KR101809354B1 - Asset management system and device of Water Treatment Plant - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정수시설의 분리막의 중공사막 핀보수 이력데이터 및 정수시설의 운전 이력데이터가 기록된 데이터베이스를 포함하는 정수시설 자산관리 시스템에 있어서, 정수시설에 대한 LoS(Level of Service) 분석을 위해 미리 설정된 제1그룹, 제2그룹 및 제3그룹에 의해 기 설정된 설문조사 항목들이 입력되어 상기 데이터베이스에 저장되고, 상기 데이터베이스에 저장된 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹 각 대상 간 각 항목별 데이터의 GAP이 연산되고, 연산된 결과 값이 상기 데이터베이스에 기록되는 제1 시스템; 상기 데이터베이스에 기록된 제3 그룹의 데이터가 AHP(Analytic Hierachy Process) 분석되어 구성된 가중치가 생성되고, 생성된 가중치가 데이터베이스에 입력되며, 상기 가중치가 기 설정된 방법에 의해 서비스 점수로 연산되어 연산된 점수에 따라 기 설정된 단계로 출력되는 제2 시스템; 상기 데이터베이스의 데이터가 포아송 모델(Poisson Model)에 의해 분리막 모듈의 파손확률모델 및 분리막 모듈의 수명으로 연산되어 상기 데이터베이스에 기록되는 제3 시스템; 상기 데이터베이스의 데이터가 푸리에 분석(Fourier Analysis)에 의해 속성함수로 추출되며, 추출된 속성함수가 상기 데이터베이스에 입력되는 제4 시스템; 및 상기 제3 시스템 및 상기 제4 시스템에 입력된 데이터를 기반으로, 정수시설의 건설비용, TMP(Trans-Membrane Pressure)면적당 비용계수, 운전회차(N)당 직접 유지관리비용, 운전회차(N)당 간접 유지관리비용, 운전회차(N)당 생산유량과 편익비용, 운전회차(N)당 LCC비용 분석 및 운전회차(N)당 편익비용의 분석을 포함하는 LCC(Life Cycle Costs) 분석 및 BC 분석(Benefit-Cost analysis)이 수행되는 제5 시스템을 포함하는 정수시설 자산관리 시스템 및 장치를 제공한다.The present invention relates to a water purification facility asset management system including a data base on which hollow fiber membrane repair history data of filtration membranes of water purification facilities and operation history data of water purification facilities are recorded, The survey items previously set by the first group, the second group and the third group are inputted and stored in the database, and the GAPs of the data of the respective items between the first group and the second group stored in the database A first system in which the computed result values are written to the database; A weight is generated by analyzing a third group of data recorded in the database by analyzing an Analytic Hierarchical Process (AHP), and the generated weight is input to the database. The weight is calculated as a service score by a predetermined method, A second system for outputting to a preset stage according to A third system in which the data of the database is calculated by Poisson Model as the failure probability model of the separation membrane module and the lifetime of the separation membrane module and is recorded in the database; A fourth system in which data of the database is extracted as an attribute function by Fourier analysis and the extracted attribute function is input to the database; (TMP), a cost factor per area (TMP), a direct maintenance cost per driving cycle (N), a driving cycle (N ) LCC (Life Cycle Costs) analysis including analysis of indirect maintenance cost, production flow rate and benefit cost per driving cycle (N), LCC cost analysis per driving cycle (N) and benefit cost per driving cycle (N) A fifth aspect of the present invention provides a water facility management system and an apparatus including a fifth system in which a Benefit-Cost analysis is performed.

Description

정수시설 자산관리 시스템 및 장치{Asset management system and device of Water Treatment Plant}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an asset management system,

본 발명은 정수시설을 효율적으로 운영하기 위한 자산관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an asset management system for efficiently operating a water purification facility.

정수시설을 효과적으로 관리하여 시설의 노후화 및 사고로 인한 장애를 최소화하며 한정된 예산을 적절히 분배하여 정수시설이 정상적인 기능을 지속적으로 수행할 수 있도록 하여야 한다. 그에 따른 시설의 유지관리에 대한 표준화된 모델의 제시가 필요하며 이와 같은 것을 자산관리 시스템이라 한다.Effective management of water purification facilities should minimize disruptions caused by facilities and accidents, and allocate limited budget appropriately so that water purification facilities can continue to function normally. It is necessary to present a standardized model for the maintenance of the facilities, which is called an asset management system.

자산관리는 크게 서비스관리와 시설관리로 나뉘며, 본 발명에서는 서비스관리의 서비스수준 LoS(Level of Service)분석에 대한 내용과 시설관리의 정수처리 공정 중 최근 도입이 점차 늘어나고 있는 분리막 공정의 효율적 관리 방법에 대한 내용으로 한다.Asset management is largely classified into service management and facility management. In the present invention, contents of the service level LoS (Level of Service) analysis of service management and the efficient management method of the separation membrane process .

먼저 서비스 수준 LoS(Level of Service)분석에서의 서비스수준이란 시장 내 형성된 무형적인 가치를 공학적인 개념으로 환산하여 하나의 지표로 나타낸 것이라 할 수 있으며, 이러한 일련의 과정을 표준화된 분석모델로 제시하는 것은 정수시설 자산관리 서비스수준평가에 대한 벤치마크지수 BMI(Benchmark Index)를 개발하는 것과 같다. 성공한 기업에서 사용하는 경영지표를 벤치마크 하는 것과 마찬가지로, 정수시설 자산관리 LoS분석 기법에 대한 벤치마크지수를 개발하는 것은 자산관리 분석기법에 대한 기준을 마련하는 것으로 볼 수 있다.First, the level of service in the service level LoS (Level of Service) analysis is an index of the intangible value formed in the market by converting it into an engineering concept. This series of processes is presented as a standardized analysis model This is equivalent to developing a Benchmark Index BMI (Benchmark Index) for assessing the level of water facility management services. Developing a benchmark index on the LoS analytical techniques of water treatment plant asset management can be seen as a benchmark for asset management analysis techniques as well as benchmarking management indicators used by successful companies.

정수시설 서비스수준에 대한 평가방법은 기술적, 심미적, 경제적, 정책적 측면에서 종합적으로 검토하여 선정하여야 한다. 그러나, 수돗물에 대한 시민만족도를 조사 하는 경우, 공급자만에 의한 기술적 근거로 평가를 내리거나, 사용자만의 평가에 의한 분석을 진행하는 등의 단방향적인 수행사례를 쉽게 찾아 볼 수 있다. 그러나 서비스수준이란 공급자에 의해 전달 된 상품이 사용자에게 전달되어 평가되기까지의 상호소통에 의해 결정되는 추상적인 개념이다. 때문에 둘 사이의 갭(GAP)이 발생한 원인을 찾고, 이를 정량적으로 분석하여 개선하기 위한 방법을 모색해야 한다. 따라서 본 발명에서는 수돗물을 제공하는 정수시설의 운영자를 공급자로, 수돗물을 사용하는 일반시민을 사용자로 설정하여 둘 사이의 GAP을 분석하였다. 또한 정수시설에서의 서비스수준이란 단순히 단일 항목들의 점수를 평균 낸 종합점수가 아닌, 다수의 항목들이 긴밀히 연결되어 있는 복합체이기 때문에 상호작용을 고려한 분석방법으로 가중치구성방법의 일환으로 1970년대 초 Saaty에 의해 개발된 계층분석법(AHP : Analytic Hierachy Process)을 적용하였다.The evaluation method for the service level of the water purification facility should be reviewed and selected comprehensively in terms of technical, aesthetic, economic and policy aspects. However, when examining citizen satisfaction with tap water, it is easy to find unidirectional cases such as evaluating by technical basis only by supplier or analyzing by user 's own evaluation. However, the service level is an abstract concept that is determined by the mutual communication until the product delivered by the supplier is delivered to the user and evaluated. Therefore, it is necessary to find out the cause of the gap between the two, and to analyze it quantitatively and find a way to improve it. Accordingly, in the present invention, the GAP between the two is settled by setting the operator of the water purification plant providing the tap water as the supplier and the general citizen using the tap water as the user. In addition, since the service level in the water purification facility is not a total score that simply averages the score of a single item but is a complex in which a number of items are closely connected, it is an analysis method considering interaction. (AHP: Analytic Hierachy Process).

분리막 공정의 효율적 관리 방법의 배경은 계속되는 가압식 분리막의 운전으로 인해 시스템이 노후함에 따라, 분리막의 운전 효율이 감소하고 보수 빈도가 증가하게 된다. 현재의 관점에서는 관리자의 경험과 단기간의 성능검사를 통해서 분리막의 교체를 진행해오고 있지만, 장기적인 관점에서 시설물의 운영 유지관리를 최적화시키는 방향으로 실시하기 위해서는 시스템을 핵심적으로 구성하는 분리막 모듈의 수명을 효과적으로 예측하는 것이 필수적이다. 시스템의 핵심 부품인 분리막 모듈의 수명을 효과적으로 예측하면 시설물의 노후화를 예측할 수 있기 때문에, 상당히 노후화된 시설물의 운전으로 인해서 발생되는 리스크와 관련된 비용과, 시스템의 저효율로 인한 운영의 비효율성과 비용적인 낭비를 감소시킬 수 있다. 이것은 자산관리 기법을 통해서 시설물을 운영 유지관리하면 장기적으로 시설물의 운영비 최적화가 가능하다는 것을 의미한다. In the background of the efficient management method of the separation membrane process, as the system is aged due to the operation of the pressurized separation membrane, the operation efficiency of the separation membrane is decreased and the maintenance frequency is increased. From the present point of view, we have been conducting the replacement of membranes through managerial experience and short-term performance tests. However, in order to optimize the operation and maintenance of the facilities from a long-term point of view, the lifetime of the membrane modules, It is essential to predict. Effective prediction of the lifetime of the membrane module, which is a core part of the system, predicts the deterioration of the facility, so that the costs associated with the risks arising from the operation of the significantly aged facilities and the inefficiency and costly waste of operations due to low efficiency of the system Can be reduced. This means that it is possible to optimize the operation cost of the facility over the long term by operating and maintaining facilities through asset management techniques.

JP 5167667 B2JP 5167667 B2 JP 2015-215759 AJP 2015-215759A

본 발명은 정수시설을 효율적으로 운영하기 위하여 서비스관리와 자산관리 측면에서의 시설관리 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a facility management method in terms of service management and asset management in order to efficiently operate a water purification facility.

상기 과제를 해결하기 위한 시스템은, A system for solving the above-

정수시설의 분리막의 중공사막 핀보수 이력데이터 및 정수시설의 운전 이력데이터가 기록된 데이터베이스를 포함하는 정수시설 자산관리 시스템에 있어서, 정수시설에 대한 LoS(Level of Service) 분석을 위해 미리 설정된 제1 그룹, 제2 그룹 및 제3 그룹에 의해 기 설정된 다수의 항목에 대한 설문 데이터들이 입력되어 상기 데이터베이스에 저장되고, 상기 데이터베이스에 저장된 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹 각 대상 간 각 항목별 설문 데이터의 GAP이 연산되고, 연산된 결과 값이 출력되는 제1 시스템; 상기 데이터베이스에 기록된 제3 그룹의 설문 데이터가 AHP(Analytic Hierachy Process) 분석되어 가중치가 생성되고, 생성된 가중치가 상기 데이터베이스에 입력되며, 상기 가중치가 기 설정된 방법에 의해 서비스 점수로 연산되어 출력되는 제2 시스템; 상기 데이터베이스에 저장된 중공사막 핀보수 이력데이터가 포아송 모델(Poisson Model)에 의해 분리막 모듈의 파손확률모델 및 분리막 모듈의 수명으로 연산되어 출력되는 제3 시스템; 상기 데이터베이스에 저장된 운전이력데이터가 푸리에 분석(Fourier Analysis)에 의해 기 설정된 속성함수로 연산되어 출력되는 제4 시스템; 및 상기 제3 시스템 및 상기 제4 시스템에서 연산된 데이터를 기반으로, 정수시설의 건설비용, TMP(Trans-Membrane Pressure)면적당 비용계수, 운전회차(N)당 직접 유지관리비용, 운전회차(N)당 간접 유지관리비용, 운전회차(N)당 생산유량과 편익비용, 운전회차(N)당 LCC비용 및 운전회차(N)당 편익비용이 LCC(Life Cycle Costs) 분석 및 BC 분석(Benefit-Cost analysis)에 의해 연산되어 출력되는 제5 시스템을 포함하는 정수시설 자산관리 시스템을 제공한다.1. A water purification facility asset management system including a database in which a hollow fiber membrane repair history data of a separation membrane of a water purification facility and operation history data of a purification facility are recorded, The questionnaire data for a plurality of items previously set by the group, the second group, and the third group is inputted and stored in the database, and the questionnaire data for each item among the first group and the second group, A first system in which the GAP of the first system is computed and the computed result is output; The third group of questionnaire data recorded in the database is subjected to Analytic Hierarchical Process (AHP) analysis to generate weights, and the generated weights are input to the database. The weights are calculated and output as service scores according to a predetermined method A second system; A third system in which the hollow fiber membrane repair history data stored in the database is calculated and output as the failure probability model of the separation membrane module and the lifetime of the separation membrane module by a Poisson model; A fourth system in which operation history data stored in the database is calculated and output as a predetermined property function by Fourier analysis; (TMP), a cost factor per area, a direct maintenance cost per driving cycle (N), and a driving cycle number (N), based on the data calculated in the third system and the fourth system ) LCC (Life Cycle Costs) analysis and BC analysis (Benefit-cost analysis) and indirect cost (LCC) cost per driving time (N) And a fifth system calculated and output by a cost analysis.

