초록 ▼

본 연구개발사업은 수자원의 지속적 확보를 위해 누수방지 및 저감기술을 개발함으로써 우리나라의 높은 누수율을 선진국 수준으로 저감시켜 효율적인 수자원 이용을 도모하고자 한다. 주요 연구결과를 정리하면 다음과 같다.
1. 관망 노후도 평가 및 건전도 진단시스템 개발
누수방지대책 수립시 반드시 필요한 관망 노후도 평가 시스템 개발, 개량시기 및 비용 예측 프로그램 개발과 배수관망을 종합적으로 진단할 수 있는 관망 건전도 진단시스템 개발하였다. 또한 관망해석에 의한 누수탐지 모델의 적용성 검토와 관내점검구를 이용한 비굴착 보수

본 연구개발사업은 수자원의 지속적 확보를 위해 누수방지 및 저감기술을 개발함으로써 우리나라의 높은 누수율을 선진국 수준으로 저감시켜 효율적인 수자원 이용을 도모하고자 한다. 주요 연구결과를 정리하면 다음과 같다.
1. 관망 노후도 평가 및 건전도 진단시스템 개발
누수방지대책 수립시 반드시 필요한 관망 노후도 평가 시스템 개발, 개량시기 및 비용 예측 프로그램 개발과 배수관망을 종합적으로 진단할 수 있는 관망 건전도 진단시스템 개발하였다. 또한 관망해석에 의한 누수탐지 모델의 적용성 검토와 관내점검구를 이용한 비굴착 보수공법 개발함.
2. 상수관의 부식진단 및 부식방지 시스템 개발
국내 토양환경을 모사한 용액 및 수돗물 환경을 모사한 용액 제조, Cr, W, Co 등의 합금원소를 이용하여 보다 내식성이 강하고 경제성이 우수한 상수도관대체재료 개발, 정량적 평가와 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 최적의 음극방식 시스템 설계 방법의 개발함
3. TDR 기술을 이용한 상수도 관망의 누수탐지 시스템 개발
누수감지용 특수관 제작기법 개발, TDR을 이용한 누수 위치 측정방법 및 DB구축을 이용한 이상 위치 산출프로그램 개발, GIS와의 연동에 의한 위치 및 내용 디스플레이 기법과 오차보정 기술 개발, Joint와 일체화된 파이프 접속장구와 접속 액세서리 및 안전한 연결을 위한 시공기법 개발, 누수감지전용 TDR 개발을 위한 스펙을 개발함
4. GIS를 이용한 누수량 수지분석 및 누수저감을 위한 최적운영 시스템 개발
누수방지를 위한 누수량 수지분석 시스템, 누수수리분포도, 수압분포도 등을 종합적으로 포함하는 배수관망 최적유지관리시스템 개발과 누수저감을 위한 검침량, 수압, 수전수, lpcd 등을 이용한 누수량 배분 기법개발, 물수요 예측모델의 개발, 배수시스템 최적운영 시나리오 개발 등을 통합한 누수저감 최적운영 시스템을 개발하였다. 또한 위탁연구기관인 부산시 수질연구소를 통해 부산시의 불용관 및 노후관의 토양오염 및 부식인자를 조사하고 누수사고 원인별, 관종별, 관경별 현황을 조사하였으며 상수원수 및 수돗물의 부식성 분석을 통해 종합적인 누수저감 최적운영 시스템을 개발하기 위한 기초적 자료를 조사·분석하여 DB를 구축함

Abstract ▼

The purpose of our study was composed of four parts.
(1) Development of Pipe Deterioration Assessment and Pipeline Diagnosis System The objectives of this research is to develop the evaluation system for pipeline deterioration and pipeline reliability and trenchless technology for pipeline rehabi

