[논문]스마트 물관리 시스템과 WASCO 사업을 통한 공군기지 노후 상수도 개선사업의 실증 연구

박성수; 김창은

doi:10.12812/ksms.2020.22.4.053

스마트 물관리 시스템과 WASCO 사업을 통한 공군기지 노후 상수도 개선사업의 실증 연구
A Study to improve old water supply facilities in Airforce Base through the Smart Water management vs WASCO Project 원문보기

대한안전경영과학회지 = Journal of the Korea safety management & science, v.22 no.4, 2020년, pp.53 - 64

박성수 (명지대학교 산업경영공학과) , 김창은 (명지대학교 산업경영공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to analyze outcome of the project to improve old water supply facilities in Airforce Base to improve water revenue rate. To achieve the objective of this study, First, literature review is conducted to clearly define the concept of water revenue rate improve project. Second, WASCO project on 2 Airforce base review and smart water management pilot project on 1 Airforce base is conducted. Third, economical analysis of project is conducted to examine the outcome. As a result, WASCO and smart water management pilot project on Airforce base was effective to improve water revenue rate. Finally, the improvements were suggested after investigating the key factors on water revenue rate improve project. In the future, this study will be used as a baseline for developing water revenue rate improve project.

주제어

표/그림 (18)

그림 [Figure 1] Study method
표 Survey of water revenue rate improving method
표 Stand repair cycle
표 Feasibility survey result of WASCO on Airforce base
표 Applied method for improving water revenue rate
표 Facility renovation contents
표 Water revenue rate, J Airforce base
표 Water revenue rate, M command
표 Facility renovation contents
표 Applied method for improving water revenue rate
표 Water revenue rate, NAcademy
표 Changes in water consumption, J Airforce base
표 Changes in water consumption, M command
그림 [Figure 2] Avg. unit price of water
표 Changes in water consumption, NAcademy
표 Benefit Cost Ratio of WASCO
표 Benefit of projects
그림 [Figure 3] Water revenue rate of units

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

셋째, 사업시행 부대의 상수도 및 공공요금 증감에 따른 편익/비용 비율을 분석하고, 유 수율에 영향을 미치는 요인을 분석한다. 또한, 국방부와 국내 유 수율 개선 추진 경향과의 비교를 통해 국방부의 유 수율 관리 필요성을 제시한다.
본 연구는 국방부 주관 물절약투자대행업(WASCO, WAter Saving COmpany, 이하 ‘WASCO’)과 스마트 물관리 시범사업을 통한 공군 비행단급 부대의 상수도 시설물의 유수율 개선 방안을 검토하였다. 이를 위해 먼저 국내 유수율 개선 연구현황과 적용 기법 그리고 국방부의 유 수율 개선 지침 시행지침에 기반하여 수행하였다.
본 연구에서는 공군의 비행단급 2개 부대에 시행한 WASCO 사업 및 N사관학교에 대한 스마트 물관리 시범사업의 성과 및 국내 기관 및 지자체의 유수율개선 연구 등을 바탕으로 군의 유수율 개선 방향에 대해 검토하였다. 이에 따라 본 연구는 다음과 같은 결과를 도출하였다.
현황 조사를 위해 한국환경공단은 공군과 공동 조사반을 구성하여 부대별 시설현황 및 급수자료 분석, 현장조사 및 야간최소유량 측정 등을 시행하였다. 이를 통해 비행단급 대규모 부대의 유수율 현황을 파악하여 상수도 시설 유지관리를 위한 기초자료를 축적할 수 있었다.
이상의 분석결과에 따라 본 연구는 미래 군 부대 유 수율 관리 및 효율적인 물관리 시스템을 위해 군의 관리지침 개선 및 구축과 국내 유수율 개선 전문기관과의 기술협력을 통한 비시장재에 조건부 가치측정법 등을 활용한 가치 판단과 개선사업 추진 논리를 통한혼합된 물관리 시스템인 Hybrid WASCO/Smaret Water Management System 도입체계 구축을 제안하는 바이다.

