1. 서 론
우리나라 상수도는 1970년부터 1980년대 사 이에 시설보급 및 확장이 가장 활발하였으며 그 결과 2010년 말 정수시설은 시설용량 28,908천 m3/일까지 확대되어 급수보급률이 97.7 %로 달 해 전국 대부분의 시민들이 상수도를 공급 받을 수 있게 되었다. 이런 상수도에 대한 양적 성장과 더불어 최근 들어서는 국민들의 소득수준이 향상
되면서 수도에 대한 요구도 다양화·고급화되고 있으며 급수서비스에 대한 요구수준은 점점 높아 져 가고 있다. 단지 수량 측면에서의 만족 뿐 만 아니라 안전하고 안정적인 용수공급에 대한 욕구 가 증가하고 있는 것이 현실이며, 이는 단수에 의 한 일상생활의 불편함과 업무의 중단에 따른 손실 방지의 가치가 증대되고 있음을 의미한다. 결국, 수돗물 공급은 공급자 위주의 시대가 저물고 소비 자 중심에 서는 시대가 도래하고 있다는 것을 증 명하고 있는 것이다. 이 때문에 현재 상수도사업 의 방향은 신규용수공급을 위한 신설과 확장위주 가 아니라, 기존 시설의 개량사업을 중심으로 이
•Received 01 April 2013, revised 28 August
1, 30 November
22013, accepted 02 December 2013.
* Corresponding author: Tel : +82-42-870-7501 Fax : +82-42-870-7549 E-mail : [email protected]
Hydraulic Adequacy of Connection Pipes in Water Supply Systems for Contingencies
비상시 용수공급을 위한 상수도 연계관로의 수리적 적정성 평가
Wanseob Han
1
·Kwansoo Jung2
·Juhwan Kim1*
한완섭1·정관수2·김주환1*
1
한국수자원공사·
2충남대학교 토목공학과
Abstract : Although stable and safe drinking water supply to the customers is a basic function of multi-regional water supply systems in Korea, most systems have their vulnerabilities in emergency time due to the branch-type. Application of connections from the other water supply system can provide a solutions for these tentative problems. This paper describes reduction plan- ning of water supply accidents that can minimize a service interruption to customers in multi-regional water supply system by connecting pipe lines between local water supply systems in Mokpo city areas. The result of this study shows that Juam dam multi-regional water supply systems can cover all of the water shortage in southern parts of Jeonnam multi-regional water supply systems by transmitting water through connected pipes between local networks. This can be effective to supply water interac- tively in various contingencies, when a pipe line accident occurs in southern area of Jeonnam multi-regional water supply systems.
On the contrary, southern area of Jeonnam multi-regional water supply systems can cover 99.5 %(62,500 m
3/day) of the water shortage of Juam dam multi-regional water supply systems when service interruptions caused by various pipe accidents occur in the system.
Key words : Pipe accident, contingent water supply, connection pipe, hydraulic analysis
주제어 : 관로사고, 비상시 용수공급, 연계관로, 관망해석
적이면서 안전한 상수도 공급을 동시에 추구하 는 방향으로 수도시설 패러다임이 전환되고 있 는 실정이다. 현재 상수도는 시설은 정수시설 뿐 만 아니라 관로시설 또한 경과년수가 오래되어 수도시설 역할을 안정적으로 유지하기가 어려울 정도로 노후화가 심각하여 진행되고 있어 수도 사고가 빈번하게 발생되고 있으며, 발생빈도 또 한 점점 증가하고 있는 현실은 피할 수 없는 사실 이다. 이렇듯 최근의 추세를 반영하여 정부에서 는 수도시설을 안전하게 유지하고 관리하는 방 안 즉, 수도시설에 대한 안정화사업을 다각적으 로 검토하고 있으며 점차 구체화되어 최근 관련 계획들이 수립되고 있는 등 각종 사고에 대비한 연구는 시급하게 추진되어야 할 것이다.
