KR101567538B1 - 위험도 조정형 지아이에스 연계 상수도 자산관리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상수도 자산관리 방법에 관한 것으로, 취수장에서 수용가에 이르는 상수도 시설의 각 구성요소를 개별 자산으로서 체계적으로 분류하고, 지아이에스(GIS, Geographic Information System)를 기반으로 상기 자산의 공간적 위치 내지 배치 정보 및 수리학적 연결 정보를 구체적이고 정밀하게 수립하여 계획 분석 범위내 임의 자산의 파괴에 따른 피해도를 설정하고, 자산 유형별 실증적 노후도를 적용하여 자산의 파괴확률을 설정하며, 이들 피해도 및 파괴확률을 기초로 위험도를 결정한 후, 해당 자산의 보완 내지 대체 가능 자산을 탐색하여 위험도를 조정할 수 있도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 상수도 시설물 자산의 유기적인 연결구조를 체계적으로 수립, 활용할 수 있고, 자산의 파괴가 초래하는 결과를 정확하게 예측함과 동시에, 자산별 예상 파괴 시점 내지 파괴확률을 정확하게 산출할 수 있으며, 전체 상수도 자산에 대한 종합적인 분석을 통하여 대체 내지 보완 가능한 자산을 탐색하고 이를 선제적 조치의 우선순위 판단에 적용함으로써, 가용 자원 및 재원의 효율적인 활용 및 서비스 수준의 안정적인 유지가 가능하다.

Description

위험도 조정형 지아이에스 연계 상수도 자산관리 방법{BUSINESS RISK ADJUSTMENT TYPE GIS-AIDED WATERWORKS ASSET MANAGEMENT METHOD}

본 발명은 상수도 자산관리 방법에 관한 것으로, 취수장에서 수용가에 이르는 상수도 시설의 각 구성요소를 개별 자산으로서 체계적으로 분류하고, 지아이에스(GIS, Geographic Information System)를 기반으로 상기 자산의 공간적 위치 내지 배치 정보 및 수리학적 연결 정보를 구체적이고 정밀하게 수립하여 계획 분석 범위내 임의 자산의 파괴에 따른 피해도를 설정하고, 자산 유형별 실증적 노후도를 적용하여 자산의 파괴확률을 설정하며, 이들 피해도 및 파괴확률을 기초로 위험도를 결정한 후, 해당 자산의 보완 내지 대체 가능 자산을 탐색하여 위험도를 조정할 수 있도록 한 것이다.

사회기반시설물에 대한 자산관리란 취득, 운영, 유지관리, 개수 및 보수로 구성된 사회기반시설물의 수명주기상 수행되는 의사결정의 최적화 체계라 할 수 있으며, 구축 내지 폐기에 이르는 사회기반시설물의 운영 전반에 있어서 자산관리 체계를 적용함으로써, 해당 시설물을 구성하는 개별 자산에 대한 효율적인 자원 배분은 물론 선제적 투자를 통한 서비스 수준 유지비용 절감의 효과를 얻을 수 있다.

특히, 상수도 시설의 경우 기초적 생활 필수 서비스인 동시에 서비스의 중단시 즉각적으로 산업 전반에 막대한 피해가 초래될 뿐 아니라, 사후 복구 내지 서비스 정상화에 막대한 시간과 비용이 소요되는 특성이 있는 바, 상수도 시설의 구축 및 관리에 자산관리 기법을 도입하여, 위험요소를 사전에 파악하고 가용 재원의 투입 우선순위를 결정하여 효율적인 집행이 가능하도록 하는 다양한 시도가 이루어지고 있으며, 관련 종래기술로는 특허 제1092883호를 들 수 있다.

특허 제1092883호를 비롯한 종래의 상수도 자산관리 방법은 상수도 시설 특히, 관망(管網)의 노후도를 수치화하고, 이를 기초로 해당 관로의 개, 보수 여부를 판단하는 것으로, 사실상 관리대상 전체 상수도 관망에 획일적인 기준이 적용되어 노후도가 산출되고 그에 따라 투자여부가 단순 결정되는 수동적인 의사결정 지원 방법이라 할 수 있다.

즉, 자산관리 체계의 도입 이전 통상의 시설물 관리기법에 있어서의 시설물 노후도 모형 및 그에 따른 가용 수명 추정과 유의(有意)한 차이점이 존재하지 않는다 할 수 있으며, 이러한 종래의 상수도 자산관리 기법을 이용한 자용 자원의 배분 및 재원 투입 우선순위 결정을 통하여 달성할 수 있는 효과는 극히 제한적일 수 밖에 없었다.

특히, 상수도 시설물은 전체 시설물이 수지상(樹枝狀) 또는 망상(網狀)으로 연결되어 긴밀한 상호 작용을 수행하는 바, 전체 관리대상 시설물을 구성하는 개별 자산의 제원 및 특성 뿐 아니라, 전체 자산간 연결구조가 정확하게 파악될 필요가 있으나, 종래의 상수도 자산관리 방법은 개별 자산정보의 체계적인 수집 및 관리에 주안점이 두어졌을 뿐 전체 상수도 자산의 유기적인 연결구조에 대한 구체적이고 정확한 정보체계 구축은 미진한 실정이다.

