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보고서 상세정보

누수 방지 및 저감 시스템 적용
Application of protection and reduction system of the water leakage

  • 사업명

    21C프론티어연구개발사업

  • 과제명

    누수저감 최적운영 시스템의 실용화 및 현장적용성 기술 개발

  • 주관연구기관

    서울시립대학교
    University Of Seoul

  • 연구책임자

    구자용

  • 참여연구자

    정신호   김경필   김신걸   김영상   심명철   권문경   이승상   조재훈  

  • 보고서유형

    2단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2007-03

  • 과제시작년도

    2008

  • 주관부처

    교육과학기술부

  • 사업 관리 기관

    한국과학재단
    Korea Science and Engineering Foundtion

  • 등록번호

    TRKO201000012493

  • 과제고유번호

    1345085609

  • 키워드

    누수저감.누수방지.GIS.관망진단.관내점검구.음극방식.부식감지센서.누수탐지.특수 감지관.RTD-1000.상수관망 최적운영.Lekage reduction.Leakage protection.GIS.Pipeline diagnosis.Pipe inspection hole.Cathodic protection.Corrosion detection sensor.Monitoring of water leakage.Sensing pipe.RTD-1000.Optimal operation of water networks.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    This study comprise four main parts as mentioned below.
    (1) Development of pipeline diagnosis system and practical application...

    This study comprise four main parts as mentioned below.
    (1) Development of pipeline diagnosis system and practical application
    In this study, pipe diagnosis system were applied to several sites and the basic researches on the effects of water leakage reduction by pipe diagnosis were studied. The ultrasonic pipe defect devices was upgraded by operating program. Using this system, pipe diagnosis were conducted to real field.
    For installation of the Inspection Hole, the field studies were investigated. Pipeline Diagnosis Program by Inspection Hole(PDP-IH) was developed and the basic researches on the water qualities monitoring system and pipe with Inspection Hole were conducted.
    (2) Evaluation of corrosion resistance and development of corrosion protection technique of water pipeline
    The scopes of this research are that (a)Evaluation for corrosion protection performance through computer simulation, (b) Comparing the simulation result with field data, (c) Presenting the suitable method against the interference, (d) Investigating the relationship between pipe protection potential and sensor current.
    (3) Development of the leakage detection system for water network using TDR technique
    This research includes development of leak-sensing water pipe, sensing wire connector, DB construction method for water pipe network and leakage-locating program in order to apply TDR(Time Domain Reflectometer) technique. Special accessories for fittings, connectors, valves, pumps and multiplexor were tested for comfortable construction. Installation technique was tested for the connection to ground controlling device. Test installation and operation have been performed in Kao area of Daejeon metropolitan.
    (4) Development of optimal leakage reduction system and practical application
    The research purpose of the 2nd stage the 1st year is to verify, improve, complement the application capacity by applying the optimal operation system for the leakage reduction to the three fields. To utilize the data on the pipe network of three fields and related facilities efficiently, we constructed DB and developed the waterworks pipe network information management system which enables various programs developed for the leakage protection to relate with DB, and we verified the application capacity of it. Synthetically reviewing analysis of the leakage balance method applied around the world, we collected and analyzed an itemized data, subdivided analysis of the leakage balance system. In order for us to make the scientific leakage analysis possible, we improved the system and verified application capacity of it. Also through we examined the analysis method of the waterworks pipe network and the samples of developed countries' pipe networks, we developed the leakage estimation method and verified application capacity of it with GIS system. Also in order for us to establish the plans of the leakage protection, we was in need of various pipe network management plans. And in order for us to evaluate the application capacity of them, we verified application capacity of them for fields by applying the leakage occurrence distribution map and pressure distribution map to practical the object area of study. Then we complemented the revealed improvement points. Also by using the constructed GIS, extracting influence factors for pipe network, we developed the field application capacity of a probability model for burst risks of pipes and additionally made PI(performance indicator) methods. By evaluating the soundness of the object area with them, we predicted the burst probability for the existing laying pipes, evaluated the soundness classified by block with PI.


    본 연구는 수자원의 지속적 확보를 위해 상수관망에서의 누수 방지 및 저감 기술을 개발함으로서 국내의 누수율을 선진국 수준으로 저감시켜 효율적인 수자원 이용을 도모하기 위한 것으로, 2단계 연구목표는 1단계에서 개발된 요소기술들을 현...