제안 방법

2012년부터 국방부 주관으로 실시한 국방부의 WASCO 시범사업을 시작으로 공군 내 비행단급 부대의 상수관로 현황과 누수 현황 조사를 시행하였다. 현황 조사를 위해 한국환경공단은 공군과 공동 조사반을 구성하여 부대별 시설현황 및 급수자료 분석, 현장조사 및 야간최소유량 측정 등을 시행하였다.
도입 등 6개 기법을 적용하였다. 2개 부대 모두 기존에 부대별로 보유한 관망도를 활용하여 관로조사 및 GIS 관망도를 작성하여 전산화하였다.
WASCO 사업 타당성 검토결과 종합을 통해 공군의 비행 장급 부대의 유수율 현황을 파악하였다. 2012년부터 국방부 주관으로 실시한 국방부의 WASCO 시범사업을 시작으로 공군 내 비행단급 부대의 상수관로 현황과 누수 현황 조사를 시행하였다.
따라서 기존 유수율 개념을 그대로 적용하는 것이 적절하지 않아 본 논문에서는 실제 사용량을 급수량으로 나눈 것을 백분율(%)로 나타낸 것으로 적용하도록 한다.
또한 확보한 관망도를 바탕으로 관로 매설지점과 밸브, 계량기 등의 실제 위치 및 환경을 조사한다. 현장조사가 완료되면 기존 자료와 현장조사 결과를 활용하여 관망도 작성 지침에 따라 관망도를 작성하고, WASCO 사업 중 유수율 관리를 위한 관망 시스템 해석 및 개선방안을 검토한다.
또한, 국내 지자체의 상수도 유수율 개선 현황과 군 유 수율 개선 지침 비교를 통해 군 유수율 지침의 개선 방향을 제안하도록 한다.
사업추진이 결정되면 물절약 전문업체는 부대별 보유 중인 관망도, 요금자료, 지적도 등 기초자료를 수집하고, 가압장, 배수지 등 주요 시설물과 설비를 조사한다. 또한 확보한 관망도를 바탕으로 관로 매설지점과 밸브, 계량기 등의 실제 위치 및 환경을 조사한다.
82% 절감에 그쳤다. 상수도료 인상금액 추정은 복잡한 상수도료 산출방식을 고려하여 연간 상수도료 납부급액을 연간 물 사용량으로 나누어 연도별 상수도료 평균단가를 산출하였다. 2019년 상수도료는 1, 723원으로 2009년부터 2013년까지 5년 평균 요금인 1, 431원 대비 약 20% 증가하였다.
둘째, 공군 내 비행단급 부대에 대한 유수율을 고려한 사업대상 선정 및 사업 경과에 대해 정리한다. 셋째, 사업시행 부대의 상수도 및 공공요금 증감에 따른 편익/비용 비율을 분석하고, 유 수율에 영향을 미치는 요인을 분석한다. 또한, 국방부와 국내 유 수율 개선 추진 경향과의 비교를 통해 국방부의 유 수율 관리 필요성을 제시한다.
연구는 WASCO 및 스마트 물관리 프로젝트를 통해 공군 비행장 내 상수도의 유수율 개선효과 및 경제적 가치에 대해 편익/비용 비율 분석법(B/C, Benefit Cost Ratio)을적용를 통해 효과를 확인한다.
유수율 측정을 위해 유입지점 및 모든 사용건물에 계량기를 설치하였고, 사용건물별 계량기 양의 총합과 유입량 비교를 통해 유수율을 산출하였다. J비행단은 ’15년 12 월부터 ’19년 11월까지 유입량대 사용량을 측정하여 유수율을 산출하였다.
5%를 초과하였고, 연간 약 22억 원의 상수도료가 누수로 손실되는 것으로 추정되었다. 이 중 사업성이 인정된 2개 부대에 WASCO 사업을 시행하였다.
유수율 개선 방안을 검토하였다. 이를 위해 먼저 국내 유수율 개선 연구현황과 적용 기법 그리고 국방부의 유 수율 개선 지침 시행지침에 기반하여 수행하였다. 이에 따라 선행연구 및 사업 시행결과를 종합하여 군 내 노후 상수도 시설물 개선의 경제적 가치를 평가하여 군 노후 상수도의 유수율 관리 방법인 사후보전 방식이 아닌 계획보전의 적극적인 형태로 전환 필요성에 대해 제안하였다.
이를 위해 먼저 국내 유수율 개선 연구현황과 적용 기법 그리고 국방부의 유 수율 개선 지침 시행지침에 기반하여 수행하였다. 이에 따라 선행연구 및 사업 시행결과를 종합하여 군 내 노후 상수도 시설물 개선의 경제적 가치를 평가하여 군 노후 상수도의 유수율 관리 방법인 사후보전 방식이 아닌 계획보전의 적극적인 형태로 전환 필요성에 대해 제안하였다. 본 연구의 결과가 향후 공군 비행장 및 군 내 상수도 시설개선을 위한 기초자료로 활용되기를 희망한다.
또한 확보한 관망도를 바탕으로 관로 매설지점과 밸브, 계량기 등의 실제 위치 및 환경을 조사한다. 현장조사가 완료되면 기존 자료와 현장조사 결과를 활용하여 관망도 작성 지침에 따라 관망도를 작성하고, WASCO 사업 중 유수율 관리를 위한 관망 시스템 해석 및 개선방안을 검토한다. 최종적으로 관망 시스템 해석을 통해 관망 구성 방안, 노후 관로 교체, 수압관리 등 관망정비 계획을 통해 유수율 제고 전략을 수립하도록 하고 있다.
2012년부터 국방부 주관으로 실시한 국방부의 WASCO 시범사업을 시작으로 공군 내 비행단급 부대의 상수관로 현황과 누수 현황 조사를 시행하였다. 현황 조사를 위해 한국환경공단은 공군과 공동 조사반을 구성하여 부대별 시설현황 및 급수자료 분석, 현장조사 및 야간최소유량 측정 등을 시행하였다. 이를 통해 비행단급 대규모 부대의 유수율 현황을 파악하여 상수도 시설 유지관리를 위한 기초자료를 축적할 수 있었다.

