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SUMMARY

CONTENTS

목차

제1장 연구개발과제의 개요 39

제1절 연구개발의 필요성 39

제2절 연구개발의 목표 및 추진체계 40

1. 연구 개발 목표 및 내용 40

2. 연구개발 추진체계 46

제2장 국내외 기술개발 현황 48

제1절 관망 노후도 및 신뢰성 평가시스템의 개발 현황 48

1. 상수도관망의 보수/ 보강 로봇 48

2. 상수도 관로의 부식 및 관망 노후도 평가시스템 56

3. 관망 건전도 평가시스템 60

제2절 상수관의 부식진단 및 부식방지기술의 개발 현황 61

1. 수치해석법에 의한 전압, 전류분포 해석 61

2. 토양 비저항에 의한 IR-drop 63

3. 지하철에 의한 간섭 66

4. 타 배관의 방식시스템에 의한 간섭 75

5. 교류(AC) 간섭 82

6. 전식 방지를 위한 협의기구 84

제3절/제4절 TDR기술을 이용한 누수탐지 시스템의 개발 현황 84

1. 국내외 기술 개발 현황 84

제4절 누수량 수지분석 및 누수저감 최적운영 시스템 개발의 현황 86

1. 누수량 측정 및 기술 및 GlS를 이용한 배수량 및 누수량 수지분석 기술 86

2. 누수저감을 위한 배수시스템 최적관리 기술 현황 87

3. 누수제어 기술 및 GIS의 연계 활용 기술 현황 88

4. 야간유량분석 88

제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 91

제1절 관망진단시스템의 실용화 및 현장적용성 기술 개발 91

1. 관망진단시스템의 성능 향상 91

2. 노후도 평가에 의한 상수도관망의 특성 분석 94

3. 관망진단 현장적용 103

4. 진단시스템을 이용한 누수저감효과 분석기법 112

5. 비파괴 관망진단 장비의 성능 개선 119

6. 관내점검구를 이용한 관망 유지관리 시스템 구축 125

제2절 상수도관의 부식진단 및 부식방지기술 개발 156

1. 상수도관 재료의 전식특성 평가 156

2. 현장 조사를 위한 대상구역 선정 및 음극방식 시스템 평가 159

3. 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 현장의 음극방식시스템 평가 175

4. 음극방식 설계 시방서 및 프로그램 개발 212

5. 현장 데이터 분석을 통한 부식감지 시스템의 부식감지능 기준 223

6. 부식감지시스템의 철근 콘크리트 구조물에 대한 적용 범위 확대를 위한 추가연구 233

제3절 TDR기술을 이용한 상수도 관망의 누수탐지 시스템 개발 239

1. 누수 감지관 시제품을 이용한 실제 시공 239

2. 누수 감지관의 시공을 통한 문제점 도출 256

3. 누수 감지율이 좋은 누수감지관의 효율적인 개발 258

4. 누수감지관 전용 TDR의 개발 263

5. 이동형 포터블 누수감지 센터 구축 266

6. 기존관에 적용이 가능한 누수탐지 기법 개발 267

7. 누수감지관의 연결부의 효율적인 설계 및 시공기법 개발 268

8. 효율적인 누수감지관 시공방식 및 누수탐지 기법 개발 270

9. 누수감지관 연결부위 누수탐지 기법의 개발 287

10. 시공시 발생하는 문제점 도출 및 개선책 제안을 통한 상용화 수준의 모니터링 센터 구축 289

11. GPS를 이용한 누수감지관 위치 관리 시스템 개발 321

12. 지하 매설 누수감지관 관리 시스템 개발 324

제4절 누수량 수지분석 및 누수저감 최적운영 시스템 333

1. 상수관망 정보관리 시스템 335

2. 누수빈도의 공간분석 프로그램 340

3. 배수관망 건전도 평가 프로그램 349

4. 배수량 수지분석 프로그램 367

5. 배수블록 수압최적관리 프로그램 391

제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 423

제1절 관망진단 시스템의 실용화 및 현장적용성 기술개발 423

1. 연구개발 목표의 달성도 423

2. 관련분야에의 기여도 424

제2절 상수관의 부식진단 및 부식방지기술 개발 424

제3절 TDR기술을 이용한 상수도 관망의 누수탐지 시스템 개발 426

1. 연구범위 및 연구 수행 방법 426

2. 연구 결과 428

3. 연구개발 목표의 달성도 433

제4절 누수저감 최적운영 시스템의 실용화 및 현장적용성 기술 개발 434

1. 연구개발목표의 달성도 434

2. 관련분야에 대한 기여도 436

제5장 연구개발결과의 활용계획 438

제1절 관망시스템의 실용화 및 현장 적용성 기술 개발 438

1. 추가연구의 필요성 438

2. 기업화 추진방향 438

제2절 상수도관의 부식진단 및 부식방지 기술 개발 438

제3절 TDR기술을 이용한 상수도 관망의 누수탐지 시스템 개발 439

1. 연구개발결과의 활용 439

2. 향후 연구계획 441

제4절 누수저감 최적운영 시스템의 실용화 및 현장적용성 기술 개발 442

제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 443

제1절 관망진단 시스템의 실용화 및 현장적용성 기술 개발 443

1. 관망의 노후도 평가 및 진단시스템 443

2. 관체 노후도 평가 시스템 449

3. 상수도 관망 진단시스템 449

4. 비굴착 보수ㆍ보강 공법 451

제2절 상수관의 부식진단 및 부식방지기술 개발 452

1. 직류와 교류 전류밀도에 대한 음극방식 기준 452

2. Cable type anode 453

3. 배관 관리 모니터링 시스템 454

4. A new probe for the investigation of soil corosivity 455

5. 갈바닉 전극 456

6. Magnetically assisted AC impedance(MEIS), Johns Hopkins Univ. 456

7. Microsensor for corrosion control 457

8. In-situ corrosivity monitoring of military hardware environments (Bimetallic corrosion sensor for aircraft), V.S. Agarwala, T.J. Garosshen, USA 457

