본 논문은 소비자에게 공급되는 수돗물의 공급시설(Water Supply Network)에 IoT 기술을 활용하여 소비자의 물 사용량을 원격으로 검침하고, 공급시설의 누수를 줄여서 원가를 절감하는 스마트 물관리(Smart Water Management) 기술의 적용효과를 검증하였다. SWM 실증모형은 수돗물 공급시설에 원격 누수감지센서, 스마트 미터링(Smart Metering), 초소형 멀티센서를 설치하고, 원격에서 운영현황을 실시간으로 감시하고 소비자에게 수돗물 사용량과 수질을 스마트폰 앱으로 제공하였다. 이때, 소비자가 수돗물 사용량 정보를 이용하여 수돗물을 아껴 쓰는지, 수돗물 수질정보를 이용하여 직접 음용하는지를 조사하였다. 특히, 본 연구에서는 SWM을 실증 적용함으로써 공급시설의 유수율 향상, 수돗물 음용률 향상, 소비자 민원 감소, 운영비용 절감, 수돗물 사용량 절감이 달성되는지를 검증하는데 목적이 있다. 또한 수돗물 공급시설의 IoT 센서, 운영자 모니터링 시스템, 이상발생시 탐사복구 솔루션이 융합된 하나의 SWM 모델을 수립하였으며, 관련 기술 개발을 통해 국내 물산업을 육성하고, SWM을 선진수준으로 확산하였다는데 의의가 있다고 하겠다.
본 논문은 소비자에게 공급되는 수돗물의 공급시설(Water Supply Network)에 IoT 기술을 활용하여 소비자의 물 사용량을 원격으로 검침하고, 공급시설의 누수를 줄여서 원가를 절감하는 스마트 물관리(Smart Water Management) 기술의 적용효과를 검증하였다. SWM 실증모형은 수돗물 공급시설에 원격 누수감지센서, 스마트 미터링(Smart Metering), 초소형 멀티센서를 설치하고, 원격에서 운영현황을 실시간으로 감시하고 소비자에게 수돗물 사용량과 수질을 스마트폰 앱으로 제공하였다. 이때, 소비자가 수돗물 사용량 정보를 이용하여 수돗물을 아껴 쓰는지, 수돗물 수질정보를 이용하여 직접 음용하는지를 조사하였다. 특히, 본 연구에서는 SWM을 실증 적용함으로써 공급시설의 유수율 향상, 수돗물 음용률 향상, 소비자 민원 감소, 운영비용 절감, 수돗물 사용량 절감이 달성되는지를 검증하는데 목적이 있다. 또한 수돗물 공급시설의 IoT 센서, 운영자 모니터링 시스템, 이상발생시 탐사복구 솔루션이 융합된 하나의 SWM 모델을 수립하였으며, 관련 기술 개발을 통해 국내 물산업을 육성하고, SWM을 선진수준으로 확산하였다는데 의의가 있다고 하겠다.
The Objective of this Study is to Prove the Effectiveness of a Smart Water Management(SWM) Technology. The SWM Technology can Reduce the Production Cost using Internet of Thing(IoT) Technology that Utilizes Remote Metering of Consumer's Water usage and Reduce the Leakage of Supply Facilities. The SW...
The Objective of this Study is to Prove the Effectiveness of a Smart Water Management(SWM) Technology. The SWM Technology can Reduce the Production Cost using Internet of Thing(IoT) Technology that Utilizes Remote Metering of Consumer's Water usage and Reduce the Leakage of Supply Facilities. The SWM Demonstration Model Installed a Remote Water Leakage Sensor, Smart Metering and Micro Multi Sensor in Water Supply Facility, and Provided Real-Time Monitoring of the Operation Status. Consumers can be Provided the usage of Tap Water and the Water Puality through a Smart Phone Application. At this Time, we Surveyed Whether Consumers save the Tap Water or Drinking Directly using the Tap Water usage Information. Also, this Study is to Verify the Degree of Improvement of Water Supply Rates and Drinking Water Rate, and to Decrease Consumer's Complaints, Operating Costs, and Water Consumption by the SWM Technology. It is also Established a SWM Model Combined with the IoT Sensor at Supply Facilities, operator monitoring system and explored recovery solution detected events. It means the upbringing of the domestic water industry by developing the related technologies and spreading the SWM to advanced levels.