이에, 상수도 자산관리와 GIS(Geographic Information System)를 접목하여, 위치정보 기반 상수도 자산관리 체계를 수립하고자 하는 노력이 경주되고 있으나, 단순 좌표형 공간정보에 기반한 GIS의 태생적 한계로 인하여 각각의 상수도 자산의 위치 파악에 그 활용이 제한될 수 밖에 없었으며, 전체 상수도 시설을 구성하는 각각의 개별 자산간 연결관계를 구체적으로 추출하고 이를 해당 자산의 파괴에 따른 피해도 설정 등에 활용하기에는 미흡한 문제점이 있었다.

특히, 종래의 상수도 자산관리 방법은 전술한 바와 같이, 상수도 시설을 구성하는 각 자산의 노후도를 수치화하고 이를 기초로 개, 보수 등 투자의 우선순위를 결정하는 것인데, 선제적 조치의 대상을 결정하는 판단은 자산의 노후도 뿐 아니라, 해당 자산의 파괴가 초래하는 결과 및 사후 조치 비용, 대체 또는 보완 가능한 타 자산의 유무 등 다양한 사항이 종합적으로 고려되어야 함에도 불구하고, 경험적 내지 통계적 기법에 기초하여 일률적으로 산정된 노후도를 근거로 선제적 조치를 실시함으로 인하여, 불필요한 선제 조치가 수행될 수 밖에 없고, 결과적으로 가용 자원의 비효율적인 배분 및 재원의 낭비가 초래되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 상수도 시설을 구성하는 자산의 공간정보, 제원정보 및 이력정보가 수집되어 컴퓨터에 구축된 데이터베이스에 자산정보로서 수록되고, 데이터베이스에 수록된 자산정보가 컴퓨터에 탑재된 프로그램으로 처리되는 상수도 자산관리 방법에 있어서, 컴퓨터에 탑재되는 프로그램은 자산정보가 수록되는 자산DB모듈과, 자산별 위치정보가 수록되는 GIS모듈과, 자산DB모듈 및 GIS모듈과 연결되어 자산정보를 처리 및 생성하는 처리모듈로 구성되고, 프로그램이 실행되고 GIS모듈로부터 자산의 위치정보가 인출되는 위치정보인출단계(S11)와, 인출된 위치정보를 기반으로 자산간 연결상태에 따라 가상배관요소가 부여되는 가상배관단계(S12)와, 가상배관요소가 자산으로서 자산DB모듈에 추가되어 자산정보가 갱신되는 자산정보갱신단계(S13)와, 자산DB모듈에서 갱신된 자산정보가 인출되어 자산별 연결 자산이 취합되고 취합된 연결 자산의 규모에 따라 피해도가 설정되는 피해도설정단계(S21)와, 자산별 이력정보가 인출되어 임계시점 기준 잔존수명에 따른 파괴확률이 설정되는 파괴확률설정단계(S22)와, 자산별 피해도 및 파괴확률이 조합되어 위험도가 산정되고, 산정된 자산별 위험도가 자산DB모듈에 수록되는 위험도산정단계(S23)와, 일부 위험자산에 대한 대체자산이 선택되어 입력되는 대체자산선택단계(S31)와, 위험자산의 부족용량에 따라 대체자산의 과족용량이 잠식 처리되는 용량배분단계(S32)와, 위험자산의 위험도가 하향 조정되어 수정위험도가 산정되고, 산정된 수정위험도가 자산DB모듈에 수록되는 위험도조정단계(S33)로 이루어짐을 특징으로 하는 위험도 조정형 지아이에스 연계 상수도 자산관리 방법이다.

본 발명을 통하여, 상수도 시설물 자산의 유기적인 연결구조를 체계적으로 수립, 활용할 수 있고, 자산의 파괴가 초래하는 결과를 정확하게 예측함과 동시에, 자산별 예상 파괴 시점 내지 파괴확률을 정확하게 산출할 수 있으며, 전체 상수도 자산에 대한 종합적인 분석을 통하여 대체 내지 보완 가능한 자산을 탐색하고 이를 선제적 조치의 우선순위 판단에 적용함으로써, 가용 자원 및 재원의 효율적인 활용 및 서비스 수준의 안정적인 유지가 가능하다.

특히, 상수도 시설물을 구성하는 개별 자산의 제원 및 특성 뿐 아니라, 전체 자산간 연결구조 정보가 체계적이고 정밀하게 구축될 수 있으며, 가상배관요소를 적용함으로써, 단순한 자산별 위치정보를 탈피하여 자산간 유기적 연결구조 정보의 체계적인 수립 및 활용이 가능하고, 임의의 자산에 연관된 타 자산의 총합 내지 양태를 용이하게 파악할 수 있으므로, 해당 자산의 파괴가 전체 상수도 시설에 초래하는 영향을 신속하고 정확하게 산출하여 피해도 산정에 활용할 수 있다.

또한, 자산별 위험도 산정에 있어서, 경험적 또는 통계적 기법에 기초한 일률적인 자산 수명을 적용하지 않고, 해당 자산의 수리학적 특성의 경시변화 등 실증적 정보를 기초로 위험도를 판단함으로써, 위험도 산정의 정도(精度)를 획기적으로 제고할 수 있으며, 선제적 조치의 우선순위를 결정함에 있어서도, 자산의 파괴가 초래하는 결과 뿐 아니라, 대체 내지 보완 가능한 타 자산의 유무 등을 다각적으로 고려함으로써, 불필요한 지점에 대한 재원 투입을 방지하고, 가용 자원 및 재원을 효율적으로 배분 및 활용할 수 있다.

