KR20220137202A - Earthquake damage evaluating system for water pipe network using asset management, and method for the same - Google Patents

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KR20220137202A
KR20220137202A KR1020210042682A KR20210042682A KR20220137202A KR 20220137202 A KR20220137202 A KR 20220137202A KR 1020210042682 A KR1020210042682 A KR 1020210042682A KR 20210042682 A KR20210042682 A KR 20210042682A KR 20220137202 A KR20220137202 A KR 20220137202A
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김두일
윤혜연
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한국건설기술연구원
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Abstract

Provided are an earthquake damage evaluating system for a water pipe network using asset management and a method thereof which classify attributes for each segment of a water pipe network, predict a deterioration degree of each attribute, accurately predict earthquake damage of the water pipe network based on this, accurately predict damage to the water pipe network when an earthquake occurs, and easily perform decision-making on earthquake damage restoration, including a restoration priority, restoration costs, and a restoration period.

Description

자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템 및 그 방법 {EARTHQUAKE DAMAGE EVALUATING SYSTEM FOR WATER PIPE NETWORK USING ASSET MANAGEMENT, AND METHOD FOR THE SAME}Seismic Damage Assessment System and Method of Water Pipe Network Using Asset Management

본 발명은 상수관망의 지진피해 평가 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 지진 발생시 자산관리(Asset Management)를 이용하여 상수관망(Water Pipe Network)의 지진피해 규모를 산정함으로써, 상수관망의 지진피해 복구에 대한 의사결정을 수행하는, 상수관망의 지진피해 평가 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an earthquake damage assessment system of a water supply pipe network, and more specifically, by estimating the earthquake damage scale of a water pipe network using asset management when an earthquake occurs, earthquake damage recovery of a water pipe network It relates to a seismic damage assessment system and method for water supply pipe networks that make decisions about

통상적인 상수도 급수계통의 경우, 정수를 기준점으로 하여, 수원에서 물을 취수하여 정수 시설로 도수하고, 이후, 정수 시설에서 정수하여 배수지로 송수하며, 이후, 배수지에서 각 지역으로 배수하여, 최종적으로 각 사용가구에 급수하게 된다.In the case of a normal water supply system, using purified water as a reference point, water is taken from the water source and delivered to the water purification facility, and then purified at the water purification facility and sent to the drainage area, and then drained from the drainage area to each area, and finally Water is supplied to each household.

도 1은 통상적인 상수도 급수계통을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a typical water supply system.

도 1을 참조하면, 상수도 급수계통은 수원, 취수, 도수, 정수, 송수, 배수 및 급수의 순서로 이루어진다. 구체적으로, 수원은 상수의 취수원으로서 지표수원과 지하수원이 대부분이다. 또한, 취수 및 집수시설은 적당한 수질을 가진 수원에서 필요한 수량을 취수 및 집수하는데 요구되는 시설을 말하며, 도수 시설은 수원에서 취수한 물을 정수장까지 공급하는 시설을 말한다. 또한, 정수 시설은 수질을 요구되는 정도로 정화시키는 시설을 말하며, 송수 시설은 정수된 물을 배수지까지 이송하는데 필요한 시설이고, 배수 시설은 배수지로부터 배수관까지의 시설이며, 급수 시설은 배수관에서 분지하여 각 소비자의 급수전 사이에 존재하는 시설을 말한다.Referring to FIG. 1 , the water supply system consists of a water source, water intake, frequency, purified water, water supply, drainage, and water supply in the order of water supply. Specifically, water sources are water intake sources, mostly surface water sources and underground water sources. In addition, water intake and collection facilities refer to facilities required to intake and collect the required quantity of water from a water source with appropriate water quality, and water supply facilities refer to facilities that supply water taken from a water source to a water purification plant. In addition, a water purification facility refers to a facility that purifies the water to a required degree, a water supply facility is a facility necessary to transport purified water to a drainage area, a drainage facility is a facility from the discharge station to the drain pipe, and a water supply facility is a facility that branches from the drain pipe It refers to the facility that exists between the consumer's water hydrant.

이때, 취수장과 정수장, 배수지는 한 곳에 존재하는 지상시설이지만, 상수관망은 선형의 배관으로 구성되어 장거리에 걸쳐 존재하는 지하시설이다. 따라서 지하시설인 상수관망의 지진에 따른 피해는 복구에 시간이 많이 소요되고, 시민들에게 주는 피해가 막대하다. 특히, 지진이 발생할 경우, 지하시설인 상수관망에서 단수나 누수가 발생한다. 예를 들면, 미국과 일본의 전례를 종합하면, 단수와 누수의 비는 대략 2대 8 정도로 알려져 있다. 이에 따라, 지하시설인 상수관망의 지진에 따른 피해 복구가 신속하게 이루어질 필요성이 있다.At this time, the water intake, water purification plant, and drainage are ground facilities that exist in one place, but the water supply pipe network is an underground facility that exists over a long distance because it is composed of linear pipes. Therefore, it takes a lot of time to recover the damage caused by the earthquake in the water supply network, which is an underground facility, and the damage to the citizens is enormous. In particular, when an earthquake occurs, water outage or leakage occurs in the water supply network, which is an underground facility. For example, taking the precedents of the United States and Japan, it is known that the ratio of water level to water leakage is approximately 2 to 8. Accordingly, there is a need for rapid restoration of damage caused by earthquakes in the water supply pipe network, which is an underground facility.

한편, 미국의 American Lifeline Alliance(ALA)는 미국, 일본, 멕시코의 지진자료를 분석하여 취약도 곡선(Fragility Curve)을 개발하였다. 이러한 취약도 곡선은 지진의 강도에 따라 관망의 손상정도를 확률로 표시할 수 있다. 이때, 지진피해의 정도는 관경, 관의 벽 두께, 관망을 덮은 흙의 두께, 조인트 방법, 재료, 현장의 특성 등이 좌우한다.Meanwhile, the American Lifeline Alliance (ALA) in the United States developed a Fragility Curve by analyzing earthquake data in the United States, Japan, and Mexico. This fragility curve can indicate the degree of damage to the pipe network as a probability according to the intensity of the earthquake. At this time, the degree of earthquake damage depends on the diameter of the pipe, the wall thickness of the pipe, the thickness of the soil covering the pipe network, the joint method, the material, and the characteristics of the site.

구체적으로, 지진의 강도는 최대지반가속도(Peak Ground Acceleration: PGA)로 표시하거나 또는 영구지반변형(Permanent Around Displacement: PGD)으로 표시할 수 있는데, 특히, 상수관망에는 주로 최대지반가속도(PGA)가 지진의 강도 표시에 적합한 것으로 알려져 있다. 이러한 최대지반가속도(PGA)는 지진에 의해 발생되는 최대의 지반가속도로서, 가속도계수에 중력가속도를 곱한 값으로 정의된다. 이에 따라, 지진에 의한 관망의 파손(또는 피해)은 단수 또는 누수가 발생할 수 있는 확률의 개념으로 표시할 수 있다.Specifically, the strength of an earthquake can be expressed as Peak Ground Acceleration (PGA) or Permanent Around Displacement (PGD). It is known to be suitable for indicating the intensity of earthquakes. The maximum ground acceleration (PGA) is the maximum ground acceleration generated by an earthquake, and is defined as a value obtained by multiplying an acceleration factor by the acceleration due to gravity. Accordingly, the damage (or damage) of the pipe network due to an earthquake can be expressed as a concept of the probability that water outage or water leakage may occur.

한편, 도 2는 종래의 기술에 따른 관로의 수리율을 예시하는 도면이다.On the other hand, Figure 2 is a view illustrating the repair rate of the pipe according to the prior art.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 관로의 수리율(Repair rate)은 1,000feet당 또는 1000m당 관망의 파손으로서

Figure pat00001
(Repair rate)로 표시되며, 관로의 수리율(
Figure pat00002
)은 관의 취약도를 정량적인 수치로 표현한 것으로 단위 길이당 관 파손 지점 수의 단위를 갖는다. 이러한 관로의 수리율(
Figure pat00003
)은 취약성 함수(Vulnerability function)라고도 한다.As shown in Figure 2, the repair rate of the pipe according to the prior art (Repair rate) per 1,000 feet or per 1000 m as the damage of the pipe network
Figure pat00001
It is displayed as (Repair rate), and the repair rate (
Figure pat00002
) is a quantitative numerical expression of the pipe's fragility, and has a unit of the number of pipe breakage points per unit length. The repair rate of these pipelines (
Figure pat00003
) is also called a vulnerability function.

또한, 과거 지진자료를 바탕으로 만들어진 수학적인 모형은 제한된 자료와 자료의 산포도가 크기 때문에 확률의 개념을 사용한다. 특히, ALA는 과거 지진자료를 바탕으로 관종, 관접합부, 관경, 그리고 부식상태 등의 관 정보가 없을 경우, 최대지반속도(Peak Ground Velocity: PGV)에 따른 관로의 수리율(

Figure pat00004
)을 다음의 수학식 1과 같이 제시한 바 있다. 여기서, 최대지반속도(PGV)는 전술한 최대지반가속도(PGA)를 적분하여 결정된다. 다시 말하면, 최대지반속도(PGV)에 의한 수학적인 모형은 선형모형(Linear Model)과 지수모형(Power Model)이 있는데, 선형모형의 관로의 수리율(
Figure pat00005
)은 다음의 수학식 1과 같이 표현할 수 있고, 지수모형의 관로의 수리율(
Figure pat00006
)은 다음의 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.In addition, the mathematical model created based on past earthquake data uses the concept of probability because of limited data and a large spread of data. In particular, when there is no pipe information such as pipe type, pipe joint, pipe diameter, and corrosion condition based on past earthquake data, ALA calculates the pipe repair rate (Peak Ground Velocity: PGV)
Figure pat00004
) is presented as Equation 1 below. Here, the maximum ground velocity (PGV) is determined by integrating the above-described maximum ground acceleration (PGA). In other words, the mathematical model based on the maximum ground velocity (PGV) has a linear model and a power model.
Figure pat00005
) can be expressed as in Equation 1 below, and the repair rate (
Figure pat00006
) can be expressed as in Equation 2 below.

또한, PGD에 의한 수학적인 모형은 다음의 수학식 3과 같이 표현할 수도 있다. 또한, 배관 파괴확률(pipe failure probability:

Figure pat00007
)은 다음의 수학식 4에 의해 산출할 수 있으며, 이때, L은 배관의 연장 길이를 나타낸다.In addition, the mathematical model by PGD may be expressed as in Equation 3 below. In addition, the pipe failure probability (pipe failure probability:
Figure pat00007
) can be calculated by the following Equation 4, where L represents the extension length of the pipe.

Figure pat00008
Figure pat00008

Figure pat00009
Figure pat00009

Figure pat00010
Figure pat00010

Figure pat00011
Figure pat00011

이에 따라, 전술한 수학식 1 내지 4를 이용하여 관망의 각 세그먼트에서 지진의 강도에 따라 관망이 파괴되는 확률이 결정될 수 있다. 하지만, 전술한 수학식 1 내지 4는 주철관(cast iron pipe)을 이용하는 경우를 전제로 만들어졌기 때문에, 주철관이 아닌 덕타일 주철관이나 다른 종류의 배관에 대해서 적용하기에 무리가 있을 뿐만 아니라, 특히, 자산의 경년변화인 노후도에 따른 저항성 차이가 반영되지 않음에 따라 수학식 1 내지 4를 신뢰하기 어렵다는 문제점이 있다.Accordingly, the probability that the pipe network is destroyed according to the intensity of an earthquake in each segment of the pipe network may be determined using Equations 1 to 4 described above. However, since the aforementioned Equations 1 to 4 are made on the premise that a cast iron pipe is used, it is difficult to apply to a ductile cast iron pipe or other type of pipe other than a cast iron pipe, and in particular, There is a problem in that it is difficult to trust Equations 1 to 4 because the difference in resistance according to aging, which is a secular change of the asset, is not reflected.

