표제지

발간사 / 엄연숙

목차

01. 인공신경망 기술을 적용한 빅데이터 분석 상수원 수질예측 : 인공신경망 기술을 활용한 상수원 TOC와 2-MIB 발생 예측 / 박창민 ; 김은정 ; 고상근 ; 정종순 ; 김준일 ; 조은주 ; 박현 ; 김복순 7

요약문 8

1. 서론 13

1.1. 연구 배경 13

1.2. 연구 목적 및 내용 14

2. 문헌 고찰 15

2.1. 총괄적 유기물지표 TOC 15

2.2. 생물기원 냄새물질 2-MIB 17

2.3. 인공신경망 기술 20

2.4. 인공신경망 기술을 활용한 수질예측 사례 23

3. 연구방법 26

3.1. 연구기간 26

3.2. 연구대상(지역) 26

3.3. 수질변화 분석 27

3.4. 인공신경망 기술을 통한 수질예측 27

4. 결과 및 고찰 31

4.1. 취수원에서 TOC와 2-MIB 수질변화 31

4.2. 수질예측 결과 39

4.3. 고찰 45

5. 결론 47

참고 문헌 49

02. 장기관측 자료를 활용한 한강 상수원수 맛·냄새 물질의 발생특성 및 영향인자 분석 / 김은정 ; 박창민 ; 손경인 ; 김준일 ; 조은주 ; 이현주 ; 박현 ; 김복순 51