대상 데이터

WASCO 사업과 달리 누수 탐사와 노후 상수관 교체를 제외하고 와 같이 기존에 구성된 블록 시스템에 스마트 물관리 시스템과 디지털 수도미터, 누수 감지 센서 및 전자식 유량계 등을 부착하는 방식으로 사업을 진행하였고, 소요예산은 10.38억 원이었다.

성능/효과

이러한 WASCO 사업의 제한사항을 보완하기 위해 시행한 것이 스마트 물관리 시범사업이다. N 사관학교의 스마트 물관리 시범사업에서는 기존 WASCO 사업과 달리 누수 탐사와 노후 상수관 교체를 제외하고 기존에 구성된 블록시스템에 스마트 물관리 시스템과 디지털 수도미터, 누수감지센서 및 전자식 유량계 등을 부착하는 방식으로 사업을 진행하였으며, 유 수율 개선이 가능한 것을 확인하였다.
같다. WASCO 사업 및 스마트 물관리 시범사업 후 상수도 및 공공요금 지출 실적을 통해 유수율 개선을 통해 경제성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다.
WASCO 사업을 실시할 경우 대상부대의 유수율 개선 및 공공요금 절감 등 이점이 있는 것을 확인할 수 있었다. 하지만, 군사시설사업 관리훈령 및 군부대 물 절약 투자대행업(WASCO) 사업추진 매뉴얼의 사업대상 선정기준 등으로 인해 사업 대상 확대가 제한된다.
각 기관별 특성에 따라 일부 차이가 있으나, 유 수율 개선을 위해 관로조사, 관망도 전산화(GIS), 블록시스템 교체, 노후관교체, 누수탐사, 수압관리, 계량기 교정 등을 적용한 것을 확인할 수 있었다.
<Table 3>은 WASCO 사업 타당성 검토를 위해 비행단급 14개 부대를 대상으로 실시한 타당성 평가의 세부 결과이다. 공군의 비행단급 14개 부대의 연평균 누수율은 33.93%로 전 부대가 국내 평균 누수율인 10.5%를 초과하였고, 연간 약 22억 원의 상수도료가 누수로 손실되는 것으로 추정되었다. 이 중 사업성이 인정된 2개 부대에 WASCO 사업을 시행하였다.
넷째, 상수도료 절감분을 수익으로 가져가는 WASCO 사업의 특성상 전 부대로 적용 확대는 제한되었고, WASCO 사업 제외부대의 유수율 개선과 평상시 군부대 유 수율 관리를 위한 계획보전 개념의 지침 마련이 시급한 것으로 판돤되었다.
둘째, 유수율 개선에 따라 J 비행단은 6년 간 약 12.2억 원, M 사령부는 4년 간 약 16.7억 원, N사관학교는 2년간 약 2억 원의 상수도 요금이 절감되었다. 이에 따른 비용 대 편익비용은 J 비행단이 0.
사업 타당성 검토를 위해 비행단급 14개 부대를 대상으로 실시한 타당성 평가 세부 결과, 공군의 비행단급 14개 부대의 연평균 누수율은 33.93%로 전 부대가 국내 평균 누수율인 10.5%를 초과하였고, 연간 약 22억 원의 상수도료가 누수로 손실되는 것으로 추정되었다. 따라서, 부대 내 유수율 개선을 위한 지속적인 노력과 예산투자가 필요한 것으로 판단되었다.