또한, 상기 기 설정된 다수의 항목은 수질, 맛과 냄새, 수압, 가격 및 서비스를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the predetermined number of items preferably include water quality, taste and smell, water pressure, price and service.

또한, 상기 제1 시스템에서 상기 데이터베이스에 연산된 GAP값이 저장된 후, GAP값이 큰 순서대로 정렬되어 추가로 출력되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the GAP values calculated in the database are stored in the first system, and then the GAP values are sorted in a descending order.

보다 구체적으로 설명하면, 본 발명은 LoS 분석을 위해 해당 정수시설에 대한 사용자와 공급자 간 만족도를 설문조사하고 각 대상 간 GAP분석을 수행하는 단계 및 AHP 분석을 통한 가중치를 구성하고 이를 서비스 점수화하는 단계, 분리막 공정의 효율적인 관리를 위해 포아송 모델(Poisson Model)을 이용한 모듈의 파손확률모델을 도출하고 푸리에 분석(Fourier Analysis)과 운전 이력데이터를 기반으로 한 속성함수 추출 과정 및 BC 분석을 통한 수명 예측 방법을 제공한다.More specifically, the present invention includes a step of surveying the satisfaction level between the user and the supplier for the relevant water purification facilities for performing the LoS analysis, performing the GAP analysis between the respective objects, constructing the weight through the AHP analysis, , The failure probability model of module using Poisson Model is derived for effective management of separation membrane process, and Fourier analysis and property function extraction process based on operation history data and life prediction method by BC analysis .

1. 각 대상 간 GAP분석을 수행하는 단계 및 AHP 분석을 통한 가중치를 구성하고 이를 서비스 점수화(제1 시스템 및 제2 시스템)1. Performing GAP analysis between each subject and constructing weights through AHP analysis and assigning them to service scoring (first system and second system)

먼저 LoS 분석은 정해진 항목을 점수화한 사용자/공급자/전문가용 설문지를 작성하고 사용자 공급자간 GAP 분석을 통하여 두 대상 간 만족도 차이가 큰 항목을 확인하고 이를 보완할 수 있다.First, the LoS analysis can create a user / supplier / expert questionnaire that scored the specified items and analyze the GAP analysis among the user providers to identify items with a large difference in satisfaction and to supplement them.

다음으로 전문가 설문조사를 통해 얻은 정보를 이용하여 AHP 분석을 실시한다. 해당 결과를 이원(쌍대)비교를 통해 응답자가 인식하는 한 항목에 대한 다른 항목들의 중요도를 평가하고 이를 이용하여 각 항목의 가중치를 구성할 수 있다. Next, AHP analysis is conducted using the information obtained from the expert survey. The weight of each item can be constructed by evaluating the importance of other items to an item recognized by the respondent through a binary comparison of the results.

예를 들어 AHP 분석을 통해 얻은 결과를 다음과 같이 이원(쌍대)비교 행렬로 구성하고, 결과의 평균치를 통해 가중치를 정한다.For example, the results obtained from the AHP analysis are composed of a pair of comparison matrices as follows, and the weights are determined through the average value of the results.

일관성 비율(CR) 검토를 통해 해당 설문이 일관성이 있는지 확인하고 CR ≤ 0.15 만족 시 해당 쌍대비교행렬은 충분히 일관성이 있다고 판단하고, 일관성비율 검토과정에서 도출된 가중치 W값은 유의성을 가지게 된다(Kinoshita et al., 1999). 이와 같은 과정을 통해 일관성검토를 통과한 의사결정자의 가중치 값만이 그 신뢰성을 가지게 되며 AHP분석의 최종 항목별 가중치로 구성된다.The consistency ratio (CR) examination confirms that the questionnaire is consistent. When the CR ≤ 0.15 is satisfied, the corresponding pair comparison matrix is determined to be sufficiently consistent, and the weight W value obtained from the consistency ratio review process becomes significant (Kinoshita et al., 1999). In this process, only the weight value of the decision maker who passes the consistency check becomes reliable and it is composed of the weight of the final item of the AHP analysis.

도 1과 같은 벤치마크지수를 산정하는 방법을 이용하여 항목별 점수에서는 수질, 수압, 맛·냄새, 가격, 서비스 등, 각각의 항목에 대한 서비스수준점수를 SoQ, SoP, SoT, SoC, SoS로 나타내었으며, 5가지 항목별 점수는 하나의 총서비스수준점수(TSS : Total Service Score)로 합산된다. 변환식란은 항목별, 전체 서비스수준점수에 대한 환산공식을 나타내며 공식의 Sq, Sp, St, Sc, Ss는 사용자 설문에 의한 항목별 만족도를 의미한다. 각각의 항목별 만족도는 5점 만점으로 모든 환산공식에서 백분율로 계산한다.SoC, SoT, SoC, SoS, and so on for each item such as water quality, water pressure, taste, smell, price, and service in the item score by using the benchmark index method as shown in FIG. , And the score for each of the five items is added to a total service score (TSS). In the formula, Sq, Sp, St, Sc, and Ss represent the satisfaction level by item. Satisfaction with each item is calculated as a percentage of all conversion formulas with a score of 5.

2. 분리막 공정의 효율적인 관리를 위해 포아송 모델(Poisson Model)을 이용한 모듈의 파손확률모델을 도출하고 푸리에 분석(Fourier Analysis)과 운전 이력데이터를 기반으로 한 속성함수 추출 과정(제3 시스템 및 제4 시스템)In order to efficiently manage the separation membrane process, the failure probability model of module using Poisson model is derived, and Fourier analysis and attribute function extraction process based on operation history data (third system and fourth system)

2.1 포아송 모델을 이용한 모듈의 파손확률모델 도출(제3 시스템)2.1 Derivation of Failure Probability Model of Module using Poisson Model (3rd System)

분리막 모듈을 구성하고 있는 중공사막에서 고장이 발생했을 때, 핀보수를 통하여 고장난 중공사막을 폐쇄시키는 방향으로 수리한다. 이 때, 한 모듈에서 핀보수를 받은 중공사막의 수의 비율이 0.45% 이상인 경우에는 실제 운영상에서 분리막 모듈의 파손으로 취급하여, 모듈을 새로운 것으로 교체하고 있다. 이를 통해서, 분리막 모듈의 파손이 발생할 때까지의 수명을 예측할 수 있다. 이 수명을 근거하여 한 개의 분리막 모듈이 수명 동안에 파손이 발생할 확률을 구할 수 있다.When a failure occurs in the hollow fiber membranes constituting the membrane module, repairs are performed in the direction of closing the broken hollow fiber membrane through the pin repair. In this case, when the ratio of the number of hollow fiber membranes that have undergone pin repair in one module is 0.45% or more, the module is treated as a breakage of the membrane module in actual operation and the module is replaced with a new one. Through this, it is possible to predict the service life until the breakage of the membrane module occurs. Based on this lifetime, the probability of failure of one membrane module over its lifetime can be determined.

한 개의 분리막 모듈을 구성하고 있는 중공사막의 수를 Y개 라하고, 중공사막 한 개의 수명을 Θ[month]라 하고, 중공사막의 고장은 서로 독립이며, 공통의 고장률을 가진다고 가정한다. 분리막의 핀보수 이력정보(Data Base)를 통해서 중공사막의 고장 이력을 얻을 수 있기 때문에, 고장 이력정보(Data Base)를 기반으로 개월 당 핀보수율(h(t))를 추출할 수 있다.It is assumed that the number of hollow fiber membranes constituting one membrane module is Y, the lifetime of one hollow fiber membrane is Θ [month], the failures of the hollow fiber membranes are independent of each other, and have a common failure rate. Since the failure history of the hollow fiber membrane can be obtained through the pin maintenance history information (Data Base) of the separation membrane, the pin maintenance rate h (t) per month can be extracted based on the failure history information (Data Base).

중공사막의 개월 당 핀보수율(h(t))는 생존함수(S(t)) (Non-failure Probability Function)와 고장확률밀도함수(f(t)) (PDF: Probability Density Function)의 관계로 다음과 같이 정의된다(여기서 h(t), S(t), f(t)는 시간에 연속적인 분포를 가진다.).The maintenance rate (h (t)) of the hollow fiber membranes per month is expressed by the relationship between the non-failure probability function (S (t)) and the failure probability density function f (t) Where h (t), S (t), and f (t) have continuous distributions over time.

Figure 112016022904895-pat00001
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또한, 생존함수 S(t)는 아래와 같은 관계를 가진다.In addition, the survival function S (t) has the following relationship.

Figure 112016022904895-pat00002
Figure 112016022904895-pat00002

그러므로, 시간 t 가 지나도 파손되지 않은 중공사막의 개수, R(t)는 다음과 같다.Therefore, the number of hollow fiber membranes, R (t), that has not been broken even after time t is as follows.

Figure 112016022904895-pat00003
Figure 112016022904895-pat00003

분리막 모듈의 수명(τ) 동안 발생할 수 있는 파손확률(ν)은 외부의 여러 가지 요인들에 의해서 시간이 지남에 따라서 증가할 수 있다. 이런 경우를 반영하기 위해서 노후화를 고려한 노후함수(D(t))를 적용하면, 분리막 모듈의 파손확률(ν)은 ν = D(t)/τ 라고 가정 할 수 있다.The probability of failure (ν) that can occur during the life of the membrane module (τ) may increase over time due to various external factors. In this case, the failure probability (ν) of the membrane module can be assumed to be ν = D (t) / τ by applying the old function (D (t)) considering the deterioration.

Figure 112016022904895-pat00004
Figure 112016022904895-pat00004

이 값을 개월 t(month)와 x의 값인 PX(t,x)을 Matrix로 구성하여, 시스템 내부에서 각각의 개월 당 파손되는 모듈의 기댓값(Em(t))를 구하여, 분리막 모듈의 파손률을 아래와 같이 도출 할 수 있다.This value is calculated as Matrix for the month t (month) and P x (t, x) for x to obtain the expected value E m (t) of the failed module per month in the system, The breakage rate can be derived as follows.

Figure 112016022904895-pat00005
Figure 112016022904895-pat00005

위의 결과를 매트릭스 형식으로 정리하면 도 2과 같다.The above results are summarized in a matrix form as shown in FIG.

이 매트릭스로부터 도출된 기댓값(Em(t))을 가지고, 시스템의 확률질량함수(PMF)와 누적확률함수(CDF)를 도출할 수 있다. 이때, 도출되는 PMF와 CDF는 t 시점까지 시스템에 사용되거나 교체된 모듈의 수에 의한 값이다.The probability mass function (PMF) and cumulative probability function (CDF) of the system can be derived with the expectation value E m (t) derived from this matrix. In this case, the derived PMF and CDF are values by the number of modules used or replaced in the system up to t.

즉, 시스템의 유지를 위해서, 파손된 모듈은 동일한 새로운 모듈로 매 t [month] 시점마다 교체된다고 가정하였으므로, 새로 교체되는 모듈의 수와 파손되는 모듈의 수는 동일하다. 그러므로 PMF와 CDF는 다음과 같이 구성할 수 있다.That is, to maintain the system, the number of modules to be replaced is equal to the number of modules to be replaced, since it is assumed that a damaged module is replaced with the same new module every t [month]. Therefore, PMF and CDF can be constructed as follows.

Figure 112016022904895-pat00006
Figure 112016022904895-pat00006

Figure 112016022904895-pat00007
Figure 112016022904895-pat00007

또한, 이 매트릭스로부터 도출한 hm(t)은 개월 당 시스템에서 파손되는 모듈의 비율이다: 이것은 구간 ( 0 < τ/2 < t )에서 hm(t)와 PMF(t)는 거의 동일한 같은 값을 갖기 때문에, hm(t)와 PDF(t)는 동일한 것으로 근사가 가능하다는 것을 의미한다. 이것을 근거로 시스템에서 개월 당 모듈의 파손발생율(hm(t))을 다음과 같이 도출할 수 있다.Also, h m (t) derived from this matrix is the ratio of modules that are broken in the system per month: h m (t) and PMF (t) since it has a value, h m (t) and PDF (t) means that the approximation is possible with the same thing. Based on this, the failure rate (h m (t)) of the module per month in the system can be derived as follows.

Figure 112016022904895-pat00008
Figure 112016022904895-pat00008

여기서, Sm(t)→1인 이유는 모듈은 파손이 일어나더라도 즉시 교체가 이루어져서, 일정 기간 내에서 시스템 내부의 생존 모듈의 수는 항상 동일하기 때문에 모듈의 생존함수(Sm(t))는 항상 1로 근사할 수 있다. Here, S m (t) → 1 reasons are modules survival function (S m (t)) of the module because the number of breakage arose immediately replaced yirueojyeoseo even if, within the system to survive within a certain period of time the module is the same all the time Can always be approximated by 1.

위의 결과로부터, 시스템에서 개월 당 모듈의 파손발생율(hm(t))은 모듈의 파손질량함수 (Pfailure(t))와 동일하게 취급할 수 있으며, 개월 당 모듈의 파손 개수(δfailure(t))는

Figure 112016022904895-pat00009
로 구할 수 있다.From the results above, the damage generation rate of the module per month from the system (h m (t)) can be treated the same as breakage mass function (P failure (t)) of the module, the damage the number of modules per month (δ failure (t)
Figure 112016022904895-pat00009
.