한편, 지진피해의 규모는 WNTR(Water Network Tool for Resilience)과 같은 공개 소프트웨어를 활용하여 산정할 수 있다. 구체적으로, WNTR은 미국 USEPA(US Environmental Protection Agency)에서 개발되어 무료로 공개한 소프트웨어로서, 기존의 EPANET 2.2의 기능뿐만 아니라 지진 발생시 관망의 피해를 예측할 수 있는 기능을 갖고 있다.Meanwhile, the magnitude of earthquake damage can be estimated using open software such as the Water Network Tool for Resilience (WNTR). Specifically, WNTR is software developed by the US Environmental Protection Agency (USEPA) and released for free. It has the function of predicting damage to the pipe network in case of an earthquake as well as the function of the existing EPANET 2.2.

도 3은 EPANET 관망해석 프로그램에 따른 시뮬레이션 결과를 예시하는 도면이고, 도 4는 WNTR 프로그램에 따른 시뮬레이션 결과를 예시하는 도면이다.3 is a diagram illustrating a simulation result according to the EPANET pipe network analysis program, and FIG. 4 is a diagram illustrating a simulation result according to the WNTR program.

구체적으로, EPANET 프로그램은, 도 3에 도시된 바와 같이, 미국환경보호국(US Environmental Protection Agency)에서 개발하여 무료로 제공하고 있는 관망해석 프로그램으로서, 시간변화 시뮬레이션(Extended Period Simulation: EPS)을 바탕으로 수리 및 수질의 해석, 개별 펌프모터 및 전력 원단위 추정 등의 다양한 해석이 가능한 프로그램이다. 이러한 EPANET 프로그램은 관망도의 편리한 작성, 해석 결과의 그래프 및 표 작성, 관망내 색 구분의 의한 표현 등 다양한 기능을 제공한다.Specifically, as shown in FIG. 3, the EPANET program is a pipe network analysis program developed and provided by the US Environmental Protection Agency for free, based on Extended Period Simulation (EPS). It is a program that can perform various analysis such as repair and water quality analysis, individual pump motor and power unit estimation. This EPANET program provides various functions such as convenient creation of pipe network diagrams, graphs and tables of analysis results, and color-coded representation of pipe networks.

또한, WNTR 프로그램은, 도 4에 도시된 바와 같이, 지진과 같은 비정상적인 상황에 대한 해석이 가능한 수압-기반 해석모형이 탑재됨에 따라 지진 발생시 상수도 시스템의 물 공급 가능성을 평가할 수 있다. 즉, WNTR 프로그램은, 기존의 EPANET 프로그램의 기능 이외에 지진 발생시 관망의 피해를 예측할 수 있고, 이때, 지진 발생시 관망의 피해 예측을 위해서는 취약도 곡선(Fragility Curve)이 작성되어야 한다.In addition, the WNTR program, as shown in FIG. 4, can evaluate the water supply potential of the water supply system when an earthquake occurs as a hydraulic-based analysis model capable of analyzing an abnormal situation such as an earthquake is mounted. In other words, the WNTR program can predict damage to the pipe network in case of an earthquake in addition to the functions of the existing EPANET program.

한편, 도 5a 및 도 5b는 각각 시간에 따른 취약도 곡선을 예시하는 도면이다.On the other hand, Figures 5a and 5b is a diagram illustrating a fragility curve according to time, respectively.

지진 발생시 관망의 피해 예측을 위한 취약도 곡선은, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 지수식으로 만들어지는데, 이러한 취약도 곡선을 작성하는 것이 매우 중요하며, 지진 발생시 관망의 정확한 피해 예측을 위해서는 시간에 따른 취약도 곡선의 변화를 예측할 수 있어야 한다.The vulnerability curve for predicting damage to the pipe network during an earthquake is made exponentially, as shown in FIGS. 5A and 5B. In order to do this, it is necessary to be able to predict the change of the vulnerability curve over time.

한편, 전술한 취약도 곡선과 관련된 선행기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2020-72944호에는 "재난에 의한 구조물의 취약도 예측 장치 및 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명한다.On the other hand, as a prior art related to the above-mentioned fragility curve, the invention of the title of "apparatus and method for predicting the fragility of a structure due to a disaster" is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 2020-72944, FIGS. 6A and 6B It will be described with reference to .

도 6a는 종래의 기술에 따른 재난에 의한 구조물의 취약도 예측 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 개념도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 취약도 예측 장치에 구현되는 취약도 곡선 도출부를 나타내는 구성도이다.6A is a conceptual diagram schematically showing the configuration of a system for predicting the vulnerability of a structure due to a disaster according to the prior art, and FIG. 6B is a configuration diagram showing a vulnerability curve derivation unit implemented in the vulnerability prediction device shown in FIG. 6A. .

도 6a를 참조하면, 종래의 기술에 따른 재난에 의한 구조물의 취약도 예측 시스템은, 과거에 발생된 복수의 재난에 대하여 각각의 재난 크기와 상기 재난에 따른 각 구조물 손상도를 포함하는 재난정보(DI)가 저장된 데이터베이스(D); 취약도 곡선을 도출하는 취약도 곡선 도출부(10); 예측하고자 하는 특정 재난 크기와 특정 구조물에 대한 정보를 입력하는 정보 입력부(20); 예측되는 취약도를 산출하는 취약도 산출부(30)를 포함하는 취약도 예측 장치(DE); 및 필요에 따라 각종 정보를 취약도 예측 장치(DE)에 입력하거나 상기 취약도 예측 장치(DE)가 산출한 정보를 제공받는 단말기(T)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6A, the system for predicting the vulnerability of a structure due to a disaster according to the prior art provides disaster information ( DI) stored database (D); Fragility curve derivation unit 10 for deriving a fragility curve; an information input unit 20 for inputting information on a specific disaster size to be predicted and a specific structure; Fragility prediction device (DE) including a vulnerability calculation unit 30 for calculating the predicted vulnerability; and a terminal T that inputs various types of information into the vulnerability prediction device DE or receives information calculated by the vulnerability prediction device DE as needed.

취약도 예측 장치(DE)는 과거에 발생된 복수의 재난에 대하여 각각의 재난 크기와 상기 재난에 따른 각 구조물 손상도를 포함하는 재난정보(DI)가 저장된 데이터베이스(D)를 활용하여 특정 재난의 발생시 예측되는 특정 구조물의 취약도를 결정한다.The vulnerability prediction device DE uses the database D in which disaster information (DI) including the size of each disaster and the degree of damage to each structure according to the disaster for a plurality of disasters that have occurred in the past is stored using the database D of a specific disaster. Determines the degree of vulnerability of a specific structure that is predicted when it occurs.

이때, 취약도 곡선 도출부(10)는 상기 데이터베이스(D)의 재난정보(DI)를 이용하여 재난 크기와 구조물 손상도에 대하여 구간별로 취약도 곡선을 도출한다. 이에 따라, 데이터베이스(D)의 재난정보를 이용하여 재난 크기와 구조물 손상도에 대한 구간별로 취약도 곡선을 도출할 수 있고, 이를 근거로 특정 재난 크기와 특정 구조물에 대한 취약도를 도출할 수 있으므로 임의적인 수학적 함수의 가정 없이 빅데이터에 근거한 현실적인 결과를 기대할 수 있다.At this time, the vulnerability curve deriving unit 10 derives a vulnerability curve for each section with respect to the disaster size and the degree of damage to the structure using the disaster information DI of the database D. Accordingly, by using the disaster information of the database (D), it is possible to derive a vulnerability curve for each section for the size of a disaster and damage to a structure, and based on this, it is possible to derive a specific disaster size and a degree of vulnerability for a specific structure. Realistic results based on big data can be expected without the assumption of arbitrary mathematical functions.

보다 구체적으로, 도 6b에 도시된 바와 같이, 취약도 곡선 도출부(10)는 신뢰도 산출모듈(11), 가능도 산출모듈(12), 확실률 산출모듈(13) 및 취약도 도출모듈(14)을 포함한다.More specifically, as shown in FIG. 6B , the vulnerability curve derivation unit 10 includes a reliability calculation module 11 , a likelihood calculation module 12 , a certainty rate calculation module 13 , and a vulnerability derivation module 14 . ) is included.

종래의 기술에 따른 재난에 의한 구조물의 취약도 예측 시스템에 따르면, 데이터베이스의 재난정보를 이용하여 재난 크기와 구조물 손상도에 대한 구간별로 취약도 곡선을 도출하고, 이를 바탕으로 특정 재난 크기와 특정 구조물에 대한 취약도를 도출할 수 있으므로 임의적인 수학적 함수의 가정 없이 빅데이터에 근거한 현실적인 결과를 기대할 수 있다.According to the system for predicting the vulnerability of a structure due to a disaster according to the prior art, a vulnerability curve is derived for each section for the size of the disaster and the degree of damage to the structure using disaster information in the database, and based on this, a specific disaster size and a specific structure are derived. As it can derive the vulnerability to

또한, 재난 크기에 대한 하나의 구간에 포함되는 구조물 손상도의 구간별 신뢰도를 산출하고, 재난 크기에 대한 구간별로 구조물 손상도에 대한 구간별 가능도를 산출하며, 재난의 크기에 대한 구간별로 구조물 손상도에 근거한 구간별 확실률을 산출함으로써, 기존의 취약도 곡선을 작성하기 위한 데이터에 존재하는 불확실성(Uncertainty)을 해소할 수 있다.In addition, the reliability for each section of the degree of damage to the structure included in one section for the size of the disaster is calculated, the probability of damage to the structure for each section for the size of the disaster is calculated for each section, and the structure for each section of the size of the disaster is calculated. By calculating the certainty for each section based on the degree of damage, it is possible to solve the uncertainty existing in the data for creating the existing vulnerability curve.

종래의 기술에 따른 재난에 의한 구조물의 취약도 예측 시스템의 경우, 재난에 의한 구조물 취약도 예측 방법에 있어서, 재난크기와 구조물 손상도를 포함하는 재난정보가 저장된 데이터베이스를 활용하여 구조물 손상도에 대해 구간별로 취약도 곡선을 도출하고, 도출된 취약도 곡선을 취약도 산출부에 입력함으로써 재난의 크기와 특정 구조물의 정보를 바탕으로 예측할 수 있다.In the case of the system for predicting the degree of vulnerability of a structure due to a disaster according to the prior art, in the method for predicting the degree of vulnerability of a structure due to a disaster, a database in which disaster information including the size of the disaster and the degree of damage to the structure is stored is used to estimate the degree of damage to the structure. By deriving a vulnerability curve for each section and inputting the derived vulnerability curve to the vulnerability calculator, it is possible to predict the size of a disaster and information on a specific structure.

하지만, 종래의 기술에 따른 재난에 의한 구조물의 취약도 예측 시스템의 경우, 과거에 발생된 복수의 재난에 대하여 각각의 재난 크기와 상기 재난에 따른 각 구조물 손상도를 포함하는 재난정보(DI)를 이용하여 재난 크기와 구조물 손상도에 대한 구간별로 취약도 곡선을 도출하는 방식이기 때문에, 예를 들면, 상수관망과 같은 시설물의 경우, 상수관망 세그먼트별 자산의 경년변화에 따른 저항성 차이가 반영되지 않음에 따라 신뢰하기 어렵다는 문제점이 있다.However, in the case of the system for predicting the vulnerability of a structure due to a disaster according to the prior art, disaster information (DI) including the size of each disaster and the degree of damage to each structure according to the disaster for a plurality of disasters that have occurred in the past Because it is a method of deriving a vulnerability curve for each section for disaster size and structural damage by using Accordingly, there is a problem that it is difficult to trust.

한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2020-49956호에는 "지진 예상 피해액 예측 기법을 통한 지진 대비 유지보수 예산 최적화 시스템 및 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 7을 참조하여 설명한다.On the other hand, as another prior art, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2020-49956 discloses an invention entitled "System and method for optimizing maintenance budget for earthquake preparedness through earthquake estimated damage prediction technique", which will be described with reference to FIG. 7 . do.