상수도 시설물의 효율적 유지관리를 지원하는 N 사관학교의 스마트 물관리 사업의 특성상 유수율의 점진적인 개선을 통해 편익이 증가할 것으로 판단된다. 통상 편익대 비용 비율이 1 이상일 경우 사업 타당성이 있는 것으로 판단하는데, 상수도 유수율 개선이라는 공익사업의 특성, 상수도 시설물 투자에 따른 기타 편익 등을 제외한 것과 편익 산출 기간이 4년에서 7년으로 짧다는 점을 고려 시 사업 타당성이 있는 것으로 판단되었다.
95%로 향상되었다. 수도미터, 누수방지 센서 등을 설치 후 부대 자체의 유지관리 기능을 돕는 특성을 가진 스마트 물관리 시범사업 특성상 WASCO 사업 대비 유 수율 증가가 크지 않았지만, 사업 시행 후 기간 경과에 따라 유수율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
시범사업 공사 이후 N사관학교의 상수도 누수 보수 실적 78건 중 57건이 건물 내부 누수였고, 누수 발생 초기에식별이 가능해졌고, 수압감시 기능을 통해 수압 편차를 조정해 유수율 향상에 도움이 되었다. 이것은 상수관로의 관리 개념이 기존의 대규모 누수 발생 후 보수하는 사후보전방식에서 발생 이전 또는 발생 초기에 이를 감지하고 설비를 관리하는 예방보전 방식으로 전환된 것을 의미한다.
15>와 같다. 유수율 개선사업을 통해 경제성 및 물 절약을 통해 수자원 이용 효율성이 증가하는 것을 알 수 있었다.
<Table 10>은 2017년 12월부터 2019년 11월까지 N 사관학교의 유수율 자료로 기존 유수율인 41.49% 대비 평균 69.95%로 향상되었다. 수도미터, 누수방지 센서 등을 설치 후 부대 자체의 유지관리 기능을 돕는 특성을 가진 스마트 물관리 시범사업 특성상 WASCO 사업 대비 유 수율 증가가 크지 않았지만, 사업 시행 후 기간 경과에 따라 유수율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
7>은해당 기간 유수율 자료로 기존 유수율인 73.78% 대비 평균 98.97%로 향상되었다.
첫째, WASCO 사업을 시행한 2개 부대의 유수율이 국내 평균 유수율인 85.2% 수준으로 개선되었고, 스마트 물관리 시범사업 부대는 자체 유지관리를 통해 2019년 현재 유수율이 75%로 개선되었으며 지속 증가 추세에 있다.
통해 편익이 증가할 것으로 판단된다. 통상 편익대 비용 비율이 1 이상일 경우 사업 타당성이 있는 것으로 판단하는데, 상수도 유수율 개선이라는 공익사업의 특성, 상수도 시설물 투자에 따른 기타 편익 등을 제외한 것과 편익 산출 기간이 4년에서 7년으로 짧다는 점을 고려 시 사업 타당성이 있는 것으로 판단되었다.