도 1은 본 발명을 수행하는 프로그램의 구성 예시도
도 2는 본 발명의 흐름도
도 3은 본 발명을 수행하는 프로그램의 실행 화면 예시도
도 4는 분할 급수구역이 표시된 본 발명 수행 프로그램의 화면 예시도
도 5는 배수관이 표시된 본 발명 수행 프로그램의 화면 예시도
도 6은 자산정보가 표시된 본 발명 수행 프로그램의 화면 예시도
도 7은 본 발명의 가상배관요소 설명도
도 8은 가상배관요소가 표시된 본 발명 수행 프로그램의 화면 예시도
도 9는 본 발명의 위험도 산정방식 설명도
도 10은 주철관의 관경별 통수년수-유속계수 관계곡선
도 11은 본 발명의 잔존수명 산정곡선 예시도
도 12는 위험도가 표시된 본 발명 수행 프로그램의 화면 예시도
도 13은 배수관망상 위험도가 표시된 본 발명 수행 프로그램의 화면 예시도
도 14는 배수지 위험도가 표시된 본 발명 수행 프로그램의 화면 예시도
도 15는 수정위험도가 표시된 본 발명 수행 프로그램의 화면 예시도

본 발명의 상세한 구성 및 수행과정을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선 도 1은 본 발명을 수행하는 컴퓨터 프로그램의 구성을 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 자산정보가 수록되는 자산DB모듈과, 자산별 위치정보가 수록되는 GIS모듈과, 자산DB모듈 및 GIS모듈과 연결되어 필요정보를 인출, 처리 및 갱신하는 처리모듈로 구성된 프로그램이 컴퓨터에 탑재되어 본 발명을 수행하게 된다.

본 발명은 상수도 시설을 구성하는 자산의 연결정보, 제원정보 및 이력정보가 수집되어 컴퓨터에 구축된 데이터베이스에 자산정보로서 수록되고, 데이터베이스에 수록된 자산정보가 컴퓨터에 탑재된 프로그램으로 처리되어 자산별 재원 투입 순위가 산정되는 상수도 자산관리 방법에 관한 것으로서, 여기서 상수도 시설을 구성하는 자산이란 수원(水源)에서 수용가에 이르는 상수도 공급 경로상의 취수시설, 정수시설, 송수시설, 배수시설 및 이들을 연결하는 관로를 포함하는 것이다.

자산정보란 그 사전적 의미에서와 같이, 각각의 자산에 대한 정보를 의미하는 것으로, 해당 자산의 연결정보, 제원정보 및 이력정보로 구성되며, 도 1에서와 같이, 본 발명을 수행하는 프로그램이 탑재된 컴퓨터의 기억장치에 구축된 자산DB모듈에 수록되며, 자산DB모듈은 처리모듈의 요청에 응답하여 소요 자산정보를 출납하거나 수록 자산정보를 갱신하게 된다.

또한, 본 발명을 수행하는 프로그램에는 GIS모듈이 구성되는데, GIS모듈은 자산별 위치정보를 처리모듈에 제공하여 자산DB모듈에 수록되는 자산정보 중 연결정보가 생성될 수 있도록 하는 역할을 수행하는 것으로, 전체 공공 시설물이 망라된 통합 GIS에서 상수도 관련 계층이 발췌된 형태라 할 수 있다.

본 발명 수행 프로그램의 GIS모듈은 독자적인 형식 및 구동절차를 가지는 비범용 폐쇄형 GIS로 구축할 수도 있으나, 기존의 공공 GIS와 동일한 데이터포맷 및 시스템프로토콜을 적용하여, 도 1에서와 같이, 기 구축된 GIS로부터 상수도 관련 위치정보를 용이하게 입수할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이렇듯 자산정보 및 위치정보가 복합 처리되는 컴퓨터 프로그램을 통하여 수행되는 본 발명은 도 2에서와 같이, 프로그램이 실행되고 GIS모듈로부터 자산의 위치정보가 인출되는 위치정보인출단계(S11)로 개시된다.

도 1에서와 같이, 본 발명을 수행하는 컴퓨터에는 자산DB모듈과 함께 GIS모듈이 탑재되며, GIS모듈에는 상수도 자산 즉, 취수장, 정수장, 배수지, 가압펌프장, 송수관, 배수관 등의 상수도 시설물의 공간상 위치정보가 수록되어 있으며, 위치정보인출단계(S11)에서 컴퓨터프로그램, 구체적으로 컴퓨터프로그램의 처리모듈이 GIS모듈로부터 각 자산의 위치정보를 인출하여 출력하거나, 후술할 가상배관단계(S12) 및 자산정보갱신단계(S13)에서 자산별 연결정보를 생성하여 자산DB모듈에 수록하게 된다.

상수도 자산의 위치정보가 수록되는 본 발명의 GIS모듈은 전술한 바와 같이, 국가 또는 지방자치단체에서 운용하는 공공 GIS에서 상수도 관련 부분이 발췌된 형태로 구축되거나, 기존의 공공 GIS와 동일한 데이터포맷 및 시스템프로토콜을 적용하여 구축됨으로써, 기 구축된 공공 GIS와 본 발명의 GIS모듈간 원활한 정보 교환이 가능하며, 현재 상당수의 공공기관에서 관할 시설물에 대한 공공 GIS를 구축하여 활용하고 있으며, 이들 공공 GIS 대부분은 표준화된 데이터포멧 및 시스템프로토콜을 채택하고 있는 바, 본 발명의 GIS모듈을 구축함에 있어서, 기 구축된 공공 GIS를 활용함으로써 시간과 비용을 절감할 수 있다.