9. Coupled multielectrode array sensor (MAS), Lietai Yang, USA 459

제3절 TDR기술을 이용한 상수도 관망의 누수탐지 시스템 개발 460

제4절 누수저감 최적운영 시스템의 실용화 및 현장적용성 기술개발 460

제7장 참고문헌 462

특정연구개발사업 연구결과 활용계획서 468

【첨부1】연구결과활용계획서(최종보고서 첨부) 469

【첨부2】기술요약서(최종보고서 첨부) 480

〈부록 1〉 점검(보수)구의 설치ㆍ운영 지침 485

〈부록 2〉 점검(보수)구의 표준시방서 495

〈표 1.2.1〉 2단계 1차년도 연구 개발목표 및 내용 43

〈표 1.2.2〉 2단계 2차년도 연구 개발목표 및 내용 44

〈표 1.2.3〉 2단계 3차년도 연구 개발목표 및 내용 45

〈표 2.1.1〉 인명구조 극한작업 로봇 국내 출원동향 48

〈표 2.1.2〉 적용 관종별 배관 로봇 관련 특허 검색 건수 48

〈표 2.1.3〉 상수도관로의 부식 및 노후도 평가방법 57

〈표 2.1.4〉 노후도 예측모델 비교분석 58

〈표 2.2.1〉 수치해석법 비교 62

〈표 2.2.2〉 토양 비저항과 방식전위와의 관계 64

〈표 2.2.3〉 배류법이 적용되고 있는 방식대상물의 비율 71

〈표 2.2.4〉 국내 배류법 사용 추이 74

〈표 3.1.1〉 관망의 노후도 평가 기준 95

〈표 3.1.2〉 대상지역 관망의 지표값 점수 결과와 PD값 96

〈표 3.1.3〉 대상지역 관체의 지표값 점수 결과 100

〈표 3.1.4〉 관로의 기본정보 104

〈표 3.1.5〉 관체 내ㆍ외면의 육안분석 항목 104

〈표 3.1.6〉 Datasheet 105

〈표 3.1.7〉 지표값의 점수표 106

〈표 3.1.8〉 관로의 기본정보 108

〈표 3.1.9〉 관체 내ㆍ외면의 분석 항목 108

〈표 3.1.10〉 Datasheet 110

〈표 3.1.11〉 관망의 진단 수행시와 비수행시 발생 가능한 결과 및 효과 112

〈표 3.1.12〉 관망진단 후 유지관리를 위한 의사결정 방법과 위험도 113

〈표 3.1.13〉 관망진단 결과와 내용 및 누수저감 효과 113

〈표 3.1.14〉 비용함수 자료 114

〈표 3.1.15〉 Y정수장 규모 및 일반현황 115

〈표 3.1.16〉 S시 Y정주장 수계 종합진단 결과 117

〈표 3.1.17〉 의사결정 내용과 유지관리 비용 118

〈표 3.1.18〉 모델 적용 결과 (예) 118

〈표 3.1.19〉 비파괴 관망진단 장비의 성능향상 부분 119

〈표 3.1.20〉 통합수질센서의 사양 130

〈표 3.1.21〉 점검로봇의 종류 131

〈표 3.1.22〉 연구대상지역 관로정보 136

〈표 3.1.23〉 누수지역에서 관망진단시 주의 사항 147

〈표 3.1.24〉 점검구의 설치 위치 선정시 고려 사항 148

〈표 3.1.25〉 시공 후 점검 내용 150

〈표 3.1.26〉 작업자 주의 사항 151

〈표 3.1.27〉 점검구의 설치거리 기준 152

〈표 3.1.28〉 점검구의 규격 153

〈표 3.1.29〉 점검구 보호맨홀의 규격 154

〈표 3.1.30〉 점검구 관련 법 개정 현황 155

〈표 3.2.1〉 시편의 화학조성 156

〈표 3.2.2〉 인공 침출수의 화학조성 156

〈표 3.2.3〉 시뮬레이션을 위한 입력인자 175

〈표 3.2.4〉 시뮬레이션을 위한 입력인자 179

〈표 3.2.5〉 시뮬레이션을 위한 입력인자 185

〈표 3.2.6〉 코팅 손상율의 변화에 따른 토양비저항과 IR-drop의 관계 209

〈표 3.2.7〉 Barnes layer resistivity 해석의 예 217

〈표 3.2.8〉 안산 현장 방식 설계와 프로그램을 이용한 설계의 결과 비교 220

〈표 3.2.9〉 과천 현장 방식 설계와 프로그램을 이용한 설계의 결과 비교 222

〈표 3.2.10〉 현장 측정 데이터 228

〈표 3.2.11〉 부식감지 센서의 부식감지능 기준 232

〈표 3.2.12〉 시편의 화학조성 234

〈표 3.3.1〉 대전 가오지구 시공 구축현황 240

〈표 3.3.2〉 현장 자료 수집 데이터북 (평택 궁리~숙성리 총괄내용) 243

〈표 3.3.3〉 현장 자료 수집 데이터북 (세부내용) 244

〈표 3.3.4〉 하부 연결 받침대 구성 249

〈표 3.3.5〉 감지관의 기본 스펙 (상수도용) 260

〈표 3.3.6〉 제조가능 규격 260

〈표 3.3.7〉 감지관 재원 261

〈표 3.3.8〉 누수감지관의 제조공정 262

〈표 3.3.9〉 기존 TDR과 누수감지관 전용 TDR(RTD-1000)의 사양 264

〈표 3.3.10〉 포터블 시스템의 특징 267

〈표 3.3.11〉 감지관 유지관리 시공 286

〈표 3.3.12〉 대전 가오지구 시공 구축현황 292

〈표 3.3.13〉 시스템 구축 계획 294

〈표 3.3.14〉 대전 가오지구 시공 구축현황 302

〈표 3.3.15〉 시스템 구축 계획 303