후속연구

A비행단, G비행단, K비행단 및 N사관학교의 경우는 누수율이 39%~62%로 높았으나 사업비 회수기간 장기화 등의 이유로 사업대상에서 제외되었는데, 향후 현재의 보수적인 WASCO 사업 타당성 평가 기준의 적정성 등에 대한 추가 검토가 필요할 것으로 판단되었다.
본 연구는 공군 비행단급 부대 중 WASCO 사업과 스마트 물관리 시범사업을 시행한 부대 한정하여 수집 가능한 자료 내에서 수행으로 제한되었다. 추후 연구는 유수율 개선 결과 및 K-Water 등 유관 전문기관 협조사례 등을 종합적으로 분석할 필요가 있으며, 국방부 내 육･해･· 공군 및 국직 부대의 상수도 유수율 개선에 도움이 될 수 있도록 연구 대상도 확대하여 군내 상수도 유수율 개선에 도움이 될 수 있도록 발전하여야 할 것으로 판단한다.
이에 따라 선행연구 및 사업 시행결과를 종합하여 군 내 노후 상수도 시설물 개선의 경제적 가치를 평가하여 군 노후 상수도의 유수율 관리 방법인 사후보전 방식이 아닌 계획보전의 적극적인 형태로 전환 필요성에 대해 제안하였다. 본 연구의 결과가 향후 공군 비행장 및 군 내 상수도 시설개선을 위한 기초자료로 활용되기를 희망한다.
셋째, WASCO 사업 참여를 통해 비행단급 대규모 부대의 유수율 현황을 파악하여 상수도 시설 유지관리를 위한 기초자료를 축적할 수 있었고, 국내 평균 수준 대비 유 수율 저하로 유수율 개선의 필요성이 발견되었다.
앞에서 살펴본 바와 같이 WASCO 사업 대상부대 선정을 위해 실시한 부대별 현황 조사에 따른 부대별 유 수율 개선 사업비가 평균 20억 원에서 30억 원이 소요되며, 유 수율 개선사업을 시행하지 않은 부대에 적용하기 위해서 최대 300억 원 이상이 소요될 것으로 판단된다. 따라서, 조건부 가치측정법과 같은 가치추정 방법을 통해 공군 비행장의 유수율 개선의 가치를 판단하고, 개선사업을 추진 논리를 개발하는 것이 필요하다.
앞에서도 언급한 것과 같이 군사시설사업 관리훈령 등 상위 지침문서에 상수도관리를 위한 세부 내용이 없어, 향후 군 부대의 유수율 재고를 위해 국방부의 군사시설사업관리 훈령 등 상위 지침을 마련할 경우 본 매뉴얼 및 부대별 WASCO 사업 결과를 분석하여 참고로 하면 도움이 될 것으로 판단된다.
내에서 수행으로 제한되었다. 추후 연구는 유수율 개선 결과 및 K-Water 등 유관 전문기관 협조사례 등을 종합적으로 분석할 필요가 있으며, 국방부 내 육･해･· 공군 및 국직 부대의 상수도 유수율 개선에 도움이 될 수 있도록 연구 대상도 확대하여 군내 상수도 유수율 개선에 도움이 될 수 있도록 발전하여야 할 것으로 판단한다.

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원문보기 상세보기
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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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