[논문]상수관로의 노후도 평가 : (I) 조사 방법 개발

김응석; 김중훈; 이현동; 곽필재; 정원식

문제 정의

관의 노후도는 부식이외도 많은 변수에 따라 진행되므로 노후도 평가를 위한 자료의 수집은 다양하고 폭넓게 조사되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 기존의 문헌조사 및 국내 현장을 고려하여 새로운 항목을 본 연구에서 제시하였다. 자료의 수집을 크게 매설환경, 육안분석, 토양분석, 관체분석, 설문조사 로 5개 큰 항목으로 나누어 각 항목별 세부항목의 자료를 수집 정리하였다.
따라서, 본 연구에서는 상수관로의 적용범위를 국내의 수도관 개량사업시 많은 부분에 해당하는 배수관을 중심으로, 관의 노후도 체계적 조사방법을 위해 자료수집과 분석내용 및 방법을 제시하고 이를 바탕으로 기존에 사용한 노후도 평가모델 중 점수평가법과 이 모델을 수정한 점수균등모델을 이용하여 본 연구에서 제시한 노후도 조사 방법을 검증하였다.
본 연구는 기존의 상수도관로 노후도 조사 방법을 보완하는 목적으로 국내 실정에 적합한 상수도관로 노후도 조사 방법을 도입하는 하나의 연구 방법론을 제시하였다. 또한 실제 D시를 대상으로 수집한 자료를 이용하여 현장 적용성을 평가하였다.
본 연구에서는 관로 노후도 평가방법을 검증하기 위해 여러가지 관로정보 항목과 현장조사 결과를 분석하여 노후도 평가에 요구되는 항목인자를 기존의 대표적 노후도 평가 모델인 점수평가모델을 적용하여 필요성 유무를 검정하였다. 다음<표 4>는 점수평가모델의 세부인자 및 조건을 나타내었다.

