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문제 정의
- 이들은 누수량을최소화 하는 제수밸브의 최적배치를 결정하는 방법을 제시하였다. 그러나 본 연구에서는 제수밸브 최적배치를 결정하는 방법이 아니며 이미 결정된, 즉 현재 운영되고 있는 상수관망에 배치되어 있는 제수밸브 또는 가설계된 제수밸브의 분포와 같이 결정된 제수밸브 분포의 우열관계를 판별하는 것이다. 물론 이를 이용하면 같은 수의 제수밸브를 다른 방법으로 분포시킨 후 제수밸브 분포간의 우열을 판별할 수 있으므로 제수밸브 분포의 최적화에 사용할 수 있을 것이나, 본 연구에서는 주어진 다양한 제수밸브 분포간의 우열성을 판별을 위한 방안으로 한정한다.
- 그러나 본 연구에서는 제수밸브 최적배치를 결정하는 방법이 아니며 이미 결정된, 즉 현재 운영되고 있는 상수관망에 배치되어 있는 제수밸브 또는 가설계된 제수밸브의 분포와 같이 결정된 제수밸브 분포의 우열관계를 판별하는 것이다. 물론 이를 이용하면 같은 수의 제수밸브를 다른 방법으로 분포시킨 후 제수밸브 분포간의 우열을 판별할 수 있으므로 제수밸브 분포의 최적화에 사용할 수 있을 것이나, 본 연구에서는 주어진 다양한 제수밸브 분포간의 우열성을 판별을 위한 방안으로 한정한다.
- 추가되는 23개의 제수밸브를 두 가지 다른 방법으로 분포시킨 후 각각에 대하여 상수관 파괴당 평균 단수 인구를 구하였다. 본 연구에서 두 가지 분포 방법으로 제수 밸브를 분포시킨 후 각각의 상수관 파괴당 평균 단수 인구를 구하여 비교한 이유는 중요지점 분석을 통해 결정된 제수 밸브 분포와 그렇지 못한 제수밸브 분포를 비교하여 제안된 방법의 적용성과 제수밸브 분포의 중요성을 보여주기 위함이다. 이와 함께 제수밸브의 신뢰도를 50%에서 90%까지 변화시켜 각 제수밸브 분포에 대하여 상수관 파괴당 평균 단수인구를 계산하였다.
- 본 연구에서는 상수관 및 제수밸브의 파괴모의를 통하여 동일한 수의 제수밸브를 다양하게 분포시켜서 제수 밸브 분포 상호간의 우열성을 판정하여 적절한 제수 밸브의 분포를 결정할 수 있는 방안을 제시하고자한다. 제시된 방법은 상수관 파괴 및 이에 따른 제수밸브 오작동을 중분한 횟수로 모의 (simulation)하여 상수관 파괴당 평균 단수인구 (Average Number of Customers Out of Service per Pipe Failure, 이하 ANCOSPF) 를기준으로 사용하였다.
- 관망 내일 정부분의 격리를 위해서 적절히 배치된 제수 밸브는 단수에 의한 피해범위를 최소화 할 수 있으며 이는 전체 상수관망의 신뢰성 제고에 도움이 된다. 본 연구에서는 제수밸브 분포간의 우열성을 판별할 수 있는 상수관 파괴 및 제수밸브 오작동의 모의를 바탕으로 한 기법을 제시하였으며, 제시된 모의기법을 실제 상수 관망에 적용하여 그 적용성을 검증하였다. 적용 결과 다음의 결론을 얻을 수 있었다.
가설 설정
- Step 1은 파괴가 예상되는 상수관을 선정하기 위한 과정으로서 대상 상수관망에서 상수관 마다 적용할 적절한 파괴확률 자료가 부족하여 모든 상수관이 동일한 파괴확률을 가진다고 가정하여 uniform distribution을 사용하여 난수를 발생시켰다. 상수관마다 추가로 자료가 확보되면 상수관마다 다른 파괴확률을 부여할 수 있을 것이다.
- 개개 제수밸브의 신뢰도는 자료의 부족으로 구하기 어려워서 전체 제수밸브에 동일한 신뢰도를 가정하여 이를 부여한다. 차폐를 위해 필요한 제수밸브가 결정되면 각 제수밸브 별로 0과 1사이의 난수를 발생시켜서 이 값이 부여된 제수밸브 신뢰도 보다 클 경우 해당 밸브는 오작동으로 간주한다.
- 1회의 상수관 파괴 모의시 파괴되는 상수관은 1개이며 복수의 상수관 파괴는 고려하지 않았다. 이는 복수의 상수관이 동시에 파괴될 확률이 매우 낮아서(Su et al., 1987; Mays, 1996) 지진과 같은 천재지변을 제외한 일반적인 경우 복수의 관로가 동시에 파괴되는 현상은 발생하지 않는 것으로 가정하였다. 1회 상수관 파괴 모의는 격리에 필요한 모든 제수밸브가 작동을 하여 파괴된 영역이 격리되는 시점에서 종료되며 매회 모의는 정상 상태의 상수관망에서 시작된다.
- 1회 상수관 파괴 모의는 격리에 필요한 모든 제수밸브가 작동을 하여 파괴된 영역이 격리되는 시점에서 종료되며 매회 모의는 정상 상태의 상수관망에서 시작된다. 즉, 1회 모의가 끝나면 파괴된 상수관은 복구가 되어 운영되며 작동하지 않는 제수밸브는 수리를 하여 정상적으로 작동이 된다고 가정하였다. 단수인구 산정을 위한 상수관 파괴의 1 회 모의는 다음의 과정으로 진행된다.
- , 1990; Mays, 2004), 본 연구에서는 이러한 확률이 아닌 평균 단수인 구수로 한 것이 다른 점인데, 이러한 차이는 본 논문의 방법론이 상수관이 파괴된 후를 모의하고 그에 따른 제수밸브의 파괴를 분석하는 모의 방법을 사용하기 때문이다. 즉, 기존의 연구에서는 상수관 또는 상수 관망 구성요소의 파괴확률을 고려하나 본 연구에서는 파괴가 발생하였다고 가정하고 그에 따른 피해 범위의 결정과 제수밸브 오작동 유무에 따른 추가적인 피해 범위를 단수인구수로 환산하여 상수관망의 신뢰성 평가지표로 활용하였다.
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