[논문]낙동강 하류 보, 하굿둑의 효율적인 운영을 위한 ICT 시스템 융합 구현

김석주

낙동강 하류 보, 하굿둑의 효율적인 운영을 위한 ICT 시스템 융합 구현
The implementaion of ICT systems convergence for the efficient operation of Nakdong River Downstream Weirs and Estuary Barrages 원문보기

김석주 (한국수자원공사)

낙동강 하류 지역에는 합천 창녕보, 창녕 함안보, 낙동강하굿둑 좌안배수문 그리고 우안배수문의 수자원시설이 건설되어 운영되고 있다. 원거리에 위치한 각각의 시설물을 연계하여 통합 운영하는 것은 국가 수자원의 관리와 설비 운영의 효율과 효과 측면에서 중요하다. 이러한 이유로 ICT 기술을 활용하여 개별 시설물을 유기적으로 운영할 수 있는 시스템 구현을 계획하고 실행하였다. 부산 낙동강하굿둑 인근에 위치한 K-water 낙동강통합물관리센터에서 개별 시설들을 통합 운영할 수 있는 시스템을 구축하여 효율적인 수자원관리와 운영비용 절감 등의 상당한 기대효과가 있을 것으로 사료된다.

In the downstream of the Nakdong River, water facilities - Hapcheon Changyoeng weir, Changyeong Haman weir, Nakdong River left and right sides Barrages - have been built and operated. Each facility is located at a distance. Integrated and linked operation of these water facilities is important for the management of national water resources and efficiency, effectiveness of facilities operations. For the reason, we have planned and made the system that can operate the individual facilities organically, using ICT technologies. At K-water Nakdong River Integrated Operation Water Center near Nakdong River Estuary Barrages in Busan, We implemented the water resource integrated operation system through the ICT systems convergence. For the system we expect significant effects - efficient water management, operating cost saving, etc.

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문제 정의

또한, 낙동강 하류유역의 하천, 댐, 가동보, 하굿둑 등의 수문자료 감시와 관리를 위한 다양한 시스템의 융합을 통해 수문자료 통합관측과 경보체계를 구축하여 위기상황에 체계적인 조기대응이 가능하도록 노력하였다.
운영효율의 향상과 인력점감 등 비용 측면에서도 효과가 크다. 이런 목적으로 ICT 시스템 융합을 통하여 개별 시설물을 유기적으로 운영할 수 있는 방안을 연구하고 실행하였다.

