Water supply/intake pumps operation use 70~80% of power costs in water treatment plants. In the water treatment plant, seasonal and hourly differential electricity rates are applied, so proper pump scheduling can yield power cost savings. Accordingly, the purpose of this study was to develop an optimal water supply pump scheduling scheme. An optimal operation method of water supply pumps by using genetic algorithm was developed. Also, a method to minimize power cost for water supply pump operation based on pump performance derived from the thermodynamic pump efficiency measurement method was proposed. Water level constraints to provide sufficient disinfection performance in a clearwell and reservoirs were calibrated. In addition, continuous operation time constraints were calibrated to prevent frequent pump switching. As a result of optimization, savings ratios during 7 days in winter and summer were 4.5% and 5.1%, respectively. In this study, the method for optimal water pump operation was developed to secure disinfection performance in the clearwell and to save power cost. It is expected that it will be used as a more advanced optimal water pump operation method through further studies such as water demand forecasting and efficiency according to pump combination.

최근 송 ․ 배수시스템의 최적 펌프운영과 펌프 및 배수지의 적정용량 산정을 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 시설물의 적정 용량을 선정하기에 앞서 송수펌프 용량 및 배수지규모에 따른 시스템 비용(건설 및 운영비용)과 시스템 내 수질 변화를 분석하는 과정이 필요하다. 본 연구에서는 민감도 분석을 통해 송수펌프 용량과 배수지의 크기가 실제 시스템의 건설 및 운영비용, 그리고 시스템 전반의 수질에 미치는 영향을 분석하였다. 국내 대규모 지방상수도 시스템을 대상으로 분석을 실시하여 시설물 규모가 비용 및 수질에 미치는 영향을 명확히 파악하였다. 적용 네트워크의 경우, 시설물의 용량이 증가할수록 운영비용은 감소하지만, 설계비용은 증가하는 것으로 나타났으며, 이를 통해 비용최소화와 수질안정화를 동시에 만족하는 시설물의 적정용량 범위를 파악할 수 있을 것으로 판단된다.

Recently, because people are taking a great interest in the water supply system and the related facilities are getting larger, the surge suppression is very important problem. The waterhammer occurs when the pumps are started or stoped for operation or tripped due to the power failure. As the waterhammer problems as a result of the pump power failure were very serious, these situations were carefully investigated. Accordingly, we carried out both numerical simulations to confirm the safety fot the intergrated operating of 1st stage and 2nd stage Juam intake pumping station in which had the in-line pumps. In this paper, it was reviewed that the water supply system has the reliability on the pressure surge, in case the air chambers were installed at both the inlet and the oulet of the in-line pumping station. we are sure that Juam intake pumping station in which have the air chambers is safe for the waterhammer.

도시유역의 저지대에서 집중호우에 따른 내수침수의 방지를 위해 빗물펌프장이 설치되어 있다. 현재 국내의 빗물펌프장은 자동화시스템에 의한 펌프 운영으로, 기준수위 도달 시 펌프 가동이 자동적으로 이루어지도록 프로그래밍 되어있다. 빗물펌프장에 설치된 펌프는 기계 및 전기 공급 시스템에 따라 모든 펌프를 한번에 동시 가동할 수 없으며, 현재 빗물펌프장 시스템은 펌프의 on/off가 각각의 펌프 한 대씩 순차적으로 가동하도록 설정되어 있다. 또한 펌프운영의 제한성으로 인하여, 빗물펌프장에 설치된 펌프의 종류에 따른 토출량이 상이할 경우, 펌프의 on/off 가동 순서에 의하여 빗물펌프장 운영의 효율이 달라질 수 있다. 따라서 본 연구에서는 배수 유역면적, 유수지 및 펌프 용량 등 현장 여건에 따라 최적의 펌프 운영을 수행할 수 있는 알고리즘을 활용하여 펌프장의 운영 방식 개선을 통해 펌프 조합 및 on/off의 여러 case를 통해 일반적이고 현장 운영자들이 적용하기 쉬운 운영 방식을 연구하였다.

도시지역에서 강우가 내리면 우수관거, 빗물저류지 및 빗물펌프장 등을 통하여 우수가 배제된다. 따라서 도시유역은 이들 내배수시설물의 홍수방재능력의 한계를 초과하는 호우사상이 발생하면 유역의 저지대를 중심으로 침수가 일어나게 된다. 침수저감을 위해서는 관거의 확장, 빗물저류지의 신·증설 및 빗물펌프장의 신설 또는 확장 등 홍수방재시설물의 능력 확장을 통하여 가능하다. 이러한 구조적인 대책은 도시지역 및 계획강우량 등의 한계가 있으므로 우선적으로 기존 방재시설물의 운영 최적화를 통하여 방재능력의 극대화가 이루어져야 한다. 비구조적인 대책인 최적운영은 주로 제어가 가능한 빗물펌프장에서 가능하므로 최적홍수제어는 빗물펌프장의 최적제어라고 할 수 있다. 이 또한 관거의 통수능 부족 등에 의한 중상류 저지대침수 등 빗물펌프장에서의 운영최적화에도 한계가 있게 된다. 본 연구에서는 빗물펌프장에서의 최적운영으로 기대할 수 있는 최대 침수저감량을 추정하기 위한 절차를 제시하고 적용을 시도하였다. 이를 위하여 시범유역을 선정하고 빗물펌프장의 설계 및 실운영자료 등을 조사하고 최대의 운영조건으로 가능한 침수저감능력을 분석하였다.