〈표 3.3.16〉 평택 궁리~숙성리 시공 구축현황 307

〈표 3.3.17〉 시스템 구축 계획 309

〈표 3.3.18〉 TDR 스펙 변경 316

〈표 3.4.1〉 연구대상지역의 급수현황 341

〈표 3.4.2〉 연구대상지역의 급수전 현황 341

〈표 3.4.3〉 연구대상지역의 수도관 연령별 현황 (GIS로부터 추출) 341

〈표 3.4.4〉 연구대상지역의 수도관 관종별 현황 (GIS로부터 추출) 341

〈표 3.4.5〉 연구대상지역의 배수관연장 351

〈표 3.4.6〉 연구대상지역의 급수관연장 351

〈표 3.4.7〉 연구대상지역의 배수관, 급수관의 연장 및 제수밸브, 소화전 통계 352

〈표 3.4.8〉 연구대상지역의 배수관 및 급수관에서의 누수건수 및 누수추정량 353

〈표 3.4.9〉 소블록별 관망 건전도를 평가할 수 있는 성능지표 및 의미 354

〈표 3.4.10〉 블록별 지표값들의 점수화 358

〈표 3.4.11〉 각 블록의 종합평가점수 및 평가순위 359

〈표 3.4.12〉 가장 양호한 블록, 불량한 블록, 중앙값 블록의 각 지표값 및 종합평가점수 359

〈표 3.4.13〉 블록별 관파손 위험도와 위험도 순위계산 결과 366

〈표 3.4.14〉 누수량 수지분석을 위한 상수도 생산량 분석항목 368

〈표 3.4.15〉 IWA 물수지분석 항목 368

〈표 3.4.16〉 국내의 배수량 분석과 IWA의 물수지 분석의 관계표 370

〈표 3.4.17〉 경기도 S시 수도검침량 자료의 예 373

〈표 3.4.18〉 연구대상지역의 일반현황 376

〈표 3.4.19〉 야간유량의 성분별 조사방법 378

〈표 3.4.20〉 정상적인 야간사용량 산정결과 380

〈표 3.4.21〉 옥내급수관 배경손실량 381

〈표 3.4.22〉 배ㆍ급수관에서의 배경손실량 384

〈표 3.4.23〉 Result of regression analysis (Water Balance) 385

〈표 3.4.24〉 A블록 누수량(물손실량) 측정결과 389

〈표 3.4.25〉 A블록 야간유량 분석 결과를 반영한 야간사용량 390

〈표 3.4.26〉 감압 시나리오 404

〈표 3.4.27〉 감압밸브 운전에 따른 기대이익 405

〈표 3.4.28〉 감압된 수압자료의 통계분석 415

〈표 3.4.29〉 물손실량에 영향을 주는 인자들 419

〈표 4.1.1〉 2단계 목표달성도 423

〈표 4.2.1〉 대전 가오지구 시공 결과 429

〈표 4.2.2〉 평택 궁리~숙성리 지구 시공 결과 430

〈표 4.2.3〉 시범 시공지구 공통 사항 431

〈표 4.4.1〉 연구결과 평가항목 435

〈표 4.4.2〉 연구결과 평가항목 436

〈표 6.1.1〉 기초 분석 항목과 내용 447

〈표 6.1.2〉 토양의 부식성 평가 447

〈표 6.2.1〉 항공기 시스템에 사용되는 다양한 부식감지 센서 458

〈그림 1.2.1〉 2단계 연구의 연구개발 추진체계 47

〈그림 2.1.1〉 ROBO Series 49

〈그림 2.1.2〉 MRTNSPECT series 49

〈그림 2.1.3〉 인텔리전트 피그 50

〈그림 2.2.1〉 해석 대상 구역의 실제 배관, Ground bed, 선로의 구성 63

〈그림 2.2.2〉 간섭 예상 구역의 해석값과 측정값의 비교 63

〈그림 2.2.3〉 분극곡선을 통한 희생양극법에서의 IR-drop 효과 64

〈그림 2.2.4〉 거리에 따른 피방식체와 양극사이의 IR-drop 효과 65

〈그림 2.2.5〉 지하철 운행 전, 후의 시간에 따른 P/S전위 변화 67

〈그림 2.2.6〉 지하철의 간섭이 예상되는 구역의 배관과 선로 형상 69

〈그림 2.2.7〉 지하철의 간섭이 없는 환경에서의 배관 전위 69

〈그림 2.2.8〉 전동차가 TR1의 위치에 있을 때의 배관전위 69

〈그림 2.2.9〉 전동차가 TR2의 위치에 있을 때의 배관전위 70

〈그림 2.2.10〉 미주전류의 영향을 차단하기 위한 절연조인트 설치 71

〈그림 2.2.11〉 선택배류법의 개념도 72

〈그림 2.2.12〉 강제배류법 개념도 74

〈그림 2.2.13〉 도상 철근을 이용한 미주전류 간섭 최소화 방법 75

〈그림 2.2.14〉 양극간섭의 컴퓨터 시뮬레이션 모델 76

〈그림 2.2.15〉 양극간섭으로 인한 피간섭 배관의 전위 및 전류밀도 변화 76

〈그림 2.2.16〉 음극간섭의 컴퓨터 시뮬레이션 모델 78

〈그림 2.2.17〉 음극간섭으로 인한 피간섭 배관의 전위 및 전류밀도 변화 78

〈그림 2.2.18〉 합동간섭의 컴퓨터 시뮬레이션 모델 80

〈그림 2.2.19〉 합동간섭으로 인한 피간섭 배관의 전위 및 전류밀도 변화 80

〈그림 2.2.20〉 유도간섭의 컴퓨터 시뮬레이션 모델 81

〈그림 2.2.21〉 유도간섭으로 인한 각 배관의 전위 및 전류밀도 변화:(a) 배관 A의 전위분포, (b) 배관 A의 전류밀도 분포, (c) 배관 B의 전위 분포, (d) 배관 B의 전류밀도 분포 81