하지만, 개월 당 모듈의 유효 파손 개수는 실제 정수로서 현상에 나타날 것이고, 이런 관점에서 유효한 파손개수를

Figure 112016022904895-pat00010
로 다음과 같이 정의 할 수 있다. However, the number of effective breaks per module per month will appear in the phenomenon as actual constants, and the number of breaks
Figure 112016022904895-pat00010
Can be defined as follows.

k=0에서, 0 ≤δ failure (t)< 0.8,→ [δ failure (t)] effectiveness = 0이고,and at k = 0, 0 ≤δ failure ( t) <0.8, → [δ failure (t)] effectiveness = 0,

k는 자연수에서, (k-0.2)≤δ failure (t)<(k+0.8),→ [δ failure (t)] effectiveness =k로,at k is a natural number, to a (k-0.2) ≤δ failure ( t) <(k + 0.8), → [δ failure (t)] effectiveness = k,

여기에 사용되는 기준의 예들은 다음과 같다.Examples of criteria used here are as follows.

Figure 112016022904895-pat00011
Figure 112016022904895-pat00011

위에서 제시된, failure (t)] effectiveness 의 정의를 이용해서, 운영의 운전시점부터 특정시점까지의 분리막 모듈의 누적파손개수( failure (t))를 정의를 다음과 같이 정의한다.The definition of the cumulative number of failures ( Δ failure (t) ) of the membrane module from the operating point to the point in time of operation is defined as follows, using the definition of δ failure (t) effectiveness presented above.

Figure 112016022904895-pat00012
Figure 112016022904895-pat00012

Figure 112016022904895-pat00013
Figure 112016022904895-pat00013

실제, Y 정수장에서는 한 계열의 시스템에서 모듈의 누적된 파손개수( failure (t))가 5개를 초과하였을 때, 해당 계열의 시스템의 분리막 모듈을 전체 교체하는 규정을 가지고 있으므로, 이 시점을 T Renewal of System 으로 정의하고, 이것은 시스템에서 분리막 모듈의 수명(T Life Soon )이 된다.Actually, in the Y water purification plant, when the number of accumulated failure numbers ( Δ failure (t) ) of the modules in a system of series exceeds 5, since the separation membrane module of the system of the corresponding series is completely replaced, T Renewal of System , which is the life time of the membrane module in the system (T Life Soon ) .

2.2 푸리에 분석(Fourier Analysis)과 운전 이력데이터를 기반으로 한 속성함수 추출 과정(제4 시스템)2.2 Fourier Analysis and Attribute Function Extraction Process Based on Operation History Data (4th System)

다음은 푸리에 분석(Fourier Analysis)을 통한 속성함수의 추출 방법이다.The following is a method of extracting an attribute function by Fourier analysis.

가압식 분리막을 운용하는 정수시스템에서, 속성함수 Γ(N), R(N), α(N)은 이력데이터에 기반한 각각의 주기함수의 합으로 나타낼 수 있다. 시스템의 운전 환경은 주기적으로 비슷한 형태의 패턴으로 반복될 것이기 때문에, 그 결과로 나타나는 속성함수들도 각각의 주기성을 가지고 반복될 것이다. 그러므로 이런 반복되는 성향에 관여하는 중요한 인자들은 푸리에 변환을 통해서 도출할 수 있다.In a water purification system that operates a pressurized membrane, the property functions Γ (N), R (N), and α (N) can be expressed as the sum of each periodic function based on historical data. Since the operating environment of the system will be repeated in a similar pattern periodically, the resulting attribute functions will be repeated with each periodicity. Therefore, the important factors involved in this repetitive tendency can be derived through the Fourier transform.

푸리에 변환의 정의는 다음과 같다.The definition of Fourier transform is as follows.

공학적 관점에서 보면, 많은 불규칙 신호들은 여러 주파수 성분을 가지고 있다. 따라서 신호를 여러 주파수의 성분들의 조합으로 나타내는 것은 타당하다. 운전회차(N) 도메인의 함수,

Figure 112016022904895-pat00014
는 신호의 주파수 영역으로 표현되는 스펙트럼밀도함수, G(w)로 다음과 같이 표현될 수 있다.From an engineering point of view, many irregular signals have several frequency components. It is therefore reasonable to represent the signal as a combination of components of different frequencies. The function of the driving domain (N) domain,
Figure 112016022904895-pat00014
Can be expressed as a spectral density function, G (w), expressed in the frequency domain of the signal as follows.

Figure 112016022904895-pat00015
Figure 112016022904895-pat00015

따라서, 물리적인 관점에서 보면, 스펙트럼밀도함수, G(w)는 신호의 주파수 범위 혹은 주파수의 특성을 나타낸다.Thus, from a physical point of view, the spectral density function, G (w), represents the frequency range or frequency characteristics of the signal.

이것을 Fourier 급수해석을 사용하여 보다 엄밀한 전개과정을 수행하면, 그 개념을 불규칙 함수에도 확장할 수 있다. 예를 들어, 주기가 Tf=2T 인 주기함수, f(N)를 Fourier 급수로 전개하면 다음과 같다.This can be extended to irregular functions by performing a more rigorous expansion process using the Fourier series analysis. For example, if a periodic function with a period T f = 2T, f (N), is expanded with a Fourier series,

Figure 112016022904895-pat00016
Figure 112016022904895-pat00016

여기서, 유효한 크기를 갖는 ak, bk에 해당되는 각주파수(

Figure 112016022904895-pat00017
)들을 추출하여, 주기함수, f(N)를 재구성할 수 있다. 이때, 불연속점의 영향으로 생긴 오차를 줄이기 위해서, 처음 값과 마지막 값이 같은 구간의 신호들을 추출해 내어 창함수(Window Function)의 형태로 만든 후에 스팩트럼(Spectrum) 분석을 진행하여 유효한 각주파수를 추출하는 것이 좋다.Here, each frequency ( k ) corresponding to a k , b k having a valid size
Figure 112016022904895-pat00017
), And reconstruct the periodic function f (N). In this case, in order to reduce the error caused by the discontinuity point, signals of the same interval between the first value and the last value are extracted to form a window function, and spectrum analysis is performed to extract valid angular frequencies It is good to do.

① 속성함수 Γ(N)는 도 7과 같은 이력 데이터를 통해 다음과 같은 방법으로 추출한다.(1) The attribute function Γ (N) is extracted by the following method through the historical data as shown in FIG.

Γ(N)을 바로 푸리에 변환하여 주파수를 추출하는 것보다, [l, m]의 구간을 갖는 T에서 Γ(N)에 Γ(N)의 평균(μ)을 뺀 값인 p(N)을 생성하고, p(N)을 창함수(Window Function)의 형태로 만든 후에, 구간 T의 샘플들을 추출한다. 이 추출된 샘플들에 대해서 푸리에 급수로 p(N)을 전개하면 푸리에 변환의 정의에 의해서 아래와 같다.Generate p (N), which is a value obtained by subtracting the average of Γ (N) from Γ (N) at T with intervals of [l, m], rather than directly extracting the frequency by Fourier transforming Γ (N) , And p (N) in the form of a window function, and extracts samples of interval T. The expansion of p (N) as a Fourier series with respect to these extracted samples is as follows according to the definition of Fourier transform.

Figure 112016022904895-pat00018
Figure 112016022904895-pat00018

Figure 112016022904895-pat00019
Figure 112016022904895-pat00019

위의 p(N)으로부터 ak, bk, dk를 구성하면 다음과 같다.From the above p (N), we construct a k , b k , d k as follows.

Figure 112016022904895-pat00020
Figure 112016022904895-pat00020

Figure 112016022904895-pat00021
Figure 112016022904895-pat00021

여기서, 절대값 ∥ak∥> 0, ∥bk∥> 0, ∥dk∥> 0 에서 상대적으로 유효한 크기를 갖는 각주파수(

Figure 112016022904895-pat00022
)만을 추출하고, 복원에서 발생되는 필수적인 위상차Δφ를 고려하여 p(N)을 복원하고, 그 결과로 부터 Γ(N)을 복원한다.Here, the absolute value ∥a k ∥> 0, ∥b k ∥> 0, ∥d k ∥> each frequency having a relative effective size to 0 (
Figure 112016022904895-pat00022
), And restores p (N) by considering the necessary phase difference DELTA phi generated in the reconstruction and restores? (N) from the result.

Figure 112016022904895-pat00023
Figure 112016022904895-pat00023

이때, 위상차는 Δφ는 다음과 같은 식에 의해서 도출한다.At this time, the phase difference Δφ is derived by the following equation.

Figure 112016022904895-pat00024
Figure 112016022904895-pat00024

여기서, 주파수간격(Δf)은

Figure 112016022904895-pat00025
이고, 샘플링(Sampling) 한 개수는 M이고, 샘플링(Sampling) 간격(ΔS)은
Figure 112016022904895-pat00026
로 주어진다.Here, the frequency interval? F is
Figure 112016022904895-pat00025
, The number of sampled samples is M, and the sampling interval (? S) is
Figure 112016022904895-pat00026
.

② 속성함수 R(N)도 Γ(N)과 같은 방법으로 추출한다.(2) The attribute function R (N) is also extracted in the same manner as Γ (N).

R(N)을 바로 푸리에 변환하여 주파수를 추출하는 것보다, (l≤N≤m)의 구간을 갖는 T에서 Γ(N)에 R(N)의 평균(μ)을 뺀 값인 q(N)을 생성하고, q(N)을 창함수(Window Function)의 형태로 만든 후에, 구간 T의 샘플들을 추출한다. 이 추출된 샘플들에 대해서 푸리에 급수로 q(N)을 전개하면 푸리에 변환의 정의에 의해서 아래와 같다.(N), which is a value obtained by subtracting the average of R (N) from T (N) in T having intervals of (L? N? M), rather than extracting frequencies by directly Fourier- (N) into a form of a window function, and extracts the samples of the interval T. [0043] The expansion of q (N) as a Fourier series for the extracted samples is as follows according to the definition of Fourier transform.

Figure 112016022904895-pat00027
Figure 112016022904895-pat00027

Figure 112016022904895-pat00028
Figure 112016022904895-pat00028

절대값 ∥ak∥> 0, ∥bk∥> 0, ∥dk∥> 0 에서 상대적으로 유효한 크기를 갖는 각주파수(

Figure 112016022904895-pat00029
)만을 추출하고, 복원에서 발생되는 필수적인 위상차Δφ를 고려하여 q(N)을 복원하고, 그 결과로부터 R(N)을 복원한다.Absolute value ∥a k ∥> 0, ∥b k ∥> 0, ∥d k ∥> each frequency having a relative effective size to 0 (
Figure 112016022904895-pat00029
), Extracts q (N) by taking into account the necessary phase difference DELTA phi generated in the reconstruction, and restores R (N) from the result.

Figure 112016022904895-pat00030
Figure 112016022904895-pat00030

③ 속성함수

Figure 112016022904895-pat00031
은 다음과 같은 방법으로 추출한다. ③ Property function
Figure 112016022904895-pat00031
Is extracted by the following method.

분리막의 공극을 통과하는 유체의 투과 Flux (

Figure 112016022904895-pat00032
) [L/m2·hr]는 Hegen-poiseuille식에 의해서 온도와 분리막의 특성 및 용액의 특성을 포함하고 있는 유체의 Flux에 대한 물질 전달계수(Kw) [ L/m2·hr·bar]와 막간차압(TMP) [bar]의 농도차에 의해서 발생하는 삼투압(
Figure 112016022904895-pat00033
) [bar]에 의한 식으로 아래와 같이 표현된다.The permeate flux of the fluid passing through the pores of the membrane
Figure 112016022904895-pat00032
) [L / m2 · hr] is the mass transfer coefficient (Kw) [L / m2 · hr · bar] for the flux of the fluid containing the characteristics of the temperature and the membrane and the solution by the Hegen- The osmotic pressure caused by the difference in the concentration of differential pressure (TMP) [bar]
Figure 112016022904895-pat00033
) [bar] is expressed as follows.

Figure 112016022904895-pat00034
Figure 112016022904895-pat00034

Figure 112016022904895-pat00035
Figure 112016022904895-pat00035

Figure 112016022904895-pat00036
Figure 112016022904895-pat00036

여기서,

Figure 112016022904895-pat00037
은 분리막 공극의 투과성(Porosity)이고, Dpore는 분리막 공극의 지름(Diameter), μ s는 유체의 점성(Viscosity), δm은 분리막의 두께(Thickness)를 말한다.here,
Figure 112016022904895-pat00037
D pore is the diameter of the separation membrane pore, μ s is the viscosity of the fluid and δ m is the thickness of the separation membrane.

UF와 MF 분리막은 다양한 분포를 갖는 용질 입자들이 분리막의 공극지름(Dpores)에 의해서 체거름 효과로 분리되기 때문에, 용질입자들은 분리막의 Flux에 중요한 영향 인자이다. 즉, 용질 입자들이 분리막의 공극 주변에 쌓여서 공극의 크기를 감소시키고, 일정량의 투과Flux를 유지하기 위해서는 TMP의 상승이 수반된다. 그러므로 UF와 MF 분리막의 경우에는, 분리막의 공극의 감소로 인해서 발생되는 TMP의 상승률보다 막간에서 용질의 농도차이에 의해서 발생되는 삼투압(

Figure 112016022904895-pat00038
)에 의한 TMP 상승 영향이 상대적으로 작기 때문에 삼투압(
Figure 112016022904895-pat00039
)은 무시될 수 있다. 이와 같은 이유로, TMP의 관계식은 아래와 같이 간략히 표현된다.Since the UF and MF separator are separated by the sieving effect by the pore diameter (D pores ) of the separation membrane, the solute particles are important factors for the separation of the separation membrane. That is, the solute particles accumulate around the pores of the separator to reduce the size of the pores, and an increase in TMP is required to maintain a certain amount of the permeate flux. Therefore, in the case of UF and MF membranes, the osmotic pressure caused by the difference in the solute concentration between the membranes rather than the rate of increase of the TMP due to the decrease of the pore size of the membrane
Figure 112016022904895-pat00038
) Is relatively small, the osmotic pressure
Figure 112016022904895-pat00039
) Can be ignored. For this reason, the relational expression of TMP is briefly expressed as follows.