The Objective of this Study is to Prove the Effectiveness of a Smart Water Management(SWM) Technology. The SWM Technology can Reduce the Production Cost using Internet of Thing(IoT) Technology that Utilizes Remote Metering of Consumer's Water usage and Reduce the Leakage of Supply Facilities. The SWM Demonstration Model Installed a Remote Water Leakage Sensor, Smart Metering and Micro Multi Sensor in Water Supply Facility, and Provided Real-Time Monitoring of the Operation Status. Consumers can be Provided the usage of Tap Water and the Water Puality through a Smart Phone Application. At this Time, we Surveyed Whether Consumers save the Tap Water or Drinking Directly using the Tap Water usage Information. Also, this Study is to Verify the Degree of Improvement of Water Supply Rates and Drinking Water Rate, and to Decrease Consumer's Complaints, Operating Costs, and Water Consumption by the SWM Technology. It is also Established a SWM Model Combined with the IoT Sensor at Supply Facilities, operator monitoring system and explored recovery solution detected events. It means the upbringing of the domestic water industry by developing the related technologies and spreading the SWM to advanced levels.
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문제 정의
SWM은 수돗물 공급자의 측면에서 누수를 최소화하고, 유수율을 향상시켜서 운영관리 효율을 극대화하는 것이 목표이다. 수도관의 누수는 원격 누수감지센서로부터 수집된 데이터를 비교분석하여 이상구간을 공급자에게 알려주고, 수돗물 공급자는 현장조사를 통해 누수를 복구함으로써 유수율을 향상시킨다[9].
본 연구에서는 IoT 기술을 활용한 스마트 물관리로 공급자의 운영최적화와 소비자의 고객만족도를 검증하였다. 향후에는 이런 성과를 토대로 물 관리기관의 경영조직 측면으로 접근하여긍정적인 변화를 도출하고, 개별적으로 운영 중인 ERP(Enterprise Resources Planning) 시스템과 연계를 통해 체계화하는 연구가 필요하다.
수돗물 공급시설에 IoT 센서와 운영관리 플랫폼을 적용하여 수돗물 공급자의 운영최적화와 소비자의 고객만족도를 향상하고자 실증모형을 연구하였다.
가설 설정
[가설1] 수돗물 공급시설에 SWM을 도입하면 서비스 평가지표에 긍정적인 영향을 미친다.
[가설2] 서비스 평가지표가 개선되면 수돗물 공급자와 소비자는 모두 만족할 것이다.
둘째, 수돗물 소비자는 스마트폰으로 제공되는 물 사용량과 수질정보를 활용하여 물 사용량을 절감하고, 직접 음용할 수 있을까?
첫째, 수돗물 공급자는 SWM을 통하여 수도시설의 유수율을 향상하고 적정한 수압을 유지하며, 수도민원을 해결할 수 있을까?
제안 방법
K-water는 스마트 물관리 마스트플랜을 수립하고, 민관 공동으로 스마트미터와 원격검침인프라를 개발하여 경북 고령군에 시범 구축하여 성과를 검증하였다. 특히, 초소형 멀티센서(Multisensor)를 개발하여 수량뿐만 아니라 수질, 압력을 계측하여 소비자가 수돗물을 직접 음용할 수있도록 정보를 제공하였고, 자체개발한 운영관리 플랫폼을 적용하여 수돗물공급 전 과정의 의사결정을 지원하고 있다.
두 가지 질문을 해결하기 위하여 수돗물 공급시설의 필요한 데이터가 무엇인지를 조사하였으며, 공급자와 소비자를 공동으로 만족시키는 서비스 평가지표를 정의하였고, 서비스 평가지표개선을 위한 공급자의 SWM 적용기술을 선정하여 연구모형을 작성하였다.
본 연구에서는 수돗물 서비스의 효율성과 차별성을 측정하기 위해 공급자의 운영최적화와 소비자의 고객만족도를 서비스 평가지표와 연계하여 실증모형을 검증하였다. 수돗물 공급시설에 SWM(Smart Water Management)을 도입함으로써 서비스 평가지표가 개선되는지와 서비스 평가지표가 개선되면 공급자와 소비자가 모두 만족하는지를 검증하였다.
본 연구에서는 수돗물 서비스의 효율성과 차별성을 측정하기 위해 공급자의 운영최적화와 소비자의 고객만족도를 서비스 평가지표와 연계하여 실증모형을 검증하였다. 수돗물 공급시설에 SWM(Smart Water Management)을 도입함으로써 서비스 평가지표가 개선되는지와 서비스 평가지표가 개선되면 공급자와 소비자가 모두 만족하는지를 검증하였다.
수돗물 공급시설의 운영 중인 계측데이터와SWM 실증을 위한 IoT 센서 데이터를 공동으로 활용하였고, 운영관리 플랫폼으로 K-water에서 개발한 SWM Solution “water-NET”을 구축하였으며, water-NET은 Fig. 7과 같이 5가지의 기능을 수행한다.