〈그림 2.2.22〉 음극방식 관련 인자들의 변화에 의해 야기되는 위험요소 82

〈그림 2.3.1〉 누수감지 케이블을 이용한 누수감지법 86

〈그림 2.4.1〉 야간유량의 구성요소 89

〈그림 2.4.2〉 야간최소유량의 구성요소 89

〈그림 3.1.1〉 관체노후도 프로그램의 자료변환 91

〈그림 3.1.2〉 원자료 보기와 출력 예 92

〈그림 3.1.3〉 자료수집 항목의 Datasheet와 지표값의 점수표 출력 예 92

〈그림 3.1.4〉 관망건전도 프로그램의 자료변환 93

〈그림 3.1.5〉 원자료 보기와 출력 예 93

〈그림 3.1.6〉 잔존수명 예측 프로그램의 자료변환 94

〈그림 3.1.7〉 원자료 보기와 출력 예 94

〈그림 3.1.8〉 S, D, B시의 PD 분포 99

〈그림 3.1.9〉 PD 값과 관체 평균값과의 비교 103

〈그림 3.1.10〉 관체의 결함 사진 107

〈그림 3.1.11〉 관체의 초음파 진단 작업 111

〈그림 3.1.12〉 진단 결과 111

〈그림 3.1.13〉 관망진단에 의한 누수 저감 효과 112

〈그림 3.1.14〉 모델의 개요 114

〈그림 3.1.15〉 S시 Y정수장 수계 배수지 계통 급수구역도 116

〈그림 3.1.16〉 종합진단 결과 117

〈그림 3.1.17〉 B-Scan Window 120

〈그림 3.1.18〉 Image control tap 120

〈그림 3.1.19〉 File open and save tap 121

〈그림 3.1.20〉 Analyzer tap 121

〈그림 3.1.21〉 RF data analysis 122

〈그림 3.1.22〉 Report generation tap 123

〈그림 3.1.23〉 Report page (1/2) 123

〈그림 3.1.24〉 Report page (2/2) 124

〈그림 3.1.25〉 관내점검구에 적용가능한 CCTV 125

〈그림 3.1.26〉 관내점검구를 통한 CCTV 촬영 사진 126

〈그림 3.1.27〉 관내점검구를 이용한 침전물 제거 및 세관 127

〈그림 3.1.28〉 작업자에 의한 직접진단 및 보수/보강 127

〈그림 3.1.29〉 관내점검구 상부의 수압계 설치 위치 128

〈그림 3.1.30〉 수압계와 Data Logger 128

〈그림 3.1.31〉 통합수질센서 129

〈그림 3.1.32〉 점검구 일체형 상수도관의 일부 개념도 129

〈그림 3.1.33〉 관내 점검로봇(다용도)의 개략도 131

〈그림 3.1.34〉 관내 점검로봇과 관내진입 예상도 131

〈그림 3.1.35〉 로봇을 이용한 관망의 유지관리 개념도 132

〈그림 3.1.36〉 내부점검 로봇 모형 133

〈그림 3.1.37〉 로봇을 이용한 내부점검 사진과 절차 133

〈그림 3.1.38〉 누수보수 개념도 134

〈그림 3.1.39〉 세척 로봇 개념도와 작업 135

〈그림 3.1.40〉 대상지역 지형도 136

〈그림 3.1.41〉 진단순서 140

〈그림 3.1.42〉 설치된 점검구 140

〈그림 3.1.43〉 기존 장비와 개발 로봇의 비교 141

〈그림 3.1.44〉 로봇을 이용한 점검개요도 142

〈그림 3.1.45〉 현장 적용 사진 143

〈그림 3.1.46〉 로봇 적용 사진 144

〈그림 3.1.47〉 철맨홀 및 관내 점검구 현장 작업을 위한 외부 발전기 145

〈그림 3.1.48〉 작업자 안전을 위한 관망 내 유해 가스 측정 145

〈그림 3.1.49〉 현장 작업을 위한 장비 모의 시험 146

〈그림 3.2.1〉 전기화학적 시험을 위한 cell의 구성 157

〈그림 3.2.2〉 도복장 강관과 덕타일 주철관의 토양환경에서의 분극곡선 158

〈그림 3.2.3〉 도복장 강관과 덕타일 주철관의 정전류 시험 결과 159

〈그림 3.2.4〉 현장 조사를 위한 안산 대상구역의 위치 160

〈그림 3.2.5〉 안산 대상구역 관로도 160

〈그림 3.2.6〉 아산 현장에 설치되어 있는 음극방식용 정류기 161

〈그림 3.2.7〉 안산구역의 방식상태 조사를 위한 측정 장비의 매설 166

〈그림 3.2.8〉 대상 구역의 방식상태 조사를 위한 측정 장비의 매설 167

〈그림 3.2.9〉 대상 구역의 방식상태 측정을 위한 Test Panel 168

〈그림 3.2.10〉 현장 조사를 위한 경마공원역 근방(과천) 대상 구역의 위치 및 관로도 170

〈그림 3.2.11〉 과천현장의 방식상태 조사를 위한 측정 장비의 매설 173

〈그림 3.2.12〉 과천 현장에 설치한 측정 장비 174

〈그림 3.2.13〉 배관과 양극의 시뮬레이션 초기상태 176

〈그림 3.2.14〉 대상 구역의 방식상태 예측 178

〈그림 3.2.15〉 과천 구역 배관, 양극, 지하철의 시뮬레이션 초기 상태 180

〈그림 3.2.16〉 미주전류의 영항으로 인한 배관의 전위 및 전류밀도 180

〈그림 3.2.17〉 전동차가 변전소로부터 이동함에 따른 배관의 전위 및 전류밀도 분포 181

〈그림 3.2.18〉 실제 음극방식 설계를 적용한 과천 현장 배관의 방식상태 예측 182

〈그림 3.2.19〉 과천 현장에서 지하철의 간섭이 없을 때 배관의 방식상태 183