이와 관련하여 국내에서 수도시설간 비상연계 에 대한 연구는 과거에 건설된 수도시설의 노후 화가 급속도로 진행되고, 각종 사고에 대한 국민 적인 기대수준향상과 용수공급 중단에 따른 경 제적·사회적 비용이 크게 늘어남에 따라 정부 나 공공기관을 중심으로 연구가 점차 확대되는 추세이다.
비상용수의 효율적 관리와 확보방안에 관한 연구에서는 대전광역시를 중심으로 재해발생시 를 대비한 비상용수량의 추정과 비상용수의 기 준량 설정, 구체적 운영체계 및 비상용수원 확보 방안을 제시하였다 (Lee et al., 1998). 비상용 수 수원 확보방안으로는 상수도를 이용한 비상 용 내진성 지하저수 탱크 설치, 기존 댐 재개발 등의 방안을 제시하였다. 또한 상수도 블록시스 템에서 급작스런 용수수요 증가, 파손 등 비정상 적 운영에 따른 J시의 10개 대블럭 중, 7개 대블 럭에 대한 비상급수계획 및 평가 결과 기 수립된 비상급수계획이 적합하다는 것 보여준 연구결과 가 발표되기도 하였다 (Baek et al., 2008).
최근의 연구로서 용수공급안정화를 위한 연계 관로 설계 및 평가에서는 기존의 상수관망의 안 정적 용수공급을 위한 추가 연계관로의 설치 시 합리적인 설계를 위한 방안으로 부족량 기대치
인 연구에만 머무르던 관망의 신뢰성 평가부분 을 실제 사업으로 연결시켰다. 창원시를 대상으 로 연구한 결과 공급의 안정성 확보를 위해 연 계관로의 관경을 선정하고 이에 대한 부족량 기 대치를 낮출 수 있었으며 이에 대한 경제성 분석 결과를 함께 제시하였다 (Chang et al., 2012).
국토해양부(2012) “광역-지방상수도 급수구역 간 비상연계 및 협력체계 구축방안 수립 연구”에 서는 급수구역간 비상연계 구축의 필요성을 제 시하고, 기존 비상연계시설을 발굴·조사하였으 며, 연계 가능한 신규 비상연계시설 계획의 수립 및 실행력 제고를 위한 관련법규 및 제도개선 방 안과 지자체와 협력방안을 제안하였다. 여기에 서는 급수구역간 기존 비상연계 시설을 발굴 제 시하였으며, 전국 49개 지자체에 108개소의 신 규시설 도입을 통해 총 31만 m3/일의 비상용수 를 공급할 수 있는 것으로 조사되었다.
국외의 경우 Fukuhisa Iwasaki(2003)는 한 신-아와지 대지진 당시 대도시 상수도공급시설 의 파괴로 심각한 피해를 겪었음에도 불구하고 인근 상수도시설에서 어떠한 도움을 주지 못함 에 따라, 행정지역 경계를 넘나드는 수도시설간 의 용수교환(Water exchange)을 광역적 백업 시스템(Wide-area backup system)을 제안하 여 이를 통하여 재해시에도 안정적인 도시운영 과 도시 재건에 필요한 5일 ~ 10일 정도의 시간 을 확보하고 새로운 수원지 개발에 필요한 비용 을 절감할 수 있다고 제시하였다. 도교도청 수도 국(2007)에서는 지진발생시 독립된 지방자치단 체만의 대응으로는 단수문제 해결의 한계를 인 식하고, 용수공급 지역을 확장하는 새로운 개념 즉, 지방자치단체간 비상연결관로 설치를 통해 수량의 증대를 꾀하고 이를 통해 단수의 위험을 저감시키는 방안을 제시하였는데, 비상연결관로 설치지역 선정을 위해 지리적으로 인접한 5개 현 의 6개 사업지를 선정하여, 수량과 건설비용간 의 상관관계를 분석을 통해 최종적으로 2개 사업 지로 사이타마현과 가와사키시를 선정, 아사카
(Asaka)와 노보리토(Noborito)간 연계관로 건 설비용 및 마시타(Machda) 연계관로 건설비용 을 추정하였다. 또한 미국의 뉴욕시는 기존 시 설의 노후화로 시설개량이 필요함에 따라 대체 시설로 터널을 건설하여 상호 연계 운영시설을 설치하여 단수작업이 발생되지 않도록 하여 시 민불편을 해소하고 용수공급의 효율성을 극대화 하는 방향으로 연구를 추진하고 있으며, 호주의 경우 도시지역은 물 공급 네트워크 시스템을 통 한 비상용수공급 방안에 대한 연구를, 도서지역 은 지리적, 지형적 여건을 감안한 지역 댐·우물 을 굴착하여 비상시에 대비하는 방향으로 연구 가 추진되고 있다.
