Application of peak load for industrial water treatment plant design

1. 서 론

공업용수는 공업(제조업)의 작업공정에서 세정용수, 냉각용수, 원료용수, 제품처리용수, 보일러용수 등 제 품을 생산하는 공정과 설비의 세척, 냉각, 가동 등에 사용되는 용수를 말한다(MOE and MOLIT, 2014).

국내 공업용수 생산 및 공급은 생활용수와 마찬가 지로 지방상수도 및 광역상수도로 구분할 수 있다.

2013년 기준으로 공업용수 정수장의 총시설용량은 2,012.5천 m

/일이며 이중 광역상수도의 비중은 57.2%

이다. 지방상수도의 공업용수 총시설용량 862천 m

/일 중 73%가 침전방식으로 26%가 급속여과방식으로 공 업용수를 생산하고 있다. 한편, 광역상수도 공업용수

Received 19 January 2016, revised 29 February 2016, accepted 14 March 2016

*

Corresponding author: Jinkeun Kim (E-mail: [email protected])

도 취수 및 정수 시설용량은 각각 3,694천 m

/일, 1,150천 m

/일이며, 이는 광역상수도 취수 및 정수 총 시설용량의 각각 20.8%, 13.1%를 차지한다(MOLIT, 2015; K-water, 2016).

생활용수 정수장 시설규모 결정의 근거가 되는 계 획정수량은 계획1일최대급수량 이외에 정수장내의 작 업수량 등을 감안하여 결정한다. 계획정수량 산정을 위해서는 우선 , 목표 연도를 설정하고, 계획1인1일평 균급수량을 결정하며, 여기에 목표 유수율을 적용하여 계획1인1일 평균 급수량을 산정하고, 첨두부하율(일최 대급수량/일평균급수량)를 곱하여 계획1인1일 최대급 수량을 산정하게 된다(KWWA, 2010). 즉, 생활용수 정 수장의 시설용량 계획은 매년 수도사업자별로 조사된 상수도통계 등을 토대로 1인1일물급수량, 유수율, 첨두 부하율 , 장래 수요변화 등을 고려하여 결정하고 있다.

공업용수 정수장 설계시 첨두부하 적용방안

Application of peak load for industrial water treatment plant design

김진근^1*･이희남¹･김두일²･구자용³･현인환²

Jinkeun Kim

･Heenam Lee

･Dooil Kim

･Jayong Koo

･Inhwan Hyun

1

제주대학교 환경공학과,

단국대학교,

서울시립대학교

1

Dept. of Environmental Engineering, Jeju National University,

Dankook Univ.,

Univ. of Seoul

ABSTRACT

Peak load rate(i.e., maximum daily flow/average daily flow) has not been considered for industrial water demand planning in Korea to date, while area unit method based on average daily flow has been applied to decide capacity of industrial water treatment plants(WTPs). Designers of industrial WTPs has assumed that peak load would not exist if operation rate of factories in industrial sites were close to 100%. However, peak load rates were calculated as 1.10~2.53 based on daily water flow from 2009 to 2014 for 9 industrial WTPs which have been operated more than 9 years(9-38 years).

Furthermore, average operation rates of 9 industrial WTPs was less than 70% which means current area unit method has tendency to overestimate water demand. Therefore, it is not reasonable to consider peak load for the calculation of water demand under current area unit method application to prevent overestimation. However, for the precise future industrial water demand calculation more precise data gathering for average daily flow and consideration of peak load rate are recommended.

Key words: Industrial water, Operation rate, Peak load, Water treatment facility design

주제어: 공업용수, 가동률, 첨두부하, 정수시설설계

특히 생활용수의 첨두부하율은 수용가 규모와 연관성 이 매우 크며 5개년(2001~2005년) 상수도 통계 자료를 토대로 도출된 인구규모별 첨두부하율을 Table 1과 같 이 적용하고 있다(MOE and MOLIT, 2014).

한편, 공업용수 수요량 추정 방법에는 일반적으로 계획입지에 대해서 외삽법과 원단위 적용법이 있는 데, 외삽법은 과거 이용 실적량의 변화추이를 회귀분 석하여 장래 수요량을 추정하는 방법으로 공단별 과 거자료가 충분히 조사되어야 한다. 현재 국내에서는 공업용수 급수량과 관련된 통계자료도 매우 적고, 조 사 기관 및 조사방법에 따라 통계자료에 차이가 있다.

