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[2025-23호] ETRI, 디지털기술로 상수도 관망관리 혁신한다

ETRI, 디지털기술로 상수도 관망관리 혁신한다

- 상수관망 운영·유지관리 효율성 위한 디지털 관제시스템 개발

- 대구 실증화 수행 중, 전국 광역자치단체 확장해 기술 고도화 추진

국내 연구진이 상수도의 관망(管網)관리 분야에서 기술혁신을 선도할 수 있는 기술개발에 성공했다.

향후 상수도 관리의 효율성 증대에 큰 역할을 할 것으로 기대된다.

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 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.

하지만, ETRI가 개발한 본 시스템은 이를 통합해서 한 눈에 볼 수 있도록 관리할 수 있다.

본 시스템에 구현된 데이터 기반 AI모델은 통신오류나 센서 오작동 등으로 인해 생길 수 있는 이상데이터에 강인하게 동작할 수 있도록 설계되어 있다.

아울러, 최신 데이터 특성을 반영하기 위해 주기적으로 업데이트된다.

본 시스템에서 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 탑재되어 있다.

그리고 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 하여, 관리자가 상수관망을 효과적으로 운영하고 유지관리하는 데 필요한 실질적이고 유용한 정보를 제공한다.

현재 대구광역시 상수도사업본부 관할 1개 중구역에 개발된 시스템의 현장실증을 성공적으로 수행하고 있다.

현장적용성, 확장성 및 신뢰성을 높이기 위한 시스템 고도화 작업을 진행하고 있다.

ETRI 연구진들은 지난해 국내 최대 규모의 물산업 전문 전시회인 ‘2024 워터코리아’, 세계적인 물산업 관련 전시회인 미국 ‘ACE24’에 참가해 관련 전문가들로부터 큰 호응을 얻었다.

아울러 지난해, 대구 엑스코에서 개최된 미래혁신기술박람회 ‘FIX 2024’와 ‘2024 대한민국국제물주간’에도 참가해 큰 관심을 받았다.

본 시스템은 상수관망의 상태를 실시간으로 통합 모니터링해 관망의 안전성·효율성을 극대화하고 수돗물의 품질을 높여 수도 서비스의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한 상수관망의 거동을 종합적으로 모의‧예측하여 정확한 의사결정을 지원하고 불필요한 운영·유지관리 비용을 절감할 수 있다.

대구광역시 백동현 상수도사업본부 본부장은 “대구 물클러스트 입주기업에서 개발중인 통합상수관망관리 시스템이 가상 현실이 아니라, 현장에서 실용적이고, 고도화될 수 있도록 테스트베드 및 데이터 공유 등 적극적인 지원을 하겠다”라고 말했다.

ETRI 대경권연구본부 변우진 본부장은 “본 시스템에는 상수관망의 누수탐지 등 디지털 핵심기술이 탑재되어 있다. 향후에는 개발된 시스템을 고도화하고 국내 상수도 관망관리 기술을 세계 최고 수준으로 높이는데 기여할 생각이다”라고 밝혔다.

향후 연구진은 본 성과를 바탕으로 전국 광역자치단체로 실증 구역을 확산하여 기술 고도화에 나설 계획이다.

본 성과는 과학기술정보통신부에서 지원하는 DGIST 일반사업의 결과물이다. <보도자료 본문 끝>

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