본 연구에서는 광역상수도에 대한 의존도가 매우 높고 지방상수도 자체 취수원이 확보되지 않아 각종 사고에 특히 취약할 뿐만 아니라, 최 대 급수구역이 간접배수방식이 아닌 직결공급방 식을 채택하고 있어 광역상수도 단수사고가 지 방상수도 단수사고로 바로 연결되는 목포시를 대상으로 비상시 연계시설을 조사·발굴하고, 예측가능한 수도사고 유형을 사례별로 설정하고 관망해석을 통해 각 사례별로 급수구역간 비상 연계가 가능한 용수공급량을 산정하여 제시하고 자 하였다.
2. 이론적 배경
2.1 상수도 관망의 신뢰도
상수관망에서 추가관로를 설치함으로써 대안 적 공급이 가능토록 하는 연계방법은 절점과 절 점 간을 이어주는 것으로 기본형 연계방법과 복 합형 연계방법이 있다. 기본형 연계방법은 두 관 망을 각각의 지점만으로 연결을 하는 방법이며 복합형 연계방법은 상수관망에서 중요한 지점 즉, 물공급이 중단되어서는 안 되는 지점, 나무 형 관망의 형태에서는 본관 및 물의 유입 지점, 관의 노후로 인하여 잦은 단수가 일어나는 지역 등에 연결하는 방법으로 관망의 신뢰도를 높이 기 위한 것이다.
신뢰도(Reliability, R(t))란 새 것이거나 보 수된 어떤 구성 요소가 온전한 상태에서 운전이 시작되는 기준점인 0 시간에서부터 t 시간 사이 의 기간 동안 어떤 고장(failures)도 일어나지 않 을 구성 요소의 확률로 정의된다. 다시 말해서, 신뢰도는 0시간에서 t시간으로 진행 중일 때 고 장이 일어날 T 시간의 확률이다. 식 3-1은 신뢰 도를 구하는 방법을 보여준다.
R
(t
) =∫
t∞
f
(t
)d t
(3-1) f(t)는 어떤 요소의 고장이 일어나기 위한 시 간의 밀도 함수의 확률이다. 밀도 함수란, 어떤 요소의 일반적인 평균 수명을 의미한다. 또한, 신뢰도 R(t)는 신뢰성의 확률이기 때문에 0과 1 사이의 값을 가지며 정규분포(normal distri- bution), 대수분포(log distribution), 지수분포 (exponential distribution) 등의 확률분포함수 로 표현될 수 있다. 또한 시스템의 요소의 신뢰 성을 판단하는 방법으로 대표적인 것으로는 시 스템 요소의 고장률과 복구율이 있다.고장률(Failure Rate, m(t))는 시간 0에서 작 동하고 있는 구성 요소가 t 시간까지 생존한다 고 주어졌을 때의 t 시간의 단위당 고장이 일어 날 확률이다. 고장률 m(t)가 조건 확률임을 유의 하며, m(t)는 식 3-2와 같이 표현된다.