대상 데이터
2015년 2월까지 원격 누수감지센서는 다산산단 146개소와 개진산단 29개소에 설치하였다. 스마트 미터링은 고령군 27개 구간 중에서 상대적으로 유수율이 75% 미만이고 하향 추세인 5개 구간에 설치, 초소형 멀티센서는 수돗물 공급관로의 주요 5개 지점에 설치하였고, 고령군 수도시설의 전체적인 현황은 Fig.
운영 중인 계측데이터는 SCADA(SupervisoryControl And Data Acquisition)의 데이터 9,500개, 수도관·펌프 등 시설정보, 고객의 요금·민원데이터 10,000개, GIS 정보를 수집하였으며, IoT센서 데이터는 146개, 누수감지 및 수질감시 정보를 수집하였다[12].
후속연구
본 연구에서는 IoT 기술을 활용한 스마트 물관리로 공급자의 운영최적화와 소비자의 고객만족도를 검증하였다. 향후에는 이런 성과를 토대로 물 관리기관의 경영조직 측면으로 접근하여긍정적인 변화를 도출하고, 개별적으로 운영 중인 ERP(Enterprise Resources Planning) 시스템과 연계를 통해 체계화하는 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
SWM에서 운영관리 플랫폼은 무엇을 말하는가?
운영관리 플랫폼은 시설정보, 고객정보, 실시간자료를 수집하고, 인터넷 기반의 정보관리체계를구축하여 상수관망 성능평가 및 진단을 통한 개선방안을 공급자에게 제시하고 의사결정을 지원하는 시스템이다. GIS(Geographic InformationSystem) 기반의 관망해석 및 유수율 제고를 통한 상수관망의 운영관리 효율을 향상하고 수도정보-시설진단-운영시스템의 연계와 공유를 통한 상수관망 최적 운영관리 시스템을 구현한다.
SWM의 장점은 무엇인가?
SWM은 수돗물 공급자의 측면에서 누수를 최소화하고, 유수율을 향상시켜서 운영관리 효율을 극대화하는 것이 목표이다. 수도관의 누수는 원격 누수감지센서로부터 수집된 데이터를 비교분석하여 이상구간을 공급자에게 알려주고, 수돗물 공급자는 현장조사를 통해 누수를 복구함으로써 유수율을 향상시킨다[9].
원격 누수감지센서란 무엇인가?
원격 누수감지센서는 야간최소유량(심야시간대 수도관에 흐르는 수돗물로써 물 사용량이 없을 것으로 간주하고 누수량을 판단하는 기준)이 없고 소음이 많은 산업단지와 같은 지역에 설치하는 IoT 센서이다. 수도미터나 수도관에 고정식 소리감지센서를 설치하여 10m 구간 내의 누수음을 감지하고 무선통신(RF 424MHz)으로 1일 1회원격 전송한다.
참고문헌 (14)
Kim, J. H., Yoon, J. C., Choi, S. C., Ryu, M. W. "IoT Platform Development Trend and Development Direction", Information & Communications Magazine Vol. 30, No. 8, 2013.
Relevant Ministry, "Development Strategies of Big Data Industry", 2013.
Ministry of Public Administration and Security, National Information Society Agency[NIA], "IT-based Studies on Foundation of Future Society", 2012.
K-water Water Supply Dept, "Action Plan of Smart Water Management for Local Water Supply", 2017.
Jang, Y. J., "Big Data, Business Analytics, IoT: New Challenge & Chance of Management", The Journal of Information Syatem Vol. 24, No. 4, 2015.
Korea Institute for Industrial Economics & Trade [KIET], "A Study on Activation of Creative Fusion of IoT in Hyper- Connectivity Age", 2014.
Chang, M. H., "A Study on the Intentions to Use Smartphone in the Working Environments of Companies: Focus on the Employees of Shipping & Port Companies", The Journal of the Internet Electronic Commerce Research Vol. 12, No. 2, 2012.
K-water Water Supply Operations & Maintenance Dept, "Smart Water City, Leaflet : Tap Water to Drink Anytime, Anywhere", 2016.
Ministry of land, Transport and Maritime Affairs, "Water Vision(2011. - 2020.)", 2011.
Ministry of land, Transport and Maritime Affairs, "Water Resources Management Information System(WAMIS)"
K-water Water Supply Operations & Maintenance Dept, "Performance Report of Pilot Project for Goryeong-gun SWM", 2015.
Ministry of Science, ICT and Future Planning, Korea Institute of Science and Technology Information, "A Development on the Scientific Big Data. Sharing and Utilizing System", 2013.
Korea water Resources Association, "National Future Water Resources Strategy(Policy Proposal)", 2012.
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