[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 상수도의 관망(管網)관리 분야에서 기술혁신을 선도할 수 있는 기술개발에 성공했다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 다양한 데이터를 수집, 종합적으로 분석해 상수관망에서 발생할 수 있는 이상상황을 탐지하고 상수관망의 동작 상태를 시뮬레이션하고 예측할 수 있는 ‘디지털트윈 기반 상수관망 관제시스템’을 개발했다고 11일 밝혔다.
연구진은 개발된 시스템을 상수도 산업현장에 보급할 경우, 관망의 운영·유지관리 효율과 수돗물의 공급안정성을 획기적으로 향상시킬 수 있을 것으로 기대했다.
관제시스템에 탑재된 핵심 요소기술은 크게 두 가지로 구분된다. 첫 번째는 센서데이터 분석 기반 실시간 모니터링 기술이다. 본 기술은 ▲상수관망의 옥내·외 누수탐지 ▲누수 의심구역 식별 ▲수질 이상상황 탐지 ▲수충격 인식 및 위치추정 등을 수행할 수 있다.
두 번째는 시뮬레이션·예측 기술로 △상수관망의 유량‧압력‧잔류염소 모의 △수질사고 모의 △누수관로 고립을 위한 제어밸브 추천 △관로 노후도 평가 △주간 물 수요 예측 등을 수행할 수 있다.
기존 상수관망 관리 시스템은 지리·공간 정보, 환경 데이터, 관로 속성, 압력, 유량, 수질, 진동, 원격검침 등 모니터링 및 모의·예측에 필요한 다양한 데이터를 분산된 방식으로 관리해 왔다.
ETRI가 개발한 시스템은 이를 통합해서 한 눈에 볼 수 있도록 관리할 수 있다. 시스템에 구현된 데이터 기반 AI모델은 통신오류나 센서 오작동 등으로 인해 생길 수 있는 이상데이터에 강인하게 동작할 수 있도록 설계돼 있다.
아울러 최신 데이터 특성을 반영하기 위해 주기적으로 업데이트된다.
또 시스템에는 누수관리를 위해 ▲진동데이터 분석 기반 옥외관로 누수탐지기술 ▲누수관로 고립을 위한 제어밸브 추천기술 ▲원격검침기 데이터 분석 기반 옥내누수 의심수용가 판별기술 ▲누수 의심구역 식별기술 등과 같은 다양한 누수관리 기술들이 탑재돼 있다.
개발된 시스템은 누수, 수질이상, 수충격 등의 여러 가지 이상상황을 통합해 모니터링할 수 있다. 이로써 상호 관련된 이상상황의 탐지정확도를 높일 수 있다.
연구진이 본 시스템에 탑재한 모의기능은 유량·압력·잔류염소 값의 분포를 직관적으로 시각화했다. 이 기능은 관리자가 신규계측기 설치위치를 선정하거나 물의 흐름이 정체된 구역을 확인할 수 있도록 도움을 준다.
아울러 특정구역에 대규모 수용가가 증설될 때 유량과 압력이 어떻게 변화하는지를 모의할 수 있는 기능을 개발했다. 관 내부의 수돗물 일부를 외부로 배출할 때 잔류염소 값이 어떻게 변화하는지도 모의할 수 있게 되었다.
연구진은 기존 미국의 EPANET(Environmental Protection Agency Network) 시뮬레이터에서 제공할 수 없었던 기능들을 EPANET 기반으로 새롭게 구현했다고 설명했다. 이러한 추가 기능들은 상수관망의 다양한 상황을 모의할 수 있도록 해 관리자가 상수관망을 효과적으로 운영하고 유지관리하는 데 필요한 실질적이고 유용한 정보를 제공한다.
한편 연구진은 현재 대구시 상수도사업본부 관할 1개 중구역에 개발된 시스템의 현장실증을 성공적으로 수행하고 있다. 현장적용성, 확장성 및 신뢰성을 높이기 위한 시스템 고도화 작업을 진행하고 있다.
ETRI 변우진 대경권연구본부장은 “시스템에는 상수관망의 누수탐지 등 디지털 핵심기술이 탑재되어 있다. 향후에는 개발된 시스템을 고도화하고 국내 상수도 관망관리 기술을 세계 최고 수준으로 높이는데 기여할 생각”이라고 말했다.
향후 연구진은 본 성과를 바탕으로 전국 광역자치단체로 실증 구역을 확산하여 기술 고도화에 나설 계획이다.
