1. 머리말

정부는 2019년부터 국고를 투자하여 “지방상수도 현대화 사업”이라고 하는 수도사업에 대한 개선 작업을 올해까지 추진하고 있다.

이는 노후화된 지방의 상수도 관망을 정비하기 위하여 체계적으로 과학화된 업무 절차와 수행 방법을 개선하여 전체를 새롭게 모두 바꾸는 것이 아니라 노후화된 정도에 따라 관망의 개선과 개량 혹은 정비를 통해 녹물 발생, 이물질 유입을 우선 방지하여 안전하고 깨끗한 수돗물을 공급하여 신뢰도 향상을 꾀하고, 궁극적으로는 누수 절감으로 물 손실을 체계적으로 줄여 선진국 수준의 관리 시스템을 통한 관리와 운영이 되도록 다양한 사업과 시스템을 구축하는 것이다.

이러한 방법 중에서 생산 현대화를 위한 정수장 정비와 개선 분야도 있겠지만, 관망의 안전한 관리가 가능하도록 블록 구축과 관망 유지 관리 시스템 구축을 통한 누수 절감을 통한 유수율 관리를 목적으로 하는 사업이다.

2. 본 문

우리나라 상수도 생산량 관리를 위한 분석 체계는 다음과 같다.

유수율(%)은 (유수수량/연간생산량)을 백분율로 표시한 양이다. 무수율(%)은 (무수수량+무효수량)/연산생산량을 백분율로 표시한 양이다. 누수율(%)은 (누수량/연간생산량)을 백분율로 표시한 지표이다.
 
유럽의 생산량 분석을 위한 체계와 약간의 차이가 있어 함께 소개하고, 이에 대한 개념을 함께 비교해 보면 이해를 넓힐 수 있다. 영국에 소재한 국제수도협회(IWA)는 1997년 관련 작성한 보고서에서 “수돗물 생산량 분석을 위한 IWA 국제표준”을 적극적으로 상수도 업무 표준화로 권장하고 있다.
우리나라와의 차이를 살펴보면 우리는 ‘Top-down’ 방식으로 생산량과 요금 수량 이외에 모든 요소를 추정하여 산출하고, 유럽(IWA)은 ‘Bottom-up’ 방식으로 누수량, 소비량을 구역 계량(DMA, District Meter Area)을 이용한 구역 유량 측정과 야간 유량 분석(Night flow analysis) 등을 통한 실측 자료를 기반으로 분석하며, 그 차이를 나타낸다.
물론 우리도 블록 시스템 구축을 통한 유량 계측과 야간 최소유량 분석을 통한 분석을 실시하고 생산량 기반의 누수량 분석과 관리 방법을 사용하지만, 유럽은 비율이 아니라 누수의 절대량을 일별, 관로 단위 길이별, 급수전당 누수량 등의 단위로 나타내어 실질적인 지표로 보이도록 관리한다는 측면에서 차이가 있다. 가장 큰 차이는 생산량 변화에 따라 누수량이 변하며, 실제 누수량은 생산량의 함수가 아니라 관의 길이, 지형 조건, 급수전의 수량, 노후 연도 등의 요소에 따라 달라지는 것을 특징으로 한다.

 누수 절감 방법론

기본적으로 누수가 있다는 것은 물을 분배하는 공급 계통의 관로 어딘가에서 손실이 발생하고 있음을 의미한다. 생산된 깨끗한 물이 공급 분배되는 과정에서 사용하지 않는 양이 포함되어 있다는 것으로, 실제 활용 가능한 생산된 물 자원의 허비인 것이다. 즉, 가뭄 등의 측면에서는 절대적인 자원의 고갈에 대처하는 즉각적인 사업 효과를 갖는 것이라고 볼 수 있다. 비수익 수량인 NRW (Non-Revenue Water)는 기본적으로 생산되는 물이 분배 과정 어딘가에서 손실되어 사용자에게 공급되지 않는다는 것이며, 공급 과정에 대한 관리를 통해 이를 관리할 수 있어야 한다는 것을 의미한다. 또한, 비수익 수량을 관리 수준을 결정하기 위해서는 수준별 관리 기술이 필요하다.
여기에서는 공급 분배 라인의 누수 방지를 위한 가장 중요한 단계별 방법론을 소개한다.

1) 효과적인 누수 복구 목표 제시
관의 파손이나 파열 등 관로 손상으로 인한 배관 및 연결 장비에서의 누수가 손실의 주요인이다. 이러한 손상 누출의 경우 감지되기까지 유형에 따라 며칠, 몇 주 또는 몇 년이 걸릴 수 있다. 매우 넓은 영역의 광범위한 급수 관망에서 정확한 손상 영역을 파악하는 것은 쉬운 일이 아니다. 따라서 관리 수준별 수주관리 목표를 정하고, 다양한 방법론에 따라 투자와 관리를 결정하여야 한다.