도 7은 종래의 기술에 따른 지진 예상 피해액 예측 기법을 통한 지진 대비 유지보수 예산 최적화 시스템을 간략히 도시한 구성도이다.7 is a configuration diagram schematically illustrating a system for optimizing a maintenance budget in preparation for an earthquake through a method of predicting an earthquake expected damage amount according to the prior art.

도 7을 참조하면, 종래의 기술에 따른 지진 예상 피해액 예측 기법을 통한 지진 대비 유지보수 예산 최적화 시스템(40)은, 지진발생 모델링부(41), 시설물 GIS 시스템 모델링부(42), 시설물 지진피해 함수 생성부(43) 및 시설물별 지진피해 예측 모델링부(44)를 포함한다.Referring to FIG. 7 , the earthquake-prepared maintenance budget optimization system 40 through the earthquake expected damage prediction technique according to the prior art includes an earthquake occurrence modeling unit 41 , a facility GIS system modeling unit 42 , and a facility earthquake damage It includes a function generating unit 43 and an earthquake damage prediction modeling unit 44 for each facility.

지진발생 모델링부(41)는 지진 위험도 모델링을 수립한다. 구체적으로, 지진발생 모델링부(41)는 설정지역에 대한 내진설계기준을 통해 설정기간 동안 재현주기, 암반 가속도에 대한 모델링 기법을 작성할 수 있다.The earthquake occurrence modeling unit 41 establishes earthquake risk modeling. Specifically, the earthquake occurrence modeling unit 41 may create a modeling technique for the reproduction period and rock acceleration during the set period through the seismic design criteria for the set area.

시설물 GIS 시스템 모델링부(42)는 시설물에 대한 GIS 시스템화를 진행하여, 시설물 GIS 시스템 모델링을 수립한다. 구체적으로, 시설물 GIS 시스템 모델링부(42)는 토공, 교량, 터널, 건물을 포함하는 시설물의 분류 및 특성을 반영하여 시설물에 대한 GIS 시스템화를 진행할 수 있다. 이에 따라 시설물 GIS 시스템 모델링부(42)는 시설물 GIS 시스템 모델링을 수립할 수 있다The facility GIS system modeling unit 42 establishes the facility GIS system modeling by systemizing the facility GIS. Specifically, the facility GIS system modeling unit 42 may proceed with the GIS systemization of the facility by reflecting the classification and characteristics of facilities including earthworks, bridges, tunnels, and buildings. Accordingly, the facility GIS system modeling unit 42 may establish facility GIS system modeling.

시설물 지진피해 함수 생성부(43)는 지진 위험도 모델링 및 시설물 GIS 시스템 모델링을 이용하여, 지진피해 특성을 반영하여 시설물을 분류하고, 분류된 개별 시설물 각각에 대한 시설물별 지진피해 함수를 생성한다.The facility earthquake damage function generation unit 43 uses earthquake risk modeling and facility GIS system modeling to classify facilities by reflecting earthquake damage characteristics, and generates an earthquake damage function for each facility for each classified individual facility.

시설물별 지진피해 예측 모델링부(44)는 분류된 개별 시설물이 받을 수 있는 시설물별 최대 예상 피해액과 연평균 예상 피해액을 산출하여 시설물별 지진피해 예측 모델링을 수립한다.The earthquake damage prediction modeling unit 44 for each facility calculates the maximum expected damage for each facility that can be received by each classified facility and the average annual estimated damage to establish an earthquake damage prediction modeling for each facility.

종래의 기술에 따른 지진 예상 피해액 예측 기법을 통한 지진 대비 유지보수 예산 최적화 시스템은, 지진 예상 피해액 예측기법으로서, 지진 위험도 모델링을 수립하고, 시설물에 대한 GIS 시스템화를 진행하며, 지진 위험도 모델링과 시설물 GIS 시스템 모델링을 이용해, 지진 피해 특성을 반영하여 시설물을 분류한 후, 시설물별 지진피해 취약도 함수 및 확률론적 지진 발생이론을 이용하여 지진피해함수를 생성하고, 결론적으로 지진피해함수로 산출된 결과를 역으로 적분하여 시설물별 지진 예상 피해율과 예상 피해액을 표출할 수 있다.The earthquake-prepared maintenance budget optimization system through the earthquake-predicted damage prediction technique according to the prior art is an earthquake-predicted damage prediction technique, which establishes earthquake risk modeling, systemizes GIS for facilities, and performs earthquake risk modeling and facility GIS After classifying the facilities by reflecting the earthquake damage characteristics using system modeling, the earthquake damage function is generated using the earthquake damage vulnerability function for each facility and the stochastic earthquake occurrence theory. By integrating inversely, it is possible to express the expected earthquake damage rate and the expected damage amount for each facility.

종래의 기술에 따른 지진 예상 피해액 예측 기법을 통한 지진 대비 유지보수 예산 최적화 시스템(40)에 따르면, 지진에 대한 예상 피해액을 산출하여 대응체계를 구축할 수 있고, 지진에 대비하여 유지보수 예산을 최적화할 수 있으며, 시설물별 및 시나리오별 지진으로 인한 최대 피해액 및 연평균 예상 피해액을 산출할 수 있다. 또한, 예상 피해액, 재해 시나리오, 보강 및 위험 전가시 피해 감소액 데이터를 바탕으로 머신러닝-기반 자연재해 대비 예산 최적화 알고리즘을 제공할 수 있다.According to the earthquake-prepared maintenance budget optimization system 40 through the earthquake-predicted damage prediction technique according to the prior art, it is possible to construct a response system by calculating the estimated damage for the earthquake, and to optimize the maintenance budget in preparation for the earthquake It is possible to calculate the maximum amount of damage caused by earthquakes for each facility and scenario and the estimated annual average damage. In addition, it is possible to provide a machine learning-based natural disaster preparedness budget optimization algorithm based on the estimated damage amount, disaster scenario, and damage reduction data during reinforcement and risk transfer.

하지만, 종래의 기술에 따른 지진 예상 피해액 예측 기법을 통한 지진 대비 유지보수 예산 최적화 시스템의 경우, 예를 들면, 상수관망과 같은 시설물의 지진피해 평가가 정확하게 이루어지지 않은 상태에서는 적용하기 어렵고, 특히, 지진 예상 피해액 예측 기법의 경우, 상수관망 세그먼트별 자산의 경년변화에 따른 저항성 차이가 반영되지 않음에 따라 신뢰하기 어렵다는 문제점이 있다.However, in the case of the earthquake-prepared maintenance budget optimization system through the earthquake-predicted damage prediction technique according to the prior art, it is difficult to apply, for example, in a state where the earthquake damage assessment of facilities such as a water supply network is not accurately performed, in particular, In the case of the earthquake expected damage prediction technique, there is a problem that it is difficult to trust because the difference in resistance according to the secular change of the assets of each water pipe network segment is not reflected.

대한민국 등록특허번호 제10-1092883호(등록일: 2011년 12월 6일), 발명의 명칭: "상하수도 관망의 자산관리 시스템"Republic of Korea Patent No. 10-1092883 (Registration Date: December 6, 2011), Title of Invention: "Asset Management System of Water and Sewerage Pipe Network" 대한민국 등록특허번호 제10-2143805호(등록일: 2020년 8월 6일), 발명의 명칭: "재난에 의한 구조물의 취약도 예측 장치 및 방법"Republic of Korea Patent No. 10-2143805 (Registration Date: August 6, 2020), Title of Invention: "Apparatus and Method for Predicting Fragility of Structures Due to Disasters" 대한민국 공개특허번호 제2020-49956호(공개일: 2020년 5월 11일), 발명의 명칭: "지진 예상 피해액 예측 기법을 통한 지진 대비 유지보수 예산 최적화 시스템 및 방법"Republic of Korea Patent Publication No. 2020-49956 (published date: May 11, 2020), title of invention: "System and method for optimizing maintenance budget for earthquake preparedness through earthquake expected damage prediction technique" 대한민국 공개특허번호 제2016-35671호(공개일: 2016년 4월 1일), 발명의 명칭: "지진피해예측 장치 및 방법"Republic of Korea Patent Publication No. 2016-35671 (published date: April 1, 2016), title of invention: "Earthquake Damage Prediction Apparatus and Method"

Journal of Korea Society of Disaster Information Vol.11, No.1, pp. 35~43, 2015년 11월, 논문의 명칭: "상수도 시설물의 지진 취약도" Journal of Korea Society of Disaster Information Vol.11, No.1, pp. 35-43, November 2015, title of the paper: "Earthquake Fragility of Waterworks Facilities" 한국수자원공사 간행물, 2019년 12월, 간행물 명칭: "지진 취약성을 고려한 상수도 네트워크 안전성 평가" Korea Water Resources Corporation publication, December 2019, title of publication: "Evaluation of Water Supply Network Safety Considering Earthquake Vulnerability"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상수관망의 체계적인 관리를 위해 자산관리기법을 이용하여 상수관망의 세그먼트별 속성을 분류하여 각각의 속성의 노후도를 예측하고, 이를 기반으로 정밀한 지진피해를 예측할 수 있는, 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.The technical task of the present invention to solve the above problems is to classify the properties of each segment of the water supply network using asset management techniques for systematic management of the water supply network, predict the deterioration of each attribute, and based on this This is to provide an earthquake damage assessment system and method for water supply pipe networks using asset management that can accurately predict earthquake damage.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 지진 발생시 상수관망의 피해를 정밀하게 예측하고, 회복의 우선순위, 회복비용 및 회복기간을 포함하는 지진피해 복구에 대한 의사결정을 을 용이하게 수행할 수 있는, 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.Another technical task to be achieved by the present invention is to accurately predict the damage to the water supply network in the event of an earthquake, and to easily make decisions about earthquake damage recovery including the priority of recovery, recovery cost and recovery period. , to provide an earthquake damage assessment system and method for water pipe networks using asset management.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템은, 기구축된 상수관망의 세그먼트별 자산관리 데이터에 노후관 영향을 반영하도록 노후화 속성을 설정하는 세그먼트 데이터 속성 설정부; 상수관망 재질 및 경년에 따라 상기 상수관망의 경년에 따른 응력 변화를 적용한 취약도 곡선을 작성하는 취약도 곡선 작성부; 지진 발생시 상기 상수관망의 경년에 따른 응력 변화를 적용한 취약도 곡선에 따라 상수관망 세그먼트에 대한 지진영향 시뮬레이션을 수행하는 지진영향 시뮬레이션 수행부; 상기 세그먼트 데이터 속성 설정부에서 설정된 노후관 속성에 따른 노후관 영향을 상기 지진영향 시뮬레이션 결과에 반영하는 노후관 영향 반영부; 상기 노후관 영향이 반영된 지진영향 시뮬레이션 결과로부터 상수관망 지진피해 규모를 산정하는 지진피해 규모 산정부; 상기 상수관망 지진피해 규모에 따른 상수관망 지진피해 회복비용을 산정하는 지진피해 회복비용 산정부; 및 상기 상수관망 지진피해 회복비용에 따라 상수관망 수리 의사결정을 실시하는 상수관망 수리 의사결정부를 포함하되, 상기 상수관망의 세그먼트별 자산관리 데이터는 상수관망 자산관리 시스템의 자산관리 기법을 통해 사전에 구축되고, 상수관망 자산관리 시스템의 상수관망의 구성요소를 분류하여 작성하는 인벤토리 기법을 이용하여 상수관망 세그먼트에 노후관 속성을 부여하는 것을 특징으로 한다.As a means for achieving the above-mentioned technical problem, the earthquake damage assessment system of the water supply pipe network using the asset management according to the present invention sets the aging property to reflect the effect of the aging pipe in the asset management data for each segment of the established water supply pipe network. segment data property setting unit; a fragility curve creation unit for creating a fragility curve to which a stress change according to the aging of the water supply pipe network is applied according to the material and age of the water supply pipe network; Seismic impact simulation performing unit for performing seismic impact simulation on the water supply pipe network segment according to the fragility curve to which the stress change according to the aging of the water supply pipe network is applied when an earthquake occurs; an aging pipe effect reflecting unit for reflecting the aging pipe effect according to the aged pipe property set in the segment data property setting unit to the earthquake impact simulation result; an earthquake damage scale calculation unit that calculates the earthquake damage scale of the water supply pipe network from the earthquake impact simulation result reflecting the effect of the old pipe; an earthquake damage recovery cost estimator that calculates a water pipe network earthquake damage recovery cost according to the scale of the water pipe network earthquake damage; and a water supply pipe network repair decision-making unit for making a water supply pipe network repair decision-making according to the earthquake damage recovery cost of the water supply pipe network, wherein the asset management data for each segment of the water supply network is previously obtained through the asset management technique of the water supply pipe network asset management system. It is characterized in that the old pipe attribute is given to the water pipe network segment by using the inventory technique that is built and created by classifying the components of the water pipe network of the water pipe network asset management system.