(3-2) 때때로, 고장률은 위험 기능이라고도 불려진 다. m(t)dt의 값은 시간 (t, t+dt) 동안의 구성 요소의 고장 확률로 0에서 1의 값을 가진다. 고 장률이 주어진다면, 고장 밀도 함수와 그 구성 요소 신뢰도는 식 3-3과 3-4와 같은 방법을 통 하여 계산 할 수 있다.
f
(t
) =m
(t
)exp[
-∫
ot
m
(h
)d h ] (3-3)
R
(t
) = exp[
-∫
ot
m
(h
)d h ] (3-4)
복구률(Repair rate, Repair density func- tion, r(t))은 구성 요소의 고장이 0 시간에서 발
요구된 시간의 특성들을 묘사한 것이다. 복구확 률, G(t)는 구성 요소가 0 시간에서 고장 났을 때, 구성 요소의 복구가 t 시간 내에 일어날 확 률이다. 복구과정은 0 시간에서 고장과 함께 시 작되며 t 시간에서 복구의 완료와 함께 끝난다.
이 때, 고장률과 비슷한 방법으로 복구률을 계 산할 수 있는데, 복구률은 식 3-5와 같이 표현 될 수 있다.
(3-5) 복구률 r(t)은 구성 요소가 0 시간에서 고장이 나서 t 시간까지 복구되어지지 않게 주어진 구성 요소의 단위 시간 t마다 복구될 확률이다. r(t) dt 값은 t 시간에서 구성 요소의 고장이 발생했 을 때 구성 요소가 (t, t+dt)의 시간 내에서 복구 될 확률이다. 복구률이 주어진다면 복구밀도함 수와 복구할 확률은 식 3-6과 3-7과 같은 방법 을 통하여 계산 할 수 있다.
g
(t
) =r
(t
)exp[
-∫
ot
r
(h
)d h ] (3-6)
G
(t
) = 1-exp[
-∫
ot
r
(h
)d h ] (3-7)
고장률과 복구률은 시스템 전체의 신뢰성을 판단하는 인자는 아니지만 구성하는 요소의 신 뢰성을 판단하기 위한 고장 및 복구를 나타내는 확률이며 시스템이 유기적으로 결합이 된 경우 에는 구성 요소의 연결 상태에 따라 간접적으로 많은 영향을 줄 수 있는 인자이다.
상수도 관망의 신뢰성은 한 지점의 파괴가 다 른 지점까지의 물공급을 차단시키기 때문에 매 우 중요하다. 또한 관망의 수리학적 신뢰도는 위 에서 언급된 기계적 신뢰도에 연결성이 더해진 것으로 실제 관로의 파손이 일어날 경우, 수압 의 문제로 인하여 상수의 공급이 만족스럽게 이 루어지지 않지만, 적절한 운영(관로의 하부요소 인 펌프와 밸브 등을 이용)을 통해 그리고 관의 연결성을 이용하여 상수 공급을 어느 정도는 원 활하게 만들 수 있다. 이렇게 적절한 운영을 신
라 한다.
신뢰성 평가기준은 확률로 표현되는 여러 가 지 인자가 있으나 본 연구에서는 특정한 사고상 황에서 수요를 100 % 만족시킬 수 있는 가의 여 부로 판명이 될 수 있다. 즉, Su를 공급량이라 하고, Q를 수요량이라 할 때, 특정한 사고 상황 에서 수요를 만족시키지 못할 확률은 식 3-8과 같이 표현 될 수 있다.
P(Su≺Q) = 특정 사고 상황에서 수요를 만족 시키지 못할 확률 (3-8) 식 3-8에서 P(Su≺Q) = 0 일 경우에는 특정 사고에 대해 신뢰성이 있는 시스템으로 판명을 할 수 있으며, P(Su≺Q|contingency) ≻ 0일 경우에는 해당 인자에 대해 신뢰성이 없는 시스 템으로 판명을 할 수 있다. 따라서 상수도 관망 시스템의 신뢰성을 판단하기 위해 사용이 되는 평가인자는 여러 가지가 있지만 본 연구에서는 연계관로를 주요지점에 연결한 시나리오를 설정 하여 관망해석 결과를 토대로 수용가 지점에서 요구되는 수량의 공급 유효성을 대안별로 검토 하여 제시하였다.