제안 방법

관의 노후도 조사방법을 바탕으로 대상지역의 자료수집 및 분석결과를 이용하여 2.3절에 언급한 노 후도 평가모델인 점수평가모델과 종합점수균등모델 2가지에 적용하여 신뢰성을 비교 분석하였다. 또한, 2개의 모델에서 산정한 결과를 육안분석결과와 비교 분석하였다.
이는 각 지방자치단체 수도사업본부 산하 각 사업소별로도 자료의 수집 정리가 동일한 형태로 작성되어 있지 않으며, 또한 모든 자료의 형태가 서류상의 문서로 작성되어 있어 데이터베이스(D/B) 자료로 활용하기 어렵다. 따라서 본 연구의 조사 방법은 첫째, 관로의 수집 및 정리를 위한 수집자료를 선정하고 둘째, 자료별 분석내용 및 방법을 제시하며 셋째, 기존의 노후도 평가모델을 적용하여 본 연구의 조사방법을 검증하였다.
본 연구는 기존의 상수도관로 노후도 조사 방법을 보완하는 목적으로 국내 실정에 적합한 상수도관로 노후도 조사 방법을 도입하는 하나의 연구 방법론을 제시하였다. 또한 실제 D시를 대상으로 수집한 자료를 이용하여 현장 적용성을 평가하였다.
또한, 본 연구결과를 자체적으로 검증하기 위하여 관체 육안분석결과를 기초로 각 항목별 인자를 세부적으로 분류하고 종합적인 점수로 평가할 수 있는 수정점수평가모델인 종합점수균둥모델을 새로이 제시하여 기존 노후도 모델 결과와 비교 분석하였다. 다음<표 5>과<표 6>은 종합점수균등모델을 위한 각 항목별 점수 및 점수배점 의 조정값을 각각 나타내었다.
본 모형은 총합이 100점을 기준으로 하였으며, 총합이 100점에 가까울수록 노후도의 정도가 큰 것으로 나타내고 있다. 모델에 필요한 영향인자는 총 14개 항목으로 구성하였으며, 각 항목별 구분과 조건 값은 연구대상 지역의 개량사 업 전문가와 수집된 자료를 바탕으로 산정하였다.
설문조사 자료는 관로갱생 및 교체사업 등의 개량사업시 각 수도사업소 실무자들을 대상으로 하며, 그들의 축적된 현장 지식 및 경험에 의한 노후도 영향인자의 중요성에 대해 파악할 수 있다. 설문조사 항목은 크게 관체정보, 매설환경, 수리 및 수질로 3개 그룹에 각 그룹별 세부항목을 나뉘어 작성하였다.
육안분석은 관종을 닥타일주철관과 희주철관으로 나누어 매설년도별 내.외부 부식에 정도를 육안으로 관측하였다. 분석결과 관종의 종류에 관계없이 외면부식은 정도에 관계없이 대부분 부식이 진행 중이었으며, 내면부식의 경우는 회주철관이 닥타일주철관이에 비해 부식의 정도다 심하게 나타났다.
따라서 본 연구에서는 기존의 문헌조사 및 국내 현장을 고려하여 새로운 항목을 본 연구에서 제시하였다. 자료의 수집을 크게 매설환경, 육안분석, 토양분석, 관체분석, 설문조사 로 5개 큰 항목으로 나누어 각 항목별 세부항목의 자료를 수집 정리하였다. 다음의 <표 1>은 각각 수집된 자료별 세부인자를 나타내었다.
점수평가모델은 대구경 송수관로를 중심으로 한 평가모델이므로, 본 연구에서는 이창용 (1999)등이 제시한 구성항목을 바탕으로 배수관로에 적합하도록 모델을 수정하였다. 본 모형은 총합이 100점을 기준으로 하였으며, 총합이 100점에 가까울수록 노후도의 정도가 큰 것으로 나타내고 있다.
종합점수균등모델은 현장에서 채취한 관체의 부식 및 노후도를 평가하기 위한 것으로, 본 방 법의 항목으로는 크게 6개 항목으로 기본관로정보(매설년도, 관종, 매설지역), 주변환경특성(토양) , 물성 시험결과, 화학조성 시험결과, 부식속도측정치 , 육안분석의 결과로 구성하였다. 종합점수균등 모형에서는 총 21개의 항목에 대하여 각 소항목의 총점을 20점으로 하여, 총합이 410점으로 산정 하였으며, 육안분석결과는 총 410점 중에서 5개 항목에 대하여 각 소항목별 총점이 20점으로 100 점에 해당된다.
육안분석은 매설 관의 주변환경 및 토양 등의 변화에 따른 외부부식 및 파손정도와 수질변화에 다른 내부부식의 정도를 육안으로 분석하는 것으로 관의 현재 상태를 보다 정확히 파악할 수 있는 자료로 활용할 수 있다. 특히, 육안분석의 세부인자의 선정 기준을 보다 객관적인 인자로 선정하기 위해 학게 및 현장 실무자를 중심으로 전문가의 의견을 수렴하여 세부인자 선정하였다.