요약문 52

1. 서론 59

1.1. 연구 배경 59

1.2. 연구 목적 및 내용 60

2. 문헌 고찰 61

3. 연구 방법 62

3.1. 취수원별 장기간 측정 자료 취합 및 데이터베이스 구축 62

3.2. 조류 및 맛·냄새 물질의 시공간적 발생특성 분석 63

3.3. 지점별 맛·냄새 물질 발생의 장기적 변화 경향성 분석 64

3.4. 조류 및 환경인자와 맛·냄새 물질의 상관관계 및 영향인자 분석 64

4. 결과 및 고찰 66

4.1. 조류 및 맛·냄새 물질의 시공간적 발생특성 분석 66

4.2. 지점별 맛·냄새 물질 발생의 장기적 변화 경향성 분석 84

4.3. 조류 및 환경인자와 맛·냄새 물질의 상관관계 및 영향인자 분석 87

5. 결론 107

참고 문헌 109

03. 수질오염사고 영향예측 모의 종합결과 / 김은정 ; 박창민 ; 송경인 ; 김영돈 ; 백경복 ; 박현 ; 김복순 111

요약문 112

1. 서론 117

1.1. 연구 배경 117

1.2. 연구 목적 및 내용 118

2. 문헌 고찰 118

3. 연구 방법 119

3.1. 수질오염사고 영향 예측시스템 개요 119

3.2. EFDC 수질모델 119

3.3. 수질오염사고 시나리오에 의한 취수장 영향 분석 123

3.4. 오염사고 영향예측 시스템 가동 최소유출량 산정 124

4. 결과 및 고찰 125

4.1. 팔당댐 방류량별 취수장 영향 125

4.2. 계절별 취수장 영향 128

4.3. 월계획방류량별 취수장 영향 139

4.4. 오염사고영향 예측 시스템 가동 최소유출량 산정 140

5. 결론 143

참고 문헌 145

04. 상수도계통에서 요오드계 소독부산물 분포 특성 연구 / 윤우현 ; 이인자 ; 김준일 ; 장도일 ; 정관조 ; 박영복 ; 김복순 147

요약문 148

1. 서론 155

1.1. 연구 배경 및 목적 155

2. 요오드계 소독부산물의 특성 및 분석현황 156

2.1. 요오드계 소독부산물의 생성 156

2.2. 요오드계 소독부산물의 독성 158

2.3. 국내·외 분석현황 160

3. 연구 방법 162

3.1. 연구 대상 물질 162

3.2. 표준물질 및 시약 164

3.3. 시료 채수 164

3.4. 표준용액 조제 165

3.5. 전처리 방법 166

3.6. 분석기기 및 조건 168

4. 결과 및 고찰 170

4.1. 분석방법 표준화 170

4.2. 원·정수 및 정수처리공정별 요오드계 소독부산물 분포조사 185

5. 결론 193

참고 문헌 196

05. 차세대염기서열분석법을 활용한 원수·공정수의 원생동물 분포연구 / 한지선 ; 이은숙 ; 최병도 ; 류인철 ; 김복순 199

요약문 200

1. 서론 206

2. 문헌 고찰 207

2.1. 원생동물의 분류 207

2.2. 병원성 원생동물 208

2.3. 원생동물 군집분석 선행연구 209

2.4. 기존연구와의 차별성 211

3. 실험 방법 211

3.1. 실험 대상 211

3.2. 시료채취 및 여과 213

3.3. 시료의 추출과 농축 213

3.4. 유전자 추출 및 차세대염기서열 분석 213

3.5. 현미경 검사 214

4. 결과 및 고찰 214

4.1. 취수원수의 진핵생물 분석결과 214

4.2. 취수원수의 원생동물 유전자 분석결과 217

4.3. 공정수의 진핵생물 분석결과 228

4.4. 공정수의 원생동물 유전자 분석결과 230

4.5. 현미경관찰 결과 241

5. 결론 246

참고 문헌 248

06. 입상활성탄 하부 모래포설을 통한 입자누출저감방안 마련 / 백영애 ; 조우현 ; 이광제 ; 한희선 ; 최영준 251

요약문 252

1. 서론 259

2. 이론적 배경 259

2.1. 문헌고찰 259

2.2. 시설현황 262

3. 연구방법 265

3.1. 컬럼구성 및 운영방법 265

3.2. 분석항목 268

4. 결과 및 고찰 268

4.1. 모래 유효경에 따른 처리효율비교 268

4.2. 정수센터별 활성탄 하부 모래포설 효과분석 277

5. 결론 290

참고 문헌 292

07. CFD를 이용한 오존처리공정 진단 및 개선방안 연구 / 김태균 ; 조완선 ; 송만식 ; 한희선 ; 최영준 295

요약문 296

1. 서론 305

2. 이론적 배경 307

2.1. 암사 오존처리시설 307

2.2. 광암 오존처리시설 308

2.3. 수학적 모델링 309

3. 실험방법 313

3.1. CFD 해석방법 313

3.2. 추적자 실험방법 318

4. 결과 및 고찰 319

4.1. 암사 분배조 진단 및 개선결과 319

4.2. 암사 오존접촉조 진단 및 개선결과 326

4.3. 광암 디퓨져(잔류오존제거설비) 진단 및 개선결과 339

5. 결론 341

참고 문헌 345

08. 구경 50mm 이하 수용가의 수돗물 사용패턴 조사 연구 / 김효일 ; 강진호 ; 유재용 ; 백승학 ; 최영준 347

요약문 348

1. 서론 359

2. 이론적 배경 360

2.1. 상수도 총 급수량 분석 360

2.2. 수도계량기 미감지율 조사방법 361

2.3. 분해능에 따른 물 사용 패턴조사 분류 362

2.4. 최신 기술의 고 분해능 사용량 패턴 조사 363

3. 연구 방법 365

4. 결과 및 고찰 366

4.1. 현장조사용 펄스발신 전자식 수도계량기 제작 366

4.2. 펄스발신 전자식 수도계량기 현장 실증시험 373

4.3. 15~50mm 수용가 수돗물 사용패턴 조사 377

4.4. 고찰 421

5. 결론 423

참고 문헌 427

09. 서울시 하수관로의 침입수 산정방법 연구(군자-2 배수분구 중심으로) / 박선주 ; 경규선 ; 나용운 ; 이광섭 ; 이인화 ; 홍석재 ; 김영돈 ; 고건 ; 안진 ; 최영준 429