Figure 112016022904895-pat00040
Figure 112016022904895-pat00040

위의 TMP 수식을 순수상태와 물리화학적 열화(Deteriorated) 상태와 폐색(Fouling) 상태로 구분하여 표현하면 도 3과 같다.The above TMP equation is expressed as pure state, physico-chemical deterioration state and fouling state as shown in FIG.

막간차압 TMP를 운전시간(t)과 운전회차(N)에 대해서 영향을 분석하여

Figure 112016022904895-pat00041
과의 관계를 찾는 과정은 다음과 같다.The influence of the inter-membrane pressure difference TMP on the operation time (t) and the operation speed (N)
Figure 112016022904895-pat00041
The process of finding the relationship with

Figure 112016022904895-pat00042
Figure 112016022904895-pat00042

Figure 112016022904895-pat00043
Figure 112016022904895-pat00043

Figure 112016022904895-pat00044
Figure 112016022904895-pat00044

Figure 112016022904895-pat00045
Figure 112016022904895-pat00045

여기서,

Figure 112016022904895-pat00046
으로 가정하면,
Figure 112016022904895-pat00047
은 운전회차(N)에서 운전시간(t)에 따라서 선형적으로 증가한다고 볼 수 있다.here,
Figure 112016022904895-pat00046
Respectively,
Figure 112016022904895-pat00047
Can be seen to increase linearly with the driving time (t) in the driving sequence (N).

또한, 위의 수식으로부터,

Figure 112016022904895-pat00048
은 운전회차(N)가 증가함에 따라서 분리막의 공극 지름의 제곱(
Figure 112016022904895-pat00049
)과 공극을 투과하는 유체의 Flux(
Figure 112016022904895-pat00050
)가 변화하면,
Figure 112016022904895-pat00051
이 변화한다는 것을 확인할 수 있다.From the above equation,
Figure 112016022904895-pat00048
The square of the gap diameter of the separation membrane as the operation number N increases
Figure 112016022904895-pat00049
) Of the fluid passing through the gap and the flux
Figure 112016022904895-pat00050
) Changes,
Figure 112016022904895-pat00051
As shown in FIG.

그러므로 각각의 운전회차(N)에 해당되는 분리막의 투과Flux(

Figure 112016022904895-pat00052
)와 유입원수의 탁도(NTU(N))가 주기적으로 변화할 경우에는
Figure 112016022904895-pat00053
도 주기적으로 변화한다는 것을 의미한다. 즉, 이런 관련성은
Figure 112016022904895-pat00054
의 각주파수 Wk에서 투과Flux(
Figure 112016022904895-pat00055
)의 각주파수(
Figure 112016022904895-pat00056
)와 탁도(NTU(N))의 각주파수(
Figure 112016022904895-pat00057
)와 각각 일치하는 각주파수의 항(terms)들을 추출하여,
Figure 112016022904895-pat00058
을 투과Flux(
Figure 112016022904895-pat00059
)와 탁도(NTU(N))에 관련된 함수로 표현할 수 있다.Therefore, the permeate flux (N) of the separation membrane corresponding to each operation number (N)
Figure 112016022904895-pat00052
) And the turbidity of the incoming water (NTU (N)) change periodically
Figure 112016022904895-pat00053
Also changes periodically. That is,
Figure 112016022904895-pat00054
At each frequency W k of the transmission flux (
Figure 112016022904895-pat00055
) Of each frequency (
Figure 112016022904895-pat00056
) And turbidity (NTU (N)) at each frequency
Figure 112016022904895-pat00057
And extracts terms of each frequency corresponding to each of the frequencies,
Figure 112016022904895-pat00058
Through Flux (
Figure 112016022904895-pat00059
) And turbidity (NTU (N)).

게다가,

Figure 112016022904895-pat00060
은 CIP횟수인 운전횟수(N)가 증가함에 따라서, 분리막의 물리화학적 열화로 인해서 점점 증가할 것이고, 투과Flux(
Figure 112016022904895-pat00061
)와 탁도(NTU(N))의 영향인자들을 선형결합하여
Figure 112016022904895-pat00062
을 다음과 같이 표현할 수 있다.Besides,
Figure 112016022904895-pat00060
Will gradually increase due to the physico-chemical deterioration of the membrane as the number of operations (N), which is the number of CIP times, increases, and the permeation flux
Figure 112016022904895-pat00061
) And turbidity (NTU (N)) are linearly combined
Figure 112016022904895-pat00062
Can be expressed as follows.

Figure 112016022904895-pat00063
Figure 112016022904895-pat00063

Figure 112016022904895-pat00064
Figure 112016022904895-pat00064

여기서

Figure 112016022904895-pat00065
는 분리막의 특성과 관련된 TMP 상승인자이고,
Figure 112016022904895-pat00066
는 CIP에 의한 물리화학적 열화(Deterioration)로 인해서 발생되는 TMP 상승인자이고,
Figure 112016022904895-pat00067
는 투과Flux(
Figure 112016022904895-pat00068
)의 주기적 변화와 관련된 TMP 상승인자이고,
Figure 112016022904895-pat00069
는 탁도(NTU(N))의 주기적 변화와 관련된 TMP 상승인자이다.here
Figure 112016022904895-pat00065
Lt; / RTI &gt; is a TMP elevation factor associated with the properties of the membrane,
Figure 112016022904895-pat00066
Is a TMP raising factor caused by physical deterioration by CIP,
Figure 112016022904895-pat00067
Lt; RTI ID = 0.0 &gt; Flux (
Figure 112016022904895-pat00068
), &Lt; / RTI &gt; and &lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Figure 112016022904895-pat00069
Is the TMP uptake factor associated with the periodic change in turbidity (NTU (N)).

이 때, 투과Flux의 각주파수(

Figure 112016022904895-pat00070
)와 탁도(NTU)의 각주파수(
Figure 112016022904895-pat00071
)가 서로 구분되지 않고, 동일한 대역대의 각주파수 밴드를 현성한다면,
Figure 112016022904895-pat00072
로 투과(Flux)와 탁도(NTU)의 주기적 변화와 관련된 TMP 상승인자로 다음과 같이 나타낼 수 있다.At this time, the angular frequency of the transmission flux (
Figure 112016022904895-pat00070
) And turbine (NTU) frequency
Figure 112016022904895-pat00071
Are not distinguished from each other and each frequency band of the same band band is present,
Figure 112016022904895-pat00072
(TMP) factor associated with periodic changes in permeation (Flux) and turbidity (NTU).

Figure 112016022904895-pat00073
Figure 112016022904895-pat00073

3. BC 분석을 통한 수명 예측 방법(제5 시스템)3. Life prediction method by BC analysis (System 5)

다음 분리막 정수공정의 생애주기(Lfie Cycle)동안에 발생하는 비용을 LCC 분석하기 위해서는 분리막의 설치부터 분리막의 폐기까지 발생하는 모든 비용을 고려하는데 있다. 분리막 정수공정에서 발생되는 비용을 '운전회차(N)당 운영 및 유지관리 발생비용(Costs)'으로 표현되며, 도 4와 같다.In order to analyze LCC during the Lfie Cycle of the separation membrane water purification process, all costs from the installation of the separation membrane to the disposal of the separation membrane are considered. The cost generated in the separation membrane water purification process is expressed as 'operation and maintenance cost (Costs) per operation cycle (N)', as shown in FIG.

이렇게 발생되는 모든 비용의 발생시점은 설치시점으로부터 일정 시간만큼 떨어져 있다. 설치시점과 일치하지 않는 시점에서 발생한 비용들은 모두 할인율(i)의 영향을 받기 때문에 설치시점을 기준으로 가치를 평가했을 때, 발생한 비용들은 할인율(i)의 영향을 고려하여 가치를 환산해야한다.All the costs incurred are at a certain time interval from the point of installation. Since costs incurred not at the time of installation are all affected by the discount rate (i), when evaluating the value based on the installation time, the costs incurred should be converted into value considering the influence of the discount rate (i).

일반적으로, LCC 분석은 순현가법의 환산을 기준으로 설치시점(t=0)인 시점을 기준을 가치를 환산한다. 즉, 설치시점(t=0)인 지점으로부터 미래에 발생되는 모든 비용은 실질할인율(i)의 영향을 고려하여, 순현가법으로 할인율을 계산한다. 여기서 실질할인율(i)은 시간에 따른 할인율의 변화를 고려하지 않는 방법으로서, LCC 분석 기법의 수학적 구성을 간소하게 만들어 준다. 여기서, 실질할인율의 적용의 시간단위를 연단위(Yearly)로 적용할 것인지, 또는 월 단위(Monthly), 일 단위(Daily), 시간 단위(hourly)로 적용할 것인지에 따라서 실질할인율(i)를 환산시켜서 적용해주어야 한다.Generally, the LCC analysis converts the reference value to the value at the time of installation (t = 0) based on the conversion of the net value method. That is, all future costs from the point in time of installation (t = 0) are discounted by net price method considering the effect of real discount rate (i). Here, the real discount rate (i) is a method that does not consider the change of the discount rate over time and simplifies the mathematical construction of the LCC analysis technique. Here, the actual discount rate (i) is converted according to whether the time unit of the application of the real discount rate is applied as an annual (Yearly) or monthly, daily, or hourly .

그러나 분리막 모듈의 보편적인 수명에서 실질할인율(i)를 적용하더라도, 현재의 금리가 매우 낮고 앞으로도 금리가 매우 낮게 유지될 것으로 전망되기 때문에, 회계적인 가치의 감소비율은 상당히 작다. 그러므로 분리막 모듈의 자체에 실질할인율(i)을 '0'으로 가정하여 실질할인율(i)의 영향을 배제하고 분리막 모듈의 생애주기비용(LCC)를 산출하였다.However, even if the actual discount rate (i) is applied in the universal lifetime of the membrane module, the rate of decrease in accounting value is considerably small because the current interest rate is very low and the interest rate is expected to remain very low in the future. Therefore, the life cycle cost (LCC) of the membrane module was calculated by excluding the effect of the real discount rate (i) on the assumption that the actual discount rate (i) is 0 in the membrane module itself.

Figure 112016022904895-pat00074
Figure 112016022904895-pat00074

LCC 비용 수식에서 X는 재료적인 변수로서 전체적인 시스템의 LCC 분석을 시행할 때는 분리막 외에도 펌프, 건축물, 기계시설물 등 여러 가지 시설물들을 말한다.In the LCC expense formula, X is a material variable. When performing LCC analysis of the whole system, it refers to various facilities such as pumps, buildings, and machinery facilities in addition to the separator.

하지만, 분리막 정수공정 시스템에서 LCC 분석의 가장 핵심적인 요소는 분리막 모듈로써 동일한 특성을 가진 대상이므로, X=1로써 수식에서 X는 고려하지 않는다. 또한, T는 시설물의 수명이 종료되어 교체되는 시점을 말한다.However, in the membrane filtration process system, the most important element of the LCC analysis is the object with the same characteristics as the membrane module, so X = 1 is not taken into account in the formula. T is the time when the lifetime of the facility is terminated and replaced.

CBuild는 분리막 정수시스템의 건설비용, CMaintenance는 유지관리비용, CRenewal는 분리막 모듈의 전체 교체(Renewal)비용, Ctotal는 대상의 매 운전회차(N)마다 발생한 누적된 생애주기비용인 LCC 비용이다.C Build is the cost of construction of separation membrane water system, C Maintenance is the maintenance cost, C Renewal is the total renewal cost of the membrane module, C total is the accumulated life cycle cost (LCC) It is cost.

① 분리막 정수시스템의 건설비용(C① Construction cost of separation membrane water purification system (C BuildBuild ) 산정) Calculation

시스템의 건설비용에는 설계비용, 토목 및 건축 건설비용, 분리막 모듈의 구입비용이 포함되고, 이런 비용들은 시스템의 최초건설에 투자된 비용으로써, 상수이다.The cost of construction of the system includes design costs, civil engineering and building construction costs, and the cost of purchasing a membrane module, which is a constant investment in the initial construction of the system.

Figure 112016022904895-pat00075
Figure 112016022904895-pat00075

② 유지관리 비용(C② Maintenance cost (C MaintenanceMaintenance )에 포함되는 세부비용 산정) Detailed cost estimate included in

운영유지관리비용은 관리기관의 직접적인 유지비용과 간접적인 유지비용으로 세분화 된다.Operational maintenance costs are subdivided into direct maintenance costs and indirect maintenance costs.

Figure 112016022904895-pat00076
Figure 112016022904895-pat00076

직접 유지비용(CDirect)은 시설물의 운전에 의해 필수적으로 발생되는 운영(운전)비용으로서, 전력비용(COperation), 원수비용(CWater), CIP비용 등이 포함된다.C Direct is the operating costs incurred by the operation of the facility, including C Operation , C Water , and CIP costs.