2) 수도 관망을 지역별로 구획 정리 실시(구역 계량)
전체 수도 공급 관망의 누수와 비상 급수 등 공급 관리를 효과적으로 대응하기 위하여 관망을 급수 계통별로
(구획으로) 구분하고, 이를 다시 세부 구역 계량으로 정리하여 구분 독립망을 구성하고, 이를 구역 계량을 연결하는 비상 급수 관로를 통해 고립과 우회가 가능하도록 구성할 수 있다. 이러한 물 손실에 대응하기 위한 구역 고립 관망 구성과 운영 그리고 유지 관리 기술을 통해 전체적으로 누수량을 효과적으로 관리할 수 있다. 이러한 구역 계량은 구역 유량계와 압력 측정을 통해 거의 실시간으로 블록별로 누수량에 대한 모니터링이 가능하다.
결과적으로, 공급 관망을 DMA(구역 계량)로 구분하여 지하시설물인 관로 상태를 관리할 수 있는 효과적인 관리 기술이라고 할 수 있다. 그러나 실제로 이러한 구역 계량을 구성하기 위하여 구역 고립과 운영이 유지되기가 쉽지 않다. 제일 중요한 것이 어떻게 구역 고립이 완전하게 이뤄지는가와, 이때 공급 수량이 적절하게 수압과 수량이 안정되는지가 관건이다. 이러한 블록 고립이 안정되게 유지되는지도 운영 측면에서 매우 중요하다. 또한 유수율을 구역별로 평가하기 위하여서는 실제 구역 유량계의 성능에 좌우된다. 실제 공급 라인의 유량 변동은 수요 패턴에 따라 그 부하 비율이 다르긴 하지만 매우 크다. 따라서, 유량 변동 비율이 크므로 유량비가 높으면서도 정확도가 높아야 한다. 즉 누수율, 유수율의 %를 결정하기 위해서는 유량계의 성능에 의존한다. 특히 야간 최소유량에서의 성능이 관리될 수 있는 수준의 선정이 매우 중요하다. 이를 통해 블록별 관리 우선순위와 관리 계획을 정량화, 우선화할 수 있다.

3) 신속한 평가 및 수리 복구
구역 계량과 같은 관망 관리를 통해 운영자는 신속하게 구역별 평가가 가능하며, 신속한 평가를 통해 복구를 위한 우선순위와 계획을 수립할 수 있다. 즉, 신속한 평가는 운영자가 효율적으로 목표에 대한 타깃팅을 할 수 있다는 것을 의미한다. 신속한 평가는 자원의 분배와 유지 관리 업무를 매우 효과적으로 수행할 수 있음을 의미하기도 하고, 사용자에게 필요한 서비스를 신속하게 방해하지 않고 수행하는 방법 등, 더 계층화되고 타깃팅 된 서비스로 개발 전문화할 수도 있다. 이러한 타깃팅 된 누수관리 프로그램에 대한 우선적 자원 투입을 통해 구역별 누수량 관리가 누수량의 50% 수준까지 줄여 나갈 수 있게 도움을 줄 수 있다. 따라서, 매우 효과적인 누수관리 시스템 구축이 우선적으로 구축되고 운영될 필요가 있다.

4) 누수 탐사 활동과 모니터링
지면에 노출된 곳에 대한 누수 탐지기 등을 이용하여 전문가를 통한 누수를 감지할 수 있다. 또한 휴대용 감지기를 고정시키고 주기적으로 물이 새는 다양한 누수음을 잡음과 구별하거나, 상관 방식 등을 이용하여 위치와 누출량을 확인할 수 있는 다양한 장치와 방법들이 존재한다. 이를 활용하기 위해서는 매우 적극적인 탐지 활동이 이뤄져야 한다. 따라서, 이러한 활동을 효과적으로 수행하기 위해서는 우선순위 선정이 필요하고, 구역 계량 시스템 구축과 민원 관리를 GIS 기반으로 하면 매우 효과적으로 수행할 수 있다. 또한, 이러한 누수탐지 센서의 데이터 분석을 함께 연동할 수 있다면 지속적인 관리에 효과적이다. 구역 계량 기술을 이용하여 수도관망에서 다양한 위치에서의 수압을 함께 측정하고 관리한다면 더욱 효과적인 관리가 가능하다.

5) 관망의 압력 수준 관리
수도 공급 관망의 압력을 관리하는 것은 매우 중요하고 유익한 관리 기술이다. 이는 매우 경제적이며, 유익하고 편리한 누수 절감 기술에 해당한다. 일반적으로 압력이 높으면 관로 손상에 따른 누수가 증가하고, 압력이 낮으면 감소한다. 이와 함께 압력 변동이 심하면 관로의 수축과 팽창 등 응력 피로가 발생하기도 한다. 이를 바탕으로 관망에서는 최종 사용자가 출수 불량이 생기지 않게 관리하는 압력 수준을 정하면, 압력 조절 밸브를 이용하여 압력을 일정한 범위 이내로 관리할 수 있다. 이러한 압력 관리를 통해 누수량을 최소화하여 관리할 수 있다. 즉, 압력 관리는 불필요한 에너지 소비를 줄이는 효율적인 방법이다. 사용량을 줄이고 펌프 운전 시간을 축소하는 등, 부가적으로 에너지 절감을 통해 소비 절감을 가져올 수 있다.

