[논문]가정용수의 용도별 사용량 모니터링을 통한 물 수요 특성 분석

김주환; 김화수; 이두진; 김기형

문제 정의

2000년부터 2003년까지 축적된 자료를 시간별, 일별, 월별로 정리함으로써 대상지역의 생활패턴변화가 용수공급량 변동에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 시간패턴의 전체적인 양상은 하루 증 낮과 저녁시간에 용수량이 증가하는 두 번의 첨두값을 가지는 형태이다.
본 연구는 실시간 유량측정이 가능한 유량계와 데이터의 저장 송, 수신이 가능한 통신시설 등을 활용하여 가정용수의 실사용량과 수요특성을 조사하고자 하였다. 이를 위하여 한 지역의 정수장으로부터 공급량 자료와 용도별 사용량 파악을 위해 설치된 유량계로부터 실사용량 자료를 획득하였으며, 실사용량에 대하여 시간대별, 일별, 월별 사용량 및 사용패턴, 각 용도별 사용량 및 특성 등을 분석하고자 하였다.
본 연구에서는 1인당 물사용량 추정 근거자료로 활용하기 위하여 표본가정에 설치된 용도별 용수사용량의 실측자료 배수지로 공급되는 유량자료를 분석하였다. 공급량의 최저부하 발생은 오전 7시(1, 816 n?), 최대 피크는 오후 4시경과 10시에 관측되었으며, 월요일에 물 공급량이 가장 많았고 월간공급량은 7월이 가장 많았다.

제안 방법

결과분석에 앞서 오, 실측자료에 대하여 Filtering 작업을 수행하였으며, 특히 과대측정값에 대해서는 설문과 기초실험을 통하여 한계이상치를 설정하고, 이를 초과하는 자료에 대해서는 분석데이터에서 제외하였다.' 140개 가구에서 3~6개 정도의 용도별로 실측자료를 바탕으로 다양한 영향 인자와 조건별 1인당1일물사용량, 용도별 사용량 둥을도출하였다.
고려하여 140개 가정을 선정하였다.4) 표본 가구에 대해서는 각 용도별로 데이터 저장과 전송이 가능한 초음파 유량계를 이용하여 실시간으로 유량자료를 취득하였다(Fig. 1 참조). 결과분석에 앞서 오, 실측자료에 대하여 Filtering 작업을 수행하였으며, 특히 과대측정값에 대해서는 설문과 기초실험을 통하여 한계이상치를 설정하고, 이를 초과하는 자료에 대해서는 분석데이터에서 제외하였다.
가정에서 물을 사용하는 용도로는 욕조 세면대, 변기, 싱크대, 세탁기, 베란다 등으로 구분하였다. 본 조사대상가 구에 대한 설문조사 결과, 베란다에 설치된 수도꼭지를 일 년에 사용하는 횟수가 1회 이하인 가구가 대부분이었기 때문에 베란다 용수의 경우 금번 실측조사에서 제외하였다.
기후인자가 물 사용량에 어떤 영향을 미치는지를 분석하기 위하여 일별 날씨와 기온, 용수사용량의 상관관계를 조사하였다.
본 조사대상가 구에 대한 설문조사 결과, 베란다에 설치된 수도꼭지를 일 년에 사용하는 횟수가 1회 이하인 가구가 대부분이었기 때문에 베란다 용수의 경우 금번 실측조사에서 제외하였다. 따라서 본 조사에서는 욕조, 세면대, 변기, 싱크대, 세탁기, 기타, 총량 등 7개 항목을 측정항목으로 선정하였다.
본 연구에서는 광역상수도를 중심으로 배수지로 공급되는 유량과 가정의 각 용도별로 사용하는 유량, 이 두가지의 유량 데이터를 이용하여 용수수요 특성을 분석하였다.
수요특성을 조사하고자 하였다. 이를 위하여 한 지역의 정수장으로부터 공급량 자료와 용도별 사용량 파악을 위해 설치된 유량계로부터 실사용량 자료를 획득하였으며, 실사용량에 대하여 시간대별, 일별, 월별 사용량 및 사용패턴, 각 용도별 사용량 및 특성 등을 분석하고자 하였다. 특히 국내에서는 최초로 시도된 가정내 각 용도별 용수사용량의 분석 결과는 가정용수 사용경향을 이해함으로써, 향후 수도시설계획 등 과학적 물수요관리 정책수립을 위한 기초자료를 제공할 수 있을 것이다.

대상 데이터

가정용수의 용도별 유량조사를 위한 표본조사는 수도권을 증심으로 전국의 인문, 사회적인 요인과 기술적인 측면을 고려하여 140개 가정을 선정하였다.4) 표본 가구에 대해서는 각 용도별로 데이터 저장과 전송이 가능한 초음파 유량계를 이용하여 실시간으로 유량자료를 취득하였다(Fig.
공급량기준의 생활용수량 분석을 위한 대상지역은 성남이매 분기점으로 분당 제2배수지와 분당 제1소배수지로 급수되며, 급수인구는 2001년 기준 분당 제2배수지 182, 864인, 제1소배수지 20, 825인으로 전체 203, 689인이다.
전체 140가구 중 2002년에 44개 가구, 2003년에 96개 가구에 유량계를 설치하고 '03년 12월을 기준으로 데이터를 수집하였다. 가정에서 물을 사용하는 용도로는 욕조 세면대, 변기, 싱크대, 세탁기, 베란다 등으로 구분하였다.

