전 세계적인 물 부족 심화로 상수관망의 효율적 운영 및 유지보수(O&M) 중요성이 커지고 있다. 특히 정확한 수압 예측은 잠재적 문제의 사전 감지와 대응에 필수적이다. 이에 본 연구는 전처리된 데이터를 활용하여 현장 적용성이 높은 수압 예측 모델을 개발하는 것을 목표로 하였다. 이를 위해 8개 블록시스템(DMA)의 10분 단위 시계열 데이터와 4종류의 딥러닝 모델(LSTM, GRU, CNN-LSTM, CNN-GRU)을 활용하였으며, optuna를 통해 하이퍼파라미터를 최적화하고 배치 정규화 등을 적용해 학습 안정성을 확보하였다. 평가 결과, CNN-GRU 모델이 가장 우수한 성능을 나타냈다. 해당 모델을 기반으로 입력 조건에 따른 성능을 비교한 결과, 단변수 대비 다변수 입력 조건에서 예측 정확도가 향상됨을 확인하였다. 또한, 10분 선행 시점에서 최고 신뢰도(R2 0.9678, RMSE 0.0375)를 기록했으며, 지속성 모델의 성능이 점진적으로 하락하여 상대적인 저점을 형성하는 7시간 및 17시간 선행 시점에서 CNN-GRU 모델은 지속성 모델 대비 RMSE 기준 각각 48.0% 및 42.1%의 오차 개선을 달성하였다. 결론적으로, 본 연구에서 제안하는 전처리 및 하이퍼파라미터 통합 최적화 프로세스는 DMA별로 상이한 운영 환경에서도 안정적인 예측 성능을 확보할 수 있음을 입증하였다. 이는 현장 엔지니어의 데이터 분석 및 의사결정을 지원함으로써, 상수관망의 안정적인 운영과 유지보수 효율성 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

상수관로의 노후화는 수질 안전성 저하와 수자원 손실, 유지보수 비용 증가 등의 문제를 야기하며, 이에 따라 지중 매설관의 상태를 신속하고 정확하게 진단할 수 있는 기술의 중요성이 커지고 있다. 특히 내시경 영상을 활용한 관로 점검은 가장 보편적인 방식으로 자리 잡았으나, 판독자의 숙련도에 따라 해석 편차가 발생하고, 대량 데이터의 신속한 처리에는 한계가 있다. 이러한 배경에서 본 연구는 관종⋅관경⋅용도 등 상수관 메타데이터를 모델에 통합하고, 관로 내 결함의 존재 여부와 유형, 크기를 동시에 예측할 수 있는 다중과제 학습(Multi-task Learning) 기반 인공지능 모델을 제안한다. 제안한 모델은 두 개의 예측 헤드를 통해 결함 판별과 정량적 분류를 병행하도록 설계되었으며, SHAP 기반 분석을 통해 모델의 판단 근거가 상수관로의 실제 결함 특성과 일치함을 확인하였다. 이러한 접근은 수작업 판독의 부담을 경감하고, 관로 상태 기록의 표준화 및 정량화를 통해 예방 중심의 유지관리 전략 수립을 효과적으로 지원할 수 있다.

상수관망의 누수는 수자원 손실 및 시설물 피해의 주요 원인으로, 효과적인 탐지를 위해 다양한 기술이 개발되고 있다. 본 연구는 실제 상수도 누수 사례를 대상으로 청음 데이터를 수집하고, 주파수 및 청각 기반 음향 특징을 추출하여 비지도 학습 기반의 이상 감지 모델을 적용함으로써 누수음을 탐지하는 기법을 제안한다. 청음 신호에 대해 푸리에 변환과 멜 주파수 켑스트럼 계수(MFCC)를 적용하여 총 86개의 음향 특징을 구성하였으며, 랜덤 포레스트를 통해 주요 변수 6개를 선정하였다. 거리 기반 군집 분석을 통해 정상 소음 분포를 구성하고, Isolation Forest 및 Autoencoder 알고리즘을 활용하여 이상 음향을 판별하였다. 비지도 모델에 의해 탐지된 이상 지점이 실제 현장 판단과 부합함을 확인하였다. 정량적 기준 기반의 이상 탐지 결과가 실제 누수 지점과 일관성을 보였다. 본 연구는 실무 적용 가능한 비지도 이상 탐지 접근법을 제시함으로써, 기존 라벨 의존 탐지 방식의 한계를 보완할 수 있음을 시사한다.

