초록 ▼

최종목표
상수관로의 성능향상을 위한 공법 및 기술, 장비 등 상수관망 유틸리티 기술을 개발하여 고품질의 수돗물 공급에 기여하며, 개발기술을 통하여 상수관망의 유지관리 기술을 상용화하는 것을 본 과제의 궁극적 목표로 한다.

개발내용 및 결과
본 연구개발의 성과물은 ‘상수관로 종합관리 서비스 시스템’을 개발하는 것으로서 상수관망의 최적관리를 위한 조사/진단, 보수/보강, 유지관리에 이르는 다음과 같은 다양한 유틸리티 기술을 개발하였다.
□ 조사/진단 기술
• 부단수 관로 내시 진단 장비
상수도 공

최종목표
상수관로의 성능향상을 위한 공법 및 기술, 장비 등 상수관망 유틸리티 기술을 개발하여 고품질의 수돗물 공급에 기여하며, 개발기술을 통하여 상수관망의 유지관리 기술을 상용화하는 것을 본 과제의 궁극적 목표로 한다.

개발내용 및 결과
본 연구개발의 성과물은 ‘상수관로 종합관리 서비스 시스템’을 개발하는 것으로서 상수관망의 최적관리를 위한 조사/진단, 보수/보강, 유지관리에 이르는 다음과 같은 다양한 유틸리티 기술을 개발하였다.
□ 조사/진단 기술
• 부단수 관로 내시 진단 장비
상수도 공급의 중단없이 장비를 설치, 관로 내부를 화상촬영 및 분석하는 진단 장비
• 매설관로 위치탐사 시스템
： 지하에 매설된 상수관로의 정확한 위치를 탐지, 이동경로를 기록하여 3차원의 위치지리정보를 획득하는 시스템
• 상수관로 진단용 로봇 및 시스템
: 상수관와 Omni-vision 화상기술을 이용하여 상수관로 내부를 진단하는 로봇 및 시스템
• 3차원 초음파 진단 장비
： 가상배열형 3차원 초음파 장치를 이용한 상수관로 외부에서의 비파과 진단 장비, 관체의 잔존두께와 내부결함을 측정함
• 관로 부유형 누수탐사 시스템
• 상수관로 내부에서 물의 흐름에 따라 이동하며 수중 누수음을 취득하여 정확한 누수지점을 탐지하는 시스템

□ 보수/보강 기술
• 부단수 기술 및 장비
： 상수도 공급의 중단없이(부단수) 상수관로의 유지보수가 가능한 기술 및 장비
- 부단수 밸브 패킹 교체 장치
- 부단수 밸브 스케일 제거 장치
- 부단수 물빼기 밸브 교체 장치
• 상수관로 갱생 로봇
: 초고압워터젯을 이용하여 관내면의 결절(스케일)과 부식층을 로봇을 이용하여 제거하고, 회전노즐방식으로 관내면을 로봇으로 코팅하는 노후관 갱생 시스템

□ 유지/관리 기술
• 상수관로 세척 공법
: 상수관내에 퇴적된 각종 이물질 및 관벽면에 형성된 슬라임, 생물막 등을 특수 브러쉬-피깅 기술로 제거하는 관로 세척 공법

개발기술의 특징 •장점
신제품(공정)개발, 기존제품(공정) 개선, 지침(안), 데이터베이스, 매뉴얼, 국산화 정도, 기술수출 가능성 등

기대효과 (기술적 및 경제적 효과)
최근 국내에서는 물산업의 육성 및 세계적 물기업의 탄생을 위한 활발한 국가 및 기업 활동이 전례없이 활성화 되고 그 실현을 위한 움직임이 증가하고 있다. 이러한 시점에 즈음하여 상수관로의 보수/보강 및 유지/관리 기술 등에 대한 관심이 높아지고 그간 미약하고 좁았던 상수관로 서비스 시장의 폭발적 증가를 예견하고 있다. 본 연구개발에서 개발한 기술들은 새로운 기술의 도입과 적용을 가속화하고 있으며 이러한 기술의 적용에 대한 효과가 중장기적으로 관리비용의 감소와 상수도 서비스의 질적 향상을 가져오는 한편 수질의 안정성 및 국민 불신도 잠재울 수 있을 것으로 전망하고 있다. 또한 최근 대두되고 있는 상수관망에 대한 자산관리의 측면에서도 크게 기여할 것이며, 본 연구개발 과제를 통해 상수관리의 유지관리, 보수보강 등의 개량 관련 시장의 성장을 일깨운 측면도 있다.
특히 수도권 광역상수도와 서울시 지방상수도의 관망기술 수요와 적극적 도입 움직임을 실질적인 파급효과의 실례로 들 수 있으며, 조사/진단을 통한 과학적인 평가와 이를 통한 관망의 세척/갱생으로 노후관의 수명연장과 수질의 향상을 비롯한 각종 민원의 감소를 가져올 것으로 전망하고 있다.