여기서, 상기 취약도 곡선 작성부는 상기 상수관망의 경년에 따른 응력 변화를 적용하도록 배관 파괴확률(Pf)로 나타내며, 이때,

Figure pat00012
로 주어지고, 여기서,
Figure pat00013
로서,
Figure pat00014
는 초기 응력을 나타내며,
Figure pat00015
는 일정 시간 경과시의 응력을 나타내고,
Figure pat00016
은 관로의 수리율을 나타내며, L은 베관의 연장길이를 각각 나타내는 것을 특징으로 한다.Here, the fragility curve preparation unit is represented by the pipe failure probability (Pf) to apply the stress change according to the aging of the water supply pipe network, at this time,
Figure pat00012
is given, where,
Figure pat00013
as,
Figure pat00014
is the initial stress,
Figure pat00015
represents the stress at the elapse of a certain time,
Figure pat00016
denotes the repair rate of the pipe, and L denotes the extension length of the pipe.

여기서, 상기 지진영향 시뮬레이션 수행부는 상수관망의 노후화에 따른 지진에 의한 영향을 파악하도록 상기 상수관망의 경년에 따른 응력변화를 적용한 취약도 곡선을 WNTR 시뮬레이션 프로그램에 입력하는 것을 특징으로 한다.Here, the seismic effect simulation performing unit is characterized by inputting the fragility curve to which the stress change according to the aging of the water supply pipe network is applied to the WNTR simulation program in order to grasp the effect of earthquakes according to the aging of the water supply pipe network.

여기서, 상기 세그먼트 데이터 속성 설정부는 배관 재질, 배관 길이, 배관 매설년도, 도로의 하중 및 토양을 포함할 수 있다.Here, the segment data property setting unit may include a pipe material, a pipe length, a pipe laying year, a road load, and soil.

여기서, 상기 지진피해는 예상되는 지진피해 빈도수(

Figure pat00017
) 및 지진피해에 따른 영향(
Figure pat00018
), 지진피해의 발생 전 탐지가능성(
Figure pat00019
)의 평가기준에 따른 구성요소의 평가를 종합하여 리스크로 산정하되, 상기 리스크는,
Figure pat00020
로 주어지고, 여기서,
Figure pat00021
는 피해 빈도수로서 피해확률을 나타내고,
Figure pat00022
는 피해에 따른 영향으로서 피해정도를 나타내며,
Figure pat00023
은 피해 발생 전의 탐지가능성인 여력을 나타내는 것을 특징으로 한다.Here, the earthquake damage is the expected frequency of earthquake damage (
Figure pat00017
) and the effects of earthquake damage (
Figure pat00018
), detectability before earthquake damage occurs (
Figure pat00019
) is calculated as a risk by synthesizing the evaluation of components according to the evaluation criteria of
Figure pat00020
is given, where,
Figure pat00021
represents the damage probability as the damage frequency,
Figure pat00022
represents the degree of damage as the effect of damage,
Figure pat00023
It is characterized in that it represents the margin, which is the detectability before the occurrence of damage.

여기서, 상기 상수관망 수리 의사결정부는 상수관망 수리에 대한 우선순위, 공사비 및 일정에 대한 의사결정을 수행하는 것을 특징으로 한다.Here, the water supply pipe network repair decision-making unit is characterized in that it performs decision-making on the priority, construction cost and schedule for the repair of the water supply network.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 방법은, a) 상수관망 자산관리 시스템을 이용하여 상수관망 세그먼트 각각에 대한 자산관리 데이터를 형성하고, 상수관망 세그먼트의 노후관 속성을 설정하는 단계; b) 상수관망 경년에 따른 응력 변화를 적용한 취약도 곡선을 작성하는 단계; c) 지진 발생시 상기 상수관망 경년에 따른 응력 변화를 적용한 취약도 곡선에 대해 지진영향 시뮬레이션을 수행하는 단계; d) 노후관 속성에 따른 노후관 영향을 상기 지진영향 시뮬레이션 결과에 반영하는 단계; e) 노후관 영향이 반영된 지진영향 시뮬레이션 결과로부터 상수관망 지진피해 규모를 산정하는 단계; f) 상수관망 지진피해 규모에 따른 상수관망 지진피해 회복비용을 산정하는 단계; 및 g) 상기 상수관망 지진피해 회복비용에 따라 상수관망 수리 의사결정을 실시하는 단계를 포함하되, 상기 a) 단계에서 상수관망 자산관리 시스템(200)의 상수관망의 구성요소를 분류하여 작성하는 인벤토리 기법을 이용하여 상수관망 세그먼트에 노후관 속성을 부여하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, as another means for achieving the above-described technical problem, the earthquake damage assessment method of the water supply pipe network using the asset management according to the present invention is a) asset management data for each water pipe network segment using the water supply pipe network asset management system Forming a, setting the aging pipe properties of the water pipe network segment; b) creating a fragility curve to which the stress change according to the aging of the water supply network is applied; c) performing seismic impact simulation on the fragility curve to which the stress change according to the aging of the water supply pipe network is applied when an earthquake occurs; d) reflecting the effect of the aged pipe according to the properties of the old pipe to the earthquake impact simulation result; e) estimating the magnitude of earthquake damage in the water supply pipe network from the earthquake impact simulation results reflecting the effects of old pipes; f) estimating the earthquake damage recovery cost of the water pipe network according to the magnitude of the earthquake damage in the water pipe network; and g) making a decision to repair the water pipe network according to the earthquake damage recovery cost of the water pipe network, wherein in step a), an inventory created by classifying the components of the water pipe network of the water pipe network asset management system 200 It is characterized in that the old pipe attribute is given to the water supply pipe network segment using the technique.

본 발명에 따르면, 상수관망의 체계적인 관리를 위해 자산관리기법을 이용하여 상수관망의 세그먼트별 속성을 분류하여 각각의 속성의 노후도를 예측하고, 이를 기반으로 정밀한 지진피해를 예측할 수 있다.According to the present invention, it is possible to predict the deterioration of each property by classifying the properties of each segment of the water supply network using the asset management technique for systematic management of the water supply network, and accurately predict the earthquake damage based on this.

본 발명에 따르면, 지진 발생시 상수관망의 피해를 정밀하게 예측하고, 회복의 우선순위, 회복비용 및 회복기간을 포함하는 지진피해 복구에 대한 의사결정을 을 용이하게 수행할 수 있다.According to the present invention, it is possible to accurately predict the damage to the water supply network when an earthquake occurs, and to easily make a decision on the earthquake damage recovery including the priority of recovery, the recovery cost and the recovery period.

도 1은 통상적인 상수도 급수계통을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 관로의 수리율을 예시하는 도면이다.
도 3은 EPANET 관망해석 프로그램에 따른 시뮬레이션 결과를 예시하는 도면이다.
도 4는 WNTR 프로그램에 따른 시뮬레이션 결과를 예시하는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 시간에 따른 취약도 곡선을 예시하는 도면이다.
도 6a는 종래의 기술에 따른 재난에 의한 구조물의 취약도 예측 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 개념도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 취약도 예측 장치에 구현되는 취약도 곡선 도출부를 나타내는 구성도이다.
도 7은 종래의 기술에 따른 지진 예상 피해액 예측 기법을 통한 지진 대비 유지보수 예산 최적화 시스템을 간략히 도시한 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템의 구성도이다.
도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템에서 자산을 계층화한 것을 나타내는 도면이며, 도 9b는 자산으로 계층화된 상수도 시스템을 구체적으로 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템에서 작성되는 취약도 곡선을 예시하는 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템에 적용되는 WNTR 프로그램 수행결과를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템에서 관경에 따른 공사비 개략산정 기준을 예시하는 도면이다.
도 13a 내지 도 13e는 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템이 적용된 WNTR 기반 상수관망 해석을 통한 지진리스크 솔루션 운영 결과를 예시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 방법의 동작흐름도이다.
1 is a view showing a typical water supply system.
2 is a diagram illustrating a repair rate of a pipe according to the prior art.
3 is a diagram illustrating a simulation result according to the EPANET pipe network analysis program.
4 is a diagram illustrating a simulation result according to a WNTR program.
5A and 5B are diagrams each illustrating a fragility curve over time.
6A is a conceptual diagram schematically showing the configuration of a system for predicting the vulnerability of a structure due to a disaster according to the related art, and FIG. 6B is a configuration diagram showing a vulnerability curve derivation unit implemented in the vulnerability prediction device shown in FIG. 6A. .
7 is a configuration diagram schematically illustrating a system for optimizing a maintenance budget in preparation for an earthquake through a method of predicting an earthquake expected damage amount according to the prior art.
8 is a block diagram of an earthquake damage evaluation system of a water supply pipe network using asset management according to an embodiment of the present invention.
9A is a diagram illustrating stratification of assets in an earthquake damage assessment system of a water supply network using asset management according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a diagram specifically illustrating a stratified water supply system with assets.
10 is a diagram illustrating a vulnerability curve created in an earthquake damage evaluation system of a water supply pipe network using asset management according to an embodiment of the present invention.
11A and 11B are diagrams showing the results of the WNTR program applied to the earthquake damage evaluation system of the water supply pipe network using the asset management according to an embodiment of the present invention.
12 is a diagram illustrating a schematic calculation standard for construction cost according to pipe diameter in an earthquake damage evaluation system of a water supply pipe network using asset management according to an embodiment of the present invention.
13A to 13E are diagrams illustrating the seismic risk solution operation result through WNTR-based water pipe network analysis to which the earthquake damage evaluation system of the water supply network using asset management according to an embodiment of the present invention is applied.
14 is an operation flowchart of an earthquake damage evaluation method of a water supply pipe network using asset management according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated. In addition, terms such as "...unit" described in the specification mean a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software.

먼저, 선행기술로서, 본 발명의 출원인에 의해 특허출원되어 등록된 대한민국 등록특허번호 제10-1092883호에는 "상하수도 관망의 자산관리 시스템"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 본 명세서 내에 참조되어 본 발명의 일부를 이룬다.First, as a prior art, the invention entitled "Asset Management System of Water and Sewerage Pipe Network" is disclosed in Republic of Korea Patent No. 10-1092883, which has been applied for and registered as a patent by the applicant of the present invention. form part of the invention.