〈그림 3.2.20〉 미주전류 간섭이 예상되는 구역의 관로 형상 184

〈그림 3.2.21〉 독립작인 음극방식 적용 시 배관 A의 방식상태 186

〈그림 3.2.22〉 독립적인 음극방식 적응 시 배관 B의 방식상태 187

〈그림 3.2.23〉 합동간섭 상태에서 배관 A의 방식상태 189

〈그림 3.2.24〉 합동간섭 상태에서 배관 B의 방식상태 190

〈그림 3.2.25〉 양극간섭 방지를 위한 전기적 차폐 시뮬레이션 192

〈그림 3.2.26〉 전기적 차폐를 이용한 양극간접 방지에 따른 배관 A의 방식상태 192

〈그림 3.2.27〉 전기적 차폐를 이용한 양극간섭 방지에 따른 배관 B의 방식상태 193

〈그림 3.2.28〉 음극간섭 방지를 위한 두 배관의 전기적 연결 195

〈그림 3.2.29〉 저항이 없이 배관을 연결하였을 때 배관 A의 방식상태 196

〈그림 3.2.30〉 저항이 없이 배관을 연결하였을 때 배관 B의 방식상테 197

〈그림 3.2.31〉 저항을 이용하여 연결할 때 배관 A의 방식상태 198

〈그림 3.2.32〉 저항을 이용하여 연결할 때 배관 B의 방식상태 199

〈그림 3.2.33〉 배관의 관대지 전위 측정 201

〈그림 3.2.34〉 토양 비저항 변화에 따른 배관의 전위 변화 202

〈그림 3.2.35〉 토양 비저항의 변화에 따른 코팅 저항의 변화 203

〈그림 3.2.36〉 토양 비저항의 변화에 따른 방식 전류밀도의 변화 203

〈그림 3.2.37〉 토양 저항에 따른 IR-drop(coat) 성분의 변화 204

〈그림 3.2.38〉 토양 비저항의 변화에 따른 토양 전류밀도의 변화 205

〈그림 3.2.39〉 토양 비저항에 따른 IR-drop(soil) 성분의 변화 205

〈그림 3.2.40〉 토양 비저항에 따른 IR-drop의 변화 206

〈그림 3.2.41〉 코팅 손상율의 변화에 따른 코팅 저항의 변화 207

〈그림 3.2.42〉 코팅 손상율의 변화에 따른 배관의 전위 변화 208

〈그림 3.2.43〉 코팅 손상율의 변화에 따른 TR-drop의 변화 210

〈그림 3.2.44〉 코팅 손상율과〈표 3.2,7〉의 A, B 값과의 관계 210

〈그림 3.2.45〉 Barnes layer resistivity 해석을 위한 지층 구분 217

〈그림 3.2.46〉 음극방식 설계 프로그램의 초기 입력 화면 219

〈그림 3.2.47〉 음극방식 설계 프로그램의 계산 결과 화면 219

〈그림 3.2.48〉 과천 현장 쿠폰의 open-circuit potential 224

〈그림 3.2.49〉 안산 현장에 매설된 배관의 방식전위와 센서전류의 시간에 따른 변화 225

〈그림 3.2.50〉 과천 현장에 매설된 배관의 방식전위와 센서전류의 시간에 따른 변화 227

〈그림 3.2.51〉 부식 쿠폰의 부식속도와 방식전위의 변화 229

〈그림 3.2.52〉 쿠폰의 부식속도 및 방식전위와 센서전류의 변화 230

〈그림 3.2.53〉 센서의 양극과 배관을 연결하지 않은 경우의 상관관계 산출 231

〈그림 3.2.54〉 센서의 양극과 배관을 연결한 경우의 상관관계 산출 232

〈그림 3.2.55〉 철근-센서 실험을 위한 전기화학 셀의 구성 234

〈그림 3.2.56〉 인가전류 변화에 대한 철근시편의 전위 변화 및 센저 전류 변화 236

〈그림 3.2.57〉 철근시편과 센서 양극을 연결하지 않은 센서의 상관관계 237

〈그림 3.2.58〉 철근시편과 센서 양극을 연결한 센서의 상관관계 237

〈그림 3.2.59〉 방식전류(-10㎃) 인가에 따른 센서 전극의 전위변화 238

〈그림 3.3.1〉 누수감지 모니터링 시스템 개요 239

〈그림 3.3.2〉 1공구 온라인 시스템 적용 241

〈그림 3.3.3〉 2공구 오프라인 시스템 적용 241

〈그림 3.3.4〉 TDR로 측정한 감지도선 길이 정보 243

〈그림 3.3.5〉 매설지역 굴착 244

〈그림 3.3.6〉 감지관 운반 244

〈그림 3.3.7〉 감지관 연결 245

〈그림 3.3.8〉 조인트 누수감지 센서 245

〈그림 3.3.9〉 감지도선 연결부 245

〈그림 3.3.10〉 감지도선 연결 245

〈그림 3.3.11〉 감지도선의 길이 측정 245

〈그림 3.3.12〉 측정한 데이터북 자료 245

〈그림 3.3.13〉 감지도선 보호 246

〈그림 3.3.14〉 감지관 연결부 보호 246

〈그림 3.3.15〉 누수탐지 수행 246

〈그림 3.3.16〉 대전에 설치한 RTD-1000 246

〈그림 3.3.17〉 대전 가오지구 GIS 감지관망 맵 247

〈그림 3.3.18〉 궁리지역 시공 247

〈그림 3.3.19〉 궁리지역 시공 247

〈그림 3.3.20〉 TDR 검사 247

〈그림 3.3.21〉 숙성리지역 시공 248

〈그림 3.3.22〉 숙성리지역 시공 248

〈그림 3.3.23〉 TDR 검사 248

〈그림 3.3.24〉 궁리~숙성리 지구 GIS 감지관망 맵 248

〈그림 3.3.25〉 연결부 인입선노출 249

〈그림 3.3.26〉 인입선 연결 249

〈그림 3.3.27〉 받침대와 인입선 연결 249

〈그림 3.3.28〉 채널 단자에 인입선 연결 249

