구조물 내 설치된 파이프시스템은 주로 내부구성원들의 인간생활에 근간이 되는 기반시설로서 현대 도시생활의 생명선과 같은 역할을 한다. 이들 구조물 내 파이프시스템이 만약 지진발생에 의하여 손상될 경우 1차적으로 구조물 내 기능성이 저하되고 구조물 내 많은 정신적, 물질적 피해가 발생할 수 있다. 실제 내진공학에서 지진발생에 따른 비구조재요소의 거동은 크게 중요하게 고려되지 않으나 인적 및 물적 피해와 매우 밀접하게 연관되는 가스 혹은 수계파이프시스템에 대한 비구조적 요소의 거동예측 및 성능평가 연구는 보다 효과적인 구조물 유지관리를 위하여 그 필요성이 크다고 판단된다. 본 연구는 현재 일반적으로 널리 시공되어져 있는 노후 철근콘크리트 빌딩구조물 내 설치된 가스 혹은 수계파이프시스템에 대하여 실제 지진발생이 예측되는 거동을 살펴보고 이들 거동에 따른 성능평가 및 현 설계기준에 대한 검토도 병행하여 수행하고자 한다. 이를 위하여 본 연구에서는 해석적으로 발생 가능한 총 10회의 지진파에 대하여 현재 실제 건물 내 기설치된 수계파이프시스템 모델링 및 해석을 통하여 그 결과를 검증, 평가하였으며 부가적으로 실제 발생 가능한 파괴유형 분석을 통하여 현 설치된 수계파이프시스템의 설계에 대한 적절한 내진보강방법에 대하여도 제안하고자 한다.

지진은 통제 불가능한 자연재해의 하나로 도로, 통신, 전력, 상하수도, 대규모 구조물 등 사회기반시설에 막대한 손실을 일으킨다. 지진피해를 완벽히 대비할 수 없는 현실을 감안한다면, 재해발생 후 최대한 신속하게 피해를 복구하는 노력이 경주되어야 한다. 본 연구에서는 다양한 사회기반시설물 중에서 상수관망시스템의 지진피해를 모의하고 복구전략을 수립하는 방안을 모색하고자 한다. 재해가 발생한 이후의 비상상황을 모의한 후, 관망 수리분석을 통해 최적의 복구대책 및 복구전략을 수립하기 위한 컴퓨터 기반의 “상수관망시스템 지진복구 모형”을 개발하였다. 모형을 이용한 모의절차는 다음과 같다. 먼저, 지진발생 후 상수관망에서 발생가능한 피해상황(관 파손, 누수, 전력차단으로 인한 펌프운영 중단 등)을 모의한 후, 복구 우선순위와 복구에 필요한 소요인력, 장비 등을 산정한다. 다음으로, 초기 피해상황을 관망 수리해석모형에 반영하여 관의 유량, 가용한 절점의 수요량, 수압 등을 계산한다. 추후로는, 복구전략에 따른 실제 복구진행상황(파손관의 수리, 전력회복에 따른 펌프재가동 등)을 모의한다. 즉 시간대별로 복구상황을 모형에 반영한 후 수리해석을 실시하여 절점별 공급가능량을 계산한다. 효율적인 복구전략의 수립을 위해 다양한 민감도분석을 실시하였다. 즉, 복구 우선순위, 복구에 필요한 소요인력 투입방법, 그리고 재난상황에서의 용수사용량 절감방안 등을 달리한 후, 시뮬레이션을 실시하여 가장 효과적이고 신속한 복구대책을 선정하였다. 본 연구에서 제안한 컴퓨터 기반 시뮬레이션 모형은 상수관망에 발생할 수 있는 다양한 지진피해를 모의하여, 해당 시스템에 가장 효과적인 복구전략을 마련하는데 도움을 준다. 따라서, 실무자들이 신속한 시스템 복구대책 및 복원전략을 마련하기 위한 교육 및 훈련의 수단으로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

본 연구에서는 노후관망의 최적개량 계획수립을 위한 의사결정모형을 개발하였다. 각각의 관거에 대한 개량계획을 수립하는 기존에 개발된 다른 모형과 달리 노후화된 상수관망을 소구역으로 구분하여 각 소구역의 개량계획을 수립하였다. 개발된 모형에서는 최적개량 의사결정을 위해 개량비용(교체비용, 갱생비용, 유지보수비용), 개선이익(펌프운영비 감소이익, 누수 감소이익) 및 수리학적 타당성을 고려하였다. 화음탐색법을 최적화기법으로 적용하였으며 수리학적 타당성 검토를