대한민국 등록특허번호 제10-1092883호에 개시된 상하수도 관망의 자산관리 시스템은, 상하수도 관망 GIS(지리정보 시스템) 기반 정보관리 시스템의 GIS 정보와 연계하여 상하수도 관망 노후화 모델을 적용하고, 상기 상하수도 관망에 대한 통합 지속적인 업데이트 최적화를 통하여 예방적 유지관리를 수행하며, 상기 상하수도 관망의 리스크 분석에 따른 최적 정비 의사결정을 제공하는 공학적 분석 시스템; 상기 상하수도 관망에 대한 고객관점의 서비스수준 목표와 조직관점의 서비스수준 목표를 통합하고, 상기 서비스수준 목표들 간의 갭(Gap) 분석을 통하여 통합적인 목표수준을 선정하는 서비스수준 목표 선정 시스템; 및 상기 상하수도 관망의 유지보수 및 갱생비용과 관련된 의사결정 기법들에 의해 효율적인 예산분배를 통하여 최소의 비용으로 최대의 성능을 유지시키는 재무적 분석 시스템을 포함하여 구성되며, GIS-기반의 상하수도 관로에 대한 토털 자산관리(Total Asset Management) 체계를 제공함으로써 상하수도 시설의 정보관리, 이력관리 및 자산관리에 활용할 수 있고, 상하수도 관로시설의 유지관리 시에 합리적이고 체계적인 의사결정에 활용할 수 있다.The asset management system of the water and sewage pipe network disclosed in Republic of Korea Patent No. 10-1092883 applies the aging model of the water and sewage pipe network in connection with the GIS information of the water and sewage pipe network GIS (geographic information system) based information management system, and an engineering analysis system that performs preventive maintenance through integrated continuous update optimization and provides optimal maintenance decision-making according to risk analysis of the water and sewage pipe network; a service level target selection system that integrates the service level target from the customer point of view and the service level target from the organizational point of view for the water and sewage network, and selects an integrated target level through gap analysis between the service level targets; and a financial analysis system that maintains the maximum performance at the minimum cost through efficient budget distribution by decision-making techniques related to the maintenance and rehabilitation costs of the water and sewage pipe network, By providing a total asset management system for Korea, it can be used for information management, history management, and asset management of water and sewage facilities, and can be used for rational and systematic decision-making in the maintenance and management of water and sewage pipelines.

이하, 전술한 종래의 기술에 따른 상하수도 관망의 자산관리 시스템은, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템에 상수관망 자산관리 시스템이라는 명칭으로 적용된다. 즉, 상기 상수관망 자산관리 시스템은 상수관망 세그먼트별로 정보관리, 이력관리 및 자산관리에 활용될 수 있다.Hereinafter, the asset management system of the water supply and sewage pipe network according to the prior art described above is, as shown in FIG. applied by name. That is, the water pipe network asset management system can be utilized for information management, history management, and asset management for each water pipe network segment.

[자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템(100)][Earthquake Damage Assessment System (100) of Water Pipe Network Using Asset Management]

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템의 구성도이고, 도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템에서 자산을 계층화한 것을 나타내는 도면이며, 도 9b는 자산으로 계층화된 상수도 시스템을 구체적으로 예시하는 도면이며, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템에서 작성되는 취약도 곡선을 예시하는 도면이고, 도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템에 적용되는 WNTR 프로그램 수행결과를 나타내는 도면이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템에서 관경에 따른 공사비 개략산정 기준을 나타내는 도면이다.8 is a configuration diagram of an earthquake damage assessment system of a water supply pipe network using asset management according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a diagram showing the layered, and FIG. 9b is a diagram specifically illustrating a water supply system layered with assets, and FIG. 10 is a vulnerability created in an earthquake damage assessment system of a water supply network using asset management according to an embodiment of the present invention. It is a diagram illustrating a curve, and FIGS. 11A and 11B are diagrams showing the results of the WNTR program applied to the earthquake damage assessment system of the water supply network using asset management according to an embodiment of the present invention, and FIG. 12 is an embodiment of the present invention It is a diagram showing the outline calculation criteria for construction cost according to pipe diameter in the earthquake damage assessment system of water supply pipe network using asset management according to the example.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템(100)은, 세그먼트 데이터 속성 설정부(110), 취약도 곡선 작성부(120), 지진영향 시뮬레이션 수행부(130), 노후관 영향 반영부(140), 지진피해 규모 산정부(150), 지진피해 회복비용 산정부(160) 및 상수관망 수리 의사결정부(170)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 8 , the earthquake damage evaluation system 100 of a water supply network using asset management according to an embodiment of the present invention includes a segment data property setting unit 110 , a vulnerability curve creation unit 120 , and an earthquake impact simulation. It is configured to include an execution unit 130, an aging pipe impact reflection unit 140, an earthquake damage size calculation unit 150, an earthquake damage recovery cost calculation unit 160, and a water supply network repair decision-making unit 170.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템(100)에 적용되는 상수관망 자산관리 시스템(200)의 경우, 도 9a에 도시된 바와 같이, 최상위 자산, 상위 자산, 하위 자산 및 최하위 자산의 4가지 레벨로 계층화할 수 있는데, 예를 들면, 도 9b에 도시된 바와 같이, 최상위 자산은 상수도 시스템을 나타내고, 상위 자산은 취수 시설, 도수 시설, 정수 시설, 송수 시설, 배수 시설 및 급수 시설을 포함하는 주요 시설을 나타낸다. 또한, 상기 하위 자산은 상기 상위 자산의 배수 시설에 대해 배수지, 배수관로, 수질/수량/수압계, 밸브류, 소화전, 배수설비 및 맨홀, 점검구 등을 포함하는 주요 설비를 나타내고, 또한, 상기 최하위 자산은 상기 하위 자산의 배수지에 대해 펌프, 토목, 배수지상부, 건축. 펜스, 경비 안전, 유입, 유출, 우회관, 환기장치 및 기타 장치를 포함하는 주요 장치를 나타낸다.First, in the case of the water supply network asset management system 200 applied to the earthquake damage assessment system 100 of the water supply network using asset management according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 9A , the highest asset, the upper asset , can be stratified into four levels of sub-assets and bottom-level assets. For example, as shown in FIG. 9b , the top-level asset represents a water supply system, and the top-level asset represents a water intake facility, a water service facility, a water purification facility, and a water transmission facility. , indicates major facilities including drainage and water supply facilities. In addition, the sub-asset represents the main facilities including a drainage basin, a drain pipe, a water quality/water quantity/water pressure gauge, valves, a fire hydrant, a drainage facility and a manhole, an inspection hole, etc. for the drainage facility of the upper asset, and the lowest level Assets include pumps, civil engineering, drainage wells, and construction for the drainage basins of the above sub-assets. Represents major devices including fences, guard safety, inflows, outflows, bypass pipes, ventilation and other devices.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템(100)의 경우, 상수관망 자산관리 시스템(200)의 인벤토리 기법에 따라 상수관망을 분류하여 지진피해를 평가하게 된다.At this time, in the case of the earthquake damage assessment system 100 of the water supply network using the asset management according to the embodiment of the present invention, the earthquake damage is evaluated by classifying the water supply network according to the inventory technique of the water supply network asset management system 200. .

도 8을 참조하면, 세그먼트 데이터 속성 설정부(110)는 상수관망 자산관리 시스템(200)에 의해 기구축된 상수관망의 세그먼트별 자산관리 데이터에 노후관 영향을 반영하도록 노후화 속성을 설정한다. 이때, 상기 상수관망의 세그먼트별 자산관리 데이터는 상수관망 자산관리 시스템(200)의 자산관리 기법을 통해 사전에 구축되고, 상수관망 자산관리 시스템(200)의 상수관망의 구성요소를 분류하여 작성하는 인벤토리 기법을 이용하여 상수관망 세그먼트에 노후관 속성을 부여한다.Referring to FIG. 8 , the segment data property setting unit 110 sets the aging property to reflect the effect of the aged pipe in the asset management data for each segment of the water pipe network established by the water pipe network asset management system 200 . At this time, the asset management data for each segment of the water supply network is built in advance through the asset management technique of the water supply network asset management system 200, and the components of the water supply network of the water supply network asset management system 200 are classified and created. Using the inventory technique, the old pipe attribute is assigned to the water supply network segment.

취약도 곡선 작성부(120)는 상기 상수관망의 경년에 따른 응력 변화를 적용한 취약도 곡선을 작성한다. 여기서, 상수관망의 경년에 따른 응력변화를 적용하는 방법은 다음의 수학식 5 내지 수학식 7과 같다.The fragility curve preparation unit 120 creates a fragility curve to which the stress change according to the aging of the water supply pipe network is applied. Here, the method of applying the stress change according to the aging of the water pipe network is as shown in Equations 5 to 7 below.

구체적으로, 상수관망이 지하 매설된 환경에서 상수관망에 가해지는 응력은 파이프 외부의 토양에서 전달되는 응력과 파이프 내부의 응력이 있다. 이러한 응력의 합은 수학식 5와 같이 주어지는 것으로 알려져 있다.Specifically, the stress applied to the water supply network in an environment in which the water supply network is buried underground includes a stress transferred from the soil outside the pipe and a stress inside the pipe. It is known that the sum of these stresses is given as in Equation 5.

Figure pat00024
Figure pat00024

이러한 수학식 5에 따라, 초기 상수관의 매설부터 일정 시간(T)이 경과되었을 때, 응력의 비율은 다음의 수학식 6과 같이 주어진다.According to Equation 5, when a predetermined time (T) has elapsed from the initial laying of the water pipe, the ratio of the stress is given as in Equation 6 below.

Figure pat00025
Figure pat00025

여기서,

Figure pat00026
는 초기 응력을 나타내며,
Figure pat00027
는 일정 시간 경과시의 응력을 나타낸다.here,
Figure pat00026
is the initial stress,
Figure pat00027
represents the stress over a certain period of time.

이러한 수학식 6을 전술한 배관 파괴확률(pipe failure probability: Pf)에 대한 수학식 4와 같이 변환하면 다음의 수학식 7을 얻을 수 있다.By converting Equation 6 into Equation 4 for the aforementioned pipe failure probability (Pf), Equation 7 below can be obtained.

Figure pat00028
Figure pat00028

이러한 수학식 7을 사용하여 일정 시간(T)이 경과되었을 때, 상수관망의 경년에 따른 응력변화를 적용한 취약도 곡선(Fragility Curve)을 작성할 수 있다. 이러한 상수관망의 경년에 따른 응력변화를 적용한 취약도 곡선이 경우, 주철관뿐만 아니라 덕타일 주철관이나 다른 종류의 배관에 대해서 적용할 수 있고, 자산의 경년변화인 노후도에 따른 저항성 차이를 반영할 수 있게 된다.Using Equation 7, when a certain time (T) has elapsed, a fragility curve to which the stress change according to the aging of the water supply network is applied can be created. In this case, the fragility curve applying the stress change according to the aging of the water supply network can be applied not only to the cast iron pipe, but also to the ductile cast iron pipe or other types of pipe, and it can reflect the resistance difference according to the aging, which is the aging change of the asset. there will be

한편, 노후화에 따른 응력의 변화를 예측하는 가장 확실한 방법은 직접 상수관망에서 샘플을 채취하여 인장력 테스트를 수행하는 것이다. 부식에 따라 관망에서 Pit이 만들어지면 두께의 변화에 따라 인장력이 줄어들게 된다. 이러한 인장력 테스트 방법은 정확한 방법이지만 시간과 경비가 많이 들기 때문에 기존의 자료를 분석하여 최적수식을 도출하는 방법을 이용하여 경년에 따른 응력감소를 예측한 후, 이를 이용하여 취약도 곡선(fragility curve)을 작성하여 지진에 의해 파손될 상수관망을 예측한다.On the other hand, the most reliable way to predict the change in stress due to aging is to take a sample directly from the water supply pipe network and perform a tensile force test. When a pit is formed in the pipe network due to corrosion, the tensile force is reduced according to the change in thickness. Although this tensile force test method is an accurate method, it takes a lot of time and money, so the stress reduction with age is predicted using the method of deriving an optimal formula by analyzing existing data, and then using this method to create a fragility curve to predict the water supply network to be damaged by earthquakes.

통상적으로, 지진의 강도는 PGV를 많이 사용하는데, 이것의 세기에 따라 파손될 상수관망을 확인할 수 있다. 이러한 상수관망이 확인되면 피해 규모를 산정할 수 있고, 이러한 상수관망 피해를 최소화시키는 방향으로 상수관망의 지진 재난 대비를 관리할 수 있다.In general, the intensity of earthquakes uses a lot of PGV, and depending on its intensity, the water supply network to be damaged can be identified. If such a water pipe network is confirmed, the damage scale can be estimated, and earthquake disaster preparedness of the water pipe network can be managed in a direction to minimize the damage to the water pipe network.