성능/효과

1일 1인 평균 물 사용량의 경우 한주를 시작하는 월요일에 가장 높았으며, 주말인 토요일, 일요일 사용량이 그 뒤를 이었다.
가정용수의 용도별 물 사용비율을 산정한 결과, 변기용이 23%(38 L), 세탁기용이 21%(32 L), 싱크대용이 20%(31 L), 욕조용이 17%(26 L), 세면기용이 11%(18 L)순으로 변기 용수가 가장 많이 사용되고 있어 절수계획 수립시 이를 통한 절수효과가 가장 높을 것으로 추정된다.
배수지로 공급되는 유량자료를 분석하였다. 공급량의 최저부하 발생은 오전 7시(1, 816 n?), 최대 피크는 오후 4시경과 10시에 관측되었으며, 월요일에 물 공급량이 가장 많았고 월간공급량은 7월이 가장 많았다. 또한, 온도, 날씨 등 기후인자와 물 사용량 사이에 높은 상관관계가 있음을 보여주었다.
대상기간동안 수집된 기상자료에 대하여 '구름조금', , 구름 많음', '눈', '맑음', '비', '소나기', 흐림'으로 분류하여 각 날씨에 해당하는 날들에 대하여 일평균사용량의 시간 패턴을 구하고, 날씨에 따른 사용량 변동을 조사한 결과 소나기가 온 날에 대하여 물사용량이 71, 659 n?으로 전체적으로 가장 높았으며, 눈오는 날의 경우 물사용량이 66, 046 n? 으로가장 적었다. 일반적으로 소나기가 자주 발생하는 계절이 여름임을 감안할 때 습하고 무더운 기후가 물사용량이 증가하는 원인이며, 눈오는 날의 경우 기온이 영하로 떨어짐으로써 물의 사용이 줄어드는 것으로 판단된다.
공급량의 최저부하 발생은 오전 7시(1, 816 n?), 최대 피크는 오후 4시경과 10시에 관측되었으며, 월요일에 물 공급량이 가장 많았고 월간공급량은 7월이 가장 많았다. 또한, 온도, 날씨 등 기후인자와 물 사용량 사이에 높은 상관관계가 있음을 보여주었다.
연립주택, 단독주택의 순으로 나타났다. 본 조사 결과와 1985년에 조사된 용도별 물 사용량을 비교한 결과, 기타용수를 제외하고 총량은 약 30 L 정도 증가하였으며 용도별 사용량이 차지하는 비율은 경제성장과 생활패턴의 서구화 등으로 인하여 선진 외국의 물 사용패턴과 유사하게 변화되고 있는 경향을 보여주었다.
월간 평간수온과 월별사용량을 비교한 결과 수온과 물 사용량이 유사한 경향을 보이는 것으로 나타났다. 다만 8월의 경우 수온이 가장 높음에도 불구하고 7월에 비해 물 사용량이 적은 것으로 나타났는데, 이는 여름휴가철 피서를 떠남에 따라 가정용수 사용량이 줄어들었기 때문으로 추측된다.
월별 1일 공급량 변화를 조사한 결과, 공급량이 가장 많은 달은 7월이었으며, 2월에 공급량이 가장 적은 것으로 나타났다. 분석기간 중 일평균은 68, 444 n?으로 전체 급수인구(203, 689명, 2001년기준)에 대해 0.
주택 유형별 LPCD를 검토한 결과 단독주택이 다른 주거형태에 비하여 낮게 나타난 것은 단독주택의 옥외에 설치된 간이수도꼭지의 물사용량이 누락되었기 때문으로 추측된다. 전체 실측데이터의 평균값은 157 LPCD를 보이고 있었다.
주거형태별 물 사용량에서는 특징적인 차이가 발생하였다고 판단하기는 어려우나, 주택유형별 LPCD는 아파트의 경우 164 L로서 가장 많은 소비를 보였으며, 그 다음으로 다세대주택, 연립주택, 단독주택의 순으로 나타났다. 본 조사 결과와 1985년에 조사된 용도별 물 사용량을 비교한 결과, 기타용수를 제외하고 총량은 약 30 L 정도 증가하였으며 용도별 사용량이 차지하는 비율은 경제성장과 생활패턴의 서구화 등으로 인하여 선진 외국의 물 사용패턴과 유사하게 변화되고 있는 경향을 보여주었다.
평균기온이 낮은 달에 대해서는 물 사용량도 대체적으로 감소하는 경향을 보였으며, 평균기온이 가장 높은 달에는 물 사용량이 가장 많았다(Fig. 5).

후속연구

매우 중요하다.2)현재 용수사용량에 대한 경향과 특성을 분석하고 향후 필요한 양을 예측하기 위해서, 실측을 통한 사용량에 대한 기초자료의 확보가 선행되어야 한다.
이에 대해서 표본집단의 사회 . 경제적 인자 조사와 충분한 사용량자료가 축적된 이후에 추가적인 요인 분석이 수행되어야 할 것이다.
누수탐사 및 복구, 압력제어, 노후관개대체 등의 적극적인 누수 저감 대책뿐만 아니라 가구별, 배수유역별 유량 및 압력을 모니터링하고 이러한 기초자료의 축적과 분석이 지속적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다.
이를 위하여 한 지역의 정수장으로부터 공급량 자료와 용도별 사용량 파악을 위해 설치된 유량계로부터 실사용량 자료를 획득하였으며, 실사용량에 대하여 시간대별, 일별, 월별 사용량 및 사용패턴, 각 용도별 사용량 및 특성 등을 분석하고자 하였다. 특히 국내에서는 최초로 시도된 가정내 각 용도별 용수사용량의 분석 결과는 가정용수 사용경향을 이해함으로써, 향후 수도시설계획 등 과학적 물수요관리 정책수립을 위한 기초자료를 제공할 수 있을 것이다.

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