요약문 430

1. 서론 437

1.1. 연구 배경 및 목적 437

1.2. 연구 내용 437

2. 연구 동향 439

2.1. 용어의 정의(전영호, 2002) 439

2.2. 불명수의 산정방법 440

2.3. 침입수의 산정방법 440

2.4. 수돗물 사용량 확인방법 446

2.5. 하수유량 측정방법 451

3. 연구 방법 459

3.1. 수돗물 사용량 분석방법 459

3.2. 지하수 사용량 분석방법 462

3.3. 하수도 발생량 측정방법 463

3.4. 유량의 측정방법 466

3.5. 수질의 측정방법 469

3.6. 지하수의 영향 검토 470

4. 결과 및 고찰 474

4.1. 수돗물 사용량 분석결과 474

4.2. 수돗물 외 물사용량 측정결과 475

4.3. 하수도 발생량 측정결과 477

4.4. 일평균 물사용량과 하수발생량 비교 479

4.5. 수돗물 사용량 변화에 따른 하수발생량 비교 480

4.6. 하수수질 481

4.7. 침입수의 산정 482

4.8. 침입수 산정결과 485

5. 결론 485

참고 문헌 487

10. 자산관리시스템 구축을 위한 펌프 및 관로 사례 연구 / 이호원 ; 박찬영 ; 김상은 ; 김세철 ; 차동훈 489

요약문 490

1. 서론 498

2. 연구 목적 및 필요성 499

3. 연구 내용 501

3.1. 연구기간 501

3.2. 연구 내용 및 방법 501

4. 문헌 고찰 502

5. 연구 결과 : 자산관리 단계별 시사점 504

5.1. 인벤토리 데이터베이스(DB) 구축 단계 504

5.2. 운영자료조사 및 기술진단 단계 511

5.3. 잔존수명 예측 단계 520

5.4. 서비스 수준 분석 및 설정 단계 528

5.5. 리스크 분석 및 개량 수요 분석 단계 530

6. 결론 532

참고 문헌 536

2019년 학회 발표 현황 538

2019년 학술지 게재 현황 539

판권기 540

01. 인공신경망 기술을 적용한 빅데이터 분석 상수원 수질예측 : 인공신경망 기술을 활용한 상수원 TOC와 2-MIB 발생 예측 11

표 1. 2-MIB와 Geosmin의 생성과 관련 있는 남조류 17

표 2. 2-MIB(2-methyl- isoborneol)의 물질 특성 18

표 3. 서울시상수도사업본부 맛·냄새물질 관리기준 19

표 4. 다층신경망(MLP) 모델의 입력자료 28

표 5. 연평균 TOC와 2-MIB의 취수원 상·하류 지점 간(자양-광암) 농도 차이 33

표 6. 한강 취수원 상류 팔당호와 남·북한강 연평균 TOC 농도 35

표 7. 수질영향 요인 간 상관관계 38

표 8. 항목별, 방법별 RMSE와 NSE 및 결정계수 비교 44

02. 장기관측 자료를 활용한 한강 상수원수 맛·냄새 물질의 발생특성 및 영향인자 분석 56

표 1. 취수지점별 2-MIB 트렌드 분석 결과 85

표 2. 취수지점별 지오스민 트렌드 분석 결과 85

표 3. 분석자료 유형별 세부항목 88

표 4. 광암취수원 2-MIB 상관분석 결과 90

표 5. 강북취수원 2-MIB 상관분석 결과 90

표 6. 암사취수원 2-MIB 상관분석 결과 91

표 7. 풍납취수원 2-MIB 상관분석 결과 91

표 8. 자양취수원 2-MIB 상관분석 결과 92

표 9. 광암취수원 지오스민 상관분석 결과 93

표 10. 강북취수원 지오스민 상관분석 결과 94

표 11. 암사취수원 지오스민 상관분석 결과 94

표 12. 풍납취수원 지오스민 상관분석 결과 95

표 13. 자양취수원 지오스민 상관분석 결과 95

표 14. 결정나무 분석을 위한 2-MIB 및 지오스민 등급별 농도범위 97