도 8을 다시 참조하면, 지진영향 시뮬레이션 수행부(130)는, 지진 발생시 상기 상수관망의 경년에 따른 응력 변화를 적용한 취약도 곡선에 따라 상수관망 세그먼트에 대한 지진영향 시뮬레이션을 수행한다. 즉, 상기 상수관망의 경년에 따른 응력변화를 적용한 취약도 곡선을 WNTR(Water Network Tool for Resilience) 시뮬레이션 프로그램에 입력하면 상수관망의 노후화에 따른 지진에 의한 영향을 파악할 수 있다. 구체적으로, 자산관리 기법 중에서 관망의 구성요소를 분류하여 작성하는 인벤토리 기법은 이러한 WNTR 소프트웨어를 구동할 때 상당히 유용하다. 이러한 인벤토리 기법은 자료의 분류가 용이하여 관망의 재질, 노후도, 공사방법, 환경여건 등을 고려하기 좋기 때문이다.Referring back to FIG. 8 , the seismic impact simulation performing unit 130 performs an earthquake impact simulation on the water supply pipe network segment according to a fragility curve to which a stress change according to the aging of the water supply pipe network is applied when an earthquake occurs. That is, if the fragility curve to which the stress change according to the aging of the water supply network is applied is input into the WNTR (Water Network Tool for Resilience) simulation program, the effect of earthquakes due to the aging of the water supply network can be grasped. Specifically, the inventory technique that classifies and prepares the components of the pipe network among the asset management techniques is very useful when operating such WNTR software. This is because the inventory technique makes it easy to categorize data, so it is good to consider the material, age, construction method, and environmental conditions of the pipe network.

예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템에서 작성되는 취약도 곡선은, 도 10에 도시된 바와 같이, 작성될 수 있고, 또한, 도 11a 도시된 바와 같이, WNTR 소프트웨어에 의해 각 세그먼트별 지진피해 정도에 따라, A, B 및 C로 구분하여 나타낼 수 있다.For example, the fragility curve created in the earthquake damage assessment system of the water supply network using asset management according to the embodiment of the present invention can be created as shown in FIG. 10, and also, as shown in FIG. 11A Likewise, according to the degree of earthquake damage for each segment by the WNTR software, it can be divided into A, B, and C.

노후관 영향 반영부(140)는 상기 세그먼트 데이터 속성 설정부(110)에서 설정된 노후관 속성에 따른 노후관 영향을 상기 지진영향 시뮬레이션 결과에 반영한다. 즉, 노후관 방치시 관망 피해를 예측하여 상기 지진영향 시뮬레이션 결과에 반영한다. 예를 들면, 도 11b에 도시된 바와 같이, 노후화 영향에 따라 C를 C1, C2, C3, C4 및 C5로 구분하여 나타낼 수 있다.The aged pipe effect reflecting unit 140 reflects the effect of the aged pipe according to the aged pipe property set in the segment data property setting unit 110 to the earthquake effect simulation result. That is, when the old pipe is left unattended, the pipe network damage is predicted and reflected in the earthquake effect simulation result. For example, as shown in FIG. 11B , C may be divided into C1, C2, C3, C4, and C5 according to the aging effect.

구체적으로, 지진에 의한 피해 정도는 상수관망의 세그먼트별 속성에 영향을 받는다. 이러한 상수관망의 세그먼트별 속성에는 배관의 재질, 배관의 길이, 배관의 매설년도, 배관이 매립된 도로의 하중, 배관이 매립된 토양의 속성 등이 있다. 예를 들면, 토양의 속성은 부식에 영향을 미치는데, 이때, 부식이 많이 진행된 상수관은 응력(Stress)이 저하되어 잔존수명이 줄어들고, 지진에 대한 저항이 줄어든다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템의 경우, 상수관의 노후화에 따른 특성을 반영하여 지진에 미치는 영향을 분석할 수 있다.Specifically, the degree of damage caused by an earthquake is affected by the properties of each segment of the water supply network. The properties for each segment of the water supply network include the material of the pipe, the length of the pipe, the year of laying the pipe, the load on the road where the pipe is buried, and the properties of the soil where the pipe is buried. For example, the property of the soil affects corrosion. At this time, the stress of the water pipe that has undergone a lot of corrosion is lowered, the remaining life is reduced, and the resistance to earthquakes is reduced. Accordingly, in the case of the earthquake damage evaluation system of the water supply pipe network using the asset management according to the embodiment of the present invention, the effect on the earthquake can be analyzed by reflecting the characteristics according to the aging of the water supply pipe.

지진피해 규모 산정부(150)는, 도 8을 다시 참조하면, 상기 노후관 영향이 반영된 지진영향 시뮬레이션 결과로부터 상수관망 지진피해 규모를 산정한다. 구체적으로, 관망의 리스크(Risk)는 Lawrence에 의해서 정의된 사건 발생가능성(Likelihood)과 사건 발생에 의한 심각성(Severity)을 고려한 평가 방법으로서 다음의 수학식 8과 같이 주어지며, 동일한 평가 방법을 ISO 2001에서도 사용하고 있다.The earthquake damage scale calculation unit 150, referring again to FIG. 8, calculates the earthquake damage scale of the water supply pipe network from the earthquake impact simulation result in which the effect of the old pipe is reflected. Specifically, the risk of the pipe network is an evaluation method in consideration of the likelihood of occurrence defined by Lawrence and the severity of the occurrence of the event, and is given as in Equation 8 below, and the same evaluation method is used in ISO It was also used in 2001.

Figure pat00029
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또한, EPA(2012)는 시스템의 다양한 구성요소의 피해가 전체 시스템에 끼치는 영향을 분석하기 위해서 리스크(Risk) 개념을 이용하였다. 이러한 리스크 개념을 이용하기 위해서 시스템을 구성하는 요소들의 예상되는 피해 빈도수(

Figure pat00030
) 및 피해에 따른 영향(
Figure pat00031
), 피해의 발생 전 탐지가능성(
Figure pat00032
) 등에 관해서 평가기준을 설정하였다. 결국, 이러한 평가기준에 따른 구성요소의 평가를 종합해서 리스크를 산정할 수 있으며, EPA(2012)에서 이용하는 리스크(Risk)는 다음의 수학식 9와 같이 산정할 수 있다.In addition, EPA (2012) used the concept of risk to analyze the effects of damage of various components of the system on the overall system. To use this risk concept, the expected damage frequency (
Figure pat00030
) and the impact of the damage (
Figure pat00031
), detectability before damage occurs (
Figure pat00032
), etc., evaluation criteria were established. After all, the risk can be calculated by synthesizing the evaluation of the components according to the evaluation criteria, and the risk used by the EPA (2012) can be calculated as in Equation 9 below.

Figure pat00033
Figure pat00033

여기서,

Figure pat00034
는 피해 빈도수로서 피해확률(Probability of failure)을 나타내고,
Figure pat00035
는 피해에 따른 영향으로서 피해정도(Consequence of failure)를 나타내며,
Figure pat00036
은 피해 발생 전의 탐지가능성인 여력(Redundancy)을 나타낸다.here,
Figure pat00034
represents the probability of failure as the frequency of damage,
Figure pat00035
represents the sequence of failure as the effect of damage,
Figure pat00036
represents redundancy, which is the detectability before damage occurs.

도 8을 다시 참조하면, 지진피해 회복비용 산정부(160)는 상기 상수관망 지진피해 규모에 따른 상수관망 지진피해 회복비용을 산정하고, 또한, 상수관망 수리 의사결정부(170)는 상기 상수관망 지진피해 회복비용에 따라 상수관망 수리 의사결정을 실시한다. 이때, 상기 상수관망 수리 의사결정은 상수관망 수리에 대한 우선순위, 공사비 및 일정에 대한 의사결정을 포함할 수 있다.Referring back to FIG. 8 , the earthquake damage recovery cost calculation unit 160 calculates the water pipe network earthquake damage recovery cost according to the magnitude of the earthquake damage of the water supply pipe network, and the water pipe network repair decision-making unit 170 is the water pipe network Decision-making is made to repair the water supply network according to the cost of recovering from earthquake damage. In this case, the decision making on the repair of the water supply pipe network may include decision making on the priority, construction cost, and schedule for the repair of the water supply network.

구체적으로, 지진피해 회복비용 산정부(160)의 지진피해를 회복하는 비용을 추정하는 방법은 다음과 같다. 예를 들면, 상수도관의 파손시 구역, 위치, 관경, 관연장 등에 따른 소요되는 비용을 환경부 공사비 개략산정기준을 기준으로 하여 비교 분석한다. 이때, 가정한 관 파손 시나리오의 시뮬레이션 결과에 따라, 각 구간에서의 덕타일 주철관의 관경별 m당 공사비용을 분석할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에서, 대상지역의 관종이 덕타일 주철관인 경우, 도 12에 도시된 바와 같이, 관경에 따른 공사비 개략산정 기준을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 도 12는 2016년 환경부에서 제시된 수도시설 운영비 및 공사비 개략산정 기준으로서, 관경에 따른 공사비 개략산정 기준을 나타낸다.Specifically, the method of estimating the cost of recovering the earthquake damage by the earthquake damage recovery cost calculator 160 is as follows. For example, when a water pipe is damaged, the cost required according to the area, location, pipe diameter, pipe extension, etc. is compared and analyzed based on the outline calculation criteria of the Ministry of Environment. At this time, according to the simulation result of the assumed pipe breakage scenario, the construction cost per m of pipe diameter of the ductile cast iron pipe in each section can be analyzed. For example, in the embodiment of the present invention, when the pipe type of the target area is a ductile cast iron pipe, as shown in FIG. 12 , it is possible to represent a rough estimate of the construction cost according to the pipe diameter. Specifically, FIG. 12 is a standard for rough calculation of water facility operating cost and construction cost presented by the Ministry of Environment in 2016, and shows a standard for rough calculation of construction cost according to pipe diameter.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템의 경우, 상수관망의 체계적인 관리를 위해 자산관리기법을 이용하여 상수관망의 세그먼트별 속성을 분류하여 각각의 속성의 노후도를 예측하고, 이를 기반으로 정밀한 지진피해를 예측할 수 있다. 이에 따라, 지진이 발생할 경우 상수관망의 피해를 보다 정밀하게 예측하고, 회복의 우선순위, 회복비용 및 회복기간을 예측할 수 있다.After all, in the case of the earthquake damage assessment system of the water supply network using asset management according to the embodiment of the present invention, the property of each segment of the water supply network is classified using the asset management technique for the systematic management of the water supply network, and the deterioration of each attribute It is possible to predict the degree of earthquake and accurately predict earthquake damage based on this. Accordingly, in the event of an earthquake, damage to the water supply network can be predicted more precisely, and the priority of recovery, recovery cost, and recovery period can be predicted.

본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템의 경우, 지진 발생시 상수관망에서 피해를 입거나 파손될 배관을 확인할 수 있다. 이를 통해 상수관망 피해규모를 산정할 수 있고, 지진피해를 줄이기 위한 보수공사의 우선순위를 결정할 수 있으며, 공사비를 산정할 수 있다.In the case of the earthquake damage assessment system of a water supply network using asset management according to an embodiment of the present invention, it is possible to check the damaged or damaged piping in the water supply network when an earthquake occurs. Through this, the scale of damage to the water supply network can be calculated, the priority of repair work to reduce earthquake damage can be determined, and the construction cost can be calculated.

한편, 도 13a 내지 도 13e는 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템이 적용된 WNTR 기반 상수관망 해석을 통한 지진리스크 솔루션 운영 결과를 예시하는 도면이다.Meanwhile, FIGS. 13A to 13E are diagrams illustrating seismic risk solution operation results through WNTR-based water pipe network analysis to which an earthquake damage evaluation system of a water supply network using asset management is applied according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템이 적용된 WNTR 기반 상수관망 해석을 통한 지진리스크 솔루션 운영 결과는, 도 13a에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있다.The seismic risk solution operation result through the WNTR-based water pipe network analysis to which the seismic damage evaluation system of the water supply pipe network using the asset management according to the embodiment of the present invention is applied may be shown as shown in FIG. 13A .

