[논문]수돗물 공급 안정화를 위한 광역상수도 관로 안정화 타당성 연구

이재범; 이충성; 정관수

doi:10.11001/jksww.2013.27.3.395

수돗물 공급 안정화를 위한 광역상수도 관로 안정화 타당성 연구
Feasibility Study of Multi-regional Transmission Main Stabilization for Sustainable Water Supply 원문보기

上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater, v.27 no.3, 2013년, pp.395 - 404

이재범 (한국수자원공사) , 이충성 (한국수자원공사) , 정관수 (충남대학교 토목공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The risk of pipe-bursting in multi-regional transmission mains consisting of 89 % of singled pipeline is so high that pipeline stabilization project is required such as renewal and replacement, pipe paralleling, emergency ties. Pipeline stabilization projects could be postponed at the step of initial decision-making because effect of this project is intangible benefit like activation of economic, improvement of welfare related to water. This study is to suggest quantified economical feasibility model for intangible benefit presumption to solve above problem. Cost reduction of emergency water supply, leakage, burst restore and energy efficiency improvement was altered and applied. As a result of economic analysis taking into account estimated benefit and cost under discount rate 5.5 %, service life 40 years, sufficient economic feasibility analyzed with B/C 2.45, NPV 317,700 million won, IRR 9.09 %.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

수돗물 공급 신뢰도 개선 편익은 CVM에 의한 지불의사액을 도출하여 추정할 수 있다. 본 연구에서는 CVM을 직접 수행하기보다 선행사례 중 연구대상과 유사성이 높은 사례의 결과를 편익이전하여 적용하고자 한다. 편익 추정식은 식 (1)과 같다.
본 연구에서는 수돗물 공급 안정화를 위해 시행하는 광역상수도 관로 안정화의 경제적 편익추정 방법론과 모델을 제시하고, 광양(Ⅰ)공업용수도 관로 안정화에 적용하여 경제적 타당성을 계량화하여 제시하였다. 경제성분석을 위한 편익항목은 크게 수요측면과 공급측면으로 분류하였다.
광역상수도 관로 안정화사업 개념은 2011년에 수립되어 편익추정과 경제성분석에 대한 기존 연구사례가 부족하고 정형화된 지침 또한 없는 상황이다. 이에 본 연구는 광역상수도 관로 안정화 타당성분석을 위한 편익항목 발굴과 계량화 방안을 제시하고자 한다.