따라서 국내에서 대부분의 공업용수 정수장의 계획정 수량은 외삽법 보다는 업종별 과거 1일평균급수량에 근거한 원단위법을 통해 결정하고 있다.

공업용수 정수장 시설규모 설계에 적용되는 원단위 법에는 크게 부지면적당 원단위법, 종업원수당 원단 위법, 생산액 원단위법과 계량모형을 이용한 공업용 수 수요함수 이용방법 등이 있다. 일반적으로 사용되 는 부지면적당 원단위법은 단기 예측의 정도가 상대 적으로 양호하고, 적용사례가 다수 있으며 자료취득 및 분석이 용이하다는 장점이 있으나 기존 시설의 용 수량 변화시에는 가동률, 입주율 등의 변수 적용이 필 요하다는 단점이 있다(MOLTMA, 2012). 가장 최근에 수립된 2025 수도정비기본계획(광역상수도 및 공업용 수도) 변경에서도 공업용수 수요량 산정시 부지면적 당 원단위를 적용하였다(MOLIT, 2015)

공업단지 내에서의 공업용수 사용량은 업종, 입주율, 가동률, 조업형태, 업체규모, 위치지역 등에 따라 상이 할 수 있다. 또한 합리적인 공업용수 시설규모를 산정하 기 위해서는 오랜 기간 축적된 공업용수 급수량 자료가 있어야 하나 현실적으로 자료가 매우 미흡한 상황이며, 부정확한 통계자료에 근거한 원단위법 적용을 통해 공 업용수 정수장 시설규모를 결정할 경우에는 정수장 시 설규모의 과다 또는 과소 설계가 발생할 수 있다.

국내 대부분의 공업용수 정수장 설계에 적용되었던 부지면적 원단위는 연간공업용수 급수량 자료를 바탕 으로 일평균급수량을 구하여 산출되었다. 생활용수의

경우에는 계획정수량 산정시 일평균급수량×첨두부하 율을 고려하나 국내 공업용수의 경우 계획정수량 설 계시 첨두부하율을 미적용하고 있는데 이에 대한 타 당성 검토가 필요한 시점이다.

따라서 본 연구에서는 국내 공업용수 정수장의 첨 두부하 적용과 관련된 현황평가, 공업용수 정수장 설 계기준 상의 첨두부하 기준 적용 현황, 광역상수도 공 업용수 정수장 급수량의 첨두부하 분석, 공업용수 정 수장 시설용량 설계시 첨두부하 적용방안 등을 검토 하여 향후 공업용수 정수장 시설용량 설계시 근거 자 료로 활용될 수 있도록 하였다.

2. 한국과 일본의 공업용수 첨두부하 적용 현황

2.1 한국

상수도시설기준(KWWA, 2010)에서는 생활용수 공 급을 위한 정수처리 시설에서 일최대급수량을 결정하 기 위한 요소로 일최대급수량을 일평균급수량으로 나 눈 값을 첨두부하율(일최대급수량/일평균급수량)로 정 의하고 계획정수량 결정시 활용하고 있으나, 공업용수 의 첨두부하에 대해서는 별도로 기술된 사항이 없다.

국내에서 공업용수 정수장 용량 결정시에는 대부분 면적 원단위를 적용하였는데 이는 1년간의 용수급수량 을 해당업체의 부지면적으로 나누어 산정한 일평균급 수량을 근거로 하고 있다 . 즉 국내 공업용수 정수장 시 설용량 결정에는 일평균급수량 자료를 적용하며, 첨두 부하를 고려하고 있지 않은데 이를 과거 설계자들이 산 업단지의 가동률이 100%에 도달하게 되면 항시 일정하 게 용수가 공급되므로 첨두부하가 존재하지 않을 것으 로 가정하였기 때문으로 판단된다(MOLTMA, 2012).

2.2 일본

일본의 수도시설설계지침(JWWA, 2012)에서는 한국 과 유사하게 생활용수의 일최대급수량 산정을 위한 첨 두부하에 대한 개념을 명시하고 있다. 일본에서는 국내 Table 1. Relationship between served population and peak load

Served pop.

