수도관 총연장 15만4천435km의 23.1%에 달하는 3만5천635km가 21년 이상된 노후관으로 녹물 발생과 이물질 유입의 주원인인데, 지난 10년간(1998년-2007년) 노후관으로 인한 누수량은 84억톤, 누수손실액은 약 5조8천억원에 달한다고 밝혔다.
옥내 급수관의 경우에도 전체 세대수의 약 10%인 190만세대가 사용이 금지된 아연도 강관을 사용하고 있으며, 관리책임이 개인에게 있어 점검, 세척 및 교체가 제대로 이루어지지 못하고 있다.
20년이 넘은 정수장도 전체 503개 중에 51%인 255개소이며, 완속여과나 기계식 침전여과에 그치는 정수장이 59%에 달하고 있어 도시화, 산업화에 따라 수질악화와 신규 유해물질(브로모포름, 항생제, 병원성 미생물 등) 검출 및 지하수 오염 등에 대응이 곤란한 실정이어서 상수도 서비스 수준과 수돗물 음용률 제고를 위해서는 특단의 대책 필요하다.
정부는 이를 위해 2009년에 「상수도관망 관리 선진화 방안」을 수립, 2020년까지는 유수율 90%, 상수도 분야 기술력 세계 5위 진입’이라는 목표 아래 토목·환경·기계 등 다양한 분야의 전문기술 및 IT·NT·BT 등 첨단기술을 융합한 최적관리시스템 도입의 필요성을 강조했다.
상수도관망 GIS(Geographic Information System:지리정보체계)
상수도관망이란 상수도를 소비자에게 안정적으로 공급하기 위한 시설로써 도수, 송수, 배수, 급수시설로 구분할 수 있으며, 각 시설간 또는 각 시설내에서 도수, 송수, 배수 및 급수관이 하나의 그물과 같이 유기적으로 연장되어 이루어진 집합체를 말한다.
GIS는 국토공간상의 각종 자연물과 인공물에 대한 속성정보와 위치정보를 컴퓨터에 입력후, 이를 연계시켜 각종 계획수립과 의사결정 등을 지원하는 정보시스템으로 국토·토지정보화, 환경보호, 산림관리, 재해·재난관리, 입지분석, 도시시설물관리, 교통정보화, 해양, 통계 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.
이를 상수도관망의 최적관리시스템 구축에 적용한 것이 상수도관망 GIS다.
인간이 땅에 대한 정보를 얻는데 전통적인 수단으로 지도가 이용되어 왔으며, 지도는 중요지형, 시설물 등 땅에 대한 정보가 기록되어져 각각 해당분야에 필요한 정보를 제공하는 자료원이었다.
그러나 지도는 수시로 변하는 내용들을 수록하지 못함으로 이용에 한계를 느끼게 되었으며, 이에 컴퓨터를 이용하여 자료를 수집, 처리, 분석함으로써 효과적인 이용방안을 위해 방대하고 다양한 자료를 효율적으로 처리할 수 있는 종합적 공간처리 기술인 지리정보시스템이 발달하게 되었다.
상수도 사업에 있어서 시설물(급·배수관, 하수관거, 펌프, 맨홀 등)의 효율적인 유지관리를 위해서는 시설의 현황파악을 위한 각종 도면 및 대장의 정비보완이 필수 불가결하다.
GIS는 자연 및 사회·경제적 정보를 지리적 공간위치에 맞추어 입력, 저장해서 여러 목적에 맞게 활용, 분석하는 기술로써 각종 데이터의 수집과 처리작업에 대해 경제성과 능률성을 제공해 주며, 디지털 컴퓨터의 이용으로 데이터 저장 및 공간 정보 이용에 획기적인 계기를 마련해 주었다.
자료는 상호 관련되어 접근, 변화, 관리되기 때문에 환경변화의 분석, 경향분석(Analysis of trends), 또는 의사결정과 결과의 예측 등을 실험할 수 있는 모델이다. 이는 컴퓨터 기술과 공간자료를 효율적으로 이용하고자 시작되었는데, 자료수집 방법으로 최근에는 인공위성이나 항공촬영용 비행기로부터 센서를 통해 입수된 HDDT(High Density Digital Tape)의 수집 방법이 중요하게 이용되고 있다.
현재 (주)위스코에서 감지관의 파손 및 누수 상태를 실시간 감시하는 시스템으로, 감지관의 파손 및 누수 발생시 이를 GIS 전자지도를 통해서 감시할 수 있고, 그 위치 및 관에 관련된 정보를 메일, 알람, SMS를 통하여 실시간으로 확인할 수 있는 파손누수 감시 시스템(파이프가드)이 활용되고 있다.
상수도관망 관리를 위한 GIS기능
상수도관망 관리를 목적으로 구축된 GIS는 다음과 같은 기능을 가진다.
1)표시검색:상수도 정보에 대해서 도형과 속성의 검색을 수행하고, 도형의 속성을 결합시킨 형태로 정보를 제공한다. 즉, 개·보수 처리를 행하는 경우 신청자로부터 이상이 발생한 장소와 상황을 접수한 후 지역에 관한 데이터를 입력함으로써 대상지역을 검색하고 관련된 정보를 화면에 표시한다.
2)갱신:도형자료(관망, 상수원 시설, 소화전 등)나 속성자료의 추가·수정 등을 대화형으로 수행한다.
3)도형처리 및 해석평가:도형과 속성을 일원적으로 관리하고, 각종 상수도 관련 수치모형과 연계하여 수행하며, 그 결과를 도면으로 출력한다.