The purpose of our study was composed of four parts.
(1) Development of Pipe Deterioration Assessment and Pipeline Diagnosis System The objectives of this research is to develop the evaluation system for pipeline deterioration and pipeline reliability and trenchless technology for pipeline rehabilitation by Inspection Hole.
The scopes of this research are as follows.
-Development of evaluation system for pipeline deterioration
-Development of diagnosis system for pipeline reliability
-Development of optimal rehabilitation and cost analysis method
-Development of detection model for pipeline leakage
-Development of trenchless technology for pipeline rehabilitation
(2) Evaluation of corrosion resistance and development of corrosion protection of underground water pipeline
The corrosion characteristics of newly developed pipeline steels in synthetic ground water and tap water were investigated by electrochemical tests(polarization test, EIS) and surface analyses (XPS, EPMA). The influence of the alloying elements on the corrosion resistance was evaluated to determine the potential uses where conventional pipeline steels are presently used. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements were performed to examine the tendency of rust formation as a function of time. The galvanostatic tests were performed to corrode to the same extent as specimens immersed in solution for 90 days. To investigate the relationship between the corrosion resistance and the property of rust layer, the surface was examined by XPS and EPMA after corrosion tests.
Especially, linear polarization resistance and EIS test were carried out to measure the polarization behavior of pipeline and water uptake of coating. On the basis of above results, a simulation software for the cathodic protection of underground pipeline networks was introduced to develop the optimized design of the cathodic protection system.
(3) Development of Leakage Detection System for a Networks of Waterworks Pipe using TDR Technique
In this research, newly developed water leakage monitoring system in waterworks pipeline net using TDR technology is proposed. Demand of water is increased according to city centralism phenomenon in population and development. In this progress, guarantee of enough water is important factor for water supply policy. As a matter of fact, water leakage monitoring system is considered as a positive prevention technology.
In conventional methods, using sonar, flowmeter or high pressure gas type is introduced and applied in advanced application field. But these methods have a weak point that only block level monitoring is possible. For the detection of exact water leakage point, an epochal sensing technique is required, so, the water pipe having sensing wire and sensing technology using TDR(Time Domain Reflectometer) is proposed and developed in this research. Developed technique is using reflected wave form generated by TDR and analyze this wave using leakage point calculation software and pipeline DB. Pipeline DB can easily derived from GIS DB that is already constructed by local authority.
Through the pilot system simulation, more accurate leakage detection software and more effective DB structure can be obtained. In conclusion, real-time cost effective water leakage monitoring system including leakage sensing pipe is developed. For the future work, GIS DB relative monitoring technique and display technique on the GIS system should be researched.
For developed a test product's harmonious operation, do an in-depth study development of pipe connect equipments that one body with joint, development of connect accessory like valve or pump, development of pipe connect point multiplexor, operation technique for safety connection with the ground controls, development of detection of a water leak exclusive TDR, and collect data of study for develop test product even unable level, and simulate it connect with RTD-1000 system.