적용분야
본 연구개발의 연구성과물은 상수관로의 조사/진단, 보수/보강, 유지관리에 이르는 관망관리를 위한 유틸리티 기술로서 과학적인 최적 관망관리를 위한 토탈솔루션으로 활용 가능함. 또한 하수관로 및 플랜트, 원자력과 발전설비 등에도 활용 가능할 것으로 전망됨.

(출처 : 보고서 초록 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 목차 ... 6
• 표목차 ... 12
• 그림목차 ... 14
• 제1장 서론 ... 25
• 제1절 연구개발의 중요성 및 필요성 ... 25
• 1. 상수관로 현황 ... 25
• 가. 수도관 연장 현황 ... 25
• 나. 총 급수량 현황 ... 27
• 다. 수도사고 발생 현황 ... 28
• 2. 상수관로 문제점 ... 29
• 가. 낮은 수돗물 음용율 ... 30
• 나. 상수관로의 과학적 관리 미흡 ... 30
• 다. 교체 중심의 노후관 개량 추진 및 관로 정보관리의 미흡 ... 31
• 라. 누수 탐지 기술의 한계 ... 32
• 3. 중요성 및 필요성 ... 33
• 제2절 연구개발의 국내외 현황 ... 34
• 1. 상수관로 조사 진단 기술 ... 34
• 가. 매설관 위치 탐사 ... 34
• 나. 누수 탐사 ... 39
• 다. 상수관로 진단 로봇 ... 46
• 2. 상수관로 보수 보강 기술 ... 49
• 3. 상수관로 유지 관리 기술 ... 56
• 가. 부단수 및 밸브류 유지관리 ... 56
• 나. 상수관로 세척 공법 ... 60
• 제3절 연구개발대상 기술의 차별성 ... 63
• 1. 상수관로 조사 진단 기술 ... 63
• 2. 상수관로 보수 보강 기술 ... 64
• 3. 상수관로 유지 관리 기술 ... 65
• 제2장 연구개발의 목표 및 내용 ... 67
• 제1절 연구의 최종목표 ... 67
• 1. 최종 목표 ... 67
• 2. 최종 성과물 ... 68
• 제2절 연도별 연구개발의 목표 및 평가 방법 ... 70
• 1. 연도별 연구개발 목표 ... 70
• 2. 연도별 연구개발 평가 방법 ... 72
• 가. 1단계 (2004.12 ~ 2005.05) ... 72
• 나. 2단계 (2005.06 ~ 2007.05) ... 73
• 다. 3, 4단계 (2007.06 ~ 2011.05) ... 74
• 제3절 연도별 추진 체계 및 연구 내용 ... 75
• 1. 연도별 추진 체계 ... 75
• 2. 연도별 추진 내용 ... 76
• 가. 상수관로 조사/진단 기술 ... 76
• (1) 부단수 관로 내시 진단 장비 개발 ... 76
• (2) 상수관로 진단용 로봇 및 시스템 개발 ... 76
• (3) 상수관로 매설관 위치탐사 시스템 개발 ... 77
• (4) 관내 부유형 누수탐지 기술 개발 ... 77
• 나. 상수관로 보수/보강 기술 ... 78
• (1) 관연결부 보수/보강 기술 개발 ... 78
• (2) 상수관로 갱생용 로봇 및 시스템 개발 ... 78
• 다. 상수관로 유지관리 기술 ... 79
• (1) Flushing/복합세관 기술 개발 ... 79
• (2) 부단수 밸브 관리 기술 개발 ... 79
• 제3장 연구개발 결과 및 활용 계획 ... 80
• 제1절 연구 개발 결과 및 토의 ... 80
• 1. 연구 개발 개요 ... 80
• 2. 연구 개발 일반 개요 ... 81
• 가. 상수관로 조사 진단 기술 ... 81
• 나. 상수관로 보수 보강 기술 ... 82
• 다. 상수관로 유지 관리 기술 ... 82
• 제2절 연구 개발 결과 ... 84
• 1. 상수관로 조사 진단 기술 ... 84
• 가. 매설관 위치 탐사 시스템 ... 84
• (1) 로봇탑재형 맵핑 시스템의 개발 ... 86
• (2) 피그탑재형 맵핑 시스템의 개발 ... 103