제안 방법

본 연구에서는 수돗물 공급 안정화를 위해 시행하는 광역상수도 관로 안정화의 경제적 편익추정 방법론과 모델을 제시하고, 광양(Ⅰ)공업용수도 관로 안정화에 적용하여 경제적 타당성을 계량화하여 제시하였다. 경제성분석을 위한 편익항목은 크게 수요측면과 공급측면으로 분류하였다. 수요측면에서는 관로 안정화에 따른 수돗물 공급 신뢰도 개선 편익을 고려하였는데, 국내외 연구사례를 고찰하여 CVM으로 추정하는 것이 적절함을 제시하고 기존 CVM 추정결과를 편익이전 하였다.
수요측면에서는 관로 안정화에 따른 수돗물 공급 신뢰도 개선 편익을 고려하였는데, 국내외 연구사례를 고찰하여 CVM으로 추정하는 것이 적절함을 제시하고 기존 CVM 추정결과를 편익이전 하였다. 공급측면 편익으로는 비상급수 지원비용 저감, 누수량 저감, 관로사고 복구비용 저감, 에너지 개선 편익 등을 각각 계량하여 적용하였다. 비용추정을 위해서는 관로분석 수리모형인 EPANET을 활용하여 대상사업의 총 사업비를 산정하였다.
구미권광역상수도의 CVM 설문은 구미시와 칠곡군 일원의 가구주(500개 표본)와 기업체(400개 표본)를 대상으로 양분선택형 설문방식으로 진행되었다. 현재의 수도요금에 추가로 1㎥당 얼마의 지불의사가 있는지를 면대면(face-to-face) 방식으로 조사한 결과, 생활용수에 지불의사액은 257.
본 연구에서는 수요측면에서 관로 안정화에 따른 수돗물 공급 신뢰도 향상 효과를 편익이전 기법으로 추정하고 공급측면에서 비상급수 지원비용 저감, 누수량 저감, 관로사고 복구비용 저감, 에너지 개선 등 편익의 계량화 방안을 제시하고 이를 광양(Ⅰ)공업용수도의 관로 안정화 사업에 적용 하였다.
광양(Ⅰ)공업용수도의 노후관을 갱생하고 대체관로를 복선화하여 운영할 경우, 여수 및 광양만 일원의 용수공급 안정성을 확보하게 된다. 본 연구에서는 앞서 추정된 사업내역에 대한 편익과 비용을 바탕으로 기준년도(reference year)를 2013년으로 설정하고 2014년부터 건설기간 5년동안 비용이 투입되어 2019년부터 내용연수 40년간 편익이 발생하는 조건으로 경제성분석을 수행하였다.
국토해양부(2011)는 관로 안정화사업에 의한 공급측면의 대표적 효과로서 사고시 처리비용 저감과 노후관 보수비용 저감을 제시하기도 하였다. 본 연구에서는 이러한 선행연구와 편익추정의 신뢰성, 시행의 용이성, 실제 적용성 등을 고려하여 크게 4가지 형태의 공급측면 편익을 상정하였다. 즉, 사고처리 관련으로 비상급수 지원비용 절감과 관로사고 복구비용 절감을 선정하였고, 노후화와 관련하여 누수량 저감과 에너지(수두) 개선을 선정하였다.
총사업비는 노후관 갱생, 대체관로 설치 이외에 부속시설물 개량과 보상비, 설계비 등을 포함 Table 1과 같이 약 2,031억원으로 추정되었다. 유지관리비는 전력비, 수선유지비 등으로 구성되며, 전력비는 다압취수장과 옥곡가압장의 운영실적을 적용하였고, 수선유지비는 부가가치세를 제외한 공사비의 0.33 %를 적용하여 산정하였다. 유지관리비는 Table 2와 같이 연간 37억원으로 추정되었다.
본 연구에서는 이러한 선행연구와 편익추정의 신뢰성, 시행의 용이성, 실제 적용성 등을 고려하여 크게 4가지 형태의 공급측면 편익을 상정하였다. 즉, 사고처리 관련으로 비상급수 지원비용 절감과 관로사고 복구비용 절감을 선정하였고, 노후화와 관련하여 누수량 저감과 에너지(수두) 개선을 선정하였다. Fig.

대상 데이터

7에 나타낸 광양공업용수도는 3단계에 걸쳐 건설되어 관로 254 km, 수원시설 2개소, 취수장 2개소, 정수장 1개소, 가압장 3개소의 시설로 구성되며 여수시, 순천시, 광양시, 고흥군, 보성군, 여수 및 광양지역 산업단지 등에 생활 및 공업용수를 공급하고 있다. 이중에서 연구대상인 광양(Ⅰ)공업용수도는 1977년 건설되었으며 관로 59.8 km, 가압장 1개소로 구성되어 있다. 관로내부 상태에 대해 조사한 결과, 매설후 30년이 경과되어 내부도장재가 상당히 박리되어 있고, 이물질에 의해 결절이 형성되어 있는 등 노후화가 진행되고 있다.

이론/모형

공급측면 편익으로는 비상급수 지원비용 저감, 누수량 저감, 관로사고 복구비용 저감, 에너지 개선 편익 등을 각각 계량하여 적용하였다. 비용추정을 위해서는 관로분석 수리모형인 EPANET을 활용하여 대상사업의 총 사업비를 산정하였다. 추정된 편익과 비용을 할인율 5.