(×10,000) 0~1 1~2 2~5 5~10 10~25 25~50 50~100 >100

Peak load 1.51 1.45 1.40 1.36 1.31 1.27 1.23 1.19

에서 사용하는 첨두부하율 대신 부하율이란 용어를 사 용하고 있는데, 부하율은 급수량 변동의 크기를 말하는 것으로 일평균급수량을 일최대급수량을 나눈 값(일평 균급수량/일최대급수량)으로 정의하고 있다. 따라서 일 본에서는 계획일최대급수량을 계획일평균급수량/계획 부하율로 제시하고 있다. 한국에서 적용하는 첨두부하 율은 1보다 큰 값이 되고 일본에서 적용하는 부하율은 1보다 작은 값이 되는데 양자는 역수의 관계가 있다.

한편, 공업용수 수도시설 설계에 관한 사항은 공업 용수도시설설계지침․해설서(JIWA, 2004)에서 규정하 고 있다. 일본에서는 1958년(昭和33년) 일본공업용수 협회(JIWA)가 사단법인 형태로 설립되었고, 2004년 공업용수도시설설계지침․해설서를 제정하였다. 해당 지침은 총7장으로 구성되어 있으며, 각각은 ① 총설

② 취수, 저수시설 ③ 도수시설, ④ 정수시설, ⑤ 송 수시설, ⑥ 배수시설, ⑦ 기계, 전기, 계장시설이다.

공업용수의 수요량 산정 및 정수시설의 계획정수량 산정 등과 관련된 내용은 ① 총설과 ④ 정수시설부분 에 기술되어 있다. 우선 1.1.2절 기본방침에서 공업용 수도는 속성상 선행투자의 성격이 강하므로 계획 및 건설단계에서부터 충분한 계획성이 필요함을 명시하 고 있으며, 계획단계에서는 특히 시설규모(급수구역, 급수량(계획년도, 급수공장)), 수원(수원종류, 취수지 점, 취수량, 수질), 기본설계(주요시설의 배치, 구조, 수리계산, 구조계산, 대략 사업비) 등에 대한 검토 필 요성을 명시하고 있다.

공업용수시설의 계획규모(1.2절)와 관련해서는 지역 개발 계획, 장래 수요량, 경제성 및 수원의 상황 등을 고려하고 계획 규모를 결정하고, 연차 계획은 대체로 10년 후를 목표로 한다고 제시하고 있다. 수요량 추정과 관련해서는 수요량이 확정된 공사장에 대해서는 그 수 량에 따라야 하고, 기타 공장에 대해서는 기존 공장의 유량을 참고로 한다고 규정하고 있다. 기존 공장에 있어 서는, 현재 사용 수량, 사용 형태(특히, 첨두부하율), 향 후 생산 확장 계획에 대해서 설문 조사와 직접 면접 조 사를 실시하고, 정확히 수요량을 파악하여야 한다고 명 시하고 있다. 즉 해당 공장에서의 평균 사용수량, 첨두 부하, 향후 확장계획을 고려하여야 한다.

시설용량 설계(1.4절)와 관련하여 각 시설의 설계에 있어서는, 수요의 연차 변화, 급수 시간 변동 등을 고 려하고 효율적, 경제적인 시설 설계 용량을 결정한다 라고 기술하고 있다. 또한, 4장에서는 정수시설에 대

해서 기술하고 있으며 , 공업용수 정수장 설계시 계획 정수량은 계획일최대급수량을 기준으로 하고, 여기에 손실수량으로 처리수량의 약 5%를 더하여 결정한다 고 명시하고 있다.

공업용수 수요량 산정과 관련하여 일본공업용수협 회(2004)에서 발간한 공업용수도시설설계지침･해설서 의 주요 내용은 다음과 같다.

① 수요량 추정시에는 수요량이 확정된 경우에는 그 수량에 따르고, 기타 공장은 기존 공장의 유량을 참고로 한다. 기존 공장에 있어서는, 현재 사용 수량, 첨두부하, 생산 확장 계획에 대해서 조사 등을 실시하 여 정확한 수요량을 파악해야 한다.