    본 연구는 수자원의 지속적 확보를 위해 상수관망에서의 누수 방지 및 저감 기술을 개발함으로서 국내의 누수율을 선진국 수준으로 저감시켜 효율적인 수자원 이용을 도모하기 위한 것으로, 2단계 연구목표는 1단계에서 개발된 요소기술들을 현장에 적용하여 그 실용성 및 효과를 체계적으로 검증하고 이를 통해 기술을 보완함으로써 기술의 상용화 및 상품화의 기틀을 마련하는 것이다. 주요연구결과를 정리하면 다음과 같다.
    1. 관망진단시스템의 실용화 및 현장적용성 기술 개발
    - 기개발된 “관망노후도 평가 및 관망 건전도 진단시스템”, “관내점검구를 이용한 비굴착 보수/보강 공법”의 현장적용을 통한 실용성과 효과를 검증.
    - 관망진단시스템 입출력 기능 강화, 평가시스템 간략화, 수압모니터링 시작품 제작, 비파괴 관망진단 장비 성능개선 등 현장적용을 통해 도출된 문제점 보완 및 성능개선.
    2. 상수관의 부식진단 및 부식방지 기술 개발
    - 현장 조사를 통한 방식상태의 정성적 평가 및 최적 방식설계를 위한 DB 구축
    - 새로운 음극방식 시스템의 대상구역에 대한 적용 및 방식효과 평가
    - 관망 유지관리 시스템에 음극방식 관리 프로그램 첨가 및 시방서 개발
    - 방식 및 전식 상태에 대한 영향 평가를 통한 부식감지시스템의 모니터링 기준 설정
    3. TDR기술을 이용한 상수도 관망의 누수탐지 시스템 개발
    - 기개발된 “TDR을 이용한 누수탐지 모니터링 시스템”을 평택, 대전에 누수감지관 등을 시범 시공, 누수감지모니터링센터 구축, 운영(평택시)
    - 누수감지관 연결부와 슬리브의 일체화, 전용커버제작, 커버 및 스틸벤딩, 감지도선 연결방법 등 시범 시공을 통해 도출된 시공상의 문제점 및 모니터링 시스템 개선.
    4. 누수저감 최적운영 시스템의 실용화 및 현장적용성 기술개발
    - 기개발된 “누수저감 최적운영 시스템”을 서울, 성남에 현장적용, 개발기술의 실용성과 효과를 검증.
    - 약 1,400수전 규모의 소블록 현장에 수압최적관리 프로그램을 적용, 연간 약 100,000 $m^3$의 대체수자원을 확보.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 초록 ...4
    4. 요약문 ...5
    5. SUMMARY ...14
    6. CONTENTS ...20
    7. 목차 ...22
    8. 표목차 ...26
    9. 그림목차 ...29
    10. 제1장 연구개발과제의 개요 ...39
    11. 제1절 연...
    1. 표지 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 초록 ...4
    4. 요약문 ...5
    5. SUMMARY ...14
    6. CONTENTS ...20
    7. 목차 ...22
    8. 표목차 ...26
    9. 그림목차 ...29
    10. 제1장 연구개발과제의 개요 ...39
    11. 제1절 연구개발의 필요성 ...39
    12. 제2절 연구개발의 목표 및 추진체계 ...40
    13. 1. 연구 개발 목표 및 내용 ...40
    14. 2. 연구개발 추진체계 ...46
    15. 제2장 국내외 기술개발 현황 ...48
    16. 제1절 관망 노후도 및 신뢰성 평가시스템의 개발 현황 ...48
    17. 1. 상수도관망의 보수/ 보강 로봇 ...48
    18. 2. 상수도 관로의 부식 및 관망 노후도 평가시스템 ...56
    19. 3. 관망 건전도 평가시스템 ...60
    20. 제2절 상수관의 부식진단 및 부식방지기술의 개발 현황 ...61
    21. 1. 수치해석법에 의한 전압, 전류분포 해석 ...61
    22. 2. 토양 비저항에 의한 IR-drop ...63
    23. 3. 지하철에 의한 간섭 ...66
    24. 4. 타 배관의 방식시스템에 의한 간섭 ...75
    25. 5. 교류(AC) 간섭 ...82
    26. 6. 전식 방지를 위한 협의기구 ...84
    27. 제3절 TDR기술을 이용한 누수탐지 시스템의 개발 현황 ...84
    28. 1. 국내외 기술 개발 현황 ...84
    29. 제4절 누수량 수지분석 및 누수저감 최적운영 시스템 개발의 현황 ...86
    30. 1. 누수량 측정 기술 및 GIS를 이용한 배수량 및 누수량 수지분석 기술 ...86
    31. 2. 누수저감을 위한 배수시스템 최적관리 기술 현황 ...87
    32. 3. 누수제어 기술 및 GIS의 연계 활용 기술 현황 ...88
    33. 4. 야간유량분석 ...88
    34. 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ...91
    35. 제1절 관망진단시스템의 실용화 및 현장적용성 기술 개발 ...91
    36. 1. 관망진단시스템의 성능 향상 ...91
    37. 2. 노후도 평가에 의한 상수도관망의 특성 분석 ...94
    38. 3. 관망진단 현장적용 ...103
    39. 4. 진단시스템을 이용한 누수저감효과 분석기법 ...112
    40. 5. 비파괴 관망진단 장비의 성능 개선 ...119
    41. 6. 관내점검구를 이용한 관망 유지관리 시스템 구축 ...125
    42. 제2절 상수도관의 부식진단 및 부식방지기술 개발 ...156
    43. 1. 상수도관 재료의 전식특성 평가 ...156
    44. 2. 현장 조사를 위한 대상구역 선정 및 음극방식 시스템 평가 ...159
    45. 3. 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 현장의 음극방식시스템 평가 ...175
    46. 4. 음극방식 설계 시방서 및 프로그램 개발 ...212