2.2 상수도 관망의 연계방법
각기 다른 취수원으로부터 공급시스템을 갖춘 수도시설 비상연계는 가뭄뿐만 아니라 공급계통 상의 각종 파손사고나 수질사고 등에 안정적인 용수공급이 가능하도록 관로에 의해 절점과 절 점 간을 이어주는 기능을 가진 시설로서 광역상 수도와 광역상수도간, 광역상수도와 지방상수도 간 및 지방상수도와 지방상수도간 비상연계 방 법으로 구분할 수 있다.
광역상수도간의 비상연계는 각각의 급수구역 에서 각각의 광역상수도를 통해 원수 또는 정 수를 공급받는 경우로서, 어느 한쪽의 광역상수 도 시설의 도수, 송수관로상에서 사고가 발생되 어 단수발생이 예상될 때, 또 다른 광역상수도
도수, 송수관로를 통해 비상용수를 공급받는 방 법으로 국내에서 다수의 비상연계 시설이 운영 중에 있다. 광역상수도와 지방상수도간 비상연 계 방법은 각각의 급수구역이 광역상수도와 지 방상수도에서 각각 원수 또는 정수를 공급받는 경우로서, 어느 한쪽의 상수도시설의 도수, 송수 관로상에서 사고가 발생되어 단수발생이 예상될 때, 또 다른 상수도시설의 도수, 송수관로를 통 해 비상용수를 공급받는 방법이다. 또한 지방상 수도간의 비상연계 방법은 지방상수도 급수구역 간 비상용수를 공급하는 방법으로서 수원의 종 류와 다변화 정도에 따라 3가지 경우로 크게 구 분할 수 있다.
첫 번째는 1개의 광역상수도에서 2개의 급수 구역에 원수 또는 정수를 공급하는 경우로서, 1 개 공급계통내 연결관로 파손시 급수구역간 비 상연계관로를 이용하여 용수를 공급하는 체계와 두 번째는 2개의 광역상수도에서 2개의 급수구 역에 원수 또는 정수를 공급하는 경우로서, A공 급계통내 연결관로 파손시 B공급계통내 관망을 이용하여 급수구역간 비상용수를 공급하는 체계 를 말한다. 마지막으로 세 번째는 광역상수도 및 지방상수도에서 각각의 급수구역에 원수 또는 정수를 공급하는 경우로서, 광역 또는 지방공급 계통 중 어느 한쪽의 연결관로의 파손이 발생될 시 각기 다른 공급계통내 관망을 이용하여 급수 구역간 비상용수를 공급하는 체계를 의미한다.
따라서 비상연계 방법은 수원과 급수구역에 따 라 다양한 형태로 연계가 가능하고 비상연계시 설의 설치조건으로는 형평성 차원에서 공급측과 수수측의 급수대상지역에 동일한 조건으로 용수 공급이 가능하여야 하며, 시설확장 없이 연계시 설만 설치하여 공급이 가능하여야 할 것이다.
본 연구에서는 광역상수도간, 광역과 지방지 방상수도 연계시설이 도수 또는 송수과정에서 연계되므로 시설용량이 크고 사업비도 과다하게 소요되는 단점이 있는 점을 감안하여, 규모는 크 지 않으나 적은 비용으로 효과측면에서 훨씬 유 리한 지방상수도와 다른 지역의 지방상수도 급 수구역을 연계하는 방법에 대하여 고찰해 보고 자 하였다.
3. 대상지역 선정
본 연구는 주암댐광역상수도 및 전남남부권광 역상수도 시설을 통해 원수와 정수를 동시에 공 급받고 있는 목포시 대상지역으로 선정하였다.
