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대구경 상수도관로의 경제적수명 산정 연구: P상수도 사례연구
A study on the economical life of large-diameter water pipe: case study in P waterworks 원문보기

上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater, v.32 no.1, 2018년, pp.37 - 45  

김기범 (서울시립대학교 환경공학과) ,  서지원 (서울시립대학교 환경공학과) ,  최태호 (한국수자원공사) ,  구자용 (서울시립대학교 환경공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study develops a model to estimate the economic life of the large-diameter water supply pipeline in Korea by supplementing existing methods used to perform similar calculations. To evaluate the developed methodology, the model was applied to the actual target area with the conveyance pipe in P ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이를 통해 노후 상수도를 언제 개량하는 것이 경제적인 관점에서 가장 합리적인지를 판단하고자 하였다. 또한 실제 개량이 필요한 관로를 대상으로 사례연구를 진행함으로써, 개발한 모델의 적용성을 평가하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 Shamir and Howard (1979)가 제안한 방법론을 기반으로 우리나라 대구경 상수도관로의 경제적 수명을 산정할 수 있는 모델을 개발하고자 하였다. 이를 통해 노후 상수도를 언제 개량하는 것이 경제적인 관점에서 가장 합리적인지를 판단하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 우리나라 대구경 상수도관로의 경제적 수명을 산정하여 노후된 대구경 상수도를 언제 개량하는 것이 경제적인 관점에서 가장 합리적인지를 판단할 수 있는 모델을 개발하였다. 개발한 모델은 기존에 제안된 방법론을 더욱 구체화한 것으로써, 현장에서도 충분히 적용하여 활용할 수 있을 것이라 판단된다.
  • 본 연구에서는 Shamir and Howard (1979)가 제안한 방법론을 기반으로 우리나라 대구경 상수도관로의 경제적 수명을 산정할 수 있는 모델을 개발하고자 하였다. 이를 통해 노후 상수도를 언제 개량하는 것이 경제적인 관점에서 가장 합리적인지를 판단하고자 하였다. 또한 실제 개량이 필요한 관로를 대상으로 사례연구를 진행함으로써, 개발한 모델의 적용성을 평가하고자 하였다.
  • 연구대상 P상수도, 도수관로에서 발생한 파손에 대한 이력자료는 통계적으로 유의미한 모델 개발에 활용하기 어렵다고 판단하였다. 이에 본 연구에서는 연구대상관로가 SP인 점과 대구경 도수관로라는 점을 고려하여, 1963년 이후 2015년까지 전국에 매설된 광역상수도 중 관종이 SP인 2,810 km의 관로에서 발생한 566건의 파손 이력자료를 활용하여 파손율 예측모델을 개발하였다.

가설 설정

  • 최적 관로개량시점(tr*)을 선택하는 최적화 문제를 푸는 경우 시간 변수(t)는 연속적 변수이나, 연간 자료를 이용하는 경우, 시간 변수(t)는 정수 값을 갖는 이산적 변수로 볼 수 있다. 각 년도에서 관로 파손이 1회 발생할 시, 파손에 따른 피해비용은 Cd를 기준으로 물가상승률에 따라서만 변화된다고 가정하고, 상수도관로 관로 연령에 따른 유지관리를 위한 비용을 추가로 고려할 시, 상수도관로 유지관리비용(Pm(tr))은 현재시점(tp)부터 개량시점(tr) 사이 기간의 누적비용으로 표현할 수 있다. 여기서, 노후상수도관로의 개량시기가 지연될수록 피해비용과 유지관리비용은 증가할 것이므로, 유지관리비용(Pm(t))은 개량시점(tr)의 증가함수가 될 것이다.
  • 9 km 전체를 개량하는 경우 발생하는 총비용을 관로 연장으로 나눈 값인 1,890백만 원/km를 적용하였다. 여기서 개량은 해당 관로를 신관으로 교체하는 것으로 가정하였다. 적용한 비용은 2016년 1월에 공사를 실시한다고 가정하는 경우의 비용을 나타내며, 2016년 이후부터는 물가상승률에 따라 공사비용이 증가하는 것으로 설정하였다.
  • 여기서 개량은 해당 관로를 신관으로 교체하는 것으로 가정하였다. 적용한 비용은 2016년 1월에 공사를 실시한다고 가정하는 경우의 비용을 나타내며, 2016년 이후부터는 물가상승률에 따라 공사비용이 증가하는 것으로 설정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
현재 노후화가 가속화되는 시점이라고 판단되는 상수도는? 상수도관의 노후화 및 내구연수 산정과 관련된 선행연구들을 살펴보았을 때, 급속한 경제성장에 발맞추어 1970년 이후 집중적으로 매설된 대한민국의 상수도는 현재 노후화가 가속화되는 시점이라고 판단할 수 있다. 그 중 공급과정의 상단부에 위치한 도・송수관로는 대구경 관로로써, 노후화에 따른 피해가 크게 나타나므로 노후된 관로의 누적을 사전에 예방할 필요가 있다.
도・송수관로의 사전 예방이 우선 필요한 이유는? 상수도관의 노후화 및 내구연수 산정과 관련된 선행연구들을 살펴보았을 때, 급속한 경제성장에 발맞추어 1970년 이후 집중적으로 매설된 대한민국의 상수도는 현재 노후화가 가속화되는 시점이라고 판단할 수 있다. 그 중 공급과정의 상단부에 위치한 도・송수관로는 대구경 관로로써, 노후화에 따른 피해가 크게 나타나므로 노후된 관로의 누적을 사전에 예방할 필요가 있다. 그러나 지방공기업법 시행규칙에 따라 상수도관로의 내용연수를 30년이라 하면, 2016년 말을 기준으로 우리나라에 매설된 도・송수관로 9,356 km 중 내용연수를 경과하여 즉시 교체가 필요한 경년관은 1,374 km로 전체 중 14.
이전에 상수도관로의 물리적 수명을 산정하는 연구의 어려움과 그에 따른 대안은? 상수도관로의 물리적 수명을 산정하기 위해서는 진단・평가를 실시하여야 한다. 그러나 모든 관로에 대하여 진단・평가를 실시하고 이를 데이터베이스화하기 위해서는 상당한 시간과 비용을 소요하여야 한다. 이에 상대적으로 간편한 방법인 상수도관로의 과거 파손이력 자료를 바탕으로 경제적 수명을 산정한 뒤, 경제적 관점에서 개량시기를 가늠하기 위한 연구들이 다수 이루어졌다. 상수도관로의 경제적 수명을 산정하기 위한 선행 연구들은 다음과 같다.
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