위치정보인출단계(S11)에서 GIS모듈로부터 인출되는 상수도 자산의 위치정보는 통상의 공공 GIS에서와 같이 상수도 시설물의 공간상 위치 즉, 지형도상의 좌표라 할 수 있으며, 이러한 상수도 자산의 위치정보를 활용하여 본 발명을 수행하는 컴퓨터 프로그램이 관리대상 영역의 상수도 자산 현황을 도 3에서와 같이 출력할 수 있다.

도 3은 본 발명의 상수도 자산관리 방법이 지방자치단체 등 일정한 급수구역에 대한 상수도 서비스를 제공하는 주체에 의하여 수행되는 상황을 상정한 것으로, 동 도면은 해당 서비스 제공 주체가 관할하는 전체 급수구역이 도시된 초기 화면을 예시하고 있으며, 이렇듯 급수구역내 상수도 자산을 지도 형식으로 출력함에 있어서 지형 또는 행정구역 등 지리적 요소와 각각의 자산은 계층(layer)화 되어 처리됨으로써, 사용자가 소요 계층을 선택하는 방식으로 구체적 출력 상태를 조정할 수 있다.

또한, 본 발명을 수행하는 컴퓨터 프로그램에 있어서 각각의 상수도 자산에는 도 3의 우측 하단에 범례 형식으로 표시된 바와 같은 기호 및 식별코드가 부여되어 출력물에 대한 사용자의 용이한 식별이 가능하다.

도 3에 예시된 실시예에 있어서는 식별코드로서 취수장(intake station), 정수장(treatment station), 가압장(pumping station), 배수지(distribution reservoir), 송수관(transmission pipe), 배수관(conduit pipe) 및 급수관(service pipe)에 대하여 각각 IS, TS, PS, DR, TP, CP 및 SP가 부여되었으며, 동 도면의 우측 상단에서와 같은 계층에도 동일한 명칭이 적용되어, 사용자가 계층을 선택하거나 제외함에 따라 해당 자산이 컴퓨터 화면에 출력되거나 컴퓨터 화면에서 소거된다.

또한 도 4 및 도 5는 전체 관리대상 급수구역이 수원, 취수장 또는 송수관로의 연결 상태 등으로 인하여 세부적으로 구획된 분할 급수구역이 도시된 것으로, 도 3에서와 같이, 전체 관리대상 급수구역이 총 4개소의 분할 급수구역으로 구획되고, 이들 1차 분할 급수구역 중 도면상 최북단에 위치한 분할 급수구역은 도 4에서와 같이 관할 배수지에 따라 3개소의 배수구역으로 구획됨을 확인할 수 있으며, 도 5는 도 4의 배수구역 중 남서측 배수구역을 확대한 것으로, 도 5의 우측 상부에 도시된 바와 같이 CP의 식별코드가 부여된 배수관 항목을 계층에서 선택함에 따라 컴퓨터 화면상에 배수관의 구조가 출력된다.

GIS모듈과 함께 본 발명을 수행하는 컴퓨터에 탑재되는 자산DB모듈은 상수도 자산의 연결정보, 제원정보 및 이력정보와 함께 후술할 위험도 등이 수록되는 데이터베이스(database)로서, 전술한 상수도 자산별 식별코드는 자산DB모듈의 구축에도 동일하게 적용되어, 도 6에 도시된 바와 같은 구조의 데이터베이스가 구축된다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자산DB모듈에는 상수도 자산의 식별정보, 제원정보 및 이력정보 등이 수록되는데, 여기서 상수도 자산의 식별정보란 해당 자산을 여타 자산과 구별할 수 있도록 각각의 자산별로 부여된 고유의 정보로서, 식별정보에는 해당 자산이 소속되는 분할 급수구역 내지 배수구역을 구분하는 구역정보와 전술한 상수도 자산별 식별코드가 포함되며, 이들 구역정보 및 식별코드와 일련번호 등이 조합되어 전체 식별정보가 구성된다.

따라서 도 6과 같은 자산DB모듈의 출력 화면에서 각 자산의 식별정보만으로도 해당 자산의 소속 및 종류를 용이하게 파악할 수 있으며, 동 도면의 좌측 하단부에서와 같이, 자산DB모듈에 수록된 자산정보와 동반 출력된 지도에서 특정 자산을 선택하면 자산DB모듈의 출력 화면에서 해당 자산의 자산정보가 강조되어 표시된다.

도 6에서와 같이, 자산DB모듈에는 제원정보 및 이력정보 등이 상기 식별정보와 동반 수록되는데, 여기서 제원정보에는 해당 자산의 용량, 규격 및 재질 등의 제원이 포함되며, 이력정보에는 해당 자산의 최초 구축 시점 또는 개수 시점 등이 포함된다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 식별코드로서 DR이 부여된 배수지의 경우 최대 공급가능량 및 정격 공급량 등이 제원정보에 포함될 수 있고, 이력정보로는 준공년도가 적용될 수 있으며, 동 도면에서 식별코드 CP가 부여된 배수관의 경우 단위 관체(管體)의 관경, 연장 및 관종(管種) 등이 제원정보에 포함될 수 있고, 해당 배수관의 최초 매설년도 또는 갱생년도 등이 이력정보로 적용될 수 있다.