목포시 지방상수도에서는 자체 취수원이 확보되 지 않아 전적으로 광역상수도에 의존하고 있으 며 이로 인하여 사고발생시 매우 취약한 용수공 급 구조를 가지고 있어 두 개의 광역상수도로부 터 비상시 연계를 필요로 하는 급수지역을 포 함하고 있기 때문이다. 현재 목포시는 지방정수 장 1개소(120천 m3/일), 광역정수장 1개소(150 천 m3/일) 및 8개의 자체 배수지를 통해 급수인 구 246천명(2010년 기준)에게 생활용수를 공급 중에 있으며, 시설현황은 Table 1에 그리고 급 수구역별 일평균 수요량은 2011년도를 기준으로 Table 2와 같이 조사되었다.
4. 모의결과 및 분석
대상지역의 급수 시나리오는 파손 등의 사고 발생으로 야기되는 단수의 피해 정도 등을 고려 하여 파급효과가 큰 최악의 조건인 광역 송수관 로 사고 등 주요 관로 사고를 가정하여 시나리 오를 선정하였으며, 총 4가지 사고 시나리오에
Fig. 1. Emergency connection between water supply units
따른 비상연계 시설 활용 방안을 모색하고자 하 였다.
Fig. 2에서는 각 시나리오별 급수지역과 해당 관로의 위치를 나타낸 것으로 Case Ⅰ의 경우 전 남남부권광역으로부터 공급되는 옥암배수지 급 수구역에 단수가 발생, Case Ⅱ의 경우 전남남부 권광역에서 공급되는 대양배수지 급수구역에 단 수가 발생, Case Ⅲ는 전남남부권광역으로부터 공급되는 옥암배수지와 대양배수지가 동시에 단
수가 발생되는 경우를 의미하며, Case Ⅳ는 주암 광역으로부터 공급되는 몽탄정수장 급수지역에 서 단수가 발생되는 시나리오를 설정하였다.
연구대상지역의 관망해석모델은 EPANET2.
0에 의하여 구축되었으며 Case Ⅰ에 대하여 전 남남부권광역상수도에서 정수를 공급하고 있는 옥암배수지 유입 송수관로상의 단수사고를 가정 하여 수리해석을 실시하였다. 옥암배수지와 몽 탄정수장 급수구역을 연결하는 비상관로 Link 363(D800 mm), Link 1934(D450 mm) 및 Link 2834(D400 mm)를 개별적으로 개방하여 관망해석을 실시한 결과 수량측면에서는 부족수 량 전량(21.1천 m3/일)을 비상공급 할 수 있는 것으로 분석되었다 (Fig. 3).
관망해석결과로부터 수압분포는 1.1 ∼ 7.9 kgf/cm2의 수압이 확보되어 전체적으로 충분 한 동수압을 확보하는 것으로 해석되었으나, 2 개 수용가의 경우 상수도시설기준 상의 배수관 내 최소수압을 확보하지 못하는 것과 몽탄정수 장 급수구역에서 일부지역이 최대수압기준인 7.1 kgf/cm2을 초과하는 구간이 발생되는 것으 로 나타났으나 비상시임을 감안할 때 다른 공급
Water supply system Demand(m
3/day) No. of connection No. of population Remark Juam
Multi-regional system Supply area from Mongtan WTP 60,817 28,251 168,000 Junnamnambu
Multi-regional system
Supply area from Ocam reservoir 24,595 2,221 71,000
Supply area from Daeyang reservoir 2,369 307 7,000
Water treatment plant Reservoir
Supply area
Name Capacity(m
3/day) Name Capacity(m
3)
Mongtan
(Local) 120,000
Yongkoong 38,000 Mokpo city
Yunsan 1,500 Daesung province
Dalsung 650 Joogkyo, Bugkyo provinces
Onkeum 300 Chungmu, Yoodal provinces
Seosan 500 Chungmu, Yoodal provinces
Yonghae 50 Yonghae province
Duckjung
(Multi-regional) 150,000 Ocam 15,000 Sang, Hadang, Sinheung provinces
Daeyang 3,500 Smahyang, Ynghae, Ynsan provinces
Table 2. Characteristics of water supply areas
Fig. 2. Scenarios of pipe failure by accidents in study area
방안으로서 물차 및 병물지원 등의 비구조적인 지원대책을 수립함으로써 해결이 가능하다.