(4) Development of a GIS system for Water Leakage Analysis and Operation Optimization
Methods to analyzing water leakage and water balance used in Korea and other countries were reviewed and compared. Among the methods reviewed, the one which is most suitable to our situation was chosen after considering water distribution area and characteristics of the installed pipes. Various methods of analyzing a water distribution system in other countries and examples of their application were investigated and then feasibility of a strategy of managing a water distribution system using a GIS database was evaluated. A leakage repair distribution map and a pressure distribution map system using a GIS and an objective programing tool, i.e., Visual Basic were developed and their applicability in the field were examined. A pipe soundness evaluating system that will be used with a pipe oldness evaluating system developed by a collaborator was also developed. Water demand over time in a distribution block was modeled to control inflow to a distribution block. Various scenarios were examined to reduce the volume of water leakage due to increased pressure in mains followed by excessive inflow to a distribution block. Among them, an optimal strategy to reduce water leakage and to develop an optimal management plan for water leakage was evaluated.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...13
• CONTENTS...23
• 목차...26
• 표차례...28
• 그림차례...34
• 제1장 연구개발 과제의 개요...45
• 제1절 연구개발의 필요성...45
• 제2절 연구개발의 목표 및 추진체계...46
• 1. 연구개발 목표 및 내용...46
• 2. 연구개발 추진체계...52
• 제2장 국내외 기술개발 현황...54
• 제1절 관망 노후도 및 신뢰성 평가시스템의 개발 현황...54
• 1. 상수도 관로의 부식 및 관망 노후도 평가시스템...54
• 2. 관망 건전도 평가시스템...56
• 3. 누수탐지모델 개발 현황...57
• 4. 비굴착 보수ㆍ보강공법 개발 현황...57
• 제2절 상수관의 부식진단 및 부식감지기술의 개발 현황...58
• 1. 국내외 상수도 배관재료 개발 기술 현황...58
• 2. 토양에 매설된 배관의 전기방식기준...59
• 제3절 TDR기술을 이용한 누수탐지 시스템의 개발 현황...61
• 1. 누수탐지 시스템의 국내외 기술 개발 현황...61
• 2. TDR을 이용한 연구동향...62
• 제4절 누수량 수지분석 및 누수저감 최적운영시스템 개발...63
• 1. 국내ㆍ외 GIS를 이용한 관련 기술개발 현황...63
• 2. 배수시스템 최적관리 기술 현황...64
• 3. 누수제어 기술 및 GIS의 연계활동 기술 현황...65
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과...67
• 제1절 관망의 노후도 평가 및 진단시스템 개발...67
• 1. 관망의 노후도 평가 및 진단시스템 개발...67
• 2. 개량시기 및 비용 예측프로그램 개발...118
• 3. 관내점검구를 이용한 비굴착 보수ㆍ보강공법 개발...150
• 4. 누수 탐지모델 개발...168
• 제2절 상수도관의 부식 진단 및 부식방지 기술 개발...175
• 1. 상수도 배관 대체재료 개발...175
• 2. 음극방식 시스템 설계...213
• 제3절 TDR기술을 이용한 상수도 관망의 누수탐지 시스템개발...247
• 1. 연구내용...247
• 2. 실험을 통한 연구결과...322
• 제4절 누수량 수지분석 및 누수저감 최적 운영 시스템 개발...339
• 1. GIS를 이용한 누수량 수지분석 시스템 개발...339
• 2. 누수수리 분포도 및 수압분포도...375
• 3. 누수량 배분방법을 이용한 누수량 분포도 연구...388
• 4. GIS를 이용한 배수블록별 관망 건전도 평가 시스템 개발...400
• 5. 누수저감 시나리오별 최적운영 사례연구...415
• 6. 단기 물수요예측모델의 최적운영 적용...423
• 7. 연구대상지역의 누수율 저감을 위한 구역고립...449
• 8. 토양 및 수질에 의한 관체 부식성 평가...476
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...498
• 제1절 연구개발목표의 달성도...498
• 제2절 관련분야 기여도...502
• 1. 관망의 노후도 평가 및 진단 시스템 개발...502
• 2. 상수도관의 부식 진단 및 부식방지 기술 개발...502
• 3. TDR기술을 이용한 상수도 관망의 누수탐지시스템 개발...503
• 4. 누수량 수지분석 및 누수저감 최적 운영 시스템 개발...504
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...506
• 제1절 관망의 노후도 평가 및 진단시스템 개발...506
• 제2절 상수도관의 부식 진단 및 부식 방지 기술 개발...506
• 제3절 TDT기술을 이용한 상수도 관망의 누수탐지 시스템 개발...507
• 제4절 누수량 수지분석 및 누수저감 최적 운영 시스템 개발...508
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...510
• 제1절 관망의 노후도 평가 및 진단시스템 개발...510
• 1. 관체 노후도 평가 시스템...510
• 2. 상수도 관망 진단 시스템...510
• 3. 비굴착 보수ㆍ보강 공법...511
• 제2절 상수도관의 부식 진단 및 부식 방지 기술 개발...513
• 1. 상수도 배관의 대체 재료 개발...513
• 2. 음극 방식 시스템 설계...513
• 3. 조사연구개발사례에 대한 평가...514
• 제3절 TDR기술을 이용한 상수도 관망의 누수탐지 시스템 개발...515
• 1. 연구 사례 조사...516
• 제4절 누수량 수지분석 및 누수저감 최적 운영 시스템 개발...517
• 제7장 참고문헌...519
• 특정연구개발사업 연구결과 활용계획서...528