초록 ▼

개발 목적 및 필요성
현재 우리나라의 지하에 매설된 상수관로의 경우 정확한 매설위치 인식의 한계로 인한 굴착공사 훼손과 상시 상수관망 관리의 미흡으로 인한 부식으로 법적 사용연수인 40년의 절반에 못 미치는 주기로 교체하고 있는 실정이다. 미래의 물관리 환경은 복합적 수자원 활용 체계를 최적화하여 다양한 종류의 물 공급이 가능하도록 구축되는 능동적 생산/저장/수송/소비 네트워크(Smart Water Grid)가 이루어질 것으로 확실시 된다. 이에 현재의 상수관망 블록시스템을 세분화, 지능화, 해석의 고도화 및 설계 효율성의 극

개발 목적 및 필요성
현재 우리나라의 지하에 매설된 상수관로의 경우 정확한 매설위치 인식의 한계로 인한 굴착공사 훼손과 상시 상수관망 관리의 미흡으로 인한 부식으로 법적 사용연수인 40년의 절반에 못 미치는 주기로 교체하고 있는 실정이다. 미래의 물관리 환경은 복합적 수자원 활용 체계를 최적화하여 다양한 종류의 물 공급이 가능하도록 구축되는 능동적 생산/저장/수송/소비 네트워크(Smart Water Grid)가 이루어질 것으로 확실시 된다. 이에 현재의 상수관망 블록시스템을 세분화, 지능화, 해석의 고도화 및 설계 효율성의 극대화에 필요한 새로운 제반기술이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 첨단 ICT와 접목된 스마트블록시스템으로 선진국 수준의 유수율 관리와 단수영향을 최소화시킨 상수도 시스템 구축을 목표로 설계에서 시공 및 운영에 이르는 전 과정에 필요한 핵심 및 요소기술을 개발하고자한다.

연구개발 결과
본 연구과제는 스마트 블록최적관리시스템 구축을 위하여 주요 핵심 기술 등을 고려한 결과 유수율 제고 및 수돗물 공급체계 선진화를 위하여 크게 스마트 블록시스템 최적설계 및 모의기술과 스마트 블록시스템 최적운영 및 유지관리기술로 분류하였다. 스마트 블록시스템 최적설계 및 모의기술은 유수율 유지관리를 위한 소블록 최적설계, 단수영향 최소화를 위한 Segment분할 및 제수밸브 위치 설계 기능, 비용/신뢰도/수리적 안정성 등 다목적 인자를 고려한 최적설계, 비정상 상태 상수관망 해석을 위한 PDA(Pressure Driven Analysis)분석 기능, 상수관망 시스템 수압관리 및 모니터링을 위한 센서 위치 최적설계기능으로 구분한다. 각각의 소프트웨어 개발 및 Test-Bed 적용을 통한 성능검증을 수행하였다. 스마트 블록시스템 최적운영 및 유지관리기술은 실시간 최적운영관리를 위한 실시간 모니터링 및 분석시스템, 수압최적관리시스템, 단수영향 최소화를 위한 비상시 운영시스템, 유수율 및 누수관리시스템, 그리고 시공관리시스템을 개발하였다.
1차년도에는 각 기술의 기초연구 및 요소기술별 모듈 개발을 완료하였고, 2차년도에는 개발된 요소기술들을 프로그램화하여 Pilot Plant를 통해 기술검증을 수행하였다. 3차년도에는 상용화기반 조성으로 각각의 요소기술들은 설계단과 운영단으로 분리하여 패키지화를 수행하였으며, 4차년도에는 경기도 파주와 베트남 호치민시에 Test-Bed를 확대 구축하였고, Web기반의 상수도통합운영관리시스템(GSWaterS) 개발 및 적용하였다. 5차년도에는 상수관망 설계프로그램(GSWaterS-Design) 및 운영프로그램(GSWaterS)의 패키지화 및 상품화와 사용자 매뉴얼 작성을 수행하였다. 또한, 노후 대형관 갱생장비 자동화 시스템을 개발하여, 시공 속도 및 품질 개선에 기여하였다.