② 피크부하의 발현은 공업단지내의 업종구성, 조 업체계 등에 따라 상이할 수 있으므로 피크부하 대응 을 시뮬레이션을 통해 수도시설 전체로 운영하여 과 다 설계가 발행하지 않도록 유의한다(즉 개별공장별 로 피크부하율을 고려하여 수요량을 추정할 경우 과 다수요가 발생할 가능성이 있음). 또한, 중소기업의 비율이 높은 계획 급수 구역의 경우에는 조업 상황, 수수 탱크의 용량을 감안하고 배수 시설 설계 용량에 여유를 취하는 것이 바람직하다.

요약하면, 일본공업용수협회에서 발간한 공업용수 도시설설계지침･해설서에서는 공업용수 정수장 설계 시 계획정수량은 1.05×계획일최대급수량으로 설계하 고 계획일최대급수량은 일평균급수량×피크부하를 통 해서 산출가능하다. 단, 수요량 추정시 개별 공장별로 첨두부하를 모두 고려할 경우에는 과다설계가 발생할 수 있기 때문에 개별 공장의 업종구성, 조업체계 등을 고려하여 개별공장이 아닌 전체 급수량의 첨두부하를 고려하여 설계에 반영하여야 한다라고 명시하고 있다 (JIWA, 2004).

국내에서 공업용수 수요량 산정시 첨두부하를 적용 하지 않는데 반하여 일본에서는 공업용수 수요량 산 정시 첨두부하를 고려해야 함을 공업용수도시설설계 지침에 명문화하여 적용하고 있다.

3. 광역상수도 공업용수 정수장의 첨두 부하 분석

공업용수(침전수)를 생산하여 공급하는 K-water의 9

개 광역상수도 공업용수 정수장을 대상으로 공단의

특성, 6년(2009년~2014년)간의 일급수량 자료를 분석 하여 연도별 일평균급수량, 일최대급수량, 첨두부하율 을 산정하여 Table 2 및 Fig. 1에 나타내었다(KICOX, 2015; K-water, 2016).

본 연구에서 적용된 용어의 정의는 다음과 같다.

• 일최대급수량(A) = 1년간 일급수량 값의 최대값

• 일평균급수량(B) = 1년간 일급수량 값의 평균값

• 첨두부하율 = A/B

• 가동률 = A/정수장 시설용량

• 이용률 = B/정수장 시설용량

A정수장은 운송장비, 기계, 석유화학업종이 주를 이루며 2014년 기준 총입주업체가 269개소이고 이중 249개 업체가 가동중인 국가산업단지에 공업용수(침 전수)를 공급중이다. 최근 6년(2009년~2014년)간 년도 별 가동율은 각각 53.7%, 41.3%, 44.8%, 46.6%, 61.1%, 49.2%를 나타내고 있다. 첨두부하는 동일 기간 동안 에 1.38∼1.82(평균 : 1.57)로 상대적으로 높게 나타났 고 이용률은 29.9%~33.5%로 낮은 것으로 조사되었다.

용수공급은 1994년 8월에 시작되어 20년 이상 지속되 고 있으며, 연도별 공급량은 큰 변동이 없었다.

B정수장은 운송장비, 석유화학, 철강, 비금속 및 기 계업종 등으로 구성된 2개 산업단지에 1995년 4월부 터 공업용수(침전수)를 공급중이며 조사기간 동안 연 도별 이용률은 50.7%~70.3%로 나타났다. 2011년까지 는 용수급수량이 지속적으로 증가하였으나, 2012년 이후에는 정체상태를 나타내고 있는 것으로 평가된 다. 연도별 첨두부하율은 1.14~1.29(평균 : 1.20)로 나 타났다.

C정수장은 철강, 기계, 전기, 전자 등을 주 업종으 로 하는 국가공단에 1992년 8월부터 공업용수(침전수) 를 공급중이며 조사기간중 연도별 이용률은 33.5%~37.7%로 나타났다. 이용률은 2010년을 정점으 로 정체 수준으로 평가된다. 매년 2회의 최저 급수량 이 설과 추석명절 연휴에 주기적으로 나타났으며 연 도별 첨두부하율은 1.25~1.95(평균 : 1.41)였고, 2014년 의 경우 1.95로 대폭 상승한 것으로 조사되었다.