Figure 112016022904895-pat00077
Figure 112016022904895-pat00077

이때, 직접 유지비용에서 핵심적인 전력비용(COperation)은 운전회차(N)당 막간차압(TMP)의 크기와 운전시간(Δt(N))의 영향을 받는다. 그러므로 운전회차(N)당 전력비용(COperation)은 막간차압(TMP)과 운전시간(Δt(N))을 곱한 면적(Area(N))에 해당되는 비용 산출 계수(JTMP)을 곱해서 산출할 수 있다. 여기서 비용 산출 계수(JTMP)는 이력데이터로부터 통계적으로 산출한 평균값을 적용한다.At this time, the critical power cost (C operation ) in the direct maintenance cost is affected by the magnitude of the inter-membrane pressure difference (TMP) and the operation time (Δt (N)) per driving sequence (N). Therefore, the power cost C operation per operation N is calculated by multiplying the cost calculation coefficient J TMP corresponding to the area (Area N) multiplied by the inter-membrane pressure difference TMP and the operation time t (N) can do. Here, the cost calculation coefficient (J TMP ) is a statistically calculated average value from the historical data.

Figure 112016022904895-pat00078
Figure 112016022904895-pat00078

Figure 112016022904895-pat00079
Figure 112016022904895-pat00079

Figure 112016022904895-pat00080
Figure 112016022904895-pat00080

간접적인 유지비용(CPassive)은 시스템의 운전 중에 확률적으로 발생할 수 있는 리스크 기반 비용(Risk-Based Estimation Costs)들로서, 시스템의 불능에 의해서 발생할 수 있는 사고비용(CNon-ability), 분리막 모듈의 파손에 의해서 발생되는 분리막 모듈의 교체비용(CModule) 등이 포함된다. 여기서 PNon-ability는 시스템의 불능의 발생 확률이고, PModule는 시스템에서 모듈의 파손의 발생 확률이고, XModule은 시스템을 구성하는 분리막 모듈의 개수이다.Indirect maintenance costs (C Passive ) are risk-based estimating costs that can occur stochastically during operation of the system. They include C non-ability that can be caused by system inability, And the replacement cost (C Module ) of the membrane module caused by the breakage of the membrane module. Here, P Non-ability is the probability of incapability of the system, P Module is the probability of failure of the module in the system, and X Module is the number of membrane modules constituting the system.

Figure 112016022904895-pat00081
Figure 112016022904895-pat00081

그러므로 시스템의 생애주기(Life Cycle) 동안에 발생하는 LCC 비용(CLCC)은 건설부터 운영유지관리에 소요된 모든 비용을 고려하여 다음과 같다.Therefore, the LCC cost (C LCC ) that occurs during the life cycle of the system is as follows, taking into account all the costs of construction, operation and maintenance.

Figure 112016022904895-pat00082
Figure 112016022904895-pat00082

시스템에서 분리막 모듈의 운전으로 발생하는 편익(Benefits)비용을 운전회차(N)당의 편익(BProduce(N))으로 나타낼 수 있다. 직접 편익은 운전회차(N) 동안에 시스템의 운전을 통해서 생산되는 수돗물의 생산량과 수돗물 가격에 의존한다. 여기서, 운전회차(N)당 시스템으로부터 생산되는 수돗물의 양(ton)을 톤(ton)당 수돗물의 편익 계수(천원, JWater)을 곱하여 편익비용으로 산출한다. 여기서, 운전회차(N)당 생산되는 수돗물의 양은 분리막 모듈의 투과Flux(ψ(N))에 시스템 전체의 분리막 면적(AMembrane)을 곱한 생산유량(Flow, Q(N))에 운전시간(Δt(N))을 곱해서 산출한다.The benefit costs resulting from the operation of the membrane module in the system can be expressed as the benefit per plant N (B Produce (N)). The direct benefit depends on the production of tap water produced by the operation of the system during the driving cycle (N) and the tap water price. Here, the amount of tap water produced from the system per driving cycle (N) is calculated as the benefit cost by multiplying the benefit coefficient of tap water per ton (Juan, J Water ). Here, the amount of tap water produced per operation time N is multiplied by the production flow rate (Flow, Q (N)) multiplied by the membrane separation area (A membrane ) of the whole system to the permeation flux (ψ (N) DELTA t (N)).

Figure 112016022904895-pat00083
Figure 112016022904895-pat00083

여기서 생산유량(Q(N))은 이력데이터로부터 산출되는데, Q(N)이 이력데이터의 평균값으로 일정하다고 가정한다.Here, the production flow rate Q (N) is calculated from the historical data, and it is assumed that Q (N) is constant as the average value of the historical data.

Figure 112016022904895-pat00084
Figure 112016022904895-pat00084

현재, 국내 Y 정수장은 생산되어 판매되는 수돗물을 통해서 정수장이 직접수익을 내는 경영구조를 가지고 있지 않으므로, 수돗물 편익 계수(JWater)를 톤(ton)당 생산단가에 비슷하게 산정한다. Y 정수장의 수돗물 생산단가는 80~90원이므로, 수돗물 편익 계수(JWater)는 100원인 0.1(천원)으로 산정한다.Currently, the domestic water treatment plant does not have a management structure that directly produces water through the tap water produced and sold. Therefore, the water benefit coefficient (J Water ) is calculated to be similar to the production cost per ton of the water (ton). Since the tap water production cost of the Y water treatment plant is 80 ~ 90 won, the water benefit coefficient (J Water ) is 0.1 (KRW 1,000).

JWater=0.100J Water = 0.100

그리고 수돗물에 의해서 발생하는 간접 편익(Passive Benefits)을 산정하는데 사회적인 편익들이 방대하고, 환산을 위한 정량적인 데이터가 없으므로 고려하지 않는다.In order to calculate the passive benefits generated by tap water, social benefits are enormous and there is no quantitative data for conversion.

그러므로 시스템의 생애주기(Life Cycle) 동안에 발생하는 전체 편익비용(BLCC)은 건설부터 운영유지관리에 창출된 모든 편익을 고려하므로 다음과 같다.Therefore, the total benefit cost (B LCC ) incurred during the life cycle of the system is as follows, taking into account all the benefits created from construction to operation and maintenance.

Figure 112016022904895-pat00085
Figure 112016022904895-pat00085

운전회차(N)당 시스템의 비용편익(B/C(N))은 다음과 같다.The cost benefit (B / C (N)) of the system per driving sequence (N) is as follows.

Figure 112016022904895-pat00086
Figure 112016022904895-pat00086

B/C(N)은 운전회차(N)당 시스템이 경제적으로 운전을 수행했는지를 알려준다. 즉, 운전회차(N)마다 시스템이 당기순이익(1 이상)을 기록했는지, 당기순손실(1 미만)을 기록했는지를 알려주는 지표가 된다. B/C(N)의 값이 1 미만으로 떨어지면, 시스템의 운전이 경제적이지 못했음을 말해주기 때문에, 시스템을 지속하면 경영상의 적자가 누적된다. 그러므로 시스템은 B/C(N)의 값이 1 미만에서 지속될 때, 경제적으로 가치를 상실했다고 보고, 이 시점까지를 시스템의 분리막 모듈의 경제적 수명이라 할 수 있다.B / C (N) indicates whether the system has been operating economically per driving sequence (N). That is, it is an index indicating whether the system records the net profit (1 or more) or the net loss (1 or less) of the period for each driving sequence (N). If the value of B / C (N) falls below 1, it indicates that the operation of the system was not economical. Therefore, the system reports that it lost its economic value when the value of B / C (N) lasts less than 1, and up to this point is the economic life of the system's membrane module.

그러므로 시스템의 경제적 수명을 확장시켜주기 위해서는 시스템을 구성하는 분리막 모듈을 전면 교체하여 시스템의 경제적인 효율을 높여주거나, 수돗물의 편익 계수(JWater)를 올려주어서 B/C(N)의 값을 1 이상으로 만들어 주어야한다. 여기서, 수돗물의 편익 계수(JWater)를 올려준다는 것은 수돗물의 판매단가를 올려준다는 것을 의미한다.Therefore, in order to extend the economic life of the system, it is necessary to change the B / C (N) value by increasing the water efficiency coefficient (J Water ) or increasing the economic efficiency of the system by replacing the membrane module constituting the system. Or more. Here, raising the benefit coefficient of tap water (J Water ) means increasing the selling price of tap water.

운전회차(N)당 시스템의 당기순손실(S(N)) 또는 당기순이익(S(N))을 나타내는 방법은 아래와 같은 방법으로도 가능하다. 여기서, S(N)이 음수이면 당기순손실양이고, 양수이면 당기순이익양이다.The method of representing the net loss (S (N)) or the net profit (S (N)) of the system per driving sequence (N) is also possible by the following method. Here, if S (N) is negative, it is the net loss amount, and if it is positive, it is the net profit amount.

Figure 112016022904895-pat00087
Figure 112016022904895-pat00087

시스템의 생애주기(Life Cycle) 동안의 비용편익(B/CLCC)분석은 다음과 같다.The cost benefit (B / C LCC ) analysis during the life cycle of the system is as follows.

Figure 112016022904895-pat00088
Figure 112016022904895-pat00088

B/CLCC는 시스템의 생애주기(Life Cycle) 동안에 경제적으로 소요된 모든 비용이 편익을 통해서 회수되었는지를 알려준다. B/CLCC 가 1 이 되는 시점이 경제적 관점에서 손익분기점(BEP: Break Even Point)에 도달했다는 것을 의미한다. 시스템이 BEP를 돌파하면, 시설물의 유지관리에 있어서 재정적으로 안정된 상태로 운영이 가능하고 미래의 시점에서 발생할 잠재적인 유지관리비용들에 대해서 독립적으로 비용의 투입이 가능해진다. 이것은 시설물의 자산으로서의 가치가 지속적으로 유지될 수 있도록 돕는다.The B / C LCC informs you that all the costs economically spent during the life cycle of the system have been recovered through the benefits. This means that the point at which the B / C LCC becomes 1 reaches the breaking even point (BEP) from an economic point of view. If the system breaks the BEP, it can operate in a financially stable state in the maintenance of the facility, and it is possible to input the cost independently for the potential maintenance costs incurred in the future. This helps ensure that the value of the facility's assets remains sustainable.

서비스 수준 관리의 경우 본 발명을 통해 서비스라는 추상적인 개념을 수치화하여 운영/관리함에 있어 효율적이고 정량적인 대처가 가능하고, 시설관리 측면에서도 현재까지 해당 시설에 문제가 발생하였을 경우 관리자의 경험이나 주관적인 판단에 의해 이루어지던 운영방법이 본 발명을 통해 수치적인 기준마련과 비용적인 수명 예측이 가능해지면서 예방적 자산 관리가 이루어질 수 있다.In the case of service level management, it is possible to efficiently and quantitatively cope with the operation concept of the service by numerically describing the abstract concept of service through the present invention. In case of a problem in the facility, As a result of the present invention, it is possible to provide a numerical standard and a cost-effective life prediction, so that preventive asset management can be performed.

도 1은, 벤치마크지수 산정 방법을 나타낸 것이다.
도 2는, 모듈의 파손율을 매트릭스 형식으로 나타낸 것이다.
도 3은, TMP 수식을 순수상태와 물리화학적 열화(Deteriorated) 상태와 폐색(Fouling) 상태로 구분하여 나타낸 것이다.
도 4는, 분리막 정수공정에서 발생되는 비용을 ‘운전회차(N)당 운영 및 유지관리 발생비용(Costs)’으로 나타낸 것이다.
도 5는, 사용자 대상 설문지의 예시이다.
도 6은, 공급자 대상 설문지의 예시이다.
도 7은, 전문가 대상 설문지의 예시이다.
도 8은, 각 항목을 대상으로한 GAP 분석의 가상 결과이다.
도 9는, 가상 설문들을 종합하여 나타낸 것이다.
도 10은, 최종적으로 가상의 정수장의 총서비스수준점수를 하나의 지표로 나타낸 것이다.
도 11은, 중공사막 핀보수 이력데이터를 기반으로 시스템에서 월당 발생한 중공사막의 핀 보수 개수의 그래프를 나타낸 것이다.
도 12는, 모듈당 중공사막의 핀보수율(h(t))을 최소자승법(ΣSS)의 추정방법을 적용하여 나타낸 것이다.
도 13은, 최소자승법(ΣSS)으로부터 추정식의 Parameter a와 b를 확정하기 위하여 이용한 과정이다.
도 14는, Γ(N)의 유효한 데이터들을 정규분포로 변화하여 분석 한 결과이다.
도 15는, 0.5를 최소값으로 만들어주고, (Γ(N) > 1.5)인 경우는 1.5를 최대값으로 편집된 Γ(N)과 실제 Γ(N)을 나타낸 것이다.
도 16은, 창함수의 형태가 완성된 p(N)으로부터, 푸리에 분석(Fourier Analysis)를 수행한 결과이다.
도 17은, 추출된 각주파수들을 바탕으로 p(N)을 복원한 pr(N)을 나타낸 것이다.
도 18은, 복원된 pr(N)로부터 Γ(N)을 복원한 것을 나타낸 것이다.
도 19는, 가상의 정수장 시스템의 이력데이터로부터 운전회차(N)당 전력비용을 산출한 결과를 나타낸 것이다.
도 20은, 가상 정수장 시스템의 유지관리 항목들의 월간 비용을 나타낸 것이다.
도 21은, 이력데이터로부터 운전회차(N)당 분리막의 투과Flux(ψ(N))를 구하고, 이를 근거로 생산유량 Q(N)의 이력데이터를 나타낸 것이다.
도 22는, 운전회차(N)에 따른 LCC 비용(CLCC)의 분석 결과이다.
도 23은, 운전회차(N)에 따른 편익비용(BLCC)의 분석 결과이다.
도 24는, 운전회차(N)에 따른 B/C(N) 및 B/CLCC 분석 결과이다.
도 25는, 수돗물 생산가격을 증가시킴으로서 경제적 수명을 확보할 수 있는 것을 보여주는 그래프이다.
1 shows a method of calculating a benchmark exponent.
Fig. 2 shows the failure rate of the module in a matrix format.
FIG. 3 shows the TMP equation divided into a pure state, a physico-chemical deterioration state, and a fouling state.
FIG. 4 shows the costs generated in the separation membrane water purification process in terms of 'operation and maintenance cost (Costs) per operation cycle (N)'.
5 is an example of a user-targeted questionnaire.
Figure 6 is an example of a provider-targeted questionnaire.
7 is an example of a questionnaire to be conducted by a specialist.
Figure 8 is a hypothetical result of the GAP analysis for each item.
FIG. 9 shows a summary of virtual surveys.
Fig. 10 shows the total service level score of the virtual water purification plant finally as one index.
11 is a graph showing the number of pin maintenance numbers of the hollow fiber membranes generated per month in the system based on the hollow fiber membrane repair history data.
Fig. 12 shows the pin finishing rate h (t) of the hollow fiber membrane per module by applying the estimation method of the least squares method (SSS).
13 is a process used to determine the parameters a and b of the estimation equation from the least squares method (SSS).
14 shows the results of analyzing the valid data of Γ (N) by changing it to a normal distribution.
Fig. 15 shows that Γ (N) and actual Γ (N) are edited to have a maximum value of 1.5 when Γ (N)> 1.5).
Fig. 16 shows the result of performing Fourier analysis from p (N) in which the form of the window function is completed.
FIG. 17 shows pr (N) obtained by restoring p (N) based on the extracted angular frequencies.
Fig. 18 shows that Γ (N) is reconstructed from the reconstructed pr (N).
FIG. 19 shows the result of calculating the electric power cost per operation cycle N from the historical data of the virtual water purification system.
Figure 20 shows the monthly costs of maintenance items of a virtual water purification system.
Fig. 21 shows the history data of the production flow rate Q (N) on the basis of the permeation flux (? (N)) of the separation membrane per operation number (N) from the history data.
FIG. 22 shows the result of analysis of the LCC cost (C LCC ) according to the driving sequence (N).
FIG. 23 shows the result of analysis of the benefit cost (B LCC ) according to the driving sequence (N).
24 shows the results of B / C (N) and B / C LCC analysis according to the driving sequence N. FIG.
25 is a graph showing that the economic life can be secured by increasing the tap water production cost.