성능사양 및 기술개발 수준
· GSWaterS-Design (상수관망 설계프로그램)
ⅰ) 스마트블록 상수관망 최적설계프로그램 패키지화
- 소블록 분할기능, 세그먼트(Segment)분할기능, 상수관로 설계최적화기능, PDD관망해석기능, 센서위치선정기능
ⅱ) 사용자 매뉴얼 작성 및 상용 S/W 출시

· GSWaterS (상수관망 운영프로그램)
ⅰ) 스마트블록 상수관망 최적운영프로그램 패키지화
- 제어기능(지도, 레이어), 검색기능(상수도시설물, 주소 등), 실시간모니터링(유량, 수압, 수질 등), 분석기능(수리해석, 단수구역, 야간최소유량, 노후도 평가 등), 인문사회 통계 Data 활용 기능
ⅱ) 사용자 편의성 증대를 위한 GUI개선
ⅲ) 상수도통합운영관리 시스템 모바일 버전 개발 (HTML5)
ⅳ) 사용자 매뉴얼 작성 및 상용 S/W 출시

· 관갱생 자동화 시스템
ⅰ) 격벽장치
- 작업속도 향상 (기존대비 30% 향상)
- 비산먼지 포집 및 그리트 분산방지, 작업여건 개선, 민원발생 저하
ⅱ) 그리트 자동회수장치
- 작업속도 향상 (기존대비 50% 향상)
- 인력수거 → 장비수거
⇒ 작업속도 : 18m/day → 200m/day, 그리트 회수율 : 90% 이상

활용계획
· 개발기술 상품화 및 제품화
· 국내외 기술세미나 개최 및 기술홍보
· 특허 및 프로그램등록에 따른 기술사용협약 및 MOU체결

(출처 : 요약서 2p)

Abstract ▼

Ⅳ. Results
GSWaterS-Design, an optimal design package of a water distribution system and GSWaterS, an integrated water supply O&M solution were developed with consideration of water utility’s needs and commercialization possibility of developed technologies. And these solutions were evaluated and

Ⅳ. Results
GSWaterS-Design, an optimal design package of a water distribution system and GSWaterS, an integrated water supply O&M solution were developed with consideration of water utility’s needs and commercialization possibility of developed technologies. And these solutions were evaluated and improved by implementation into the pilot plant, the test-bed and the large-scale water distribution systems.

◦ GSW aterS-Design
ㆍ Function of water distribution network model build-up
ㆍ Function of DMA design
ㆍ Function of segment design
ㆍ Function of water pipeline design optimization
ㆍ Function of PDA-based water distribution network analysis and simulation

◦ GSW aterS
ㆍ Function of map and layer control
ㆍ Function of search of water supply system facility and address
ㆍ Function of real-time monitoring of flow rate, pressure, water quality, etc.
ㆍ Function of analysis of hydraulic analysis, water supply shut-down area, minimum night flow (MNF), pipe condition evaluation
ㆍ Function of utilization of public big data for the operation and management of a water supply system

◦ Large Pipeline A utomatic Rehabilitation System
ㆍ Construction dust collection system
ㆍ Grit automatic recovery system

(출처 : SUMMARY 12p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 서 ... 2
• 요 약 문 ... 6
• SUMMARY ... 11
• 목차 ... 14
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 15
• 1-1. 연구개발 목적 ... 15
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 15
• 1-3. 연구개발 범위 ... 20
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 21
• 2-1 해외 기술개발 동향 ... 21
• 2-2 국내 기술개발 동향 ... 27
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 33
• 3-1. 연구개발의 내용(범위) 및 최종목표 ... 33
• 3-2. 연구개발 결과 및 토의 ... 44
• 3-3. 연구개발 결과 요약 ... 417
• 3-4. 부록 ... 418
• 4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 419
• 4-1. 목표달성도 ... 419
• 4-2. 관련분야 기여도 ... 428
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 430
• 5-1 연구개발결과의 활용방안 ... 430
• 5-2 사업화계획 및 효과 ... 431
• 5-3 사업화가능성 SWOT 분석 ... 432
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 433
• 6-1 실시간 모니터링 프로그램 ... 433
• 6-2 상수관망구축설계 ... 435
• 6-3 누수감시 시스템 ... 436
• 6-4 Pressure Dependent Demand (PDD) 관망해석 ... 436
• 7. 연구개발결과의 보안등급 ... 437
• 8. 국가과학기술종합정보시스템(NTIS)에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 437
• 9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 437
• 10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 438
• 11. 기타사항 ... 438
• 12. 참고문헌 ... 439
• 끝페이지 ... 443