본 연구는 대수용가 공급체계 전환을 통한 상수관망 운영 에너지 절감방안을 검토하였다. 연구대상지역에 대한 대수용가 공급체계를 SD배수계통에서 JH배수계통으로 전환할 때의 물 공급 가능성과 전력비 절감효과를 분석하고, 능동형 관망관리 방안을 제시하였다. 수리해석 모델을 구축하여 2024년 7월 하절기 최악조건과 물축제 기간을 포함한 시나리오별 분석을 수행하였다. 분석결과, 하절기 최악조건에서는 물 공급 안정성 확보를 위해 SD배수계통 전량공급이 필요하며, 일반조건에서는 JH배수계통을 통한 제한적 공급이 가능한 것으로 나타났다. 전력비 절감효과는 물축제 미포함시 8.1%(SD가압장 57.1%), 물축제 포함시 13.9%(SD가압장 59.0%)로 분석되어 연간 최대 46.2백만원의 절감이 가능한 것으로 산정되었다. 능동형 관망관리 방안으로는 유량제어밸브 설치, 전동제수밸브를 이용한 교축운전, 경부하 시간대 펌프운영 등 3가지 방안을 제시하였다. 본 연구 결과는 대수용가가 포함된 상수관망의 효율적 운영과 에너지 절감을 위한 실무적 지침을 제공할 것으로 기대된다.

상수도 관망은 지하에 매설되어 있어 노후화로 인한 누수, 파손, 부식 등의 문제가 지속적으로 발생하고 있으며, 상수도 관망에서의 노후도 평가와 정비는 수돗물 안전성과 서비스 안정성을 확보하기 위한 중요한 과제 중 하나이다. 본 연구는 상수도 관망에서의 노후도를 효율적으로 평가하기 위해 모든 간접⋅직접평가 인자를 조사하지 않고도 최소한의 주요 평가 인자만으로 실제 직접평가 등급에 근접한 예측 결과를 효율적으로 도출할 수 있는 머신러닝 기반 상태평가 절차와 모델을 제안하였다. 상수관로 상태평가 모델은 랜덤 포레스트와 SHAP 해석기법을 결합한 머신러닝 기반 상태평가 절차를 제안하였으며, 28개 지자체의 강관과 주철관에 대한 간접⋅직접평가 데이터를 대상으로 SHAP-based feature importance 순위가 낮은 평가 인자부터 단계적으로 제거하여 주요 평가 인자를 도출하였다. 결과적으로 강관의 경우 내부 슬라임 분포면적 비율, 수질부식성, 매설연수, 최대 및 외면 부식깊이 비율, 내⋅외면 도장재 손상 비율, 외면 부식 면적 비율, 파손건수, 토양 산화환원전위 및 함수율로 11개의 평가 인자가 주요 인자로 선정되었고, F1 Score는 0.9273이었다. 주철관의 경우 CML 중성화도, 최대 부식깊이 비율, 내부압력, 외부 토압으로 4개의 평가 인자가 주요인자로 선정되었고, F1 Score는 0.6188이었다. 주요 평가 인자만으로도 직접평가 등급에 근접한 예측 결과를 도출할 수 있었으며, 이를 통해 효율적인 상수관로 상태평가를 위한 머신러닝 기법 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

Today, as the social demand for tap water safety and the need for an ICT-based intelligent integrated control system increase, K-water (Korea Water Resources Corporation) is building and operating a ‘Water pipe monitoring CCTV system’ to quickly respond to crises in the event of a water leak. However, in the case of the existing system, when the CCTV rotates, the image information and the mapped water pipe image do net match, so the operator has the limitation that the water pipe image must be mapped anew every time. In this paper, in odert to solve the above problems, we propose an improved system that can extract feature points from CCTV images, detect changes in the coordinate values of the feature points, and automatically transform the location of the water pipe image by utilizing LoFTR (Detector-Free Local Feature Matching with Transformer), a type of deep learning image matching algorithm that is actively being studied in th field of the latest computer vision, and examine its effectiveness.

Currently, there is no definitive regulation for the appropriate frequency of data sampling in water distribution networks, yet it plays a crucial role in the efficient operation of these systems. This study proposes a new methodology for determining the optimal frequency of data acquisition in water distribution networks. Based on the decomposition of signals using harmonic series, this methodology has been validated using actual data from water distribution networks. By analyzing 12 types of data collected from two points, it was demonstrated that utilizing the factors and cumulative periodograms of harmonic series enables similar accuracy at lower data acquisition frequencies compared to the original signals.