대상 데이터

매설환경 자료는 대상지역에서 노후관 개량사업시 현장을 대상으로 20개 시료를 채취하였다. 수집된 자료를 살펴보면, 관종은 닥타일주철관, 회주철관이며, 관경은 80 -300mm, 매설년도는 1980-1993 년, 매설지역은 주택가 및 상가가 대부분을 차지하고 있었다.
관체분석은 실제 채취한 관을 이용하여 각종 물리적, 화학적 실험을 통하여 관의 초기 생산시의 물리 및 화학적 특성을 여러가지 측면에서 비교 분석할 수 있는 자료로 사용할 수 있다. 본 연구에서는 배수관을 중심으로 시멘트모르터 라이닝 닥타일주철관, 회주철관, 스테인레스강관, PFP관을 중심으로 분석하였다. 가장 대표적인 관종인 닥타일주철관의 분석항목 및 방법은 <표 3>에 나타내었다.
연구대상지역은 D시의 블록시스템상의 2개 구역이다. 상수원이 다른 정수장 계통의 배수블록화가 진행된 구역을 선정하였다. 또한, 관망정비가 90% 이상이며, 관로 정보자료가 잘 정리되어 있는 지역이다.
설문조사는 상수도사업본부와 산하 각 수도사업소에서 수도관 개량사업과 관련된 업무를 담당하 시는 분들을 대상으로 총 53명에 대하여 실시하였다. 분석결과를 살펴보면, 관종, 매설주변토양, 수압변 동이 항목별 가장 중요한 인자로 나타났다.
연구대상지역은 D시의 블록시스템상의 2개 구역이다. 상수원이 다른 정수장 계통의 배수블록화가 진행된 구역을 선정하였다.

데이터처리

3절에 언급한 노 후도 평가모델인 점수평가모델과 종합점수균등모델 2가지에 적용하여 신뢰성을 비교 분석하였다. 또한, 2개의 모델에서 산정한 결과를 육안분석결과와 비교 분석하였다. 이는 육안분석결과와 다른 모델의 결과를 비교하므로써 실제 모델적용 결과와 현장에서 많이 사용하는 육안관측에 따른 노후도 판정 결과를 비교해 볼 수 있었다.
즉, 기존의 외국의 평가방법의 기준이 국내의 여건과 다른 조건으로 만들어졌으므로, 본 연구를 통해서 외국의 평가 방법을 사용하면서 해당지역의 기준에 적합한 부식의 지표 값을 제시할 수 있었다. 또한, 본 연구에서 기존모델의 적용성의 신뢰성을 살펴보기 위해 제시한 종합점수균등모형을 통하여 점수평가모델과 비교 분석하였다. 그러나 점수평 가모델의 경우 항목별 가중치 값의 산정에 따라 모델의 정확도에 적지 않은 영향을 줄 수 있으므로 보다 더 객관화되고, 정량적인 가중치 산정방법이 필요한 것으로 생각된다.