D정수장은 기계, 화학, 자동차 관련 업체를 주 업종 으로 하는 공단지역에 2000년 1월부터 용수공급을 시 작하였으며, 연도별 이용률은 13.0%∼71.7%를 나타났 고 이용률은 2013년부터 큰 폭으로 증가하였다. 특히 2012.6.15일부터 대산5사의 자체 취수원인 대호지의 극심한 가뭄으로 인하여 자체 취수가 불가능해짐에 따라 D정수장에서 신규로 대산5사에 용수를 공급하 여 급수량이 일시에 급증하였다. 첨두부하율은 1.13~1.80(평균 : 1.40)으로 나타났으며, 대산5사의 가 뭄으로 인해 급수량이 급격하게 증가한 2012년을 제 외하면 첨두부하율은 높지 않은 것으로 평가된다.

E정수장은 비철금속공업, 정유 및 유류비축, 화학펄 프공업의 육성과 이의 연관공업 등을 주 업종으로 하 는 국가산업단지에 1977년부터 공업용수를 공급하는 정수장으로서 연도별 이용률은 53.3%~62.7%로 나타 났다. 첨두부하는 1.10∼1.20(평균 : 1.15)로 매우 안정 적이며, 일급수량의 경우 계절적 경향성이 관찰되었 고, 하절기에 다소 높은 것으로 조사되었다.

F정수장은 2003년 12월부터 공업용수 공급을 시작 하였으며 연도별 이용률은 88.3%∼107.3%를 나타내 고 있다. 이용률은 2012년을 정점으로 다소 감소하는 Table 2. Annual daily industrial water supply status(2009-2014) (unit : m

/day)

WTP E.Y. Cap. 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Ave. Max. P.L. Ave. Max. P.L. Ave. Max. P.L. Ave. Max. P.L. Ave. Max. P.L. Ave. Max. P.L.

A 1994 57,500 17,301 30,900 1.79 17,173 23,770 1.38 18,263 25,757 1.41 18,467 26,784 1.45 19,275 35,113 1.82 17,904 28,310 1.58

B 1995 130,000 65,853 81,200 1.23 72,225 93,070 1.29 89,539 108,180 1.21 90,965 105,700 1.16 88,931 101,400 1.14 91,416 109,500 1.20

C 1992 157,000 52,667 67,900 1.29 59,131 76,396 1.29 57,825 74,400 1.29 58,020 72,800 1.25 57,326 78,200 1.36 52,558 102,400 1.95

D 2000 350,000 45,610 77,500 1.70 85,630 115,220 1.35 104,094 125,000 1.20 160,276 288,230 1.80 218,051 260,440 1.19 250,957 284,093 1.13

E 1978 341,000 181,917 217,730 1.20 190,197 221,700 1.17 206,887 233,020 1.13 213,938 241,890 1.13 211,004 242,638 1.15 210,390 231,560 1.10

F 2003 63,000 59,288 72,332 1.22 62,230 72,456 1.16 65,570 78,348 1.19 69,480 90,800 1.31 67,582 76,170 1.13 55,643 64,844 1.17

G 2002 193,000 62,118 79,950 1.29 69,623 93,099 1.34 82,632 110,002 1.33 107,877 144,996 1.34 98,472 119,364 1.21 103,887 123,779 1.19

H 2000 20,000 418 813 1.94 526 850 1.62 937 2,372 2.53 1,805 3,409 1.89 2,413 3,684 1.53 3,209 4,753 1.48

I 2007 222,000 56,270 74,650 1.33 89,942 122,480 1.36 122,499 144,300 1.18 142,299 159,700 1.12 143,657 159,200 1.11 154,057 189,100 1.23

E.Y. = established year, P.L. = peak load

것으로 나타났으나, 2014년 현재에도 가동율은 100%

를 상회하는 것으로 조사되었다. 첨두부하는 1.13∼

1.31(평균 : 1.20) 범위로 안정적으로 나타나고 있다.

G정수장은 1998년 1월부터 공업용수(침전수)를 공 급하고 있으며, 조사대상 기간중 2012년도에 최대급 수량을 보였으며, 이후 완만한 감소 및 정체현상을 보 이고 있다. 연도별 이용률은 32.2%∼55.9%, 첨두부하 는 1.19∼1.34(평균 : 1.28) 범위로 나타났다.

