상수도 네트워크의 내진 복원력 평가

Abstract

본 연구에서는 상수도 네트워크의 흐름에 기반한 종합적인 내진 복원력 평가 방법을 제안하고자 한다. 복원력을 평가하는 주된 목적은 지진과 같은 외부 하중에 시스템에 전달되었을 때 기능저하를 평가하고, 이를 회복하기 위한 회복력 곡선을 예측하는 것이다. 복원력 평가 모델은 입력 지진 산정, 수리해석, 네트워크 시설물의 회복 계획을 포함한 3가지 단계로 구성되어있다. 입력지진 단계에서는 지반운동방정식을 채택하여 지반운동의 불확실성이 고려되며, 수리해석 단계에서는 EPANET에 기반한 시스템의 관망해석이 수행된다. 또한 마지막 회복단게에서는 네트워크 시설물의 복구에 따른 시스템 성능 평가와 피해 비용을 산출하게 된다. 본 연구에서 제안된 종합적인 모델의 수치해석을 위하여 MATLAB 기반의 컴퓨터 코드를 개발하였고, Pressure driven analysis (PDA)를 도입하여 비정상상태의 시스템 관망해석을 가능하게 하였다. 제안된 방법론의 실증을 위하여 대한민국 A도시의 실제 상수도 네트워크를 채택하였으며, 지리정보시스템에 기반하여 상수도 네트워크를 재구성하였다. 수치해석결과 지진의 규모와 전력시설물과의 상호 의존성이 증가할수록 지진 직후 회복력 곡선의 회복기울기가 감소하는 경향을 나타냈으며, 완전히 복구가 이루어지는데 더 오랜 시간이 소요되는 것을 확인 할 수 있었다.