성능/효과

결과를 살펴보면, 종합점수균등모델에서는 230~240점 사이의 결과와 점수평가모델에서 59~68점 의 사이 결과 값이 관의 노후도 정도가 큼을 보여주고 있으며, 이에 따른 육안분석결과는 30~55점의 사이의 결과 값을 보여주고 있다. 따라서, 본 연구결과 D시에서 본 모델을 적용할 경우, 관체의 노후 도를 평가한 결과가 점수평가모델에서는 60점 이상, 종합점수균등모델에서는 230점 이상이 되는 관로는 우선 점검지역으로 선정하여 관체의 직.
결과를 살펴보면, 종합점수균등모델에서는 230~240점 사이의 결과와 점수평가모델에서 59~68점 의 사이 결과 값이 관의 노후도 정도가 큼을 보여주고 있으며, 이에 따른 육안분석결과는 30~55점의 사이의 결과 값을 보여주고 있다. 따라서, 본 연구결과 D시에서 본 모델을 적용할 경우, 관체의 노후 도를 평가한 결과가 점수평가모델에서는 60점 이상, 종합점수균등모델에서는 230점 이상이 되는 관로는 우선 점검지역으로 선정하여 관체의 직.간접진단을 통한 관로개량사업을 추진하여도 무방할 것으로 판 단되었다.
외부 부식에 정도를 육안으로 관측하였다. 분석결과 관종의 종류에 관계없이 외면부식은 정도에 관계없이 대부분 부식이 진행 중이었으며, 내면부식의 경우는 회주철관이 닥타일주철관이에 비해 부식의 정도다 심하게 나타났다.
설문조사는 상수도사업본부와 산하 각 수도사업소에서 수도관 개량사업과 관련된 업무를 담당하 시는 분들을 대상으로 총 53명에 대하여 실시하였다. 분석결과를 살펴보면, 관종, 매설주변토양, 수압변 동이 항목별 가장 중요한 인자로 나타났다. 그러나, 이러한 결과는 토양분석 및 관체분석을 통한 실제적인 관의 노후도 영향에 대한 분석결과와 큰 차이가 있음을 보여주고 있었다.
매설환경 자료는 대상지역에서 노후관 개량사업시 현장을 대상으로 20개 시료를 채취하였다. 수집된 자료를 살펴보면, 관종은 닥타일주철관, 회주철관이며, 관경은 80 -300mm, 매설년도는 1980-1993 년, 매설지역은 주택가 및 상가가 대부분을 차지하고 있었다.
종합점수균등모델은 현장에서 채취한 관체의 부식 및 노후도를 평가하기 위한 것으로, 본 방 법의 항목으로는 크게 6개 항목으로 기본관로정보(매설년도, 관종, 매설지역), 주변환경특성(토양) , 물성 시험결과, 화학조성 시험결과, 부식속도측정치 , 육안분석의 결과로 구성하였다. 종합점수균등 모형에서는 총 21개의 항목에 대하여 각 소항목의 총점을 20점으로 하여, 총합이 410점으로 산정 하였으며, 육안분석결과는 총 410점 중에서 5개 항목에 대하여 각 소항목별 총점이 20점으로 100 점에 해당된다.
토양분석 결과에서 외국의 분석방법을 이용하였지만, 분석결과에 따른 해당지역에 적절한 결과분석 범위 값을 제시할 수 있었다. 즉, 기존의 외국의 평가방법의 기준이 국내의 여건과 다른 조건으로 만들어졌으므로, 본 연구를 통해서 외국의 평가 방법을 사용하면서 해당지역의 기준에 적합한 부식의 지표 값을 제시할 수 있었다. 또한, 본 연구에서 기존모델의 적용성의 신뢰성을 살펴보기 위해 제시한 종합점수균등모형을 통하여 점수평가모델과 비교 분석하였다.
토양분석 결과에서 외국의 분석방법을 이용하였지만, 분석결과에 따른 해당지역에 적절한 결과분석 범위 값을 제시할 수 있었다. 즉, 기존의 외국의 평가방법의 기준이 국내의 여건과 다른 조건으로 만들어졌으므로, 본 연구를 통해서 외국의 평가 방법을 사용하면서 해당지역의 기준에 적합한 부식의 지표 값을 제시할 수 있었다.
토양분석은 ANSI와 DVGW의 결과를 통해 살펴보면, 각각의 기준으로 평가한 결과 토양의 부식 성은 큰 문제가 없는 것으로 나타났으나, 관체의 외면 육안분석 결과와 비교해보면 ANSI의 경우 3이상, DVGW의 경우 -5이하면 외면부식에 영향을 주는 것으로 나타났다.

후속연구

본 연구에서 제시한 조상방법은 현장자료의 수집에 많은 어려움을 내포하고 있다. 그러한 자료의 수집 및 정리를 본 연구에서 제시한 양식으로 계속 수집 및 관리한다면, 보다 더 정확한 상수도 관로의 노후도 조사 방법을 제시할 수 있으리라 생각된다.
그러나 점수평 가모델의 경우 항목별 가중치 값의 산정에 따라 모델의 정확도에 적지 않은 영향을 줄 수 있으므로 보다 더 객관화되고, 정량적인 가중치 산정방법이 필요한 것으로 생각된다. 즉, 본 연구에서 사용된 종합점수균등모델의 경우 실제 항목의 수가 너무 많으며 각 항목 중에서는 실제 실험을 통하여 나온 결과를 바탕으로 모델의 입력자료로 사용하였기에 현장에서 사용하기 위한 범용성 있는 모델로 개발하기 위해서는 보다 더 많은 연구 및 검토가 필요할 것으로 생각된다.

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