〈그림 3.3.29〉 외함 내부에 RTD-1000 설치 249

〈그림 3.3.30〉 설치 완성된 점검구 250

〈그림 3.3.31〉 휴대형 포터블 누수감지 시스템 250

〈그림 3.3.32〉 외함 내부에 설치된 UPS 251

〈그림 3.3.33〉 외함에 설치된 전력량계 251

〈그림 3.3.34〉 누수탐지 수행 251

〈그림 3.3.35〉 대전에 설치한 RTD-1000 252

〈그림 3.3.36〉 점검구 이전 설치 252

〈그림 3.3.37〉 채널 1의 기본 베이스 파형 254

〈그림 3.3.38〉 채널 1에서 3월 13일 누수가 발생된 파형 255

〈그림 3.3.39〉 채널 1에서 3월 15일 파손이 발생된 파형 255

〈그림 3.3.40〉 연결부 감지도선의 훼손 256

〈그림 3.3.41〉 감지관 보호용 하드커버 257

〈그림 3.3.42〉 연결부와 슬리브 일체화 257

〈그림 3.3.43〉 수밀시공위한 스틸 벤딩 257

〈그림 3.3.44〉 고압 EPS 커버 및 스틸 커버 258

〈그림 3.3.45〉 신형 압착 고무 커버 258

〈그림 3.3.46〉 피복 코팅 도선 258

〈그림 3.3.47〉 표면 코팅된 구리 슬리브 259

〈그림 3.3.48〉 케이블 연결용 커넥터 259

〈그림 3.3.49〉 2선 케이블 연결용 커넥터 259

〈그림 3.3.50〉 케이블 연결용 커넥터 259

〈그림 3.3.51〉 고정형 누수감지 시스템 RTD-1000 264

〈그림 3.3.52〉 원격감시기 사양 265

〈그림 3.3.53〉 개발 중인 포터블 시스템 266

〈그림 3.3.54〉 XL 파이프를 이용한 기존관에서의 누수탐지 방법 267

〈그림 3.3.55〉 XL 파이프를 사용하여 밸브연결부 점프 268

〈그림 3.3.56〉 감지도선 연결용 암놈 슬리브와 숫놈 슬리브 269

〈그림 3.3.57〉 감쇄현상을 줄인 단일 슬리브 269

〈그림 3.3.58〉 각각의 피치간격에 따른 파형 269

〈그림 3.3.59〉 균일간격의 연결선 270

〈그림 3.3.60〉 피복 코팅 도선 270

〈그림 3.3.61〉 RTD-1000 설치 구성도 271

〈그림 3.3.62〉 RTD-1000 설치를 위한 지지대 단면도 272

〈그림 3.3.63〉 포터블누수감지 시스템 (프로토타입 제작중) 272

〈그림 3.3.64〉 수밀 쉬트 삽입 273

〈그림 3.3.65〉 고무링 삽입 273

〈그림 3.3.66〉 윤활제 도포 274

〈그림 3.3.67〉 조인트의 구조와 조인트 커버 조립 274

〈그림 3.3.68〉 조인트 시공 완료 274

〈그림 3.3.69〉 관단방식처리 274

〈그림 3.3.70〉 누수감지 센서 부착 275

〈그림 3.3.71〉 누수 감지선 연결 275

〈그림 3.3.72〉 연결부 검사 275

〈그림 3.3.73〉 조인트 보호 커버링 275

〈그림 3.3.74〉 수밀쉬트로 장착 276

〈그림 3.3.75〉 감지선 연결 테스트 및 매립 276

〈그림 3.3.76〉 받침대 시공 280

〈그림 3.3.77〉 받침대 설치 281

〈그림 3.3.78〉 인입선 연결 281

〈그림 3.3.79〉 접지선 결선 282

〈그림 3.3.80〉 전원선 연결 및 RTD-1000설치 282

〈그림 3.3.81〉 외함 시공 283

〈그림 3.3.82〉 제수변 시공 283

〈그림 3.3.83〉 점검구 개념도 284

〈그림 3.3.84〉 점검구 형태 284

〈그림 3.3.85〉 점검구 설치 1 285

〈그림 3.3.86〉 점검구 설치 2 285

〈그림 3.3.87〉 점검구 설치 3 285

〈그림 3.3.88〉 점검구 설치 4 285

〈그림 3.3.89〉 1단계에서 개발된 누수탐지용 압력 스위치 288

〈그림 3.3.90〉 압력 센서에 누수 유입 전 288

〈그림 3.3.91〉 누수 유입 후 288

〈그림 3.3.92〉 누수감지 센서 289

〈그림 3.3.93〉 실제 설치된 누수감지 센서 289

〈그림 3.3.94〉 운영중인 모니터링 센터 290

〈그림 3.3.95〉 온라인 감시 290

〈그림 3.3.96〉 오프라인 감시 291

〈그림 3.3.97〉 1공구 온라인 시스템 적용 292

〈그림 3.3.98〉 1공구 누수탐지 시스템 구성 293

〈그림 3.3.99〉 수집한 작업일지 295

〈그림 3.3.100〉 탈거된 감지도선 296

〈그림 3.3.101〉 커버 및 스틸 벤딩 297

〈그림 3.3.102〉 펄스 유입으로 인해 발생하는 맥놀이 현상 298

〈그림 3.3.103〉 전자파 차폐 테이프를 이용하여 전자파를 차폐하는 방식 299

〈그림 3.3.104〉 전자파 차폐 테이프 299

〈그림 3.3.105〉 2공구 오프라인 시스템 적용 302

〈그림 3.3.106〉 2공구 누수탐지 시스템 구성 302

〈그림 3.3.107〉 수집한 작업일지 304

〈그림 3.3.108〉 숙성리 지구 온라인 시스템 적용 307

〈그림 3.3.109〉 숙성리 지구 공사구간 개요도 308

〈그림 3.3.110〉 수집한 작업일지 310

〈그림 3.3.111〉 추가 설치 예정지 313

〈그림 3.3.112〉 오성 파출소 옆 새 RTD-1000 설치 받침대 시공 사진 313