이렇듯, 위치정보인출단계(S11)가 수행된 이후, 인출된 위치정보를 기반으로 자산간 연결상태에 따라 가상배관요소가 부여되는 가상배관단계(S12)와, 가상배관요소가 자산으로서 자산DB모듈에 추가되어 자산정보가 갱신되는 자산정보갱신단계(S13) 수행되는데, 위치정보인출단계(S11)에서 인출 및 화면 출력 등 처리되는 공간정보가 통상의 GIS에서 추출 가능한 위치정보 즉, 지형도상의 좌표라면, 이후의 가상배관단계(S12) 내지 자산정보갱신단계(S13)에서 생성 및 수록되는 공간정보는 각 개별 자산의 연결구조 파악이 가능하도록 하는 연결정보로서, 통상의 GIS에서는 각 요소의 위치를 좌표 형식으로 수치화하고, 각 요소의 좌표를 기반으로 연결 관계를 추정하는 반면 본 발명에서는 각 요소 즉, 자산간의 연결관계를 가상배관요소를 통하여 설정하는 차이점이 있다.

위치정보인출단계(S11)에서 GIS모듈로부터 인출되는 상수도 자산의 위치정보는 통상의 공공 GIS에서와 같이 상수도 시설물의 공간상 위치 즉, 지형도상의 좌표라 할 수 있으며, 따라서 GIS모듈에서 추출된 위치정보만으로도 개별 자산의 위치 자체는 용이하게 파악할 수 있고 시각적 출력 또한 가능하지만, 상수도 자산의 상당부분을 차지하는 관로 특히, 다수의 단위 관체가 수지상(樹枝狀) 또는 망상(網狀)으로 연결된 배수관 이하의 세부 관로의 경우 단순 좌표형 위치정보만으로는 관로상 특정 지점 또는 관체를 선택하고 해당 관체의 하위 연결 자산을 일괄 파악하는 처리에 제한이 있을 수 밖에 없다.

종래 GIS에서 관로상 특정 관체 이후에 연결되는 하위 관로 전체를 취합하는 처리 상황을 상정하면, 우선 선택된 관체의 종점(終點) 좌표를 추출하고, 해당 좌표를 기반으로 인근 타 관체의 시점(始點) 및 종점 좌표를 수집한 후, 이들 수집 좌표군를 상호 대조하여 연결관계를 수립하는 과정을 전체 연결점에 대하여 반복 수행할 수 밖에 없으며, 이는 막대한 전산자원 소모를 유발하고 처리시간 또한 장시간 소요될 수 밖에 없는 바, 실제 적용이 사실상 불가능한 문제점이 있다.

이에, 본 발명에서는 관로 등 상수도 자산의 연결관계를 해당 자산의 좌표기반 위치정보를 매개로 수행하는 것이 아니라, 실제 자산간 연결상태를 규정하는 가상배관요소를 도입하여 수행함으로써 제한된 전산자원으로도 신속하고 정확한 자산간 연결관계 분석이 가능하도록 하였다.

도 7은 이러한 가상배관요소(virtual fitting)를 실제 배관자재에 대응시켜 설명한 도표로서, 동 도면에서와 같이, 본 발명의 가상배관요소는 관체와 관체를 직결하는 유니온(union), 관로상 곡관부를 형성하는 엘보우(elbow), 관로상 분기부를 형성하는 티(tee), 합류부를 형성하는 와이브랜치(y-branch) 및 교차부를 형성하는 크로스(cross) 등으로 구분될 수 있으며, 이들 각각의 가상배관요소는 본 발명의 자산관리 방법 수행에 있어서 각 자산의 연결상태를 규정하기 위한 것으로 실제 해당 배관자재가 사용되었는지 여부와 가상배관요소의 설정상태가 반드시 일치할 필요는 없다.

즉, 본 발명에 있어서 가상배관요소는 실제 배관자재의 사용 상태를 파악하기 위한 수단이 아니라 각각의 자산간 연결상태를 규명하기 위한 수단인 바, 실질적인 제원 및 위치 등이 부여될 필요는 없으며, 본 발명의 수행과정에서 상호 연결되는 자산을 매개하는 수단으로만 기능하는 것이다.

다만, 가상배관요소가 적용된 자산DB모듈의 출력상태를 도시한 도 8에서와 같이 가상배관요소 역시 하나의 자산으로 간주되어 처리되며, 따라서 각각의 가상배관요소에도 여타 실제 자산과 동일한 형식의 고유 식별정보가 부여되고, 이 식별정보에도 전술한 실제 자산의 식별정보와 같이 구역정보와 식별코드가 적용되는데, 이러한 가상배관요소의 식별코드는 도 7에서와 같이, 유니온, 엘보우, 티, 와이브랜치 및 크로스에 대하여 각각 UN, EL, TE, YB 및 CR이 적용된다.

따라서, 전술한 실제 자산의 식별정보에서와 같이, 가상배관요소의 식별정보만으로도 해당 가상배관요소가 소속된 분할 급수구역 내지 배수구역이 신속하고 정확하게 파악될 수 있으며, 가상배관요소의 식별코드를 통하여 해당 가상배관요소 전후 자산의 연결구조가 용이하게 파악될 수 있다.