In this study, as the proportion of aged pipelines increases rapidly, in the event of an accident caused by corrosion and structural deterioration of metal pipes, appropriate overlay welding is applied in the field to partially repair it. The size of the base steel plate and the selection of a stable welding method were evaluated, and possible problems caused by the overlay welding were identified, and improvement measures were proposed. For the test, a new steel pipe coated with epoxy lining on the inner surface and polyethylene on the outer surface was subjected to a tensile test by processing the repaired specimen through overlay welding with a steel plate after artificial cracking, and structural safety was evaluated after repair. Furthermore, the influences of the size of the throat and the size of the steel plate were analyzed. As a result of the tensile test by dividing the repaired steel plate overlay into a constraint and non-constraint conditions, the tensile load was concentrated in the welded part and damage occurred in the welded part. It was found that the maximum load leading to breakage increases as the size of the welding throat increases. In addition, it was found that the resistance to load increased slightly as the size of the overlaid steel plate increased, but the effect was not significant, confirming the need for repair in consideration of the site conditions. As a result of evaluating the damage to the coating material on the back side of the welding, it was confirmed that the coating material on the opposite side of the welding burned black(epoxy) or was greatly deformed by heat(polyethylene). Therefore, it is necessary to secure structural stability through repainting, etc. in order to prevent damage to the coating material on the opposite side during overlay welding.

Scale and rust generation in water pipes is a common phenomenon when cast iron water pipes have been used for a long time. A physical water treatment device is known among various means for suppressing rust in a water pipe, and a zinc ionization device for putting zinc metal into a pipe and emitting the zinc cation into water is one of such devices. This research measured the amount of zinc ion generated, which is known to exhibit an effect of inhibiting rust and scale generation in a pipe, and examined the scale and rust inhibition effect of the ionization device installed for ground or building water supply. In the case of distilled water, the concentration of zinc ion increased by circulating water in the ionization device several times, and it was verified to be hundreds of μg/L, and in the case of discharging ground or tap water, it was verified to be tens of μg/L. In addition, a verification pipe was installed to confirm the change inside the pipe before and after installation of the zinc ionization device, and the internal condition of the pipe was observed 3 months to several years after installation. It was confirmed that the corrosion area of the surface of the pipe was no longer increased by installing a corrosion inhibitor, and if the pipe was already filled with corrosion products, the amount of corrosion products gradually decreased every year after installation. The phenomenon of fewer corrosion products could be interpreted as expanding the space in the pipe due to the corrosion product as Fe2O3 adhered to the inner surface of the pipe and turned into a smaller black Fe3O4. In addition, we found that scale such as CaCO3 together in the corrosion by-products gradually decreased with the attachment of the ionization device.

In this study, effects of five raw water quality parameters (turbidity, odor compounds caused by algae, filter clogging caused by algae, pH increase caused by algae, and organic matter) on improvements and operations costs of typical water treatment plant (WTP) were estimated. The raw water quality parameters were assumed the worst possible conditions based on the past data and costs were subsequently estimated. Results showed that new water treatment facilities were needed, such as a selective intake system, an advanced water treatment processes, a dual media filter, a carbonation facility, and a re-chlorination facility depending on water quality. Furthermore, changes needed to be made in WTP operations, such as adding powered activated carbon, increasing the injection of chlorine, adding coagulation aid, increasing the discharge of backwashed water, and increasing the operation time of dewatering facilities. Such findings showed that to reliably produce high-quality tap water and reduce water treatment costs, continuous improvements to the quality of water sources are needed.

그동안 북한선교는 통일 담론에 휘둘려 제대로 된 선교전략을 세울 수 없었고, 혼재된 대북 관계와 북미 관계로 인해 이행할 수도 없었다. 북한선교는 자체의 정체성(일명: 상수)을 재정립하고 정치적 과제(일명: 변수)와 연관되지 않아야 가능하다. 북한선교의 변하지 않는 상수의 선교정체성과 변하는 변수의 배경을 분리해야 하는 것이 다. 그러면 비로소 통일 이전과 이후의 북한선교의 전략적 정책이 수립될 수 있을 것이다. 북한선교의 통일 이전의 전략은 복음의 직접 사역과 비즈니스 선교전략이다. 통일 이후에는 관계성을 중심으로 한 민족복음화 선교전략으로 이어져야 한다. 통일 이전과 이후에도 북한선교는 여전히 양 교회 간의 갈등과 대립, 오해와 비난 등으로 상당한 문제가 야기될 것이다. 통일 이후 북한선교는 민족복음화를 변곡점으로 해서 시작될 것이다.

선박이 항구를 안전하게 입·출항 하기 위해서는 고려해야할 요소들이 많지만, 특히, 선박의 좌초 위험을 줄이기 위해 항구의 조석을 파악하는 것이 중요하다. 기존의 선행연구는 주로 조화상수를 찾고 분석하는 연구가 대부분이었으나, 타 수로국의 조석표상 조화 상수 분석 및 정확성에 관한 연구는 부족하였다. 본 연구는 인천, 군산, 여수, 부산, 울산 및 속초, 총 6곳의 항구를 대상으로, 실측정보를 기준으로 영국조석표와 한국의 조석표를 비교하였으며, 조석의 차이가 발생하는 원인을 찾기 위하여 조화상수를 사용하여 조고, 조시, 조 석형태수를 계산한 후 영국과 한국의 정보를 비교하였다. 실측정보와 조석표의 차이 분석 결과 대상 항구 모두 실제 조고와 조시가 차이 가 있었으며, 그 원인은 영국과 한국의 조화상수, 조석 기준값, 조석 형태수에서 차이가 있는 것을 발견하였다. 따라서 이 논문에서는 영 국 조석표에 우리나라 표준항을 추가해야 하며, 조석표를 만드는데 필요한 기준이 되는 조화상수가 지속적으로 최신정보로 업데이트 되 어야 하고, 영국 조석표 보다는 각 국가에서 제작하는 조석표가 더 정확하다는 것을 제시하고자 한다.

