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[국내논문] 네트워크 분석기법을 이용한 상수관망에서의 수질측정지점 선정기법 제안
Determination of Water Quality Sensor Locations in Water Distribution Systems using Network Analysis 원문보기

한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집, 2009 May 21, 2009년, pp.250 - 254  

유도근 (고려대학교 공과대학 건축.사회환경공학부) ,  정건희 (고려대학교 방재과학기술연구센터) ,  김중훈 (고려대학교 공과대학 건축.사회환경공학부)

초록
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상수관망의 기능은 정수처리 된 양질의 물을 수용가에게 안전하게 공급하는 것이며, 이를 위해 상수관내에는 수용가에 충분한 양의 물을 공급할 수 있는 적정 유량과 압력이 유지되어야하고 최소기준치 이상의 잔류염소농도 유지 등의 적절한 수질을 만족시켜야한다. 하지만 상수관망은 상수관 파괴에 따른 오염물질 유입이나 테러와 같은 인위적인 오염물 주입 등의 갑작스런 사고에 의한 수질오염에 언제나 노출되어 있다. 이러한 수질오염사고 발생 시 신속한 대처를 위해서는 상수관망의 모든 절점에 수질측정 센서를 설치하는 것이 바람직하겠지만, 이는 경제적 측면과 센서의 유지 관리측면에서는 이상적이지 않다. 또한 발생 가능한 모든 상황에 대한 시뮬레이션 기반의 수질모델링을 통하여 적절한 수질오염 측정지점을 선정할 수도 있겠지만, 이는 상당한 시간과 계산능력을 요한다. 따라서 본 연구에서는 네트워크 분석기법 (Network Analysis)인 Betweenness Centrality와 수리해석 모형인 EPANET을 이용하여 상수관망의 수질오염측정지점 선정기법을 제안하였다. Betweenness Centrality는 네트워크를 구성하는 한 절점과 다른 한 절점을 연결시키는 특정 절점의 매개정도로 중심성을 측정하는 기법이다. Betweenness Centrality는 상수관망의 특정절점에 수질오염 사고가 발생하였을 때 오염원의 이동 가능한 경로의 수에 따라 그 값이 달라지며, 결과값에 의하여 수질오염측정지점이 선정된다. 본 연구에 의한 결과는 상수관망이 복잡하여 시뮬레이션을 통한 분석이 어렵고 많은 시간과 계산능력이 요구 될 경우 대안기법으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 Step의 목적은 단방향으로만 고려되었던 인접행렬을 수요량의 변동에 따라 유량의 방향성이 민감하게 변하는 관의 방향성을 양방향으로 고려하고, 유량의 방향성이 민감하지 않은 관의 방향성을 단방향으로 고정시키기 위함이다. 따라서 100번 무작위 발생된 수요량에 따른 EPANET을 실행하고 각 각의 수요량의 경우에 따른 상수관로의 유량 방향을 구하여 각각의 Direct Adjacency Matrix를 산정하고, 구해진 100개의 Direct Adjacency Matrix를 모두 합한다.
  • 본 연구에서는 상수관망의 수질측정지점 선정을 위하여 기존의 시뮬레이션 기반의 방법이 가진 단점을 보완하기 위한 네트워크 분석 기반의 Betweenness Centrality (사이 중앙성)와 수리해석 모형인 EPANET을 결합한 방법을 제안하였다. 제안된 방법을 가상관망인 Mays's Network에 적용하였으며, 그 결과를 분석하였다.
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