이하, “제1 그룹”은 사용자를 의미하며 상세하게는, 수돗물을 사용하는 일반시민을 의미한다.Hereinafter, &quot; the first group &quot; means a user, and more specifically, a general citizen who uses tap water.

“제2 그룹”은 공급자를 의미하며 상세하게는, 정수시설의 운영자를 의미한다."Second group" means the supplier and, in detail, means the operator of the water purification facility.

“제3 그룹”은 전문가를 의미하며 상세하게는, 설문조사 심사자, 학문단장, 사업담당자 등 AHP분석을 수행할 수 있는 자라면 제한되지 않는다."Third group" means an expert, and is not limited, in particular, to anyone who can conduct AHP analysis, such as survey reviewers, academic leaders, and project managers.

“제1 시스템”은 설명의 편의를 위해 사용자/ 공급자/ 전문가에 의해 수행된 설문조사 데이터가 기록되고, 기록된 설문조사 데이터를 토대로 GAP 분석을 수행하는 시스템을 의미한다.&Quot; First system &quot; means a system in which survey data performed by a user / supplier / expert is recorded for convenience of explanation, and GAP analysis is performed based on recorded survey data.

“제2 시스템”은 전문가 설문조사 데이터를 토대로 AHP분석을 수행하는 시스템을 의미이다.&Quot; Second system &quot; means a system that performs AHP analysis based on expert survey data.

“제3 시스템”은 포아송 모델(Poisson Model)을 이용한 분리막 모듈의 파손확률모델 및 수명 연산을 수행하는 시스템을 의미한다.The &quot; third system &quot; refers to a system that performs a failure probability model and lifetime calculation of a membrane module using a Poisson model.

“제4 시스템”은 푸리에 분석을 사용하여 속성함수를 추출하는 시스템을 의미한다.The &quot; fourth system &quot; means a system for extracting attribute functions using Fourier analysis.

“제5 시스템”은 LCC분석 및 BC분석을 수행하는 시스템을 의미한다.&Quot; Fifth System &quot; means a system that performs LCC analysis and BC analysis.

이하, 본 발명을 하기 실시 예에 의거하여 좀 더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 만으로 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

1. 각 대상 간 GAP분석을 수행하는 단계 및 AHP 분석을 통한 가중치를 구성하고 이를 서비스 점수화의 실시예1. Performing GAP analysis between each subject and constructing weights through AHP analysis,

먼저 Los 분석의 예를 들면 도 5, 도 6, 도 7과 같이 사용자/공급자/전문가용 설문지를 작성하고 각 항목을 대상으로 GAP 분석을 실시, 도 8의 결과를 도출해 낼 수 있다. AHP 분석을 통해 얻은 결과를 다음과 같이 이원(쌍대)비교 행렬로 구성한다.First, the user analysis / provider / expert questionnaire is prepared as shown in FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 7, and the GAP analysis is performed for each item. The result obtained by the AHP analysis is composed of a binary comparison matrix as follows.

Figure 112016022904895-pat00089
Figure 112016022904895-pat00089

식 (3)을 가중치 W(식 (2))로 나눈다.Divide equation (3) by weight W (equation (2)).

Figure 112016022904895-pat00090
Figure 112016022904895-pat00090

식 (4) 결과의 평균치를 구한다.The average value of the result of equation (4) is obtained.

Figure 112016022904895-pat00091
Figure 112016022904895-pat00091

해당 설문이 일관성이 있는지 검토하기 위해 일관성 비율(CR)을 다음과 같은 방법으로 결정한다.To determine if the questionnaire is consistent, determine the consistency ratio (CR) by:

Figure 112016022904895-pat00092
Figure 112016022904895-pat00092

해당 CR ≤ 0.15를 만족하기 때문에 해당 쌍대비교행렬은 충분히 일관성이 있다고 판단할 수 있으며, 일관성비율 검토과정에서 도출된 가중치 W 값은 유의성을 가지게 된다(Kinoshita et al., 1999). 이와 같은 과정을 통해 일관성검토를 통과한 의사결정자의 가중치 값만이 그 신뢰성을 가지게 되며 AHP분석의 최종 항목별 가중치로 구성된다.Since the CR ≤ 0.15 is satisfied, the pairwise comparison matrix can be judged to be sufficiently consistent, and the weight W value obtained from the consistency ratio review process becomes significant (Kinoshita et al., 1999). In this process, only the weight value of the decision maker who passes the consistency check becomes reliable and it is composed of the weight of the final item of the AHP analysis.

도 9는 위의 가상 설문을 정리한 결과이다.FIG. 9 is a result of summarizing the above virtual questionnaire.

항목별 최종 가중치 W는 유의성을 보인 설문(T1, T2, T3, T4, T9, T16, T17, T18, T19, T21, T22, T23)에 한하여 12개 가중치의 평균값으로 구성하였다. 수질, 수압, 맛냄새, 가격, 서비스에 대한 최종 가중치는 각각 0.3754, 0.1830, 0.2391, 0.1036, 0.0988와 같으며 전문가 설문 기반, Y정수장 주변의 항목별 가중치에 의한 중요도는 수질 > 맛냄새 > 수압 > 가격 > 서비스 순이었다.The final weight W of each item was composed of mean values of 12 weights only for the questionnaire (T1, T2, T3, T4, T9, T16, T17, T18, T19, T21, T22, The final weights for water quality, water pressure, taste, price, and service are as follows: 0.3754, 0.1830, 0.2391, 0.1036, and 0.0988, respectively. The importance of water quality, taste, odor, Price> service.

도 10에서 최종적으로 Y정수장의 총서비스수준점수를 하나의 지표로 나타내었고, 점수에 따라 평가등급을 제시하였다. 평가등급은 TSS점수를 기준으로 90점 이상을 서비스수준 매우 높음(Very high)으로, 80점 이상 90점 미만을 높음(High), 70점 이상 80점 미만을 보통(Common), 60점 이상 70점 미만을 낮음(Low), 그리고 60점 미만을 서비스수준 매우 낮음(Very low)으로 정의하였다. 그 결과, Y 정수장의 TSS는 70.03점으로 서비스수준 보통에 해당하였다.In FIG. 10, the total service level score of the Y water purification plant is shown as one index and the evaluation grade is shown according to the score. The evaluation level was rated as high as 90 points or more at the service level, very high at the TSS level, 80 points or higher and 90 points or less at the high level, 70 points or more and less than 80 points as the common level, Less than a point was defined as Low, and a value less than 60 was defined as Very Low. As a result, the TSS of the Y water treatment plant was 70.03 points, which corresponds to the normal service level.

2. 분리막 공정의 효율적인 관리를 위해 포아송 모델(Poisson Model)을 이용한 모듈의 파손확률모델을 도출하고 푸리에 분석(Fourier Analysis)과 운전 이력데이터를 기반으로 한 속성함수 추출 과정2. For efficient management of separation membrane process, we derive the failure probability model of module using Poisson Model and extract the property function extraction based on Fourier analysis and operation history data.

2.1 포아송 모델을 이용한 모듈의 파손확률모델 도출2.1 Derivation of failure probability model of module using Poisson model

다음은 분리막 모듈의 효율적 관리 방법이다.The following is an efficient management method of the membrane module.

국내 가압식 분리막 시설을 운영하는 Y 정수장의 3계열 시스템의 분리막의 중공사막 핀보수 이력데이터를 기반으로, 3 계열 시스템에서 월당 발생한 중공사막의 핀 보수 개수의 그래프는 도 11와 같다 11 is a graph showing the number of pin maintenance numbers of the hollow fiber membranes generated per month in the three series system based on the hollow fiber membrane repair history data of the membranes of the three series system of the Y water purification plant operating the domestic pressurized membrane system

3계열 시스템에서 개월당 발생한 중공사막 핀보수 개수(ΔG(t))는 운전이후인 10월 부근에서 발생함을 알 수 있으며, 개월당 핀보수의 누적 개수를 G(t)라 하면, G(t)의 추세가 증가한다는 것을 그래프로부터 알 수 있다. ΔG(t)와 G(t)로부터 시스템에서 모듈당 중공사막의 개월당 핀보수율(h(t))을 도출 할 수 있다. It can be seen that the number of hollow fiber membrane pin maintenance (ΔG (t)) per month in the 3 series system occurs near the October after the operation. If the cumulative number of pin repair per month is G (t) It can be seen from the graph that the tendency of t increases. From the ΔG (t) and G (t), the pin finishing rate (h (t)) per month of the hollow fiber membrane per module in the system can be derived.

Figure 112016022904895-pat00093
Figure 112016022904895-pat00093

여기서, M은 시스템을 구성하는 전체 모듈의 수(42개), k는 1개의 모듈에 존재하는 중공사막의 수(8900개)이다.Here, M is the total number of modules constituting the system (42), and k is the number of hollow fiber membranes existing in one module (8900).

모듈당 중공사막의 핀보수율(h(t))는 매우 작은 값(10-6)이므로, 효과적인 h(t)의 추정식을 도출하기 위해서, h(t) · 109의 값에 최소자승법(ΣSS)의 추정방법을 적용한다. 이것을 적용한 결과는 도 12과 같다.Since the hollow fiber membrane module per pin rate of return (h (t)) is a very small value (10-6), in order to derive the estimation of the effective h (t), least square method to a value of h (t) · 10 9 ( ΣSS) is applied. The result of applying this is shown in FIG.

여기서 사용한 추정식은

Figure 112016022904895-pat00094
로서, 1개 모듈의 개월당 핀보수률의 초기조건인 h(0)= 0을 만족한다. 최소자승법(ΣSS)으로부터 추정식의 Parameter a와 b를 확정하기 위하여 이용한 과정은 도 13과 같다.The estimation equation used here is
Figure 112016022904895-pat00094
, Which satisfies h (0) = 0, which is an initial condition of a pin maintenance rate per month of one module. The procedure used to determine the parameters a and b of the estimation equation from the least squares method (ΣSS) is shown in FIG.

위의 곡면으로부터 가장 작은 값의 분포를 갖은 점들을 샘플링하면, 추정식과 실제데이터 사이의 최소자승의 합(ΣSS)이 가장 작은 10개의 계수쌍(a, b)은 다음과 같다.When sampling the points having the smallest value distribution from the curved surface, the 10 coefficient pairs (a, b) having the smallest sum of the least squares (ΣSS) between the estimation equation and the actual data are as follows.

(0.05, 2.4), (0.01, 2.9), (0.0001, 4.3), (0.00001, 4,9), (0.05, 2.5), (0.005, 3.1), (0.0005, 3.8), (0.00005, 4.4), (0.000005, 5), (0.000001, 5) 이고, 이로부터 얻은 모듈의 수명τ은 다음과 같은 수식에 의해서 계산된다.(0.05, 2.4), (0.01, 2.9), (0.0001, 4.3), (0.00001, 4,9) (0.000005, 5), (0.000001, 5), and the lifetime τ of the module obtained from this is calculated by the following equation.