Case Ⅱ의 경우는 전남남부권광역상수도에서 정수를 공급하고 있는 대양배수지 유입 송수관 로상의 단수사고를 가정하여 수리해석을 실시하 였다. 대양배수지와 몽탄정수장 급수구역을 연 결하는 비상관로 Link 3938(D350 mm), Link 3787(D200 mm) 및 Link 4039(D200 mm)를 개별적으로 개방하여 관망해석을 실시한 결과 수량측면에서는 부족수량 전량(3.4천 m3/일)을 비상시 공급할 수 있는 것으로 분석되었다(Fig.
4). 그러나, Case Ⅰ과 동일하게 몽탄정수장 급 수구역 중 서산, 온금배수지 일부 고지대 2개 수 용가에서 상수도시설기준에서 배수관내 최소압 력이 확보하고 있지 못하는 것으로 해석되었으 나 운영 패턴을 분석한 결과 과거부터 저압으로 안정적으로 운영중에 있으며 출수불량 등에 대 해서는 Case Ⅰ에서와 같이 해결하여야 할 것으 로 판단된다.
Case Ⅲ는 전남남부권광역상수도 송수관로상 에서 관로사고가 발생되어 옥암배수지 및 대양 배수지 급수구역에 정수공급이 중단될 경우를 가 정하여 수리해석을 수행하였다. 옥암배수지/대 양배수지와 몽탄정수장 급수구역을 연결하는 비 상관로 중 가장 대구경 관로인 Link 363(D800
mm)과 Link 3938(D350 mm)를 동시에 개방 하여 관망해석을 실시한 결과(Fig. 5) 수량측면 에서는 부족수량 전량(24.5천 m3/일)을 비상공 급 할 수 있는 것으로 분석되었으며, 수리해석결 과 수압분포는 1.1 ∼ 7.7 kgf/cm2의 수압이 확 보되는 것으로 해석되었다. 수리해석 결과에서 알 수 있듯이 Case Ⅱ와 마찬가지로 서산, 온금 배수지 2개 수용가는 EL 50 m 이상의 고지대 에 위치하고 있는 특성상, 최저동수압이 확보되 지는 않는 것으로 나타났으나 이들을 제외하면 과거 운영기록상의 문제점은 나타나지 않을 것 으로 판단되었다.
Fig. 4. Pressure distribution of caseⅡ with opening connection pipe(4039)
Fig. 5. Pressure distribution of caseⅢ with opening connection pipes(363, 3938)
Fig. 3. Pressure distribution of caseⅠwith opening connection
pipe(363)
에서 관로사고가 발생되어 몽탄정수장 급수구역 에 원수공급이 중단될 경우를 가정하여 수리해 석을 실시하였다. 여기에서는 Link 1934, Link 2834, Link 363, Link 3938로 4개의 비상연계 관로가 설치되어 이들을 동시에 개방하였을 경 우 수리해석 결과 수압분포를 도시한 것이 Fig.
6이다. 또한 옥암배수지 급수지역에서 몽탄정수 장 급수지역에 설치된 비상연결관로와 대양배수 지 급수지역에서 몽탄정수장 급수지역에 설치된 비상연결관로 4개를 조합하여 운영할 경우 급 수가 가능한 공급량을 Table 3에 제시하였다.
이는 옥암배수지 급수지역, 몽탄정수장 급수지 역 및 대양배수지 급수구역을 연결하는 비상관 로 중 두 개소 이상을 동시 개방하여 관망해석을 실시한 결과로부터 도출된 것으로 일부 고지대
의 99.5 %(62.5천 m3/일)을 비상공급 할 수 있 다는 것을 의미한다.