즉, 도 8에서와 같이, 자산DB모듈을 구축함에 있어서, 각각의 실제 자산 즉, 도면상 배수관로를 구성하는 각각의 개별관체의 자산정보에 연결되는 타 자산관련 정보를 모두 수록하지 않고, 해당 자산에 연결되는 가상배관요소의 식별정보만을 수록하고, 이후 가상배관요소의 자산정보에 연결되는 실제 자산의 식별정보를 수록하는 방식으로 전체 자산의 연결구조를 체계적으로 수록할 수 있으며, 일체의 좌표기반 위치정보가 배제된 상태에서 인근 자산의 위치정보를 탐색 및 수집하여 대조하는 등의 과정이 없이 각 자산간 연결상태를 분석할 수 있을 뿐 아니라, 가상배관요소를 자산으로 등록하여 연결상태 분석에 활용함으로써 자산DB모듈내 구축된 실제 자산의 기록영역을 잠식하거나 변형하지 않고도 처리가 가능하므로, 좌표 기반 처리에 비하여 전산처리 시간을 대폭 단축할 수 있음은 물론 전산자원의 효율적인 사용이 가능하고 자산별 기록영역의 잠식 내지 변형으로 인하여 초래되는 처리 지연 및 오류를 방지할 수 있다.

이렇듯, 위치정보인출단계(S11)에서 GIS모듈로부터 인출된 위치정보를 기반으로 자산간 연결상태에 따라 가상배관요소가 부여되는 가상배관단계(S12)와, 가상배관요소가 자산으로서 자산DB모듈에 추가되어 자산정보가 갱신되는 자산정보갱신단계(S13)를 수행함으로써, 자산DB모듈내 특정 자산의 후속 연결 자산 전체를 신속하고 정확하게 파악할 수 있다.

따라서, 자산DB모듈내 특정 자산이 선택되면 처리모듈에 의하여 해당 자산과 연결된 연결 자산의 자산정보가 신속하게 추출될 수 있으며, 이로써 특정 자산의 하위 연결 자산의 규모를 신속하고 정확하게 분석할 수 있으며, 이러한 특정 자산의 하위 연결 자산의 규모는 해당 자산의 파괴에 따른 피해도 산정에 활용되는데, 이는 자산DB모듈에서 갱신된 자산정보가 인출되어 자산별 연결 자산이 취합되고 취합된 연결 자산의 규모에 따라 피해도가 설정되는 피해도설정단계(S21)를 통하여 수행될 수 있다.

즉, 배수관망을 구성하는 다수의 단위 관체 중 특정 관체를 선택하면, 해당 관체에 연결된 하위 연결 관체의 자산정보가 신속하게 추출될 수 있으며, 이렇듯 추출된 자산정보 중 제원정보에 포함된 관체의 연장 등을 누적함으로써 해당 관체의 파괴로 인하여 기능이 정지되는 관로의 총 연장을 산출하고 이를 피해도로 적용하는 것이다.

이러한 피해도설정단계(S21)는 후술할 위험도산정단계(S23)를 수행하기 위한 사전 조치이며, 역시 위험도산정단계(S23)에 선행되는 사전 조치로서 자산별 이력정보가 인출되어 임계시점 기준 잔존수명에 따른 파괴확률이 설정되는 파괴확률설정단계(S22)가 동반 수행된다.

파괴확률이란 그 사전적 의미에서와 같이, 현 시점에서 자산이 파괴될 확률을 의미하는 것으로, 해당 자산의 통상적 수명에 대비한 사용기간, 정격 용량의 초과 빈도 및 운용 인력의 숙련도 등 다양한 요소가 복합적으로 고려되어 결정되는 것이 이상적이라 할 수 있으나, 사용기간을 제외한 상기 타 요소는 자산DB모듈에 수록된 정보만으로 파악이 곤란하므로, 단수사고 조사 등 현장 조사 자료가 구비된 특수한 경우를 제외한 일반 상황에서는 사용기간을 주요 요소로 파괴확률을 설정하게 된다.

이렇듯 사용기간을 기반으로 설정되는 파괴확률은 해당 자산의 사용연한 임박 정도에 따라 도 9에서와 같이, 등급 형식으로 부여될 수 있으며, 전술한 자산별 피해도 및 상기 파괴확률이 조합되어 위험도가 산정되고, 산정된 자산별 위험도가 자산DB모듈에 수록되는 위험도산정단계(S23)를 통하여, 자산별 위험도가 파악될 수 있다.

즉, 위험도산정단계(S23)에서 산정되는 자산별 위험도란 파괴확률이 낮은 동시에 피해도가 낮은 자산의 경우 낮게 설정되고, 파괴확률이 높은 동시에 피해도 또한 높은 경우 높게 설정되는 것으로, 사용자는 자산별 위험도를 확인함으로써 해당 자산의 파괴가 임박하였는지 여부와 해당 자산의 파괴가 초래하는 피해의 경중을 정확하게 파악할 수 있으며, 이를 기초로 재원 투입 등 선제적 조치를 취하게 되는 것이다.

한편, 도 10 및 도 11은 전술한 사용기간 기반 파괴확률의 산정 방식을 설명한 것으로, 주철관의 사용연한 산출 과정이 구체적으로 도시되어 있다.

우선, 다음의 수학식 1은 상수도관 등 관로의 수리계산에 주로 활용되는 Hazen-Williams공식으로서, 수학식 1에 있어서, Q, C, D 및 I는 각각 유량, 유속계수, 관경 및 동수구배이다.

상기와 같은 관로상 유량의 산정 공식에서 유속계수(C)는 관로의 사용기간이 경과함에 따라 감소하는 특성을 가지며, 그 관계곡선이 도 10에 도시되어 있다.

도 10은 주철관의 통수년수와 유속계수(C)의 관계를 관경(D) 100mm 내지 1,500mm의 주철관에 대하여 수립한 것으로, 동 도면을 통하여 통수년수가 증가함에 따라 유속계수(C)는 감소하고, 유속계수(C)의 감소는 관경이 작을수록 가속됨을 확인할 수 있다.