6) 데이터의 스마트한 사용과 지능화
수도관망의 효율적인 관리를 위해서는 데이터의 수집과 운영이 매우 중요하다. 이는 관망에 연계된 다양한 장비와 장치들로부터 얻어지는 데이터는 종류와 수집 주기와 데이터 통신 연결 상태를 통해 제어와 실시간 감시와 운영이 필요한 장비와 장치들도 다수 존재한다. 이는 현장에서의 제어나 또는 원격으로 제어되는 방법을 모두 포함하는 경우가 다수이다. 이러한 다양한 측정, 제어, 운영을 모두 포함하므로 수도관망 관리의 효율적인 운영을 위하여 스마트하고 지능화된 제어, 운영, 관리 기법들도 필요하다.

7) 비수익 수량에 대한 수준 설정 및 후속 조치
비수익 수량에 대한 허용 수준에 따라 각 블록별로 모니터링을 통해 허용 수준으로 감소하는 과정을 사업자는 관리하고 설정할 수 있도록 지속적인 모니터링을 해야 한다. 설정된 허용 수준에 따라 관리하거나, 현장에 출동하여 해당 블록에 대한 전반적인 확인과 관리를 통해 이를 정상화할 수 있다. 또 이러한 과정을 통해 반복되거나, 악화되는 요소들을 고려하여 새로운 단계의 후속 조치와 방향을 정할 수 있다.

8) 부정 사용량 근절 방안 마련 필요
수돗물을 절도하거나, 불법으로 연결하여 무단으로 사용하는 사례는 모든 수도사업자에게 심각한 문제다. 실제로 블록 계량을 통해 블록 내부에서 불법으로 사용되는 소비 위치에 대한 정보를 확인할 수 있다. 이러한 방법을 통해 소화전의 위치와 사용 등을 특정할 수 있다.

9) 우수한 장비와 장치 및 솔루션 적용
앞에서 언급한 방법과 기술 활용에 있어서 가장 기본이 되는 사항은 품질과 효율적으로 우수한 장비와 장치를 사용하는 것이다. 따라서, 초기 비용 투입에 대한 상대 비교가 아닌 최소한 전 수명 기간 동안의 운영과 효율에 대한 전 수명 비용 관리가 기본이다. 즉 신뢰성을 보증할 수 없거나, 유수율·누수율의 데이터 불확도 보증이 어려운 경우에 얻어진 데이터의 신뢰성 또한 절대적으로 불명확해질 것이다.

10) 훈련 및 교육
지금까지 살펴본 모든 방법과 기술 적용 과정에서 가장 중요한 것은 운영자와 수도사업자들에 대한 교육과 훈련이며, 훈련 및 교육은 지역에서 중요한 문제로 대두되고, 가장 효율적인 방법으로 물을 관리하기 위해 잘 입증된 많은 기술에 대한 인식을 높일 필요가 있다.
정기적이고 주기적인 교육훈련을 통해 목표와 가치를 공유하고, 새로운 기술에 대한 접근 방법과 적용 방안을 함께 수립하고 수행할 수 있는 효과적인 교육훈련이 필수적으로 요구된다.

결 론

수돗물의 공급과 관리를 누수 없이, 적정 압력으로 안정적으로 공급하는 수도사업자의 사명을 달성할 수 있도록 블록 시스템의 구축과 운영 및 다양한 누수 저감과 탐지 기법 등을 소개하였다.

이러한 다양한 방법론들의 적용을 통해 자원의 원천적인 절감과 에너지 사용량의 최적화 및 운영 효율화를 통한 관리의 지능화도 함께 달성할 수 있다. 마지막으로, 요구되는 제품과 기술의 효율성을 달성하기 위하여 선정 수준과 투자 수준을 결정할 수 있음을 확인할 수 있었다.

올바른 제품과 우수한 품질의 적용을 현장 여건에 맞게 활용할 수 있다면 본질적으로 바른 방법이다. 관련 있는 사업자들에 대한 교육훈련을 통해 기술과 가치를 공유하고, 향상시킬 수 있을 때 비로소 적합한 관망 관리와 누수 절감을 기대할 수 있다.

미래에 요구되는 다양한 접근법의 관리 기술은 다양한 사업자와 참여자들의 협력으로 달성할 수 있다. 문제 해결에 더욱 도움이 되는 지능화와 스마트화가 이를 앞당길 수 있다.

<참조 기술 기준 자료>
1. 정수장 기술진단 매뉴얼(2008.12, 환경부)
2. 상수도 관망진단 매뉴얼(2007.12, 환경부)
3. 유수율 제고사업 추진 매뉴얼(2007.12, 환경부)
4. 상수관망 최적관리 기술안내서(2010.11, 환경부)
5. 상수도설계기준(2017, 한국상하수도협회)
6. 상수도관망의 기술진단 범위 및 시행방법 등에 대한 고시(2012. 7, 환경부)

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