• (3) 관내 부유형 맵핑 시스템의 개발 ... 110
• (4) 맵핑 시스템 현장 적용 테스트 ... 117
• 나. 상수관로용 로봇 개발 ... 133
• (1) 개발 로봇의 기본 조건 ... 133
• (2) 통합 구동체 및 제어 시스템 개발 ... 135
• 다. 상수관로 진단용 로봇 개발 ... 144
• (1) 진단용 유닛의 선정 및 제작, 개량 ... 145
• (2) CCTV & Omni-vision 기술 개발 ... 146
• (3) 상수관로 진단용 로봇의 개량 및 개선 ... 150
• (4) 상수관로 진단용 로봇 상용화 모델의 개발 ... 151
• (5) 주요 시스템 구성 및 요약 ... 156
• (6) 주요 Unit 방식 일람 ... 157
• 라. 상수관로용 초음파 진단 장비 개발 ... 159
• (1) 시간반전 이론 ... 159
• (2) 시간 반전 거울(Time Reversal Mirror) ... 160
• (3) 관 외면에서의 비파괴 진단을 위한 초음파 기구부의 설계 ... 161
• (4) 가상배열형 3차원 초음파 탐촉자의 개발 ... 161
• (5) 상수관로용 초음파 진단 제어 시스템의 개발 ... 165
• (6) 상수관로용 초음파 진단 기구부의 개발 ... 169
• 마. 관내 부유형 누수 탐지 기술 개발 ... 170
• (1) 누수 탐지의 개요 ... 170
• (2) 관내 부유형 누수탐사 시스템의 개발 컨셉 ... 171
• (3) 수중음향 탐지기법을 이용한 누수감지 기술 개발 ... 173
• (4) 관내 부유형 프로브 개발 및 시작품 제작 ... 191
• 바. 부단수 관로 내시 진단 기술 ... 196
• (1) 공법 개요 ... 196
• (2) 적용 범위 ... 197
• (3) 부단수 내시 진단 장치 ... 198
• (4) 밸브 내시 진단 시스템 ... 209
• (5) 기술의 검증 방법 및 결과 ... 211
• 2. 상수관로 보수 보강 기술 ... 218
• 가. 상수관로 클리닝 로봇 개발 ... 218
• (1) 노후관내 생성 스케일의 분석 ... 218
• (2) Ecowin-RC 초음파 스케일 제거 장치 개발 ... 220
• (3) Ecowin-RC 초고압 워터젯 크리닝 장치 개발 ... 222
• 나. 상수관로 라이닝 로봇 개발 ... 228
• (1) Ecowin-RL 라이닝 유닛 개발 ... 228
• (2) 상수관로 내면 폴리우레아 도장 테스트 ... 229
• (3) Rotating Disk Nozzle (원심분리회전방식) ... 235
• (4) Rotating Nozzle (회전노즐방식) ... 238
• 다. 관연결부 부분 보수/보강 기술 ... 240
• (1) Ecowin-JB(이탈방지 조인트) ... 240
• (2) Ecowin-JE(신축/굽힘 조인트) ... 245
• 3. 상수관로 유지 관리 기술 ... 248
• 가. 부단수 밸브 패킹 교체 기술 ... 248
• (1) 공법 개요 ... 248
• (2) 적용 범위 ... 249
• (3) 기능 및 특징 ... 249
• (4) 부단수 밸브 그랜드 패킹 교체 작업 공정 ... 252
• 나. 부단수 밸브 스케일 제거 기술 ... 255
• (1) 공법 개요 ... 255
• (2) 적용 범위 ... 256
• (3) 기능 및 특징 ... 256
• (4) 부단수 밸브 스케일 제거 작업 공정 ... 259
• 다. 부단수 밸브 교체 기술 ... 261
• (1) 공법 개요 ... 261
• (2) 적용 범위 ... 262
• (3) 기능 및 특징 ... 262
• (4) 부단수 밸브 교체 작업 공정 ... 265
• 라. 부단수 밸브 유지관리 기술 검증 ... 269
• (1) Pilot Plant에 의한 검증 방법 및 결과 ... 269