표 15. 2-MIB 20ng/L 이상 자료의 주성분별 인자 100

표 16. 지오스민 20ng/L 이상 자료의 주성분별 인자 101

03. 수질오염사고 영향예측 모의 종합결과 115

표 1. 팔당댐 방류량별 최초 도달시간 126

표 2. 팔당댐 방류량별 최고농도 도달시간 127

표 3. 팔당댐 방류량별 최고 도달농도 127

표 4. 봄 및 가을철 취수장별 사고 오염물질 도달시간 - 무풍 조건 128

표 5. 봄 및 가을철 취수장별 사고 오염물질 도달시간 - 서풍, 12.6m/s 조건 129

표 6. 여름철 취수장별 사고 오염물질 도달시간 - 무풍조건 132

표 7. 여름철 취수장별 사고 오염물질 도달시간 - 동북동풍, 10.9m/s 조건 132

표 8. 겨울철 취수장별 사고 오염물질 도달시간 - 무풍조건 135

표 9. 겨울철 취수장별 사고 오염물질 도달시간 - 서풍, 11.1m/s 조건 136

표 10. 팔당댐 유출 시 취수장별 최초도달 및 종료시간(무풍조건) 139

표 11. 팔당댐 유출 시 취수장별 최초도달 및 종료시간(최빈풍향 및 최대풍속 조건) 140

표 12. 오염물질 10kg 유출 시 팔당댐 방류량별 최고 도달농도 142

표 13. 팔당댐 200 CMS 방류 및 오염물질 10kg 유출 시 최고 도달농도 142

표 14. 오염물질 5kg 유출 시 팔당댐 방류량별 최고 도달농도 142

04. 상수도계통에서 요오드계 소독부산물 분포 특성 연구 152

표 1. I-THMs의 냄새 분류 및 역치 농도 비교 158

표 2. 요오드계 소독부산물별 독성 비교 159

표 3. 요오드계 소독부산물 분석방법 및 검출한계 비교 161

표 4. I-THMs 6항목, I-HAAs 4항목, I-HAcAms 4항목의 물리·화학적 특성 162

표 5. I-THMs 분석을 위한 GC-MS/MS 분석조건 168

표 6. I-HAAs와 I-HAcAms 분석을 위한 LC-MS/MS 분석조건 169

표 7. I-THMs 질량분석 조건 170

표 8. HS-SPME에 사용한 파이버의 종류 171

표 9. I-HAAs와 I-HAcAms 질량분석 조건 178

표 10. I-THMs에 대한 정도관리 결과 182

표 11. 선행연구자의 I-THMs 6항목 MDL 비교 182

표 12. I-HAAs와 I-HAcAms에 대한 정도관리 결과 184

표 13. I-HAAs와 I-HAcAms에 대한 MDL 비교 185

표 14. 선행연구와 본 연구결과의 정수에서 I-THMs 검출농도 비교 190

05. 차세대염기서열분석법을 활용한 원수·공정수의 원생동물 분포연구 204

표 1. 뷔첼리에 의한 원생동물의 분류체계 207

표 2. 병원성 원생동물의 종류 209

표 3. 2019년 1분기 취수원수를 구성하는 원생동물 분류 217

표 4. 2019년 2분기 취수원수를 구성하는 원생동물 분류 220

표 5. 2019년 3분기 취수원수를 구성하는 원생동물 분류 222

표 6. 2019년 4분기 취수원수를 구성하는 원생동물 분류 226

표 7. 2019년 1분기 공정수를 구성하는 원생동물 분류 231

표 8. 2019년 2분기 공정수를 구성하는 원생동물 분류 233

표 9. 2019년 3분기 공정수를 구성하는 원생동물 분류 236

표 10. 2019년 4분기 공정수를 구성하는 원생동물 분류 238

표 11. 취수원수 분기별 현미경 사진(원생동물) 242

표 12. 공정수 분기별 현미경 사진(원생동물) 244

06. 입상활성탄 하부 모래포설을 통한 입자누출저감방안 마련 256