〈그림 3.3.113〉 비전웨딩홀 앞 새 RTD-1000 설치 받침대 시공 사진 313

〈그림 3.3.114〉 압착쉬트 재질의 보호커버 314

〈그림 3.3.115〉 현장 시공한 개량형 보호커버 314

〈그림 3.3.116〉 현장 시연회 (평택 이충지구) 319

〈그림 3.3.117〉 RTD-1000 소개 319

〈그림 3.3.118〉 개량된 누수감지센서(침수센서) 320

〈그림 3.3.119〉 개량된 외부보호 커버(상부에 배기공 내장) 320

〈그림 3.3.120〉 개선책 적용한 대전시공 현장 320

〈그림 3.3.121〉 시스템 구성도 321

〈그림 3.3.122〉 위치 관리 시스템의 프로그램 기능도 322

〈그림 3.3.123〉 GPS로부터 수신된 GPGGA 값 323

〈그림 3.3.124〉 GPS 위치 디스플레이 323

〈그림 3.3.125〉 공사 현장 수집 정보 관리 프로그램 325

〈그림 3.3.126〉 현장 수집 자료 추가 326

〈그림 3.3.127〉 현장 사진 추가 327

〈그림 3.3.128〉 관의 세부 정보 328

〈그림 3.3.139〉 현장 수집자료 변경 329

〈그림 3.3.130〉 현장 수집자료 출력 330

〈그림 3.3.131〉 현장 수집자료 미리보기 331

〈그림 3.3.132〉 현장 수집자료 통계 332

〈그림 3.4.1〉 독립형 누수량 수지분석 및 누수저감 최적시스템 334

〈그림 3.4.2〉 GIS기반의 누수량 수지분석 및 누수저감 최적시스템 334

〈그림 3.4.3〉 상수관망 정보관리 시스템 구성도 335

〈그림 3.4.4〉 관망정보시스템 상수도 일반현황 336

〈그림 3.4.5〉 관망정보시스템 상수도 일반현황 337

〈그림 3.4.6〉 상수관망 정보 생산현황 337

〈그림 3.4.7〉 독립형 상수관망정보시스템 (배수관의 재질별 현황) 338

〈그림 3.4.8〉 급수관의 연령별 현황 339

〈그림 3.4.9〉 GIS 기반의 상수관망정보시스템 (급수관의 재질별 현황) 339

〈그림 3.4.10〉 GIS 기반의 상수관망정보시스템(계랑기, 소화전, 급수분기점, 급수연결 수) 340

〈그림 3.4.11〉 누수발생접수 및 복구 처리 수기대장으로 부터 GIS DB 구축 342

〈그림 3.4.12〉 엑셀 누수복구대장으로부터 GIS 형식으로 형식 전환 342

〈그림 3.4.13〉 누수빈도의 공간분석 프로그램의 선택 343

〈그림 3.4.14〉 누수빈도의 공간분석 프로그램의 선택 344

〈그림 3.4.15〉 누수빈도의 공간분석 실행화면 344

〈그림 3.4.16〉 GIS 기반의 누수발생분포프로그램(소블록별 배수관의 누수사고현황) 345

〈그림 3.4.17〉 GIS 기반의 누수발생분포프로그램(소블록별 배수관 연장당 배수관 누수사고건수 및 누수추정량) 345

〈그림 3.4.18〉 특정 블록의 누수발생 지번 346

〈그림 3.4.19〉 급수관 누수발생내용 정보보기 346

〈그림 3.4.20〉 특정 블록의 누수발생 배수관 347

〈그림 3.4.21〉 배수관 누수발생내용 정보보기 347

〈그림 3.4.22〉 누수발생 분포 보고서 348

〈그림 3.4.23〉 누수빈도의 공간분석 입력 348

〈그림 3.4.24〉 원인별 누수발생 현황 (2003, 서울시) 349

〈그림 3.4.25〉 3차년도 연구대상지역의 소블록 351

〈그림 3.4.26〉 블록별 배수관의 평균연령, 21년 이상된 배수관의 비율 및 회주철관의 비율 355

〈그림 3.4.27〉 블록별 급수관의 평균연령, 21년 이상된 급수관의 비율 및 아연도강관의 비율 356

〈그림 3.4.28〉 블록별 누수사고 분석 356

〈그림 3.4.29〉 블록별 배수관연장 당 제수변수 및 소화전수 357

〈그림 3.4.30〉 독립형의 배수관망 건전도 프로그램 361

〈그림 3.4.31〉 독립형의 배수관망 건전도 프로그램 361

〈그림 3.4.32〉 GIS 기반의 배수관망 건전도 프로그램 362

〈그림 3.4.33〉 GIS 기반의 배수관망 건전도 프로그램 362

〈그림 3.4.34〉 연구대상지역의 소블록 분포현황 363

〈그림 3.4.35〉 분류기준에 따른 오분류 비용 366

〈그림 3.4.36〉 파손위험 분포도 366

〈그림 3.4.37〉 연계분석형 배수량 수지분석 프로그램 실행 화면 371

〈그림 3.4.38〉 GIS 기반의 수용가 사용량 분석 프로그램 372

〈그림 3.4.39〉 GIS기반의 배수량 분석 프로그램 372

〈그림 3.4.40〉 야간유량의 성분 375

〈그림 3.4.41〉 배수량 측정용 유량계 및 측정자료 관리시스템 377

〈그림 3.4.42〉 수용가 수도계량기 및 수압계 377

〈그림 3.4.43〉 지역평균 야간수압 측정을 위한 구역별 표고 등고선 379

〈그림 3.4.44〉 가정용 정상 야간사용량의 발생분포 380

〈그림 3.4.45〉 비가정용 정상 야간사용량의 발생분포 381

〈그림 3.4.46〉 가정용 옥내급수관 배경손실량의 발생분포 382

〈그림 3.4.47〉 비가정용 옥내급수관 배경손실량의 발생분포 382

〈그림 3.4.48〉 수압과 옥내급수관 배경손실량과의 관계 383

〈그림 3.4.49〉 옵션 B 검사 시행시의 유입량 변화 384