H정수장의 2000년 6월부터 공업용수(침전수)를 공 급하고 있으며, 급수량은 지속적인 증가세이고 연도 별 이용률은 2.1%∼16.0%로 매우 낮은 수준을 나타내 고 있다. 첨두부하는 1.48∼2.53(평균 : 1.83)으로 비교 적 높게 나타났다.

I정수장은 전기, 전자업종이 주를 이루고 있는 일반 산업단지에 2007년 1월부터 공업용수 공급하고 있다.

정수장 이용률은 2009년 25.3%에서 2014년 69.4%로 지속적으로 증가하고 있다. 한편, 산업단지내 대부분

의 공업용수를 사용하는 L사의 생산라인들은 일별로 생산량의 변화가 크지 않아 공업용수의 일급수량 변 동 폭도 적어 최근 6년(2009년~2014년)간 첨두부하율 은 1.11~1.36(평균 : 1.22)으로 낮게 조사되었다.

한편, 조사대상인 광역상수도 공업용수 정수장 9개 소는 준공연도가 1978~2007년으로 실제 가동기간은 9 년~38년 정도이다. 국가공단은 약 7년이면 공업용수 의 수요 증가율이 100% 수준임을 고려할 경우 (MOLTMA, 2012), 대부분의 정수장에서 당초 설계시 고려한 용수 수요를 충족시켜야 하나, 9개 정수장의 가동률 범위는 23.8∼102.9%이고, 산술평균할 경우 69.3% 수준으로 다소 저조한 것으로 파악된다. 수도 시설의 개량, 갱신 등을 고려한 예비용량의 필요성을 고려하더라도 가동률 80%를 하회하는 정수장의 경우 에는 최초 설계시 과다설계의 경향이 일부 있다고 판단 된다 . 특히 A정수장의 경우 운영기간이 약 20년이 되었 음에도 불구하고 이용률은 33.5%, 가동률은 49.2%로

Fig. 1. Daily industrial water supply trend(2009-2014).

매우 저조한 것으로 나타났다. Fig. 2는 광역상수도 공 업용수 정수장 운영기간에 따른 가동률과 이용률 현 황을, Fig. 3은 정수장 시설용량 규모별 가동률과 이용 률 현황을 나타내며, 정수장 운영기간, 시설용량 규모 와 정수장 이용률 및 가동률간의 상관관계는 높지 않 은 것으로 평가되었다.

광역상수도 공업용수 공급 9개 정수장의 6년간 (2009년~2014년) 일급수량 자료를 바탕으로 일평균급 수량과 첨두부하율간의 상관관계를 분석한 결과는 Fig. 4 에 나타냈으며, 상관계수(R

)는 0.58로 분석되었다. 조사 기간중 정수장별 연도별 첨두부하율은 1.10(E정수장, 2014년)∼2.53(H정수장, 2011년)으로 나타났으며,

Fig. 2. Operation rate(O.R.) and utilization rate(U.R.) vs operation period.

Fig. 3. Operation rate(O.R.) and utilization rate(U.R.) vs.

water treatment plant(WTP) capacity.

일평균급수량과 년도별 평균 첨두부하율의 회귀방정 식은 다음 식과 같이 도출되었다.

첨두부하율 = 2.83-0.31355log

(정수장 일평균급수량), r

=0.73 (1)

연도별 일평균급수량과 첨두부하율간의 상관관계 를 도출한 회귀방정식으로 토대로 일평균급수량 구간 별로 공업용수 첨두부하율 값을 산정한 결과는 Table 3과 같다.

과거, 공업용수 계획 수요량 산정시에는 일평균급 수량에 근거한 면적원단위를 주로 적용하였고, 첨두 부하율은 고려하지 않았는데 이는 설계자들이 공장 설비의 가동율이 100%일 때 일급수량의 변동 패턴이 거의 없고, 대규모 공단의 경우 자체 배수지를 포함하 는 경우가 많아 첨두부하율을 고려할 필요성이 매우 낮을 것으로 가정하였기 때문으로 추정된다 (MOLTMA, 2012). 그러나, 본 연구를 통해 광역상수 도 공업용수도 급수량을 분석한 결과 첨두부하율의 범위가 1.10~2.53 정도로 나타나 실제 운영에서는 첨 두부하율이 존재하는 것으로 나타났다.