표 1. 서울시 6개 정수센터 입상활성탄지 시설현황 263

표 2. 서울시 6개 정수센터 입상활성탄지 시동방수시설 운영현황 264

표 3. 활성탄 및 모래 유효경별 컬럼구성내용 266

표 4. 입상활성탄 하부 포설대상 모래 품질 266

표 5. 광암, 영등포1 대상 활성탄 유효경별 컬럼구성내용 267

표 6. 분석항목 및 분석장비 268

표 7. 입상활성탄/모래 0.55mm 컬럼 설계값 및 실제 초기손실수두 269

표 8. 입상활성탄/모래 0.64mm 컬럼 설계값 및 실제 초기손실수두 269

표 9. 활성탄 컬럼별 총입자수 측정값 271

표 10. 활성탄 컬럼별 역세척시 팽창률 276

표 11. 활성탄 컬럼별 수처리 효율 277

표 12. 활성탄 컬럼별 역세척시 팽창률 279

표 13. 광암 정수장 대상 컬럼 설계값 및 실제 초기손실수두 280

표 14. 각 컬럼별 TOC 제거효율 290

07. CFD를 이용한 오존처리공정 진단 및 개선방안 연구 302

표 1. 암사 오존처리시설 307

표 2. 광암 오존처리시설 308

표 3. 분배조 초기조건 315

표 4. 추적자 실험을 통한 체류시간 및 유량값 산출 320

표 5. 분배조 계열별 유량분배비율 : CFD 해석결과 vs 추적자 실험값 321

표 6. 분배조 유량분배비율 및 표준편차 : 기존 vs 개선안 322

표 7. 분배조 내 기포분율 및 기포량 분석결과 323

표 8. 분배조 공사 후 오존접촉조(밸브실)과 활성탄흡착지 대기오존농도 326

표 9. 장폭비에 따른 환산계수 327

표 10. 정수센터별 오존접촉조 장폭비 환산계수 327

표 11. 장폭비 환산계수별 효율평가 가이드라인 328

표 12. 암사 정수센터 동절기 불활성하비 329

표 13. 정수지 불활성화비 331

표 14. 오존접촉조 불활성화비 331

표 15. 잔류오존농도에 따른 지아디아 포낭의 불활성화비 331

표 16. 잔류염소농도에 따른 지아디아 포낭의 불활성화비 332

표 17. 오존접촉조와 조정조 내 체류시간과 환산계수 평가 334

표 18. 오존접촉조 개선안에 대한 체류시간, 환산계수 평가 337

표 19. 조정조 개선안 적용에 따른 불활성화비 338

표 20. 출구단면에서 디퓨져별 변동계수 340

08. 구경 50mm 이하 수용가의 수돗물 사용패턴 조사 연구 354

표 1. 무작위 표본추출법에 의한 미감지율 산출 362

표 2. 펄스발신 전자식 수도계량기 신호선 기능 368

표 3. 펄스발신 전자식 수도계량기 유량시험 결과 370

표 4. 현장 실증시험 대상 수용가 현황 373

표 5. 15~50mm 수전 구경별 현황 378

표 6. 15~50mm 수전의 업종별 현황 378

표 7. 15~50mm 구경별·업종별 조사대상 수전 378

표 8. 서울시 수도계량기 유량 기준 379

표 9. 전자식 수도계량기 구경별 펄스발신 주기 380

표 10. 수도사업소별·구경별 조사대상 수전 수 381

표 11. 구경 15mm 수돗물 사용패턴 조사 기간 382

표 12. 1, 2차 수돗물 사용량 평균 비교(15mm) 384

표 13. 1, 2차 수돗물 사용량 평균 비교(20mm) 391

표 14. 조사 대상 업종별 수전 수(20mm) 391

표 15. 1, 2차 수돗물 사용량 평균 비교(20mm) 392

표 16. 조사 대상 업종별 수전 수(25mm) 396

표 17. 1, 2차 수돗물 사용량 평균 비교(25mm) 397

표 18. 조사 대상 업종별 수전 수(32mm) 401

표 19. 1, 2차 수돗물 사용량 평균 비교(32mm) 402