    47. 5. 현장 데이터 분석을 통한 부식감지 시스템의 부식감지능 기준 ...223
    48. 6. 부식감지시스템의 철근 콘크리트 구조물에 대한 적용 범위 확대를 위한 추가연구 ...233
    49. 제3절 TDR기술을 이용한 상수도 관망의 누수탐지 시스템 개발 ...239
    50. 1. 누수 감지관 시제품을 이용한 실제 시공 ...239
    51. 2. 누수 감지관의 시공을 통한 문제점 도출 ...256
    52. 3. 누수 감지율이 좋은 누수감지관의 효율적인 개발 ...258
    53. 4. 누수감지관 전용 TDR의 개발 ...263
    54. 5. 이동형 포터블 누수감지 센터 구축 ...266
    55. 6. 기존관에 적용이 가능한 누수탐지 기법 개발 ...267
    56. 7. 누수감지관의 연결부의 효율적인 설계 및 시공기법 개발 ...268
    57. 8. 효율적인 누수감지관 시공방식 및 누수탐지 기법 개발 ...270
    58. 9. 누수감지관 연결부위 누수탐지 기법의 개발 ...287
    59. 10. 시공시 발생하는 문제점 도출 및 개선책 제안을 통한 상용화 수준의 모니터링 센터 구축 ...289
    60. 11. GPS를 이용한 누수감지관 위치 관리 시스템 개발 ...321
    61. 12. 지하 매설 누수감지관 관리 시스템 개발 ...324
    62. 제4절 누수량 수지분석 및 누수저감 최적운영 시스템 ...333
    63. 1. 상수관망 정보관리 시스템 ...335
    64. 2. 누수빈도의 공간분석 프로그램 ...340
    65. 3. 배수관망 건전도 평가 프로그램 ...349
    66. 4. 배수량 수지분석 프로그램 ...367
    67. 5. 배수블록 수압최적관리 프로그램 ...391
    68. 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...423
    69. 제1절 관망진단 시스템의 실용화 및 현장적용성 기술개발 ...423
    70. 1. 연구개발 목표의 달성도 ...423
    71. 2. 관련분야에의 기여도 ...424
    72. 제2절 상수관의 부식진단 및 부식방지기술 개발 ...424
    73. 제3절 TDR기술을 이용한 상수도 관망의 누수탐지 시스템 개발 ...426
    74. 1. 연구범위 및 연구 수행 방법 ...426
    75. 2. 연구 결과 ...428
    76. 3. 연구개발 목표의 달성도 ...433
    77. 제4절 누수저감 최적운영 시스템의 실용화 및 현장적용성 기술 개발 ...434
    78. 1. 연구개발목표의 달성도 ...434
    79. 2. 관련분야에 대한 기여도 ...436
    80. 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...438
    81. 제1절 관망시스템의 실용화 및 현장 적용성 기술 개발 ...438
    82. 1. 추가연구의 필요성 ...438
    83. 2. 기업화 추진방향 ...438
    84. 제2절 상수도관의 부식진단 및 부식방지 기술 개발 ...438
    85. 제3절 TDR기술을 이용한 상수도 관망의 누수탐지 시스템 개발 ...439
    86. 1. 연구개발결과의 활용 ...439
    87. 2. 향후 연구계획 ...441
    88. 제4절 누수저감 최적운영 시스템의 실용화 및 현장적용성 기술 개발 ...442
    89. 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...443
    90. 제1절 관망진단 시스템의 실용화 및 현장적용성 기술 개발 ...443
    91. 1. 관망의 노후도 평가 및 진단시스템 ...443
    92. 2. 관체 노후도 평가 시스템 ...449
    93. 3. 상수도 관망 진단시스템 ...449
    94. 4. 비굴착 보수.보강 공법 ...451
    95. 제2절 상수관의 부식진단 및 부식방지기술 개발 ...452
    96. 1. 직류와 교류 전류밀도에 대한 음극방식 기준 ...452
    97. 2. Cable type anode ...453
    98. 3. 배관 관리 모니터링 시스템 ...454
    99. 4. A new probe for the investigation of soil corrosivity ...455
    100. 5. 갈바닉 전극 ...456
    101. 6. Magnetically assisted AC impedance(MEIS), Johns Hopkins Univ. ...456
    102. 7. Microsensor for corrosion control ...457
    103. 8. In-situ corrosivity monitoring of military hardware environments (Bimetallic corrosion sensor for aircraft), V.S. Agarwala, T.J. Garosshen, USA ...457
    104. 9. Coupled multielectrode array sensor (MAS), Lietai Yang, USA ...459
    105. 제3절 TDR기술을 이용한 상수도 관망의 누수탐지 시스템 개발 ...460
    106. 제4절 누수저감 최적운영 시스템의 실용화 및 현장적용성 기술개발 ...460
    107. 제7장 참고문헌 ...462
    108. 특정연구개발사업 연구결과 활용계획서/기술요약서 ...468
    109. 부록 ...485
    110. 1. 점검(보수)구의 설치.운영지침 ...485
    111. 2. 점검(보수)구의 표준시방서 ...496
  • 참고문헌

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