In this paper the potential of the principal component analysis(PCA) technique for the application of detecting leaks in water pipe networks was evaluated. For this purpose the PCA was conducted to evaluate the relevance of the calculated outliers of a PCA model utilizing the recorded pipe flows and the recorded pipe leak incidents of a case study water distribution system. The PCA technique was enhanced by applying the computational algorithms developed in this study which were designed to extract a partial set of flow data from the original 24 hour flow data so that the effective outlier detection rate was maximized. The relevance of the calculated outliers of a PCA model and the recorded pipe leak incidents was analyzed. The developed algorithm may be applied in determining further leak detection field work for water distribution blocks that have more than 70% of the effective outlier detection rate. However, the analysis suggested that further development on the algorithm is needed to enhance the applicability of the PCA in detecting leaks by considering series of leak reports happening in a relatively short period.

PURPOSES: The purpose of this study is to identify the mechanism of road subsidence caused by damaged water and sewer pipes. METHODS: A series of soil chamber test using damaged water and sewer pipe models were conducted under various conditions. RESULTS : Characteristics of cavity expansion and collapse caused by damaged pipes were affected by the damaged location in the sewer pipe, the head on the water pipe, the distance between the damaged water pipe and outlet, and relative soil density. CONCLUSIONS: Sewer-pipe damage was considered a direct cause of road subsidence, and the cavity expanded discontinuously. When the outlet was located under the damaged water pipe, the cavity expanded in the water pipe’s direction, and collapse occurred above the pipe. However, when the outlet was located atop the damaged water pipe, the cavity expanded toward the outlet direction and resulted in a subsidence. Cavity expansion speed was affected by various conditions, such as the pipe’s water head, outlet position, distance between the damaged water pipe and outlet, and relative soil density. However, the cavity expansion shape did not affect factors, except for outlet position.

N-nitrosodimethylamine (NDMA) is a class of disinfection byproducts and a frequently detected nitrosamine with carcinogenic potentials. This review summarizes NDMA precursors, their formation mechanisms in chloraminated water, and mitigation strategies. Understanding the formation mechanism and characteristics of precursors is essential for developing a mitigation strategy. Dimethylamine (DMA), the most widely studied NDMA precursor, has an NDMA molar yield up to 3%. In comparison, a subset of tertiary amines, e.g., pharmaceuticals, generate up to 90% upon chloramination. Potent NDMA precursors, are characterized by their negative partial charge, low planarity values and molecular weight, and high bond length and pKa values. A nucleophilic substitution of tertiary amine on chloramine is a key reason for the high NDMA yield from the most potent NDMA precursors. The distribution and fate of NDMA in surface water, aquifers, and its formation in the distribution system can be mitigated through two strategies: (1) degrading or/removing NDMA after its formation and (2) pre-treatment of its precursor’s prior chloramination.

Direct spring loaded pressure relief valve(DSLPRV) is a safety valve to relax surge pressure of the pipeline system. DSLPRV is one of widely used safety valves for its simplicity and efficiency. However, instability of the DSLPRV can caused by various reasons such as insufficient valve volume, natural vibration of the spring, etc. In order to improve reliability of DSLPRV, proper selection of design factors of DSLPRV is important. In this study, methodology for selecting design factors for DSLPRV was proposed. Dynamics of the DSLPRV disk was integrated into conventional 1D surge pressure analysis. Multi-objective genetic algorithm was also used to search optimum design factors for DSLPRV.

This study develops a model to estimate the economic life of the large-diameter water supply pipeline in Korea by supplementing existing methods used to perform similar calculations. To evaluate the developed methodology, the model was applied to the actual target area with the conveyance pipe in P waterworks. The application yielded an economic life computation of 39.7 years, considering the cost of damages, maintenance, and renewal of the pipeline. Based on a sensitivity analysis of the derived results, the most important factor influencing the economic life expectancy was the predicted failure rate. The methodology for estimating the economic life of the water supply pipeline proposed in this study is one of the core processes of basic waterworks facility management planning. Therefore, the methods and results proposed in this study may be applied to asset management planning for water service providers.