이때, 도 13b에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 지진 발생시 진앙 좌표, 지진 깊이 및 진도를 포함하는 지진 시나리오에 따라 상수관망 세그먼트의 지진영향을 양호, 관심, 주의, 경계 및 심각의 5단계의 등급으로 구분하여 평가할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.At this time, as shown in FIG. 13B, for example, the seismic effect of the water pipe network segment according to the seismic scenario including the epicenter coordinates, the earthquake depth, and the seismic intensity when an earthquake occurs in five stages of good, interest, caution, alert, and severe It can be evaluated by classifying, but is not limited thereto.

또한, 상수관망 세그먼트의 경년에 따른 관로 노후도별 리스크 분포율은 도 13c에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있으며, 또한, 상수관망 세그먼트의 노후관로 비율은 도 13d에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있고, 또한, 도 13e에 도시된 바와 같이, 배관 매설년도, 구경 및 배관 연장길이에 따라 배관의 노후도를 반영한다.In addition, the risk distribution rate for each pipe aging according to the age of the water supply network segment can be represented as shown in FIG. 13c, and the aging pipe ratio of the water supply pipe network segment can be represented as shown in FIG. 13d, and also, As shown in FIG. 13E, the old age of the pipe is reflected according to the year of pipe laying, the diameter, and the pipe extension length.

이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템은, 지진 리스크를 산정하기 위해서 관의 파손율을 예측하되, 리스크 값을 비교하여 우선순위를 파악할 수 있다.Accordingly, the seismic damage evaluation system of the water supply pipe network using the asset management according to the embodiment of the present invention predicts the damage rate of the pipe in order to calculate the earthquake risk, but it is possible to determine the priority by comparing the risk values.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템의 경우, 배관 재질, 경년, 배관 길이, 토양 속성 등 상수관망의 노후화에 따른 특성을 반영하여, 상수관의 응력 변화를 예측하되, 경년에 따른 응력감소를 수학식 5 내지 7과 같은 계산식을 통해 산출된 계산값을 시간에 따른 취약도 곡선으로 나타내고, 이를 다시 지진에 따른 피해규모 시뮬레이션 프로그램인 WNTR 프로그램에 입력함으로써 상수관망의 노후화에 따른 지진에 의한 피해 및 영향규모 파악이 가능하다.After all, in the case of an earthquake damage assessment system of a water supply network using asset management according to an embodiment of the present invention, by reflecting characteristics according to the aging of the water supply network such as pipe material, age, pipe length, and soil properties, the stress change in the water pipe However, the stress reduction with aging is expressed as a fragility curve over time, and the calculated value calculated through the calculation formulas such as Equations 5 to 7 is again inputted into the WNTR program, which is a damage scale simulation program due to earthquakes. It is possible to understand the damage and the magnitude of the impact caused by the earthquake due to the aging of the pipe network.

이에 따라, 지진의 세기 및 강도에 따라 파손가능성이 있는 상수관망의 확인이 가능하고, 상수관망의 피해규모를 산정하며 피해리스크를 최소화하는 방향으로 지진재난 대비 관리가 가능하다.Accordingly, it is possible to check the water pipe network that may be damaged depending on the strength and intensity of the earthquake, calculate the damage size of the water pipe network, and manage the earthquake disaster in the direction of minimizing the damage risk.

[자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 방법][Method of evaluating earthquake damage in water supply network using asset management]

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 방법의 동작흐름도이다.14 is an operation flowchart of an earthquake damage evaluation method of a water supply pipe network using asset management according to an embodiment of the present invention.

도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 방법은, 먼저, 상수관망 자산관리 시스템(200)을 이용하여 상수관망 세그먼트 각각에 대한 자산관리 데이터를 형성한다(S110). 이때, 상기 상수관망 자산관리 시스템(200)의 상수관망의 구성요소를 분류하여 작성하는 인벤토리 기법을 이용하여 상수관망 세그먼트에 노후관 속성을 부여한다. 예를 들면, 상기 상수관망의 세그먼트별 속성에는 배관의 재질, 배관의 길이, 배관의 매설년도, 배관이 매립된 도로의 하중, 배관이 매립된 토양의 속성 등이 있다.Referring to FIG. 14 , in the earthquake damage assessment method of a water supply network using asset management according to an embodiment of the present invention, first, asset management data for each water supply network segment is formed using the water supply network asset management system 200 . do (S110). At this time, the old pipe attribute is given to the water supply pipe network segment by using the inventory technique that classifies and creates the components of the water supply network of the water supply network asset management system 200 . For example, the properties for each segment of the water supply network include the material of the pipe, the length of the pipe, the year of laying the pipe, the load on the road in which the pipe is buried, and the properties of the soil in which the pipe is buried.

다음으로, 상수관망 경년에 따른 응력 변화를 적용한 취약도 곡선을 작성한다(S120). 이때, 상기 취약도 곡선은 상수관망의 재질, 경년 등을 반영하여 작성한다. 구체적으로, 상기 상수관망의 경년에 따른 응력 변화를 적용하도록 배관 파괴확률(pipe failure probability: Pf)로 나타내며, 이때,

Figure pat00037
로 주어지고, 여기서,
Figure pat00038
로서,
Figure pat00039
는 초기 응력을 나타내며,
Figure pat00040
는 일정 시간 경과시의 응력을 나타내고,
Figure pat00041
은 관로의 수리율을 나타내며, L은 베관의 연장길이를 각각 나타낸다.Next, create a fragility curve to which the stress change according to the aging of the water supply network is applied (S120). At this time, the fragility curve is prepared by reflecting the material, age, etc. of the water supply pipe network. Specifically, it is expressed as a pipe failure probability (Pf) to apply a stress change according to the aging of the water supply pipe network, and at this time,
Figure pat00037
is given, where,
Figure pat00038
as,
Figure pat00039
is the initial stress,
Figure pat00040
represents the stress at the elapse of a certain time,
Figure pat00041
denotes the repair rate of the pipe, and L denotes the extension length of the pipe.

다음으로, 지진 발생시 상기 상수관망 경년에 따른 응력 변화를 적용한 취약도 곡선에 대해 지진영향 시뮬레이션을 수행한다(S130). 즉, 상기 상수관망의 노후화에 따른 지진에 의한 영향을 파악하도록 상기 상수관망의 경년에 따른 응력변화를 적용한 취약도 곡선을 WNTR(Water Network Tool for Resilience) 시뮬레이션 프로그램에 입력하여 지진영향 시뮬레이션을 수행한다.Next, when an earthquake occurs, an earthquake impact simulation is performed on the fragility curve to which the stress change according to the aging of the water supply network is applied (S130). In other words, in order to understand the effects of earthquakes according to the aging of the water supply network, the fragility curve to which the stress change according to the aging of the water supply network is applied is input to the WNTR (Water Network Tool for Resilience) simulation program to perform the earthquake impact simulation. .

다음으로, 노후관 속성에 따른 노후관 영향을 상기 지진영향 시뮬레이션 결과에 반영한다(S140). 구체적으로, 상수관망의 파괴시 리스크(Risk)가 큰 관망부터 수리함으로써 피해를 최소화시켜야 하는데, 이때, 노후관을 개량하지 않고 방치하는 경우, 지진에 어떻게 취약성을 가지게 되는지 분석한다. Next, the effect of the aged pipe according to the properties of the old pipe is reflected in the earthquake effect simulation result (S140). Specifically, when the water pipe network is destroyed, damage should be minimized by repairing the pipe network with a high risk.

다음으로, 노후관 영향이 반영된 지진영향 시뮬레이션 결과로부터 상수관망 지진피해 규모를 산정한다(S150). 이때, 상기 지진피해는 예상되는 지진피해 빈도수(

Figure pat00042
) 및 지진피해에 따른 영향(
Figure pat00043
), 지진피해의 발생 전 탐지가능성(
Figure pat00044
)의 평가기준에 따른 구성요소의 평가를 종합하여 리스크(Risk)로 산정하되, 상기 리스크는,
Figure pat00045
로 주어지고, 여기서,
Figure pat00046
는 피해 빈도수로서 피해확률(Probability of failure)을 나타내고,
Figure pat00047
는 피해에 따른 영향으로서 피해정도(Consequence of failure)를 나타내며,
Figure pat00048
은 피해 발생 전의 탐지가능성인 여력(Redundancy)을 나타낸다.Next, the earthquake damage scale of the water supply pipe network is calculated from the earthquake impact simulation results reflecting the effects of the old pipe (S150). At this time, the earthquake damage is the expected frequency of earthquake damage (
Figure pat00042
) and the effects of earthquake damage (
Figure pat00043
), detectability before earthquake damage occurs (
Figure pat00044
) by combining the evaluation of the components according to the evaluation criteria, and calculating the risk as a risk,
Figure pat00045
is given, where,
Figure pat00046
represents the probability of failure as the frequency of damage,
Figure pat00047
represents the sequence of failure as the effect of damage,
Figure pat00048
represents redundancy, which is the detectability before damage occurs.

다음으로, 상수관망 지진피해 규모에 따른 상수관망 지진피해 회복비용을 산정한다(S160).Next, the water pipe network earthquake damage recovery cost is calculated according to the earthquake damage scale of the water supply pipe network (S160).

다음으로, 상기 상수관망 지진피해 회복비용에 따라 상수관망 수리 의사결정을 실시한다(S170). 여기서, 상기 상수관망 수리 의사결정은 상수관망 수리에 대한 우선순위, 공사비 및 일정에 대한 의사결정을 포함할 수 있다.Next, the water supply pipe network repair decision is made according to the earthquake damage recovery cost of the water supply pipe network (S170). Here, the water pipe network repair decision may include a decision on priority, construction cost, and schedule for water pipe network repair.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 지진이 발생시 상수관망 시뮬레이션을 통해 피해규모를 예측하고, 피해규모를 줄이는 방향으로 노후관을 개선하고, 상수관망 수리의 우선순위를 결정하여, 수리 공사비와 수리 일정을 예측할 수 있다.After all, according to an embodiment of the present invention, when an earthquake occurs, the damage scale is predicted through the water pipe network simulation, the old pipe is improved in a direction to reduce the damage scale, and the priority of the water pipe network repair is determined, and the repair construction cost and repair schedule can be predicted.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

100: 상수관망의 지진피해 평가 시스템
200: 상수관망 자산관리 시스템 110: 세그먼트 데이터 속성 설정부
120: 취약도 곡선 작성부 130: 지진영향 시뮬레이션 수행부
140: 노후관 영향 반영부 150: 지진피해 규모 산정부
160: 지진피해 회복비용 산정부 170: 상수관망 수리 의사결정부
100: Seismic damage assessment system of water supply network
200: water pipe network asset management system 110: segment data property setting unit
120: Fragility curve creation unit 130: Earthquake impact simulation execution unit
140: Old pipe impact reflection unit 150: Earthquake damage scale calculation unit
160: Earthquake damage recovery cost calculation unit 170: Water pipe network repair decision-making unit

Claims (12)