〈그림 3.4.50〉 물손실량 산정 순서 386

〈그림 3.4.51〉 일 누적유입유량이 최대인 11월 6일(월요일)의 유입유량과 유입수압 현황 387

〈그림 3.4.52〉 일 누적유입유량이 최소인 11월 11일(토요일)의 유입유량과 유입수압 현황 387

〈그림 3.4.53〉 일 누적유입유량이 평균치인 11월 8일(수요일)의 유입유량과 유입수압 현황 388

〈그림 3.4.54〉 A블록의 14개 분구지도 388

〈그림 3.4.55〉 A구역 주간 유입유량 변동 현황 389

〈그림 3.4.56〉 A구역 야간최소유량시기의 순간유량 390

〈그림 3.4.57〉 야간최소유량시의 배경손실량 390

〈그림 3.4.58〉 상수도 관망의 성공적인 누수관리를 위한 4대 요소와 개념 391

〈그림 3.4.59〉 H블록 구역도 393

〈그림 3.4.60〉 H블록 표고 393

〈그림 3.4.61〉 A블록 구역도 394

〈그림 3.4.62〉 A블록 표고 394

〈그림 3.4.63〉 수압자료 기록계(Primelog IP) 395

〈그림 3.4.64〉 대상지역의 실측 수압분포 395

〈그림 3.4.65〉 A블록의 수압자료기록계와 설치 현황 396

〈그림 3.4.66〉 A블록의 수압현황-(월요일) 396

〈그림 3.4.67〉 A블록의 수압현황-(화요일) 397

〈그림 3.4.68〉 A블록의 수압현황-(수요일) 397

〈그림 3.4.69〉 A블록의 수압현황-(목요일) 397

〈그림 3.4.70〉 A블록의 수압현황-(금요일) 398

〈그림 3.4.71〉 A블록의 수압현황-(토요일) 398

〈그림 3.4.72〉 A블록의 수압현황-(일요일) 398

〈그림 3.4.73〉 독립형의 수압분포도 프로그램 399

〈그림 3.4.74〉 GIS 기반의 수압분포도 프로그램 400

〈그림 3.4.75〉 아날로그 수압계의 위치와 수압현황 400

〈그림 3.4.76〉 수압측정보고서 401

〈그림 3.4.77〉 GIS 기반의 수압분포도 프로그램(등수압선 생성프로그램 실행) 402

〈그림 3.4.78〉 GIS 기반의 수압분포도 프로그램 (등수압선) 402

〈그림 3.4.79〉 H 블록 실측 수압 및 시뮬레이션 수압의 비교 403

〈그림 3.4.80〉 The PRV Installation 404

〈그림 3.4.81〉 The pipe network map of Scenario 1 406

〈그림 3.4.82〉 The pipe network map of Scenario 3 407

〈그림 3.4.83〉 The Pipe network map of Srenario 5 407

〈그림 3.4.84〉 누수량 산정과 수압관계식 도출을 위한 연구절차 408

〈그림 3.4.85〉 물 사용량이 최대일 때 유량 및 수압의 일변화(A블록) 409

〈그림 3.4.86〉 측정수압(최소수압시간)/건물의 층수를 고려한 적정수압 분포도 410

〈그림 3.4.87〉 A블록에 설치한 감압밸브 411

〈그림 3.4.88〉 감압밸브 상세도 411

〈그림 3.4.89〉 A블록의 감압밸브 및 유량계 설계도 411

〈그림 3.4.90〉 감압밸브 설치공사 413

〈그림 3.4.91〉 감압전ㆍ후의 유입수압 및 감압의 변화 (수요일) 414

〈그림 3.4.92〉 감압전ㆍ후의 유입수압 및 감압의 변화 (목요일) 414

〈그림 3.4.93〉 감압전ㆍ후의 유입수압 및 감압의 변화 (금요일) 415

〈그림 3.4.94〉 감압된 유입 수압의 분포 416

〈그림 3.4.95〉 감압 전후의 유입지점의 유량 비교 (수요일) 416

〈그림 3.4.96〉 감압 전후의 유입지점의 유량 비교 (목요일) 417

〈그림 3.4.97〉 감압 전후의 유입지점의 유량 비교 (금요일) 417

〈그림 3.4.98〉 데이터로거의 감압 전후의 수압변화(6579지점) 418

〈그림 3.4.99〉 데이터로거의 감압 전후의 수압번화(7123-18지점) 418

〈그림 3.4.100〉 데이터로거의 감압 전후의 수압변화(7180지점) 419

〈그림 3.4.101〉 수압단계시험(Pressure Step-Test)의 결과 422

〈그림 6.1.1〉 진단 계획 수립 예 445

〈그림 6.1.2〉 굴착된 관로의 예(Pipe-to-soil potential 측정 장치 설치) 446

〈그림 6.1.3〉 Cu | (CuSO4) Reference Electrode 446

〈그림 6.1.4〉 표면전위 구배 측정 예 448

〈그림 6.1.5〉 외부 전류 차단시 표면전위구배 측정 예 448

〈그림 6.1.6〉 관체와 토양의 전위 측정 예 449

〈그림 6.1.7〉 수행 기준과 수행척도의 관계(미국) 450

〈그림 6.1.8〉 도ㆍ송ㆍ배수시설을 시스템의 평가방법(일본) 451

〈그림 6.2.1〉 교류 및 직류 전류밀도를 기초로 제시된 음극방식 기준 453

〈그림 6.2.2〉 기존의 고규소주철 양극과 케이블 양극 설치 개념도 454

〈그림 6.2.3〉 기존의 고규소주철 양극과 케이블 양극 설치에 따른 배관의 전위분포 454

〈그림 6.2.4〉 배관 통합관리 프로그램 (미국) 456

〈그림 6.2.5〉 NAVAIR 센서 458

〈그림 6.2.6〉 MAS sensor system의 (a) 구성 및 (b) 형상. 459