표 20. 조사 대상 업종별 수전 수(40mm) 406

표 21. 1, 2차 수돗물 사용량 평균 비교(40mm) 407

표 22. 조사 대상 업종별 수전 수(50mm) 411

표 23. 1, 2차 수돗물 사용량 평균 비교(50mm) 413

표 24. 15mm 수도계량기 미감지율 산출 결과 418

표 25. 20mm 수도계량기 미감지율 산출 결과 418

표 26. 25mm 수도계량기 미감지율 산출 결과 419

표 27. 32mm 수도계량기 미감지율 산출 결과 419

표 28. 40mm 수도계량기 미감지율 산출 결과 420

표 29. 50mm 수도계량기 미감지율 산출 결과 420

09. 서울시 하수관로의 침입수 산정방법 연구(군자-2 배수분구 중심으로) 434

표 1. 침입수/유입수의 산정방법과 특징 438

표 2. 상하수도 조정명세서 포함 내용 449

표 3. 요금부과 방법에 따른 계량기 구분 450

표 4. 조정명세서 중 수돗물 사용량 관련 내용 450

표 5. 계량기의 구분에 따른 사용량 확인 451

표 6. 위어 폭/관로 폭에 따른 계수 457

표 7. 상수도 계량기 정리 460

표 8. 수돗물 사용량 분석 순서 462

표 9. 지하수 계량기 정리 462

표 10. 레이다 유량계의 수위(수심)측정 제원 466

표 11. 레이다 유량계의 유속(속도)측정 제원 467

표 12. 저류조 펌프 가동 결과값 468

표 13. 자동시료채수기 사양 469

표 14. 측정항목 및 측정 방법 469

표 15. 지반 및 관로 높이 471

표 16. 지하수 수위 관련 명칭 473

표 17. 수돗물 사용량 분석결과 474

표 18. 지하수 사용량 분석 결과 475

표 19. 최근 4년간 주류 출고 현황 476

표 20. 음료류 생산 현황 477

표 21. 주류 및 음료류 생산량 477

표 22. 일평균 하수도 발생량 측정 결과 478

표 23. 일평균 물사용량 및 하수발생량 479

표 24. 청천시 수질측정 결과 482

표 25. 일평균·최저유량-수질 평가방법에 따른 침입수량 484

표 26. 평가방법에 따른 침입수 산정결과 485

10. 자산관리시스템 구축을 위한 펌프 및 관로 사례 연구 496

표 1. 경과년도에 따른 상수도관로 및 취정수장 등의 비율 500

표 2. 펌프와 관로 자산의 유지관리 속성 비교 501

표 3. 자산관리 도입 이점 503

표 4. 본부 상수도시설물 자산 관련 전산 시스템 506

표 5. 각 시스템별 관리 대상 자산 507

표 6. 구축물 범주화 전후(북부수도사업소 구축물) 509

표 7. 예산회계관리시스템과 물품관리시스템 물품현황 비교 510

표 8. 예산회계관리시스템과 상수도 GIS 시스템의 자산번호 511

표 9. 상수도 GIS 시스템 속성 511

표 10. 정수센터 모터펌프 현황(2019년 기준) 512

표 11. 수도사업소(가압장, 증압장) 모터펌프 현황(2018년 기준) 513

표 12. 펌프의 연령에 따른 평가등급 분류 515

표 13. 지하안전관리에 관한 특별법의 안전관리 점검 항목 518

표 14. 상수도관의 내용연수 521

표 15. 덕타일주철관 수명 문헌 조사 522

표 16. 관로 진단 평가 방법 522

표 17. 누수건수를 이용한 관 교체 의사결정 해외 사례 523

표 18. Philadelphia Water Department의 관로 교체 의사결정 체계 524

표 19. 덕타일주철관의 매설년도와 매설년차별 누수 건수 분석 526

표 20. 등급별 누수건수/(km·년)에 도달하는 매설년차 추정 528

표 21. 리스크 평가 530