상기 수학식에서도 확인할 수 있는 바와 같이, 유속계수와 통수 유량은 정비례 관계를 가지며, 유속계수의 감소는 해당 관로의 통수능(通水能) 감소와 직결된다 할 수 있는 바, 결국 사용기간에 따른 유속계수의 감소비는 도 11에서와 같이, 최초 관로 설치시 통수량 대비 사용기간에 따른 통수량으로 간주될 수 있다.

도 11은 관경 150mm 주철관의 통수기간별 통수능 백분율 곡선으로서, 최초 설치시 통수능을 100%로 설정하고 이후 통수기간이 경과됨에 따라 변화하는 통수능을 백분율로 표시한 것이며, 동 도면에서 확인할 수 있는 바와 같이, 통수년수가 약 50년 경과됨에 따라 통수능은 최초 설치시 기준 55%로 감소됨을 알 수 있다.

본 발명에서는 자산별 서비스수준의 임계치(critical value)를 설정하고 자산의 노후화에 따라 서비스수준이 임계치에 도달하는 시점을 사용연한으로 설정하여 잔존수명을 산정하게 된다.

즉, 도 11에서와 같이, 관경 150mm 주철관의 서비스수준 임계치를 통수능 55%로 설정하면, 사용연한은 약35.5년으로 산정되고, 현 시점이 최초 설치후 12년 경과시점이라 가정하면 잔존수명은 23.5년으로 산출되는 것이다.

이렇듯 산출된 잔존수명에 따라 해당 자산의 파괴확률이 설정되며, 도 9에서와 같이 전술한 피해도와 파괴확률을 조합하여 자산별 위험도(risk)가 산출되는데, 도시된 실시예에서는 L(낮은 위험도), M(중간 위험도), S(충분한 위험도) 및 H(높은 위험도)의 4단계로 위험도가 분류된다.

도 12 및 도 13은 자산별로 산정되어 자산DB모듈에 수록된 위험도가 출력되는 상태를 도시한 것으로, 배수관망을 구성하는 자산의 위험도가 컴퓨터 화면에 표시되고 있고, 도 12는 화면상 배수관망도가 구현되고, 배수관망 중 특정 단위 관체를 선택하면 위험도를 비롯한 해당 자산의 자산정보가 강조 표시되는 상황을 도시하고 있으며, 도 13은 위험도 표시 계층이 선택됨에 따라 선택된 위험도에 해당되는 자산이 배수관망도에 표시되는 상황을 도시하고 있다.

이렇듯, 위치정보인출단계(S11) 내지 위험도산정단계(S23)에 이르는 일련의 자산정보 처리 과정을 통하여, 상수도 시설을 구성하는 각 자산의 위험도를 합리적이고 체계적으로 산정할 수 있으며, 이로써 선제적 조치의 우선순위를 설정하고 효율적인 재원 배분이 가능하게 된다.

이러한 상수도 자산의 위험도 산정에 있어서 고위험 자산 즉, 잔존수명이 소진되어 파괴가 임박한 자산에 대한 대체 내지 보완 가능한 가용 여유 자산이 인접한 경우 해당 위험자산의 위험도를 하향 조정하는 것이 합리적 판단이라 할 수 있으며, 이에 본 발명에서는 도 2에서와 같이 위험도산정단계(S23)의 완료 후, 일부 위험자산에 대한 대체자산이 선택되어 입력되는 대체자산선택단계(S31)와, 위험자산의 부족용량에 따라 대체자산의 과족용량이 잠식 처리되는 용량배분단계(S32)와, 위험자산의 위험도가 하향 조정되어 수정위험도가 산정되고, 산정된 수정위험도가 자산DB모듈에 수록되는 위험도조정단계(S33)가 수행됨으로써, 위험도가 합리적으로 조정되고 이로써 과도한 선제적 조치를 억제하고 재원의 일층 효율적인 배분이 가능하다.

도 14 및 도 15는 이러한 대체자산선택단계(S31) 내지 위험도조정단계(S33)가 수행되는 과정에서의 컴퓨터 화면을 예시한 것으로, 자산관리 대상 급수구역내 노후화 등으로 서비스 중단이 임박하여 위험자산으로 판정된 배수지가 존재하는 상황을 상정하여, 전체 급수구역도가 컴퓨터 화면상에 구현되고 사용자가 위험도 H의 고위험 자산 계층을 선택함에 따라, 위험자산으로 판정된 배수지가 강조 표시되어 출력되는 상태가 도시되어 있다.

이러한 대체자산선택단계(S31)의 수행 과정에서는 도 14에서와 같이, 위험자산으로 판정된 자산이 선택되고 위험도의 조정(revise) 명령이 입력되면, 컴퓨터 프로그램의 처리모듈이 자산DB모듈과 GIS모듈을 조회하여 해당 위험자산과 인접한 대체 가능한 자산을 출력하게 된다.

특정 위험자산이 선택되어 위험도 조정 명령이 입력되면, 프로그램의 처리모듈이 해당 위험자산과 동종(同種)의 자산 즉, 배수지가 위험자산으로 판정된 도 14에 도시된 실시예에서는 동종의 자산인 배수지 중 인접한 배수지를 탐색하고, 탐색된 자산의 자산정보를 인출한 후 대체자산 선정에 필요한 제원정보를 출력하게 된다.