성능/효과

CVM 연구사례를 살펴본 결과, 단수회피 등 무형적인 편익을 계량화하여 추정하는데 매우 유용할 것으로 판단된다. 그러나 CVM은 설문조사가 필수이므로 비슷한 유형의 관련사업마다 매번 추정한다면 금전적, 시간적으로 많은 비용이 소요될 수밖에 없다.
광양공업용수도의 유수율은 99.56 %로서 노후관 갱생을 통해 0.44 %의 누수량이 저감될 것으로 판단된다. 이 같은 무수율을 2018년 장래용수수요량에 곱하여 편익을 산정한 결과, Table 7과 같이 연간 4억여원으로 추정되었다.
5 %을 적용하였으며, 시설물의 잔존가치 등은 별도로 고려하지 않았다. 총 비용과 경제적 편익을 추정한 결과, Table 9에 나타낸 바와 같이 현재가치를 기준으로 비용은 2,155억원, 편익은 5,272억원인 것으로 나타났다. 이를 경제성평가지표로 나타내면 순현재가치(NVP: Net Present Value) 3,117억원, 편익-비용비(B/C) 2.
사업비용 추정을 위해서는 광양(Ⅱ)연결 ~ 여천계통 관말구간 대체관로의 최적관경을 결정하여야 한다. 최적관경은 Fig. 9와 같이 EPANET 모형으로 결정하였으며, 대체관로의 공급능력을 갱생 완료시점인 2018년 용수수요량(404천m³/일)으로 설정하여 모의한 결과, 관경 1,650mm가 최적인 것으로 나타났다.
비용추정을 위해서는 관로분석 수리모형인 EPANET을 활용하여 대상사업의 총 사업비를 산정하였다. 추정된 편익과 비용을 할인율 5.5 %, 내용년수 40년으로 하여 경제성을 분석한 결과, B/C 2.45, NPV 3,117억원, IRR 9.09 %으로 추정되어 경제성이 충분한 것으로 나타났다. 특히, 9 % 이상의 내부수익률(IRR)은 최근 우리나라의 잠재성장률 전망치가 4 %를 넘지 못하므로 장기적인 관점에서도 매우 높은 경제성을 나타낸다고 할 수 있다.

후속연구

그 이면에는 경제적 편익 산정의 어려움과 사업 타당성 평가에 대한 정형화된 의사결정체계의 부재 등의 이유가 있다. 관로 안정화의 무형적인 편익을 계량화한 본 연구는 이러한 어려운 환경을 개선하는데 기여할 것으로 판단된다.
즉, 편익이전은 CVM과 같이 정밀한 설문을 요하는 사안에 대해 막대한 분석비용과 시간을 줄이고자고안된 방법으로 측정된 가치와 이전 대상간의 유사성의 엄격한 검토 하에 적용되어야 한다는 것이다. 본 연구는 학술적 측면에서 하나의 방법론을 제시한 것으로 간단한 가정에 근거하여 단일사례만으로 편익이전을 수행하였으나 향후 본 연구가 실제사업에 참고 된다면 기본적으로 CVM 기법을 적용할 것을 권고한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	관로 안정화사업의 정책우선순위를 확보하기 위해 선제적으료 필요한 것은?	그러나 수도요금이 원가에도 못 미치는 국내 물시장의 행정적 가격체계 하에서 대규모 재원이 소요되는 관로 안정화사업은 투자비 회수 등 재무적 타당성이 낮아 정책우선순위를 확보하기 어렵다. 따라서 상수도사업의 공공성을 감안하여 국민 삶의 질 향상과 산업안보 등 무형적 편익(intangible benefit)을 계량화하고 국민경제적 관점에서 경제성분석을 수행할 필요가 있다. 광역상수도 관로 안정화사업 개념은 2011년에 수립되어 편익추정과 경제성분석에 대한 기존 연구사례가 부족하고 정형화된 지침 또한 없는 상황이다.
	관로사고 저감을 위해서 필요한 것은?	관로사고 저감을 위해서는 단선관로 복선화, 노후관 갱생, 비상연계관로 설치 등 광역상수도관로 안정화 조치가 긴요하다. 그러나 수도요금이 원가에도 못 미치는 국내 물시장의 행정적 가격체계 하에서 대규모 재원이 소요되는 관로 안정화사업은 투자비 회수 등 재무적 타당성이 낮아 정책우선순위를 확보하기 어렵다.
	우리나라가 안정정인 물 수급이 불리한 이유는?	우리나라는 하천수의 유하기간이 짧고, 강수량의 계절적, 지역적 편중이 심해 안정정인 물 수급에 불리한 여건이다. 따라서 가뭄과 같은 재해에도 유연하게 대응할 수 있는 댐에 의해 용수를 확보하고 국내 수도시설의 48 %를 차지하는 광역상수도를 이용해 지역간 수자원 불균형을 해소하는 시스템을 구축해 왔다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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