이러한 기능을 활용하여 상수도 관리의 경우 상수원 집유수역 설정, 상수원 보호구역 설정 및 수질관리, 단수지역, 예측 및 정보제공, 작업지시도 출력에 의한 즉각 보수, 누수방지 사업계획, 급수 수요량 예측 등의 작업을 쉽게 할 수 있다.
첫째, 유지관리시 상수도관망 최적관리를 위해 배수지 및 블록별 계측, 모니터링, 분석, 제어기능을 수행할 수 있도록 다음사항을 포함한 유지관리시스템을 구축하여야 한다.
•배수지 및 블록별 유량, 수압, 수질 계측과 계측데이터 수집을 위한 현장설비(블록시스템 구축에 포함한다) 및 통신망 구축.
•계측 데이터를 상시 모니터링하고 분석·경보하는 감시시스템 구축.
•계측데이터 및 분석결과와 연동한 실시간 운영관리시스템 구축.
•운영 및 의사결정지원시스템 구축
•경보자료 및 분석자료를 활용한 제어시스템 구축
•수용가, 관망, 시설물 정보를 이용한 GIS 기반의 유지 관리시스템 구축
둘째, 상수도관망 및 시설물의 상시 감시와 경보를 통해 효과적인 비상대응과 유지보수를 지원할 수 있도록 한다.
셋째, 지자체 사업계획, 운영 효율성 및 경제성을 고려하여 구축여부를 판단하되, 구축 시 다음 사항을 고려한다.
•블록별 운영데이터를 분석, 모의하여 상수도관망 최적관리를 위한 의사결정을 지원할 수 있도록 구축한다.
•시설물 및 공급체계에 대한 적정성을 확인할 수 있도록 구축한다.
•검침된 상수도사용량, 민원이력 등을 포함하여 종합적인 관리가 가능하도록 구축한다.
넷째, 유지관리시스템을 설치하고 운영하기 위한 공간 확보 계획을 수립하되 필요한 경우에는 별도의 운영센터를 운영할 수 있다.
상수도관망 관리를 위한 최첨단 로봇 개발 박차
지난 7월 6일 환경부 발표에 의하면, 지하에 매몰되어 있는 상수도 관망관리에 최첨단 로봇을 투입하는 시범사업을 추진한다. 이를 통해 약 690조원에 달하는 해외 노후관망 교체시장 진출에 교두보를 마련한다는 계획이다.
환경 R&D 사업으로 개발된 상수도관망 관리 로봇을 태백시 등 현장에 시범적용하고, 이를 전국으로 확대해 해외시장 진출을 준비 중이라고 밝혔다.
이 사업을 위해 환경부와 지식경제부는 로봇 시범사업 양해각서를 체결하고 앞으로 3년 동안 기술개발에 70억원을 투입할 계획이며, 국내 최초로 상수도 관망 분야에 로봇시스템을 접목하는 사업으로 IT(정보기술)와 ET(환경기술), RT(로봇기술)를 융합한 기술로 국내 상수도 관망 관리의 획기적인 전환점이 될 것이라고 설명했다.
올해 시범사업에 적용되는 로봇은 상수관 화상 진단용 로봇과 부단수 내시 진단용 시스템, 상수관 세척·갱생 로봇, 매설관 위치탐사 로봇, 상수관망 누수탐사 로봇 등 총 5가지다.
화상진단용 로봇과 부단수 내시 진단 로봇은 관로의 노후도를 미리 파악해 상태를 진단하는 용으로 육안으로 관측하기 어려운 상수관내에 투입해 실시간 정밀진단이 가능하다. 현재 개발된 로봇은 전 관종에 적용이 가능하고 한 번 투입으로 150m까지 진단할 수 있다. 진단이 끝난 후에는 필요한 부분에 세척과 갱생작업을 하는 로봇을 투입하면 된다.
상수관 세척·갱생 로봇은 관 안쪽 부분을 스케일 세척한 후 피막두께를 조절할 수 있는 갱생로봇을 투입해 비굴착 갱생공법 적용으로 관망 교체없이 관로의 수명을 연장시킬 수 있다.
작업 구간은 150m로 세척속도는 1분당 60~120m까지 가능하다. 상수관망 매설관 위치탐사 로봇은 투입로봇의 이동경로를 기록해 위치지리정보를 저장한 후 지하에 매설된 상수관로의 정확한 위치를 탐지할 수 있도록 한 것이다.
로봇을 통해 기존의 부정확한 관망지도를 정밀하게 작성할 수 있는 장점이 있으며, 작업구간은 최장 1km에 달한다. 상수관망 누수탐사 로봇은 수중 누수음을 통해 누수탐사 작업을 수행하는 시스템이다. 관내를 자유유영으로 이동하며 데이터를 수집해 관로의 누수여부를 3D지도로 작성이 가능하다.
환경부는 앞으로도 “국민들이 보다 깨끗한 물을 마실 수 있도록 다양한 기능 개발을 시도할 예정”이라며, “최첨단 로봇을 현장에 투입하여 상업화 가능성이 입증되면 미국·영국 등 노후관망 교체시장으로 진출할 수 있는 발판이 될 것으로 기대한다”고 말했다.
상수도관망 GIS를 효율적으로 활용하여 신속한 누수탐사 및 복구, 노후관 개량 및 블록시스템구축, 상수관망의 원격관리시스템 구축 등으로 누수는 줄이고, 유수율은 최대한 끌어 올려 한정된 수자원을 효율적으로 이용하고, 수돗물의 안전성을 확보하여 음용율을 높이려는 노력을 계속해야 한다.
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