한편, 금번 연구결과는 산업단지 입주업체의 입주 율, 가동률, 업종, 기상요인, 조업형태 등 다양한 변수 가 고려되지 못하고 광역상수도 공업용수 정수장의 일급수량을 중심으로 6년간(2009년~2014년)의 운영

Fig. 4. Annual daily water supply average vs. peak load(

2009-2014).

Table 3. Relationship between served water quantity and peak load Served quantity

(×1,000 m

/d) 0.5∼1 1∼5 5∼10 10∼50 50∼100 100∼300 300∼500

Peak load 1.93 1.76 1.61 1.45 1.30 1.17 1.07

자료를 분석한 결과로 기존 산업단지의 수요량 및 향 후 용수 수요 증가에 대비한 공업용수 정수장의 신설 및 확장공사 계획 수립시에는 참고가 가능할 것으로 판단되나, 계획 산업단지에 적용하기 위해서는 현장 특성을 고려한 추가적인 연구 및 검토가 필요하다.

4. 결 론

현재까지 국내에서 공업용수 수요량 산정시 첨두부 하율을 적용한 사례는 없으며, 대부분 면적원단위를 적용하였다. 면적원단위는 기본적으로 기존 공단지역 의 일평균 용수급수량을 바탕으로 산정하고 있으며, 기존 공단지역의 업종, 조업형태, 입주율, 가동률 등에 대한 정확한 자료의 미비로 인하여 대부분 과다설계 되는 경향이 발생하고 있다.

공업용수 수요량 산정시 첨두부하율이 고려되지 않 은 이유는, 공장 설비의 가동율이 100%일 때 일급수 량의 변동 패턴이 거의 없고, 대규모 공단의 경우 자 체 배수지를 포함하는 경우가 많아 첨두부하율을 고 려할 필요성이 매우 낮을 것으로 가정하였기 때문으 로 추정된다. 그러나 광역상수도 공업용수 정수장 9개 소의 6년간 일급수량 자료를 분석한 결과 연도별 첨 두부하율이 1.10~2.53 정도로 나타나 실제 운영에서는 첨두부하율이 존재하는 것으로 나타났다.

따라서 보다 정확한 공업용수 정수장의 계획정수량 을 결정하기 위해서는 기존 공단의 경우에는 공업용 수 일평균급수량 자료를 도출하고 여기에 Table 3에서 제안된 공급규모별 첨두부하율을 고려하여 산정하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 향후 공업용수 수요 량 산정시 첨두부하율을 적용하기 위해서는 해당 공 단의 일평균급수량, 입주율, 가동율, 조업형태 등에 대 한 추가적인 자료조사 및 연구검토가 필요하다.

공업용수 수요량 산정시 기존의 면적원단위법을 적 용할 경우에는 수요량 예측에 일부 과다설계가 발생 하는 현실을 고려하여 현행과 같이 첨두부하율을 적 용하지 않는 것이 타당한 것으로 파악된다. 그러나 장 기적으로는 보다 정확한 계획정수량 산정을 위해서는 체계적이고 주기적으로 조사된 용수급수량 자료를 토 대로 일평균용수급수량을 도출하고 여기에 급수량 규 모별 첨두부하율을 적용하는 것이 합리적인 것으로 판단된다.

사 사

이 논문은 2016학년도 제주대학교 교원성과지원사 업에 의하여 연구되었음. 연구에 도움을 주신 K-water 관계자분께 감사드립니다.

References

JIWA(Japanese Industrial Water Association) (2004). Design guidelines for industrial water supply.

JWWA(Japanese Water Works Association) (2012). Design guidelines for water supply.

KICOX(Korea Industrial Complex Corporation) (2015).

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K-water (2016). www.kwater.or.kr (Jan. 16, 2016).

KWWA(Korea Water and Wastewater Works Association) (2010). Standards for water supply facilities.

MOE(Ministry of Environment), MOLIT(Ministry of Land, Infrastructure and Transport) (2014). Handbook for water demand forecast.

MOLIT (2015). 2025 Modification of water maintenance master plan.

MOLTMA(Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs)

(2012). Guidelines for water supply demand forecast.