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우수 관망도의 설계와 적용을 통한 대학 캠퍼스 내 용수 사용량 절감 2014 Academy Water Prize 최종발표회 경희대학교 사회기반시스템공학과 정기문 윤민성 임주성 최정욱 Contents 0. 요약 1. 연구 배경 2. 연구 과정 3. 연구 결과 및 분석 4. 향후 계획 - Reference - Q&A 0. 요약 2014 Academy Water Prize - 경희대학교 사회기반시스템공학과 참여 제출 우수(Rainfall Water) 활용 기술을 다룸 - RDS(Rainfall Distribution System)의 도입 도출된 결과는 경제적 가치와 환경적 의미로 분석 하였음 1. 연구 배경 새로운 수원(Water Source)의 확보 필요 환경오염 인구 증가 자원 고갈 친환경적이며 지속 개발 가능한 수원의 필요 (Water Source) 1. 연구 배경 미래 기대 수원으로써의 적합성 지속 가능성 낮음 기술 요구수준 높음 강우 신뢰도 낮음 1. 연구 배경 미래 기대 수원으로써의 적합성 정량적이며 안정적인 관리시스템의 구축을 통해 강우 불확실성에 대한 안정성을 확보하여 단점 극복 강우 신뢰도 낮음 1. 연구 배경 안정적인 우수 활용 시스템 기존 상수관망도(WDS) (Water Distribution System) 1. 연구 배경 안정적인 우수 활용 시스템 기존 상수관망도(WDS) (Water Distribution System) + 새로운 우수관망도(RDS) (Rainfall Distribution System) 2. 연구 과정 우수 관망도(RDS) 개요 (기존 우수 이용 시설과의 차이점) 1차원적 관계 보조의 측면이 강함 (체계화된 운영 관리 X) 2. 연구 과정 우수 관망도(RDS) 개요 (기존 우수 이용 시설과의 차이점) 다중적 관계 병행의 측면이 강함 (체계화된 운영 관리 O) 2. 연구 과정 집수장 선정 집수량 산정 2. 연구 과정 지하 저류탱크 시공 지하 저류탱크 저류량 산정 공대 600톤급 예술대 600톤급 전자대 600톤급 생명대 200톤급 2. 연구 과정 수요지 선정 조경 및 세정 목적의 수요지 9곳 선정 2. 연구 과정 수요량 현황 2. 연구 과정 우수 관망도 설계 EPANET 상수 관망도 설계 및 수리해석 프로그램 Input : Length, Diameter, Elevation… Output : Pressure, Flow, Velocity… 우수 관망도 설계 결과 1) Pipe Information 우수 관망도 설계 결과 2) Pump Information 우수 관망도 설계 결과 3) Pressure Regulation Check 3. 연구 결과 및 분석 우수 관망도 적용 결과 절감량 : 10,150 톤/yr 절감액 : 2,355 만원/yr 3. 연구 결과 및 분석 적용 결과 분석 – 경제성 시공비 및 유지관리 비용 산정 과정 관망 시공 저류탱크 시공 유비관리비 3. 연구 결과 및 분석 적용 결과 분석 – 경제성 시공비 및 유지관리 비용 산정 과정 관망 시공 총 연장 2814m 관경 80mm 시공 + 재료비 포함 관망 실시설계비 22,512 만원 3. 연구 결과 및 분석 적용 결과 분석 – 경제성 시공비 및 유지관리 비용 산정 과정 저류탱크 시공 600톤급 - 3대 200톤급 - 1대 시공 + 재료비 포함(34만원/톤) 탱크 실시설계비 68,000 만원 3. 연구 결과 및 분석 적용 결과 분석 – 경제성 시공비 및 유지관리 비용 산정 과정 유지관리비 관망 유지관리비 1,829 만원/yr 탱크 유지관리비 400 만원/yr 총 유지관리비 2,229 만원/yr 3. 연구 결과 및 분석 적용 결과 분석 – 경제성 시공비 및 유지관리 비용 산정 과정 관망 시공 총 실시설계비 및 유지관리비 저류탱크 시공 22,512 만원 + 68,000 만원 + 2,229 만원/yr 유비관리비 Cost = 90,512 만원 + 2,229 만원/yr 3. 연구 결과 및 분석 적용 결과 분석 – 경제성 B/C Analysis B/C = 0.35 사업성이 매우 낮음 원인 분석 공공재의 성격 상수관 생애주기(Lc) = 20 yr 적용 수요지 한정 환경적 가치의 환산 어려움 3. 연구 결과 및 분석 적용 결과 분석 – 환경 영향 기존 취수원 활용의 환경오염 심화와 회복기 필요 하천 취수 - 하천 연속성 차단 생태계 교란 수변 축소 하천 건천화 가속 지하수 취수 - 지표면수 수위 저하 지반 침하 지하수 오염 점진적 비용, 노력 심화 하천과 지하수의 취수 부담을 줄이며, 회복기 부여 점차 증가 추세인 강우 패턴에 의한 미래 활용가치 높음 4. 향후 계획 우수 관망도의 현 문제점과 해결 계획 낮은 사업성 실현에 대한 불안정 요소 4. 향후 계획 우수 관망도의 현 문제점과 해결 계획 낮은 사업성 환경 연구팀 대상 수요지의 확장과 상수도 대체를 통한 우수 관망도 점진적인 상수도화(化) 4. 향후 계획 우수 관망도의 현 문제점과 해결 계획 실현에 대한 불안정 요소 배관 및 저류탱크 동결문제 동결 문제 탱크 하부 저류수의 수질문제 EPANET의 수리역학 모의 외에 수질 모의 테스트 추가 계획 Water Age 문제 Reference 유엔 - 세계 물 개발 보고서(2012) USGS - Hydrology, Geological Survey 빗물박물관 - 다양한 빗물이용 사례(안) 서울시 - 2010 서울시 환경백서 경희대학교 국제캠퍼스 - 경희대학교 급수일지(2013) 경희대학교 국제캠퍼스 - 경희대학교 상수관망도(2013) 환경부 - 빗물이용시설 설치·관리 가이드북(2010) 통계청 - 경기도 수원시 강우량(2004~2013) 도청산업 - 시공 실적, 레인스테이션 빗물저류조 공법, 공법별 시공 단가 미국 지질 조사소 - 미국의 지하수 사용 (http://ga.water.usgs.gov/edu/wugw.html) 기상청, 한국수자원공사, 수공학 커뮤니티 'Hydros' - 하천 구조물의 하천 환경에 미치는 영향(2004) United States Environmental Protection Agency - EPANET MANUAL Q&A