제안 방법

K-water 낙동강통합물관리센터는 낙동강 본류에 위치한 합천·창녕보, 창녕·함안보와 낙동강 하굿둑 우안배수문 및 좌안배수문 등의 수자원시설을 운영관리하고 있다. 4대강사업으로 변화된 환경과 보다 효율적이고 효과적인 수자원시설 운영을 위하여 ICT 시스템 융합을 구현하였다.
그 결과로 첫째 수계통합중앙조정실에서 2개 보를 원격감시제어할 수 있도록 시스템을 구축하였다. 둘째 낙동강하굿둑 좌안과 우안배수문의 원격감시제어시스템을 통합하였다.
낙동강유역의 하천, 댐 수문자료는 매 10분 주기로 취득하며 낙동강하굿둑 수문운영을 위한 낙동강 본류의 삼랑진, 구포지점 수위는 실시간으로 취득한다.
낙동강하굿둑 좌안배수문과 우안배수문의 원격감시제어설비는 이기종 통신망(Serial, 이더넷)의 호환과 HMI(i-Water 5.1)의 버전업 등을 통해 단일 SCADA 시스템을 구현하여 수문운영의 효율성을 제고하였다.
낙동강홍수통제소의 낙동강 및 지천의 수문자료와 K-water의 합천댐, 남강댐, 밀양댐 등의 댐수문자료, 보-하굿둑의 수문자료 등 다양한 시스템을 통해 관리되고 있는 각종 데이터을 수계통합중앙조정실의 SCADA 시스템에 통합 취득하여 낙동강하류 지역 수문자료 통합 관측체계를 구축하였다.
또한, 취득된 수문자료를 활용하여 통상적인 수문운영 일반사항과 위기상황 중요경보로 구분하여 중요경보 발령이 요구되는 낙동강본류(지천) 유하량의 급변 등 위기상황 발생 시 HMI 알람 팝업창, TTS(text to speech), SMS, 경광등 등을 통해 조기 인지가 가능하도록 하였다.
제어권의 혼란으로 예상치 못한 사고를 예방하기 위하여 설비가 설치된 현장, 보 중앙조정실, 통합센터 중앙조정실 순으로 제어권의 우선권을 가지도록 하였다. 보와 통합센터간은 안정성이 높은 MSPP망을 이용하고 비상시를 대비하여 위성망도 구축하였다.
보와 하굿둑 연계 운영을 위해 i-water 노드통신으로 통합센터에서 보 설비를 감시제어하도록 시스템을 구축하였다. 수계통합센터와 보 간의 제어 혼란을 차단하기 위해 우선순별 제어권 절체 권한을 설정 하였다.
셋째 합천·창녕보 상류의 달성보와 하류의 상황에 직접 영향을 미치는 합천댐, 남강댐의 수위, 방류량 그리고 낙동강홍수통제소에서 관리하는 낙동강 하류의 본류와 지천 주요 지점 수문데이터를 수계통합중앙 조정실 감시제어시스템에 수용하였다.
수계통합센터 COS, EWS는 보의 SACDA 서버와 i-water 노드 통신으로 설비를 감시제어하도록 시스템을 구축하였다. 제어권의 혼란으로 예상치 못한 사고를 예방하기 위하여 설비가 설치된 현장, 보 중앙조정실, 통합센터 중앙조정실 순으로 제어권의 우선권을 가지도록 하였다.
보와 하굿둑 연계 운영을 위해 i-water 노드통신으로 통합센터에서 보 설비를 감시제어하도록 시스템을 구축하였다. 수계통합센터와 보 간의 제어 혼란을 차단하기 위해 우선순별 제어권 절체 권한을 설정 하였다. 안정적인 네트워크 확보를 위해 보-센터간에는 MSPP망을 이용하고 비상시를 대비하여 위성망도 구축하였다.
수계통합센터와 보 간의 제어 혼란을 차단하기 위해 우선순별 제어권 절체 권한을 설정 하였다. 안정적인 네트워크 확보를 위해 보-센터간에는 MSPP망을 이용하고 비상시를 대비하여 위성망도 구축하였다.
PLC는 Serial 통신(Modbus)으로 SCADA 서버와 통신망이 구축되었다. 우안배수문은 이더넷 통신으로 신설 PLC와 통신망을 구축하였다. 좌안배수문 PLC망을 신설 PLC 통신망과 결합하고 기존의 SCADA 서버와 HMI를 신설 서버와 HMI에 통합하여 단일 SCADA 시스템을 구현하였다.
원격감시제어시스템은 HMI(Human Machine Interface), SCADA 서버, COS(Central Operation Station), EWS(Engineering Work Station), 데이터베이스 서버, PLC, 통신망 등으로 구성하였다.
수계통합센터 COS, EWS는 보의 SACDA 서버와 i-water 노드 통신으로 설비를 감시제어하도록 시스템을 구축하였다. 제어권의 혼란으로 예상치 못한 사고를 예방하기 위하여 설비가 설치된 현장, 보 중앙조정실, 통합센터 중앙조정실 순으로 제어권의 우선권을 가지도록 하였다. 보와 통합센터간은 안정성이 높은 MSPP망을 이용하고 비상시를 대비하여 위성망도 구축하였다.
우안배수문은 이더넷 통신으로 신설 PLC와 통신망을 구축하였다. 좌안배수문 PLC망을 신설 PLC 통신망과 결합하고 기존의 SCADA 서버와 HMI를 신설 서버와 HMI에 통합하여 단일 SCADA 시스템을 구현하였다.
취득된 수문자료는 다양한 “낙동강유역 수문현황도” 및 “수문자료 이력현황도” 등의 HMI 화면을 통해 달성보 이남의 낙동강유역-댐-보-하굿둑의 종합적인 유역 감시가 가능토록 구현하였다.

이론/모형

HMI는 K-water에서 개발한 i-Water(ver 5.0)을 적용하였다. i-Water는 GE에서 개발한 엔진 SW iFIX에 수자원 분야에 특화된 기능이 추가되어있다.

성능/효과

그 결과로 첫째 수계통합중앙조정실에서 2개 보를 원격감시제어할 수 있도록 시스템을 구축하였다. 둘째 낙동강하굿둑 좌안과 우안배수문의 원격감시제어시스템을 통합하였다. 셋째 합천·창녕보 상류의 달성보와 하류의 상황에 직접 영향을 미치는 합천댐, 남강댐의 수위, 방류량 그리고 낙동강홍수통제소에서 관리하는 낙동강 하류의 본류와 지천 주요 지점 수문데이터를 수계통합중앙 조정실 감시제어시스템에 수용하였다.

후속연구

보, 하구둑의 적정 수문개도 결정을 위한 개도 결정프로그램을 시스템화하여 보, 하굿둑 수문운영의 편리성을 확보하고 지속적인 실적검정 등의 보완을 통해 오류발생 요소를 제거하여 신뢰성을 제고할 계획이다.

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