율화 : 단수구역 최소화

적수•단수•사고재해의 영향파악 , 조기복구 용이

블록간 연락 시스템 채용 – 응급성 증가


공급수질의 고도화

부식방지

배급수시설에서의 수질 안전성 향상

- 적정유속 유지 – 체류시간 단축

- 직결급수 점진적 확대

잔류염소 유지

- 최저 잔류염소농도 유지

- 잔류염소농도의 균등화

관세척 (Flushing)

관내 미생물 발생 억제

Cross Connection(오접 ) 상황파악

2006 년 21

배수관내 잔류염소의 관리

현재의 기준 - 최소기준 : 수도전에서 0.2mg/L 이상 → 0.1mg/L 이상 - 상한치에 대한 규제는 사실상 없음 ( 최대 4.0 mg/L 이하 )

가능한 한 모든 지역에서 0.1mg/L 에 가깝도록 하는 것이 합리적 급수수질의 고급화를 위해 장래의 상한치 규제에 대비 . 수질관리에 따른 관망등급화 설정 필요 .

잔류염소 관리 시스템 도입 중간 염소 주입

2006 년 22

배수관 물세척 ( Flushing )

관경이 작은 관로를 대상 소독부산물 전구물질 제거 , 생물막 제거 , 특정지점이 오염되었을

경우 , 오염된 물의 제거 , 소비자 불만 감소 등을 목적으로 시행 관의 물리적 상태가 양호해도 관내부 청소 필요한 경우가 많음 .

필요 유속 3 ft/sec (0.9m/sec) : 실트 및 침전물 제거 , 염소요구량 감소 5 ft/sec(1.5m/sec) : 관내 소류력 발생 , 생물막제거 , 침전물제거 염소요구량 감소 12 ft/sec(3.6m/sec) : 역사이폰 등에서 모래 제거

Flushing 을 제대로 하기 위해서는 관망구성이 적절히 되어야 함 . 이에 대한 평가 Tool 이 필요 .

2006 년 23

소화전 개방시의 유향 , 유속 , 수압 검토

- 소화전 개방시 유속 검토 - 소블록 관의 플러싱 수행시 중블록의 수압저감 영향 검토 . - 플러싱 유속과 수압을 유지시키면서 가능한 많은 관로를 플러싱 할 수 있도록 구성 .

2006 년 24

배수관 청소

관경이 큰 관로를 대상 물리적으로 청소하기 위해서는 단수가 필수적임 .

관로구간의 폐쇄에도 단수구역이 작아지도록 고려할 필요 있음 .

2006 년 25

비정상시의 공급성 강화 ( 계속 )

KT 불통사태에 '소송 불사‘

- 시민들 반발 -

2005/02/28

- 전화 불통 사태에

일부 피해자

법정 소송 불사 반발

- 기계가 고장난게 아니라

과부하가 걸렸다는게

KT쪽 설명

- KT, 이례적이고 재발할

가능성 별로 없다는 입장

2006 년 26

비정상시의 공급성 강화 ( 계속 )

정상시 : 1 년중 가장 많이 사용한 시간대를 기준

적정압력공급 – 가능한 낮은 수압유지 ( 유수율제고 )

관로 사고 :

수도관 정기적 유지관리 :

비상시 : 화재시 , 비상 재난 시

- 화재시 소화전에서 적정수압유지

방류수량 : 1 소화전당 1m3/분 , 1 화점당 5 소화전 방류

1 화점당 7200m3/일 ( 참고 : 약 만명분의 설계 요구량 )

- 단수지역 최소화 , - 신속한 복구 , - 비상 저류능력 확보


단수 가능지역 산정

제수밸브의 적정배치 평가 제수밸브의 작동여부 및 차단효과 평가


운영의 효율화 , 합리화

공급의 효율성 제고

- 배수지 및 관로의 최적설계

- 어느 정도의 지역발전에 의한 사용수량 변동 대처

- 누수 최소화 : 수량관리 , 수압관리

- 유수율 제고

- 공급 전력비 저감

유지관리 합리화

- 개량하기 쉬운 관망구성

- 시설 ( 밸브류 등 ) 의 정기 점검

2006 년 29

관망 성능 진단 방법

관망의 현재 상황 진단

- 직접 평가법 : 관체 조사 , 부속설비 조사 , 수압조사 ,

유량조사

- 간접 평가법 : 관망해석 ( 보조적 수단으로 이용 )

관망의 비정상시 및 장래의 상황 진단

- 간접 평가법 :

▶ 관체 및 부속설비 평가 ← Modeling

▶ 관망성능 평가 ← 시나리오에 따른 관망해석결과 이용

신뢰성 있는 관망해석결과가 필수적

2006 년 30

그림 예제 관망

2006 년 31

배수관망 모델 검정의 필요성

배수관망 시스템의 모델화 (modelling) :

시스템내의 수압과 유량의 예측을 위해

연립방정식을 구성하고 입력자료를 이용 해석하는 것

모델 검정 (model calibration) :

모델의 정확도를 판단하기 위해 예측결과와

실제 측정결과를 비교하는 것

정확하지 않다면 , 그 원인을 규명하고 보정

모델 검정은 필수적이며 중요한 단계

2006 년 32

관망상태를 평가하기 위해서는 관망해석은 필수적임 .

관망해석을 신뢰수준으로 해석하기 위해서는

절점수량예측과 C 계수의 정확한 선택이 매우 중요 .

현재 C 계수의 결정에는 문헌에 있는 자료값을 거의 대부분

이용하고 있음 .

현장의 실정에 많지 않아 관망해석의 효용성이 의심스러움 .

관체의 조도계수 결정에 대한 규칙이 필요하나 각 배수구역마다

별도로 결정해야 함 .

수압조사에 의한 C 계수의 결정도 일부 송수관로에서만

시행하고 있음 .

배수관의 C 계수 ( 조도계수 )

2006 년 33

정확도의 수준

허용오차의 판단 기준

① 절점수두 3.5 - 7 m ??

② 손실수두 5 - 10% ??

배수관망 검정의 과제

가 . 검정 기준

나 . 검정에의 영향인자 파악

다 . 합리적인 검증 방법

라 . 적절한 보정방법


잔류염소 감소공식 : Ct = C0 x e-kt

감소계수의 문헌상 적용예 K= 0.01 hr-1 ( 대형관 ) ~ 0.04 hr-1 ( 소형관 )

조사사례 : 0.03 ~ 0.08

수온 : 여름 약 25℃, 가을 약 18℃, 겨울 : 약 8 ℃

잔류염소 감소계수


결 론

■ 편리하고 , 안전한 수도공급을 위해 배수시스템의 개선은 중요한 과제이며 장차 많은 투자가 예상됨

■ 체계적이고도 합리적인 방법의 개발이 필요

■ 배수시스템에 대한 각종 기준도 각 지역특성에 맞도록 수정 , 평가되어야 할 필요


감사합니다 .

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단국대학교 토목환경공학과 현 인 환