• (2) 현장 적용에 의한 검증 방법 및 결과 ... 271
• 마. 플러싱 최적 운전기법 개발 ... 277
• (1) 플러싱 실공정 운전 평가 ... 277
• (2) 플러싱 현장 실험 결과 ... 283
• 바. 상수관로 세척 공법 ... 287
• (1) 관내부 세척 공정 ... 287
• (2) 부식억제제 및 염소 주입 공정 ... 291
• (3) 세척수 처리 공정 ... 292
• (4) 상수관로 세척 공정도 ... 295
• (5) 단계별 평가 ... 297
• 4. 개발 완료 기술의 시범 사업 ... 304
• 가. 부단수 관로 내시 진단 장치 ... 304
• (1) 시범사업 현황 ... 304
• (2) 부단수 내시 진단 결과 예시(밸브) ... 304
• 나. 상수관로 세척 공법 ... 314
• 다. 부단수 밸브 교체 장치 ... 319
• (1) 개요 ... 319
• (2) 1차 Lab. Test 및 현장 적용 ... 320
• (3) 2차 Lab. Test 및 현장 적용 ... 322
• (4) 3차 Lab. Test 및 현장 적용 ... 324
• (5) 부단수 밸브 교체 결과 ... 325
• 라. 노후관로 개량 공사 ... 326
• (1) 개요 ... 326
• (2) 작업 공정 ... 326
• (3) 관 갱생 시공 ... 327
• 마. 거제시 현장 적용 Test ... 330
• (1) 현장 개요 ... 330
• (2) 현장 적용 Test 추진 일정 ... 332
• (3) 피그 탑재형 맵핑 테스트 ... 333
• (4) 로봇을 이용한 갱생 테스트 ... 334
• (5) 로봇을 이용한 진단 테스트 ... 335
• 바. 거제시 시범사업 ... 336
• (1) 시범사업 추진 계획 ... 337
• (2) 1차 부단수 관로 내시진단 ... 338
• (3) 2차 부단수 관로 내시진단 ... 344
• (4) 부단수 내시진단 조사 결과 ... 349
• 사. 논산시 시범사업 ... 351
• (1) 시범사업 목적 ... 351
• (2) 시범사업 개요 ... 352
• (3) 시범사업 내용 ... 353
• 제3절 연도별 연구 개발 목표의 달성도 ... 372
• 1. 연구 개발 목표 ... 372
• 2. 연구 개발 목표 달성도 ... 373
• 가. 1단계 ... 373
• 나. 2단계 ... 375
• 다. 3단계 ... 376
• 라. 4단계 ... 377
• 제4절 연구 성과(논문·특허 등) ... 378
• 1. 산업 재산권 성과 현황 ... 378
• 가. 특허 출원 및 등록 ... 378
• (1) 특허 출원 현황 ... 378
• (2) 특허 등록 현황 ... 380
• (3) 실용신안 및 디자인 등록 현황 ... 381
• 나. 건설신기술 지정 신청 및 인증 ... 381
• 다. 학술 발표 성과 ... 382
• 라. 수상 실적 ... 383
• 마. 개발 완료기술의 사업화 실적 ... 384
• 제5절 관련분야의 기술발전 기여도 ... 388
• 제6절 연구개발 결과의 활용 계획 ... 392
• 1. 연구개발결과의 활용방안 ... 392
• 2. 연구개발결과의 사업화 방안 ... 392
• 제4장 참고문헌 ... 396
• 부록 : 상수관망 유지관리를 위한 플러싱 매뉴얼 ... 407
• I. 서론 및 배경 ... 414
• 1. 배경 및 목적 ... 414
• 2. 필요성 ... 415
• 3. 관 세척 목적에 따른 방법 선정 ... 416
• II. 플러싱 국내외 현황 ... 418
• 1. 국내 사례 연구 ... 418
• 2. 국외 사례 연구 ... 418
• 가. 사례연구 1 - 플러싱 프로그램 최적화, EPCOR 수도 서비스, Edmonton 시(캐나다) ... 418