Figure 112016022904895-pat00095
Figure 112016022904895-pat00095

Figure 112016022904895-pat00096
Figure 112016022904895-pat00096

h(t) 함수를 최소자승의 합(ΣSS)을 이용하여 비교하여 모듈의 수명을 추정한 결과, 가장 적합한 모듈의 수명은 [127,6]개월이고, 최소자승의 합(ΣSS)이 최소값(Minimum Value)에서 차이가 작은 값들의 결과를 바탕으로 분리막의 모듈의 수명의 범위는 최소 [127.6] 개월에서 최대 [164.4] 개월임을 알 수 있다. 이것은 모듈의 이용가능 연수가 대략 10년에서 14년 정도임을 알 수 있다.The life of the module is estimated by comparing the h (t) function with the sum of least squares (ΣSS). The life of the best module is [127,6] months and the sum of least squares (ΣSS) Based on the results of the smallest differences in the Minimum Value, the life span of the module in the membrane is at least [127.6] months and a maximum of [164.4] months. It can be seen that the useful life of the module is about 10 to 14 years.

2.2 푸리에 분석(Fourier Analysis)과 운전 이력데이터를 기반으로 한 속성함수 추출 과정2.2 Fourier Analysis and Attribute Function Extraction Process Based on Operation History Data

다음 운전 이력데이터에 기반한 속성함수 추출의 예는 다음과 같다.An example of attribute function extraction based on the following operation history data is as follows.

국내 가압식 분리막 시설을 운영하는 Y 정수장의 3계열 시스템의 분리막의 이력데이터를 기반으로, 운전회차(N)에 따른 운전시간(Δt(N))의 비율인 Γ(N)을 데이터 정리한다. 여기서, 실제 (N, Γ(N))에서 (2, 4.7143), (7, 3.8529), (13, 2.55)은 위의 가정한 구간에서 매우 분리된 값이므로, 시설의 운영상에서 나타난 특수한 경우로 보인다. 특수한 세 값을 제외한 Γ(N)의 유효한 데이터들을 도 14와 같이 정규분포로 변화하여 분석한 결과, 평균(μ)이 [ 0.8931 ]이고, 표준편차(σ)가 [ 0.4586 ]로써, Γ(N)의 값들은 [ 0.4345 = (μ-σ)≤Γ(N)≤(μ+σ) = 1.3516 ]의 구간에서 68%의 신뢰도로 포함된다. 그러므로 이 구간을 간소화한 구간 (0.5≤Γ(N)≤1.5)으로 데이터를 편집하여, 데이터의 신뢰도를 70%으로 확보한다.(N), which is the ratio of the operation time (Δt (N)) according to the operation number (N), based on the history data of the membrane of the three series system of the Y water treatment plant operating the domestic pressurized membrane facility. (2, 4.7143), (7, 3.8529), (13, 2.55) from the actual (N, Γ (N)) are very separated values in the above assumed section, see. As a result of analyzing the valid data of Γ (N) except for the special three values, the mean (μ) is [0.8931] and the standard deviation (σ) is [0.4586] ) Are included with a reliability of 68% in the interval of [0.4345 = (μ-σ) ΓΓ (N) ≤ (μ + σ) = 1.3516]. Therefore, the data is edited in a section in which the interval is simplified (0.5? (N)? 1.5), and the reliability of the data is secured at 70%.

Figure 112016022904895-pat00097
Figure 112016022904895-pat00097

이 구간을 바탕으로, (Γ(N) < 0.5)인 경우는 0.5를 최소값으로 만들어주고, (Γ(N) > 1.5)인 경우는 1.5를 최대값으로 만들어 준다. 이렇게 편집된 Γ(N)과 실제 Γ(N)은 도 15과 같다. Based on this interval, 0.5 is made the minimum value (Γ (N) <0.5), and 1.5 is made the maximum value when (Γ (N)> 1.5). The edited Γ (N) and actual Γ (N) are shown in FIG.

이렇게 편집된 Γ(N)으로부터, p(N)을 창함수(Window Function)의 형태로 만들어주는 N의 범위는 (2≤N≤13)의 구간이므로, 이 구간을 T라 정의하고, 이 구간에서 편집된 Γ(N)의 평균(μ)을 구하면 아래와 같다.The range of N that makes p (N) into the form of a window function is defined as (2? N? 13) from this edited Γ (N), and this interval is defined as T, (ต) of Γ (N) edited in Fig.

Figure 112016022904895-pat00098
Figure 112016022904895-pat00098

Figure 112016022904895-pat00099
Figure 112016022904895-pat00099

창함수의 형태가 완성된 p(N)으로부터, 푸리에 분석(Fourier Analysis)를 수행한 결과는 도 16와 같다.The result of performing the Fourier analysis from p (N) in which the form of the window function is completed is shown in FIG.

푸리에 분석의 결과로부터, 각주파수(wk)의 크기를 분석한 결과, d(k)에서 가장 핵심적인 각주파수들은 k가 [ 4, 5, 8, 9, 11, 12 ]인 경우이다. d(k)의 결과를 바탕으로 a(k)의 각주파수들은 k가 [ 4, 5, 8, 11 ]인 경우에 상대적으로 유효한 값을 갖으며, b(k)의 각주파수들은 k가 [ 4, 5, 8, 9, 12 ]인 경우에 상대적으로 유효한 값을 갖는다. 추출된 각주파수들을 바탕으로 p(N)을 복원하면 pr(N)은 도 17와 같다.From the result of the Fourier analysis, the frequency of each frequency (w k ) is analyzed. As a result, the most important angular frequencies in d (k) are k [4, 5, 8, 9, 11, 12]. Based on the results of d (k), the angular frequencies of a (k) are relatively valid when k is [4, 5, 8, 11] 4, 5, 8, 9, 12]. If pr (N) is restored based on the extracted angular frequencies, pr (N) is as shown in FIG.

복원된 pr(N)로부터 Γ(N)을 복원하면 아래의 수식과 도 18과 같다.(N) from the restored pr (N) is as shown in the following equation and FIG.

Figure 112016022904895-pat00100
Figure 112016022904895-pat00100

Figure 112016022904895-pat00101
Figure 112016022904895-pat00101

여기서, 샘플링 수(M)은 12개로써, 위상차(Δφ)는 [0.5236] 이다.Here, the number of samples M is 12, and the phase difference ?? is [0.5236].

Figure 112016022904895-pat00102
Figure 112016022904895-pat00102

한편, 물리적으로 N=0일 때, 운전시간의 비율에 대한 변화가 없다고 가정하므로, 위의 Γr(N)의 수식과는 관계없이, Γr(0)는 1로 정의되고, Γ(N)의 정의에 따르면, Γr(1)도 1의 값을 갖는다고 가정한다. 그러므로 Γr(N)은 (N≥2)인 경우부터 수식은 성립한다.On the other hand, assuming that there is no change in the ratio of the operating time when N = 0 physically, Γr (0) is defined as 1, regardless of the above equation of Γr (N) By definition, it is assumed that Γr (1) also has a value of 1. Therefore, the formula is established from when Γr (N) is (N ≥ 2).

3. BC 분석을 통한 수명 예측 방법3. Life prediction method by BC analysis

다음은 B/C 분석 방법이다.The following is the B / C analysis method.

국내 Y 정수장의 3계열 시스템의 LCC 분석 및 B/C 분석은 앞에서 개발된 TMP 모의 모델의 결과에 기초하고 있다.The LCC analysis and the B / C analysis of the three series system of the domestic Y water purification plant are based on the results of the TMP simulation model developed previously.

① 분리막 정수시스템의 건설비용(C① Construction cost of separation membrane water purification system (C BuildBuild ) 산정) Calculation

시스템의 건설비용에는 설계비용, 토목 및 건축 건설비용, 분리막 모듈의 구입비용이 포함된 비용으로서 Y 정수장의 가압식 분리막 6개 시스템의 전체 비용이 7,122,883(천원)이므로 3rd 시스템의 건설비용은 전체 비용에 6을 나눠준 값으로서, [1,190,000](천원)이다.The cost of construction of the system is 7,122,883 (KRW) in total cost of the system of six pressurized membranes of Y water purification plant, including the cost of the design, civil engineering and construction construction, and the purchase cost of the membrane module. 6, which is [1,190,000] (thousand won).

Figure 112016022904895-pat00103
Figure 112016022904895-pat00103

② LCC 분석에 적용된 TMP 면적당 비용계수(J② TMP area cost factor applied to LCC analysis (J TMPTMP )의 산정) Calculation

국내 Y 정수장의 3계열 시스템의 이력데이터로부터 운전회차(N)당 전력비용을 산출한 결과는 도 19과 같다. 여기서 운전회차(N)당 전력비용은 이력데이터에서 월당 전력비의 발생량에 차이가 있기 때문에, 각각의 운전회차에 해당되는 일별의 전력비용을 산출하고, 운전일수(Δt(N))을 반영하여, 운전회차(N)당 전력비용을 산출하였다.Figure 19 shows the result of calculating the electric power cost per operation cycle (N) from the historical data of the three series system of domestic Y water purification plant. Here, since the power cost per operation number N is different from the generation amount of the monthly electric power cost in the history data, the power cost per day corresponding to each operation number is calculated and the operation day number? T (N) The power cost per driving cycle (N) was calculated.

운전회차(N)당 전력비용에 TMP면적인 Area(N)을 나누어 JTMP(N)을 산출한 결과, N이 [ 1, 7, 8 ]에서 TMPB가 TMPR보다 높은 비정상적인 운전에 의해서 TMP면적이 음수의 값을 나타내어, JTMP(1), JTMP(7), JTMP(8) 들은 음수를 나타내었다. 또한, N=14일 때, JTMP(14)의 값이 6.54로 다른 데이터들에 비해서 상당히 크게 나타났다. 이런 특수한 경우들을 제외하고 JTMP(N)의 정상적인 운전의 데이터들로부터 평균값인 JTMP을 계산하면 다음과 같다.Driving Recurrence (N) After calculating the J TMP (N) by dividing the TMP area of Area (N) for each power costs, N a [1, 7, 8] TMP B is TMP by the high abnormal operation than TMP R in J TMP (1), J TMP (7), and J TMP (8) represent negative numbers. Also, when N = 14, the value of J TMP (14) was 6.54, which was significantly larger than other data. Except for these special cases, the average value of J TMP from the normal operation data of J TMP (N) is calculated as follows.

Figure 112016022904895-pat00104
Figure 112016022904895-pat00104

③ 운전회차(N)당 직접 유지관리비용(C③ Direct maintenance cost per driving cycle (N) (C DirectDirect (N))의 산정(N)

국내 Y 정수장의 3계열 시스템의 이력데이터로부터 2014년의 유지관리 항목들의 월간 비용은 도 20과 같다.The monthly cost of the maintenance items in 2014 from the historical data of the three series system of domestic Y water treatment plant is shown in FIG.

3계열 시스템에서 2014년 원수비의 월당 평균비용은 2,883(천원), CIP 약품비는 월당 평균 261(천원), 운전 전력비는 월당 평균 1,761(천원), 인건비는 월당 3,218(천원)으로써 총 유지비용은 월당 평균 8,122(천원)이었다. 그러므로 총 직접 유지관리비용은 월당 전력비의 약 4.6 배에 해당한다.In the three-system system, the average cost per month in 2014 was 2,883 won, the average cost of CIP drug was 261 thousand won per month, the average operating cost was 1,761 thousand won per month, and the labor cost was 3,218 thousand won per month. And an average of 8,122 won per month. Therefore, the total direct maintenance cost is about 4.6 times the monthly electricity cost.

즉, 운전회차(N)당 발생되는 직접 유지관리 비용(CDirect(N))은 아래와 같다.That is, the direct maintenance cost (C Direct (N)) generated per driving sequence (N) is as follows.

Figure 112016022904895-pat00105
Figure 112016022904895-pat00105

④ 운전회차(N)당 간접 유지관리비용(C④ indirect maintenance cost per driving cycle (N) (C PassivePassive (N))의 산정(N)

3계열 시스템에서 시스템의 불능이 발생하는 확률(PNon-ability)은 시스템을 구성하는 42개의 분리막 모듈 중에서 개월당 파손발생률과 관계있다. 개월당 분리막의 파손 발생률은 앞의 포아송 모델을 통해서 도출하였다. 앞의 분석에서 모듈의 파손확률은 100개월(8.2년)동안 1개 미만이므로 시스템의 불능이 발생할 확률은 0.0238 미만이다. 이것을 일괄적용하면, 시스템은 8.2년 동안 0.0238로 시스템의 불능이 발생할 확률(PNon-ability)을 가지고 있다.The probability of system failure (P non-ability ) in a three-system system is related to the failure rate per month among the 42 membrane modules making up the system. The failure rate of membrane per month was derived from the previous Poisson model. In the previous analysis, the failure probability of a module is less than 1 for 100 months (8.2 years), so the probability of system failure is less than 0.0238. Applying this collectively, the system has a P non-ability of 0.0238 for a period of 8.2 years.

만약 시스템이 불능이 발생하면, 소요되는 시스템 비용(CSystem)은 월간 편익비용이므로 아래와 같이 계산된다.If the system fails, the system cost (C System ) is calculated as follows.

Figure 112016022904895-pat00106
Figure 112016022904895-pat00106

여기서, Y 정수장이 생산단가와 투입비용의 비율이 1에 가깝게 운영하기 때문에, 월간 편익비용과 월간 직접 유지관리비용이 거의 같다고 가정하여 다음과 같이 근사할 수 있다.Here, since Y water purification plant operates at a ratio of production cost to input cost close to 1, it can be approximated as follows, assuming that the monthly benefit cost and the monthly direct maintenance cost are almost the same.