옥암배수지와 몽탄정수장 급수구역을 연결하 는 비상관로 중 가장 큰 관경인 800 mm 관로 인 Link 363을 개방하는 경우에는 수량측면에 서는 부족수량의 27 %인 16.8천 m3/일을 비상 시에 공급이 가능한 것으로 분석되었으나, 옥암 배수지 기존 급구구역 또한 일부 수압이 낮아지 는 문제가 발생하는 등 연계관로의 효과가 없는 것으로 나타났다.
Fig. 6의 수압분포는 Table 3에서 옥암배수지 에서 몽탄정수장 급수지역에 연결된 3개의 관로 와 대양배수지에서 몽탄정수장 급수지역에 연결 된 1개의 비상연결관로를 동시에 개방하였을 경 우 62.5(천 m3/일)을 공급할 수 있는 경우에 해 당된다. 다만, 전체 수용가의 2 %에 해당하는 일 부 수용가, 약 64개소에서 수압 저압에 따른 출 수불량의 문제 발생이 우려되는 점을 개선하여 야 하며 이는 수용가 저수조 설치나 옥내 펌프시 설을 설치하는 등의 조치가 필요할 것으로 판단 되었다. 또한 여유 공급물량에 있어서도 전남남 부권광역상수도의 여유량인 59.2천 m3/일 범위 내에서만 추가 공급이 가능하다는 점과 강진가 압장 일부 펌프용량을 25천 m3/일 가량 증량하 여야 한다는 것은 장기적인 운영관리 및 위기대 응 관점에서 추가적으로 검토되어야 할 것이다.
5. 결 론
본 연구에서는 상수도 공급계통에서 발생될 수 있는 각종 사고로부터 비상시 용수공급이 가 능토록 체계화하여야 한다는 사회적·국민적 관 심이 높은 가운데, 자체 취수원의 확보가 어려 운 지방상수도를 대상으로 비상시 용수공급 대 책수립과 공급 가능량을 사례별로 분석하여 제 시하였으며 본 연구로부터 얻은 결론은 다음과 같다.
(1) 옥암배수지 급수구역에 전면 단수발생시
Supply area Connection
pipe Available water supply (×1000 m
3/day) From Ocam
reservoir to Montan
WTP
Link 1934 33.5 - 29.2 31.9 18.1 Link 2834 27.3 25.9 - 19.8 16.5 Link 393 - 35.4 31.9 20.8 15.1 From Daeyang
reservoir to Mongtan
WTP
Link 3938 - - - - 12.8
Total 60.8 61.3 61.1 62.5 62.5 Table 3. Available water supply by opening emergency connec-
tion pipes
Fig. 6. Pressure distribution of case Ⅳ with opening 4 connec-
tion pipes(363, 1934, 2834, 3938)
몽탄정수장 급수구역과 연결되어 있는 비 상연결관로 3개소 중 각각1개소 개방으로 부족물량 100 %(21.1천 m3/일)을 비상공 급 할 수 있는 것으로 분석되었다.
(2) 대양배수지 급수구역에 전면 단수발생시 몽탄정수장 급수구역과 연결되어 있는 비 상연결관로 3개소 중 각각1개소 개방으로 부족물량 100 %(3.4천 m3/일)을 비상공 급 할 수 있는 것으로 분석되었다.
(3) 옥암배수지 및 대양배수지 급수구역이 동 시에 전면 단수발생시 몽탄정수장 급수구 역과 연결되어 있는 비상연결관로 각각 3개소 중 각각 1개소 개방으로 부족물량 100 %(24.5천 m3/일)을 비상공급 할 수 있는 것으로 분석되었다.
(4) 몽탄정수장 급수구역에 전면 단수발생시 옥암배수지 및 대양배수지 급수구역과 연 결되어 있는 비상연결관로 4개소 개방으 로 부족물량의 99.5 %(62.5천 m3/일)을 비상공급 할 수 있는 것으로 분석되었다.
참고문헌