프로그램의 처리모듈이 위험자산 인근의 동종 자산을 탐색함에 있어서, 탐색 대상 자산의 위치정보는 전술한 GIS모듈을 활용하여 획득할 수 있으며, 동종 자산 여부는 전술한 자산별 식별정보의 식별코드 대조를 통하여 간단하게 판단될 수 있다.

도 14에 도시된 실시예에서는 위험자산으로 판정된 배수지를 중심으로 반경 5km 이내에 소재한 배수지가 탐색되고 있으며, 탐색된 배수지의 제원정보 중 최대처리용량과 실제 사용용량이 파이그래프(pie graph) 형식으로 출력되고 있다.

도 15는 위험자산의 부족용량에 따라 대체자산의 과족용량이 잠식 처리되는 용량배분단계(S32)와 위험자산의 위험도가 하향 조정되어 수정위험도가 산정되고, 산정된 수정위험도가 자산DB모듈에 수록되는 위험도조정단계(S33)가 수행되는 상황을 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 계층상 조정전 위험도(raw risk)의 선택이 해제됨에 따라 도 14에서 위험자산인 배수지에 표시되었던 강조 표시가 제거되었음을 확인할 수 있으며, 수정위험도가 당초 조정전 위험도 대비 하향 조정됨에 따라 계층상 수정위험도 H의 계층이 선택되었음에도 불구하고 위험자산을 지시하는 강조 표시가 출력되지 않음을 확인할 수 있다.

즉, 대체자산선택단계(S31) 내지 위험도조정단계(S33)가 수행됨으로써 당초 위험자산으로 판정된 배수지의 위험도가 하향 조정되고, 그에 따라 불필요한 조치가 억제되어 가용 재원의 효율적인 활용이 가능하게 된다.

S11 : 위치정보인출단계
S12 : 가상배관단계
S13 : 자산정보갱신단계
S21 : 피해도설정단계
S22 : 파괴확률설정단계
S23 : 위험도산정단계
S31 : 대체자산선택단계
S32 : 용량배분단계
S33 : 위험도조정단계

Claims (1)

1. 상수도 시설을 구성하는 자산의 공간정보, 제원정보 및 이력정보가 수집되어 컴퓨터에 구축된 데이터베이스에 자산정보로서 수록되고, 데이터베이스에 수록된 자산정보가 컴퓨터에 탑재된 프로그램으로 처리되는 상수도 자산관리 방법에 있어서,
   컴퓨터에 탑재되는 프로그램은 자산정보가 수록되는 자산DB모듈과, 자산별 위치정보가 수록되는 GIS모듈과, 자산DB모듈 및 GIS모듈과 연결되어 자산정보를 처리 및 생성하는 처리모듈로 구성되고;
   프로그램이 실행되고 상기 처리모듈에 의해 상기 GIS모듈로부터 상기 자산별 위치정보가 인출되는 위치정보인출단계(S11)와;
   상기 인출된 위치정보를 기반으로 상기 처리모듈에 의해 자산간 연결상태에 따라 가상배관요소가 부여되는 가상배관단계(S12)와;
   상기 가상배관요소가 자산으로서 상기 처리모듈에 의해 상기 자산DB모듈에 추가되어 상기 자산정보가 상기 자산DB모듈에서 갱신되는 자산정보갱신단계(S13)와;
   상기 자산DB모듈에서 상기 갱신된 자산정보가 인출되어 상기 처리모듈에 의해 자산별 연결 자산이 취합되고 상기 취합된 연결 자산의 규모에 따라 피해도가 설정되는 피해도 설정단계(S21)와;
   상기 자산별 이력정보가 인출되어 상기 처리모듈에 의해 임계시점 기준 잔존수명에 따른 파괴확률이 설정되는 파괴확률설정단계(S22)와;
   상기 처리모듈에 의해 자산별 피해도 및 파괴확률이 조합되어 위험도가 산정되고, 산정된 자산별 위험도가 자산DB모듈에 수록되는 위험도산정단계(S23)와;
   상기 처리모듈에 의해 상기 산정된 위험도가 높은 위험자산에 대한 대체자산이 선택되어 입력되는 대체자산선택단계(S31)와;
   상기 처리모듈에 의해 위험자산의 부족용량에 따라 대체자산의 과족용량이 잠식 처리되는 용량배분단계(S32)와;
   상기 처리모듈에 의해 위험자산의 위험도가 하향 조정되어 수정위험도가 산정되고, 산정된 수정위험도가 자산DB모듈에 수록되는 위험도조정단계(S33)로 이루어지며,
   상기 자산의 위치정보는 지형도상의 좌표이며,
   상기 자산을 지도형식으로 출력하는 경우에는 상기 위치정보와 상기 자산은 계층화되어 처리되며,
   상기 자산은 식별이 용이하도록 각각 기호 및 식별코드가 부여되어,
   자산의 소속 및 종류를 용이하게 파악가능하며,
   상기 가상배관요소는 관체와 관체를 직결하는 유니온, 관로상 곡관부를 형성하는 엘보우, 관로상 분기부를 형성하는 티, 합류부를 형성하는 와이브랜치 및 교차부를 형성하는 크로스로 구분되며,
   상기 파괴확률은 해당 자산의 사용연한 임박정도에 따라 등급이 구분되어 부여되며,
   상기 자산별 위험도에 따라 해당 자산의 파괴의 임박시점과 해당 자산의 파괴가 초래하는 피해의 경중이 파악가능하며,
   상기 위험자산은 강조 표시되어 선제적 조치의 우선순위가 설정되는 것을 특징으로 하는
   위험도 조정형 지아이에스 연계 상수도 자산관리 방법.

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