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문제 정의
- 두 번째로, 개발한 모델을 실제 상수도관망에 적용한 뒤 적용하기 전과의 비교를 통해 어떤 효과를 얻을 수 있는지를 정량화하고자 하였다. 이를 위해 몇 가지 성과지표를 제안하고 실제 연구대상지역에 최적화 모델을 적용하기 전·후의 효과분석을 실시하였다.
- 한편, 실제 관망에서의 잔류염소농도는 수용가의 물 사용량의 변동에 따라 변화하게 된다. 따라서 본 연구에서는 관망 내의 잔류염소농도 변화 폭을 파악하고 이를 보정에 활용하기 위하여 24시간 연속 잔류염소 측정기기를 관말지역(Fig. 1의 Point 5)에 설치하였다.
- 그러나 재염소시설은 한번 설치하면 이동시킬 수 없는 장치이다. 따라서 본 연구에서는 재염소시설의 위치를 선행적으로 결정하기 위하여 정수장 운영상 최악의 조건일 때를 기준으로 재염소시설의 위치를 결정하였다.
- 본 연구에서는 선행연구의 한계점으로 지적된 잔류 염소농도의 시·공간적 편차를 최소화하면서 소비자의 만족도를 최대화할 수 있음과 동시에 비용적인 측면에서 최적의 잔류염소농도 관리방안을 마련할 수 있는 다목적 유전알고리즘 기반의 잔류염소농도 최적화모델을 개발하였다.
- 따라서 주어진 조건에서 최적의 해로 도출된 해집합 중 연구자의 판단에 의해 최적의 해를 선정할 필요성이 있다. 본 연구에서는 연구대상 지역에 최악의 운영조건이 발생하여도, 80% 이상의 수량에 대해 소비자가 요구하는 잔류염소농도 범위를 만족시킬 수 있는 해를 최적의 해로 선정하였다. 그 결과 연구대상지역에는 2개의 재염소시설을 설치하여야 한다는 결과가 도출되었다.
- 선행 연구의 한계점들을 고려하여 본 연구에서는 2가지 연구목적을 설정하였다. 첫 번째로, 상수도 공급 과정에서 잔류염소농도를 최적으로 관리함과 동시에 소비자의 수돗물 만족도를 최대화하기 위한 방안을 마련하고자 하였다. 이를 위해 공급과정 중 잔류염소 농도의 유지관리를 위한 정수지 염소 주입량, 재염소가 필요한 경우 최적의 재염소 설치지점과 재염소 투입량을 도출할 수 있는 모델을 개발하였다.
- 이를 위해 몇 가지 성과지표를 제안하고 실제 연구대상지역에 최적화 모델을 적용하기 전·후의 효과분석을 실시하였다. 최종적으로 본 연구에서는 분석된 효과가 도출되기 위한 가장 경제적인 운영방안을 도출하고자 하였다.
가설 설정
- 따라서 잔류염소 최적화를 위한 모델에서는 미리 선정된 재염소지점에서 재염소 투입량을 설계변수로 한다. 여기서 재염소시설은 공기밸브, 제수밸브 등 밸브실에 설치하되, 밸브실 상부가 점유되어 있지 않은 곳에만 설치가 가능한 것으로 가정하였다. 이에 따라 W광역상수도에 재염소시설 설치가 가능한 밸브실은 14곳으로 선정되었으며, 선정된 14곳은 Fig.
- 재염소시설 설치비용은 재염소시설의 규모에 따라 다음 Table 2의 값을 적용하였다. 재염소시설 설치비용은 재염소시설의 내용연수를 20년으로 가정하고, 필요한 비용을 하루 단위로 나누어 지불한다는 전제하에 적용하였다. 이는 재염소시설의 초기투자비용이 운영비용에 비하여 매우 커 해를 도출하는 과정에서 재염소시설을 최대한 설치하지 않는 방향으로 목적해가 도출되기 때문이다.
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