Figure 112016022904895-pat00107
Figure 112016022904895-pat00107

그러므로 3계열 시스템의 불능이 발생할 확률(PNon-ability)에 의한 리스크 비용(REB)은 2014년 기준의 직접 유지관리비용(CDirect)의 월당 평균인 8,122 (천원)을 대입하고, PNon-ability=0.0236을 대입해서 운전회차(N)당 리스크비용(REB)을 산출 할 수 있다. Therefore, risk costs (REB) by the probability (P Non-ability) the inability of the 3 Series systems experience is substituted for the average of 8,122 per month (thousands) 2014 direct maintenance costs (C Direct) standards, and P Non- ability = 0.0236 to calculate the risk cost (REB) per driving sequence (N).

Figure 112016022904895-pat00108
Figure 112016022904895-pat00108

또한, 모듈의 파손이 발생할 확률(PModule)은 시스템의 불이 발생할 확률(PNon-ability)과 동일한 값이고, 3계열의 모듈 개수(X)는 42개이고, 모듈 1개당 가격(CModule)은 500 (천원)으로 Y 정수장에서 산정하고 있으므로, 이것을 아래의 식에 대입해서 리스크비용(REB)를 산출할 수 있다.In addition, the probability of module breakage (P module ) is equal to the P non-ability of system fire, the number of modules (X) in 3 series is 42, the price per module (C module ) Is calculated at the Y water treatment plant at 500 (KRW), so the risk cost (REB) can be calculated by substituting this into the following equation.

Figure 112016022904895-pat00109
Figure 112016022904895-pat00109

그러므로 시스템에서 분리막 모듈의 파손확률에 의해서 발생되는 운전회차(N)당의 간접 유지비용은 아래와 같다.Therefore, the indirect maintenance cost per operation cycle (N) caused by the breakage probability of the membrane module in the system is as follows.

Figure 112016022904895-pat00110
Figure 112016022904895-pat00110

이 식은 시스템의 사용기간이 최초시점부터 100개월(8.3년) 까지만 유효하다. 왜냐하면 시스템은 포아송 확률모델의 결과에 따르면, 103개월에 확률적 분석에 의하면 누적파손개수가 5개를 초과하기 때문에, Y 정수장의 유지관리 규정에 따라서 전면교체를 시행하는 것으로 간주한다.This formula is only valid for up to 100 months (8.3 years) from the initial use of the system. Because, according to the results of the Poisson probability model, the system is considered to perform full replacement in accordance with the maintenance regulations of the Y water purification plant, since the cumulative number of failures exceeds 5 according to the probabilistic analysis at 103 months.

⑤ 운전회차(N)당 생산유량(Q(N))과 편익비용(B(N))의 산정⑤ Estimation of production flow (Q (N)) and benefit cost (B (N)) per driving sequence (N)

3계열 시스템의 이력데이터로부터 운전회차(N)당 분리막의 투과Flux(ψ(N))를 구하고, 이를 근거로 생산유량 Q(N)의 이력데이터는 도 21와 같다. 여기서, 분리막 모듈 1개의 유효투과면적은 [ 75 ](m2/module)이므로 42개 분리막 모듈로 이루어진 3계열 시스템의 총 투과면적(AMembrane)은 3150(m2)이다.From the history data of the three-system system, the permeate flux (? (N)) of the membrane per operation sequence (N) is obtained, and the historical data of the production flow Q (N) is shown in FIG. Here, since the effective permeation area of the membrane module 1 is [75] (m2 / module), the total permeation area (A membrane ) of the 3 series system composed of 42 membrane module is 3150 (m2).

N=1부터 N=13까지의 Q(N)의 평균값은 아래와 같다.The average value of Q (N) from N = 1 to N = 13 is as follows.

Figure 112016022904895-pat00111
Figure 112016022904895-pat00111

그러므로 운전회차(N)당 시스템의 운전으로부터 얻어지는 편익(B(N))은 아래와 같다.Therefore, the benefit B (N) obtained from the operation of the system per driving number N is as follows.

Figure 112016022904895-pat00112
Figure 112016022904895-pat00112

⑥ 운전회차(N)에 따른 LCC 비용(C⑥ LCC cost (C LCCLCC )의 분석 결과) Analysis result

도 22로부터 3계열 시스템의 운전회차(N)가 증가할수록 LCC 비용(CLCC)은 증가하고, 운전회차(N)당 유지관리비용(CManintenance(N))은 N=15부터 점차적으로 증가하는 경향을 확인할 수 있다. LCC 분석 결과, 시설물의 운영 및 유지관리로 인해 장기간에 걸쳐 축적된 생애비용은 시설물의 초기 건설비용을 뛰어넘는다. 그러므로 초기비용이 더 투입되더라도, 시스템의 구성품을 선정할 때부터 유지관리비용이 적고 내구성이 좋은 제품들을 선택하고, 시스템의 최적의 유지관리에 주의를 기울이는 것이 시설물의 LCC 비용을 절감하는데 효과적임을 알 수 있다.22, the LCC cost (C LCC ) increases and the maintenance cost (C Manintenance (N)) per driving sequence (N) gradually increases from N = 15 as the driving sequence (N) The trend can be confirmed. As a result of the LCC analysis, the lifetime cost accumulated over a long period of time due to the operation and maintenance of the facilities exceeds the initial construction cost of the facilities. Therefore, even if the initial cost is increased, it is effective to reduce the LCC cost of the facility by selecting the products with low maintenance cost and durability from the selection of the system components and paying attention to the optimum maintenance of the system. .

⑦ 운전회차(N)에 따른 편익비용(B⑦ The convenience cost (N) LCCLCC )의 분석 결과) Analysis result

도 23로부터 3계열 시스템의 운전회차(N)가 증가할수록 편익비용(BLCC)도 증가하고, 운전회차(N)당 편익비용(B(N))의 변화가 심함을 알 수 있다. 이것은 B(N)이 시스템의 운전시간(Δt(N))에 크게 영향을 받기 때문이다. B(N)은 N=15부터 점차적인 증가세를 보이다가 N=26이후로 매우 급격한 하락세를 나타낸다. 이런 변화는 B/C 분석에서 시스템의 경제성을 감소시키는 요인으로 작용한다. 또한, 누적된 편익비용(BLCC)의 증가세는 LCC 비용의 증가세에 비해서 작다. 시스템의 건설에 소요된 초기투자비용을 회수하는데 매우 오랜 기간이 걸릴 것이다.It can be seen from FIG. 23 that as the operating sequence N of the three-system system increases, the benefit cost B LCC also increases, and the change in the benefit cost B (N) per driving sequence N is significant. This is because B (N) is greatly influenced by the operation time (t (N)) of the system. B (N) shows a gradual increase from N = 15, but shows a very sharp decline since N = 26. These changes serve as a factor in reducing the economics of the system in B / C analysis. Also, the increase in the accumulated benefit cost (B LCC ) is small compared to the increase in LCC cost. It will take a very long time to recover the initial investment costs of constructing the system.

⑧ 운전회차(N)에 따른 B/C(N) 및 B/C(8) B / C (N) and B / C LCCLCC 분석 결과 Analysis

도 24로부터 3계열 시스템의 운전회차(N)가 증가할수록 B/C(N)이 감소하는 경향을 보인다. B/C(N)은 JWater = 0.100일 때, N=17부터 당기순손실(S(N))이 음수로 전환되는 것과 동시에 B/C(17) < 0 이 되어 시스템을 운영할수록 손실이 증가한다.From FIG. 24, B / C (N) tends to decrease as the operating sequence N of the three-system system increases. B / C (N) is converted to a negative net loss (S (N)) starting from N = 17 when J Water = 0.100 and at the same time B / C (17) do.

그러므로 3계열 시스템은 N=17부터 경제성을 상실하여, 2014년 10월부터 0.88 년 후에 경제적 수명에 도달한다. 이것은 시설물의 기술적인 수명인 E(N)이 0.7 미만인 N=23보다 매우 이른 시점이기 때문에, 자산의 효율적 이용 측면에서 비효율적이다. 시설물의 경제적 수명을 기술적 수명인 N=23까지 확대시키기 위해서는 운전회차(N)당 생성되는 편익비용을 증가시켜주어야 한다. 편익비용(B(N))을 증가시키는 방법은 JWater을 0.127로 증가시켜주어야 한다. 즉, 생산되는 수돗물의 가격을 100원에서 127원으로 27% 증가시켜주면 3계열 시스템은 기술적인 수명이 종료되는 시점까지 경제적 수명을 확보할 수 있다. JWater의 증가를 통해서 B/C(N)이 기술적인 수명 N=23까지 1에 가깝게 개선된 것을 도 25을 통해서 확인할 수 있다.Therefore, the three series systems lose their economics from N = 17, reaching an economic life of 0.88 years from October 2014. This is inefficient in terms of efficient use of assets, since the technical life span of the facility, E (N), is much earlier than N = 23, which is less than 0.7. In order to extend the economic life span of a facility to N = 23, which is a technical life span, the benefit cost generated per driving sequence (N) must be increased. The way to increase the benefit cost (B (N)) is to increase J Water to 0.127. In other words, if the price of produced tap water is increased 27% from 100 won to 127 won, the 3 series system can secure the economic life until the end of the technical life. It can be seen from FIG. 25 that B / C (N) is improved close to 1 up to the technical lifetime N = 23 through increase of J Water .

이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다. While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. It will be appreciated that embodiments are possible. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be determined by the claims.

Claims (3)

정수시설의 분리막의 중공사막 핀보수 이력데이터 및 정수시설의 운전 이력데이터가 기록된 데이터베이스를 포함하는 정수시설 자산관리 시스템에 있어서,
정수시설에 대한 LoS(Level of Service) 분석을 위해 위해 정수시설 사용자, 정수시설 관리자 및 전문가로 각각 미리 구분되어 미리 설정된 제1 그룹, 제2 그룹 및 제3 그룹에 의해 기 설정된 각각 상이한 항목에 대한 설문 데이터들이 입력되어 상기 데이터베이스에 저장되고, 상기 데이터베이스에 저장된 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹 각 대상 간 각 항목별 설문 데이터의 GAP이 연산되고, 연산된 결과 값이 출력되는 제1 시스템;
상기 데이터베이스에 기록된 제3 그룹의 설문 데이터가 AHP(Analytic Hierachy Process) 분석되어 가중치가 생성되고, 생성된 가중치가 상기 데이터베이스에 입력되며, 상기 가중치가 기 설정된 방법에 의해 서비스 점수로 연산되어 출력되는 제2 시스템;
상기 데이터베이스에 저장된 중공사막 핀보수 이력데이터가 포아송 모델(Poisson Model)에 의해 분리막 모듈의 파손확률모델이 도출되며, 도출된 상기 파손확률모델에 의해 분리막 모듈의 수명이 연산되어 출력되는 제3 시스템;
상기 데이터베이스에 저장된 정수시설의 운전이력데이터가 푸리에 분석(Fourier Analysis)에 의해 기 설정된 속성함수로 연산되어 출력되는 제4 시스템; 및
상기 제3 시스템 및 상기 제4 시스템에서 연산된 데이터를 기반으로, 정수시설의 건설비용, TMP(Trans-Membrane Pressure)면적당 비용계수, 운전회차(N)당 직접 유지관리비용, 운전회차(N)당 간접 유지관리비용, 운전회차(N)당 생산유량과 편익비용, 운전회차(N)당 LCC비용 및 운전회차(N)당 편익비용이 LCC(Life Cycle Costs) 분석 및 BC 분석(Benefit-Cost analysis)에 의해 연산되어 출력되는 제5 시스템을 포함하며,
상기 기 설정된 각각 상이한 항목은 수질, 맛과 냄새, 수압, 가격 및 서비스에 대한 설문 항목인,
정수시설 자산관리 시스템.
1. A water purification facility asset management system including a database in which a hollow fiber membrane repair history data of a separation membrane of a water purification facility and operation history data of a purification facility are recorded,
In order to analyze the LoS (Level of Service) of the water purification facilities, it is necessary to set the predetermined values for the different items preset by the first group, the second group and the third group, A first system in which survey data is input and stored in the database, a GAP of survey data for each item between the first group and the second group is stored, and the calculated result is output;
The third group of questionnaire data recorded in the database is subjected to Analytic Hierarchical Process (AHP) analysis to generate weights, and the generated weights are input to the database. The weights are calculated and output as service scores according to a predetermined method A second system;
A third system in which the hollow fiber membrane repair history data stored in the database derives a failure probability model of a separation membrane module by a Poisson Model and calculates a lifetime of the separation membrane module by the derived failure probability model;
A fourth system in which operation history data of a water purification facility stored in the database is calculated and output as a predetermined property function by Fourier analysis; And
(TMP), a cost per unit area (TMP), a direct maintenance cost per driving cycle (N), a driving cycle (N) based on the data calculated in the third system and the fourth system, (LCC) cost and driving cost (N) cost per LCC (Life Cycle Costs) analysis and BC analysis (Benefit-Cost) and a fifth system that is calculated and output by the analysis,
Wherein each of the predetermined items is a question item about water quality, taste and smell, water pressure, price and service,
Water purification facility asset management system.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제1 시스템에서 상기 데이터베이스에 연산된 GAP값이 저장된 후, GAP값이 큰 순서대로 정렬되어 추가로 출력되는,
정수시설 자산관리 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the GAP values calculated in the database are stored in the first system,
Water purification facility asset management system.
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