일반적으로 빗물펌프장의 운영은 유입부의 수위만을 고려하여 운영되고 있는데 이러한 운영 방식은 수위가 급격하게 변화할 경우 효율적으로 대처하기 어렵다는 한계를 가지고 있다. 이에 많은 연구자들은 다양한 모형을 이용하여 빗물펌프장의 효율을 극대화하기 위한 노력을 하였다. 하지만 빗물펌프장 주변의 흐름특성을 실제 측정한 결과가 없었기 때문에 이들 모형을 검증하기 어렵다는 한계가 있었다. 따라서 빗물펌프장 효율적 운영을 위한 모형들의 검증을 위한 빗물펌프장 운영 시 빗물펌프장 주변의 흐름특성을 실측한 자료가 필요하다. 이에 본 연구에서는 개봉1 빗물펌프장을 대상으로 표면영상유속계를 이용하여 빗물펌프장 운영 시 유수지 유입부와 빗물펌프장 토출부 주변의 유속분포를 측정하였다. 유속분포 측정은 2012년 8월 15일 발생한 홍수사상에 대하여 실시하였다. 빗물펌프장 주변의 유속분포 측정에 표면영상유속계를 적용한 결과 짧은 시간에 유속을 측정할 수 있기 때문에 급격한 수위 변화에 충분히 대응할 수 있어 빗물펌프장 주변의 평면유속분포 측정에 적용이 가능한 것을 확인하였으며 향후 빗물펌프장 주변에 고정으로 설치한다면 실시간 유속분포 측정도 가능할 것으로 판단된다.

최근 도시지역의 내수침수로 인한 피해가 급증하고 있어 이에 대한 대책으로 제내지의 초과 우수를 하천으로 강제 배수시키는 빗물펌프장에 대한 설치 요구가 증대되고 있다. 빗물펌프장의 효율적 운영을 위해서는 내수와 외수의 변화를 충분히 고려하여야 한다. 또한 본류 수위 증가로 인해 배수위 영향을 받는 지천의 경우에는 본류 수위 변화를 고려해야 하고, 본류 합류부에 배수문이 설치되어 있을 경우에는 빗물펌프장의 운영뿐만 아니라 효율적인 배수문 조작이 요구된다. 따라서 빗물펌프장과 배수문의 최적 설계 및 운영 방법을 수립하기 위해서는 기존 수치모형을 이용한 결과뿐만 아니라 빗물펌프장 운영 시 실제 흐름특성 변화를 관측한 자료가 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 개봉1 빗물펌프장과 개봉1 배수문을 대상으로 홍수 시 빗물펌프장 운영에 따른 배수문 주변의 흐름특성을 측정하였다. 유속분포 측정은 표면영상유속계를 이용하였으며, 측정 구간은 배수문 직상류와 직하류에 대하여 실시하였다. 유속분포 측정 결과 홍수위 상승 시와 하강 시 배수문 주변의 흐름특성 변화뿐만 아니라 빗물펌프장 운영에 따른 배수문 주변의 흐름특성 변화도 확인할 수 있었다.

일반적인 도시 내배수시스템은 시설물과 운영방법으로 구분된다. 시설물은 관거, 수문, 배수펌프장 등으로 구성되며 운영방법은 펌프 및 수문운영으로 구성된다. 이러한 내배수시스템에서 유역의 유출 및 펌프 운영을 실시간으로 모의하고 배수효과를 고려할 수 있는 운영 모형은 펌프를 효과적으로 운영하기 위하여 필요하며, 이러한 실시간 운영 모형을 통하여 도시유역의 침수 위험을 감소시키기 위한 효율적인 펌프 운영 기법의 개발이 가능하다. 본 연구에서는 SWMM 5.0

계속되는 도시 개발붐은 유역내 불투수지역을 증가시켜 첨두홍수유출량이 늘어나게 되었고, 도시지역 저지대에서 침수피해가 자주 그리고 크게 발생하게 되었다. 본 연구에서는 홍수침수피해를 최소화 하기 위하여 빗물펌프장의 과학적인 운영바안을 제시하였다. 첫째, 연구대상유역에 대하여 기왕의 강우사상에 맞는 도시 홍수유출모형으로 ILLUDAS 모형을 선정하였다. 둘째, ILLUDAS모형으로 재현기간별 강우사상에 대한 유출수문곡선을 모의한 후 강우지속기간에 따른 펌프