기구축된 상수관망의 세그먼트별 자산관리 데이터에 노후관 영향을 반영하도록 노후화 속성을 설정하는 세그먼트 데이터 속성 설정부(110);
상수관망 재질 및 경년에 따라 상수관망의 경년에 따른 응력 변화를 적용한 취약도 곡선을 작성하는 취약도 곡선 작성부(120);
지진 발생시 상기 상수관망의 경년에 따른 응력 변화를 적용한 취약도 곡선에 따라 상수관망 세그먼트에 대한 지진영향 시뮬레이션을 수행하는 지진영향 시뮬레이션 수행부(130);
상기 세그먼트 데이터 속성 설정부(110)에서 설정된 노후관 속성에 따른 노후관 영향을 상기 지진영향 시뮬레이션 결과에 반영하는 노후관 영향 반영부(140);
상기 노후관 영향이 반영된 지진영향 시뮬레이션 결과로부터 상수관망 지진피해 규모를 산정하는 지진피해 규모 산정부(150);
상기 상수관망 지진피해 규모에 따른 상수관망 지진피해 회복비용을 산정하는 지진피해 회복비용 산정부(160); 및
상기 상수관망 지진피해 회복비용에 따라 상수관망 수리 의사결정을 실시하는 상수관망 수리 의사결정부(170)를 포함하되,
상기 상수관망의 세그먼트별 자산관리 데이터는 상수관망 자산관리 시스템(200)의 자산관리 기법을 통해 사전에 구축되고, 상수관망 자산관리 시스템(200)의 상수관망의 구성요소를 분류하여 작성하는 인벤토리 기법을 이용하여 상수관망 세그먼트에 노후관 속성을 부여하는 것을 특징으로 하는 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템.
Segment data property setting unit 110 for setting aging properties to reflect the influence of aging pipes in the asset management data for each segment of the established water supply pipe network;
Fragility curve creation unit 120 for creating a fragility curve to which a stress change according to the aging of the water supply pipe network is applied according to the material and age of the water supply network;
Seismic impact simulation performing unit 130 for performing seismic impact simulation on the water supply pipe network segment according to the fragility curve to which the stress change according to the aging of the water supply pipe network is applied when an earthquake occurs;
an aging pipe effect reflecting unit 140 for reflecting the aging pipe effect according to the aged pipe property set in the segment data property setting unit 110 to the earthquake impact simulation result;
an earthquake damage scale calculation unit 150 for calculating the earthquake damage scale of the water supply pipe network from the earthquake impact simulation result reflecting the effect of the old pipe;
an earthquake damage recovery cost estimator 160 that calculates a water pipe network earthquake damage recovery cost according to the scale of the water pipe network earthquake damage; and
Including a water supply pipe network repair decision-making unit 170 that performs a water pipe network repair decision-making according to the cost of repairing the water pipe network earthquake damage,
The asset management data for each segment of the water supply network is built in advance through the asset management method of the water supply network asset management system 200, and an inventory technique for classifying and creating the components of the water supply network of the water supply network asset management system 200 Seismic damage assessment system for water supply network using asset management, characterized in that the aging pipe attribute is assigned to the water supply pipe network segment using
제1항에 있어서,
상기 취약도 곡선 작성부(120)는 상기 상수관망의 경년에 따른 응력 변화를 적용하도록 배관 파괴확률(pipe failure probability: Pf)로 나타내며, 이때,
Figure pat00049
로 주어지고, 여기서,
Figure pat00050
로서,
Figure pat00051
는 초기 응력을 나타내며,
Figure pat00052
는 일정 시간 경과시의 응력을 나타내고,
Figure pat00053
은 관로의 수리율을 나타내며, L은 베관의 연장길이를 각각 나타내는 것을 특징으로 하는 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템.
According to claim 1,
The fragility curve creation unit 120 represents a pipe failure probability (Pf) to apply a stress change according to the aging of the water supply pipe network, and at this time,
Figure pat00049
is given, where,
Figure pat00050
as,
Figure pat00051
is the initial stress,
Figure pat00052
represents the stress at the elapse of a certain time,
Figure pat00053
is an earthquake damage assessment system of a water supply pipe network using asset management, characterized in that, indicates the repair rate of the pipe, and L indicates the extension length of the pipe.
제2항에 있어서,
상기 지진영향 시뮬레이션 수행부(130)는 상수관망의 노후화에 따른 지진에 의한 영향을 파악하도록 상기 상수관망의 경년에 따른 응력변화를 적용한 취약도 곡선을 WNTR(Water Network Tool for Resilience) 시뮬레이션 프로그램에 입력하는 것을 특징으로 하는 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템.
3. The method of claim 2,
The seismic effect simulation performing unit 130 inputs the vulnerability curve to which the stress change according to the aging of the water supply pipe network is applied to the WNTR (Water Network Tool for Resilience) simulation program to understand the effects of earthquakes due to the aging of the water supply pipe network. Seismic damage assessment system of water supply pipe network using asset management, characterized in that
제1항에 있어서,
상기 세그먼트 데이터 속성 설정부(110)는 배관 재질, 배관 길이, 배관 매설년도, 도로의 하중 및 토양을 포함하는 상수관망의 노후관 속성을 설정하는 것을 특징으로 하는 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템.
According to claim 1,
The segment data property setting unit 110 seismic damage assessment of the water supply pipe network using asset management, characterized in that it sets the properties of the aged pipe network including the pipe material, pipe length, pipe laying year, road load and soil system.
제1항에 있어서,
상기 지진피해는 예상되는 지진피해 빈도수(
Figure pat00054
) 및 지진피해에 따른 영향(
Figure pat00055
), 지진피해의 발생 전 탐지가능성(
Figure pat00056
)의 평가기준에 따른 구성요소의 평가를 종합하여 리스크(Risk)로 산정하되, 상기 리스크는,
Figure pat00057
로 주어지고, 여기서,
Figure pat00058
는 피해 빈도수로서 피해확률(Probability of failure)을 나타내고,
Figure pat00059
는 피해에 따른 영향으로서 피해정도(Consequence of failure)를 나타내며,
Figure pat00060
은 피해 발생 전의 탐지가능성인 여력(Redundancy)을 나타내는 것을 특징으로 하는 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템.
According to claim 1,
The earthquake damage is the expected frequency of earthquake damage (
Figure pat00054
) and the effects of earthquake damage (
Figure pat00055
), detectability before earthquake damage occurs (
Figure pat00056
) by combining the evaluation of the components according to the evaluation criteria, and calculating the risk as a risk,
Figure pat00057
is given, where,
Figure pat00058
represents the probability of failure as the frequency of damage,
Figure pat00059
represents the sequence of failure as the effect of damage,
Figure pat00060
Seismic damage assessment system of water supply pipe network using asset management, characterized in that it represents redundancy, which is the detectability before damage occurs.
제1항에 있어서,
상기 상수관망 수리 의사결정부(170)는 상수관망 수리에 대한 우선순위, 공사비 및 일정에 대한 의사결정을 수행하는 것을 특징으로 하는 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 시스템.
According to claim 1,
The water pipe network repair decision-making unit 170 is an earthquake damage assessment system for water pipe network using asset management, characterized in that the decision-making on priority, construction cost, and schedule for water pipe network repair.
a) 상수관망 자산관리 시스템(200)을 이용하여 상수관망 세그먼트 각각에 대한 자산관리 데이터를 형성하고, 상수관망 세그먼트의 노후관 속성을 설정하는 단계;
b) 상수관망 경년에 따른 응력 변화를 적용한 취약도 곡선을 작성하는 단계;
c) 지진 발생시 상기 상수관망 경년에 따른 응력 변화를 적용한 취약도 곡선에 대해 지진영향 시뮬레이션을 수행하는 단계;
d) 노후관 속성에 따른 노후관 영향을 상기 지진영향 시뮬레이션 결과에 반영하는 단계;
e) 노후관 영향이 반영된 지진영향 시뮬레이션 결과로부터 상수관망 지진피해 규모를 산정하는 단계;
f) 상수관망 지진피해 규모에 따른 상수관망 지진피해 회복비용을 산정하는 단계; 및
g) 상기 상수관망 지진피해 회복비용에 따라 상수관망 수리 의사결정을 실시하는 단계를 포함하되,
상기 a) 단계에서 상수관망 자산관리 시스템(200)의 상수관망의 구성요소를 분류하여 작성하는 인벤토리 기법을 이용하여 상수관망 세그먼트에 노후관 속성을 부여하는 것을 특징으로 하는 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 방법.
a) using the water supply network asset management system 200 to form asset management data for each of the water supply network segments, and set properties of the old water pipe network segments;
b) creating a fragility curve to which the stress change according to the aging of the water supply network is applied;
c) performing seismic impact simulation on the fragility curve to which the stress change according to the aging of the water supply pipe network is applied when an earthquake occurs;
d) reflecting the effect of the aged pipe according to the properties of the old pipe to the earthquake impact simulation result;
e) estimating the magnitude of earthquake damage in the water supply pipe network from the earthquake impact simulation results reflecting the effects of old pipes;
f) estimating the earthquake damage recovery cost of the water pipe network according to the magnitude of the earthquake damage in the water pipe network; and
g) making a decision to repair the water pipe network according to the earthquake damage recovery cost of the water pipe network;
Earthquake of water pipe network using asset management, characterized in that the aging pipe attribute is assigned to the water pipe network segment using the inventory technique that classifies and creates the components of the water pipe network of the water pipe network asset management system 200 in step a) How to assess damage.
제7항에 있어서,
상기 a) 단계의 상수관망의 노후관 속성은 배관 재질, 배관 길이, 배관 매설년도, 도로의 하중 및 토양을 포함하는 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 방법.
8. The method of claim 7,
The aging pipe properties of the water supply pipe network in step a) include the pipe material, pipe length, pipe laying year, road load, and soil earthquake damage evaluation method of the water pipe network using asset management.
제7항에 있어서,
상기 b) 단계에서, 상수관망의 경년에 따른 응력 변화를 적용하도록 배관 파괴확률(pipe failure probability: Pf)로 나타내며, 이때,
Figure pat00061
로 주어지고, 여기서,
Figure pat00062
로서,
Figure pat00063
는 초기 응력을 나타내며,
Figure pat00064
는 일정 시간 경과시의 응력을 나타내고,
Figure pat00065
은 관로의 수리율을 나타내며, L은 베관의 연장길이를 각각 나타내는 것을 특징으로 하는 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 방법.
8. The method of claim 7,
In step b), it is expressed as a pipe failure probability (Pf) to apply the stress change according to the aging of the water supply network, and at this time,
Figure pat00061
is given, where,
Figure pat00062
as,
Figure pat00063
is the initial stress,
Figure pat00064
represents the stress at the elapse of a certain time,
Figure pat00065
An earthquake damage assessment method of a water supply pipe network using asset management, characterized in that is represents the repair rate of the pipe, and L represents the extension length of the pipe.
제9항에 있어서,
상기 c) 단게에서 상수관망의 노후화에 따른 지진에 의한 영향을 파악하도록 상기 상수관망의 경년에 따른 응력변화를 적용한 취약도 곡선을 WNTR(Water Network Tool for Resilience) 시뮬레이션 프로그램에 입력하는 것을 특징으로 하는 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 방법.
10. The method of claim 9,
In step c), the fragility curve to which the stress change according to the aging of the water supply network is applied is input to a WNTR (Water Network Tool for Resilience) simulation program to understand the effect of earthquakes due to the aging of the water supply network. Seismic damage assessment method of water pipe network using asset management.
제7항에 있어서,
상기 e) 단계의 지진피해는 예상되는 지진피해 빈도수(
Figure pat00066
) 및 지진피해에 따른 영향(
Figure pat00067
), 지진피해의 발생 전 탐지가능성(
Figure pat00068
)의 평가기준에 따른 구성요소의 평가를 종합하여 리스크(Risk)로 산정하되, 상기 리스크는,
Figure pat00069
로 주어지고, 여기서,
Figure pat00070
는 피해 빈도수로서 피해확률(Probability of failure)을 나타내고,
Figure pat00071
는 피해에 따른 영향으로서 피해정도(Consequence of failure)를 나타내며,
Figure pat00072
은 피해 발생 전의 탐지가능성인 여력(Redundancy)을 나타내는 것을 특징으로 하는 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 방법.
8. The method of claim 7,
The earthquake damage in step e) is the expected frequency of earthquake damage (
Figure pat00066
) and the effects of earthquake damage (
Figure pat00067
), detectability before earthquake damage occurs (
Figure pat00068
) by combining the evaluation of the components according to the evaluation criteria, and calculating the risk as a risk,
Figure pat00069
is given, where,
Figure pat00070
represents the probability of failure as the frequency of damage,
Figure pat00071
represents the sequence of failure as the effect of damage,
Figure pat00072
Seismic damage assessment method of water supply pipe network using asset management, characterized in that it represents redundancy, which is the detectability before damage occurs.
제7항에 있어서,
상기 g) 단계에서 상수관망 수리 의사결정은 상수관망 수리에 대한 우선순위, 공사비 및 일정에 대한 의사결정인 것을 특징으로 하는 자산관리를 이용한 상수관망의 지진피해 평가 방법.
8. The method of claim 7,
The water supply pipe network repair decision in step g) is an earthquake damage assessment method of a water supply pipe network using asset management, characterized in that it is a decision on the priority, construction cost, and schedule for the repair of the water supply pipe network.
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