• 나. 사례 연구 2 - 플러싱과 주민 민원, Southern California Water Company(미국) ... 428
• 다. 사례 연구 3 - Los Angeles 수도국의 플러싱 프로그램(미국) ... 428
• 라. 사례연구 4 - Cincinnati 수도국 단방향 플러싱 프로그램(미국) ... 429
• 마. 사례연구 5 - 시드니 수도국의 플러싱(호주) ... 430
• 바. 사례연구 6 - 북미 ... 431
• 사. 사례연구 7 - 오사카(일본) ... 431
• 아. 사례연구 8 - 도쿄(일본) ... 432
• 자. 사례연구 9 - 경질 퇴적물 제거를 위한 플러싱 방법 ... 432
• III. 플러싱 전략 및 방법 ... 433
• 1. 플러싱 전략 ... 433
• 2. 플러싱 방법 ... 433
• 가. 재래식 플러싱(Conventional flushing) ... 433
• 나. 단방향 플러싱(Unidirectional flushing, UDF) ... 435
• 다. 연속 퇴수(Continuous blowoff) ... 436
• 3. 단방향 플러싱과 재래식 플러싱의 비교 ... 437
• 가. 단방향 플러싱과 재래식 플러싱 소요비용 비교 ... 438
• 나. 단방향 플러싱과 재래식 플러싱의 선택 ... 438
• IV. 플러싱 프로그램의 일반적인 절차 ... 439
• 1. 사전 계획 ... 439
• 가. 사전 준비 ... 439
• 나. 도면에 의한 수리적 모델 검토 ... 439
• 2. 일정계획 ... 440
• 가. 관계기관/부서 협의 ... 440
• 나. 플러싱 프로그램을 다른 예방유지관리 프로그램과 결합 ... 440
• 다. 일정 계획 ... 440
• 3. 공시 ... 441
• 4. 플러싱 프로그램의 수행과 데이터 수집 ... 442
• 가. 단방향 플러싱 프로그램의 실행과 개발 ... 442
• 나. 안전성 고려 ... 444
• 다. 플러싱 프로그램의 성과 평가를 위한 데이터 수집 ... 444
• 5. 플러싱 평가와 개선 ... 446
• V. 플러싱 세부 절차 ... 449
• 1. 플러싱 표준운영절차(Standard operating procedure, SOP) ... 449
• 가. 목적 ... 449
• 나. 절차 ... 449
• 다. 플러싱 세부 수행 흐름도 ... 451
• 라. 플러싱 수행 절차의 예 ... 452
• 2. 플러싱 프로그램 수행을 위한 고려사항 ... 453
• 가. 플러싱 유속 결정 ... 453
• 나. 플러싱 유속 확보 방안 ... 457
• 다. 플러싱 기간 및 종료 기준 ... 458
• 라. 플러싱 주기 ... 458
• 마. 플러싱 수행 가능성 평가 ... 459
• VI. 플러싱 실공정 운전 예 ... 460
• 1. 플러싱 실공정 운전 및 수질 ... 460
• 가. 플러싱 실공정 운전 지역 현황 ... 460
• 나. 플러싱 소요시간 유량 및 유속 ... 461
• 다. 플러싱 수질 및 총 사용수량 ... 461
• 라. 인근 주택지역 수도꼭지의 수질 개선 효과 ... 462
• 2. A시 플러싱 실공정 운전 절차 ... 463
• VII. 플러성의 이익과 비용 ... 465
• 1. 플러싱의 이익과 비용 ... 465
• 가. 플러싱의 이익 ... 465
• 나. 플러싱 비용 ... 466
• 2. 플러싱 이익과 비용 분석을 수행하는 기준과 평가 방법 ... 467
• 3. 플러싱 이익과 비용의 정량화 ... 468
• 가. 배경 ... 468
• 나. 플러싱 프로그램의 이익과 비용을 평가하기 위한 과정 ... 470
• VIII. 플러싱 점검표 ... 475
• 1. 플러싱 점검표(Checklist) ... 475
• 2. 플러싱 현장 기록표 ... 479
• IX. 참고문헌 ... 482
• 끝페이지 ... 484