누수저감 및 절수기 교체를 통한 물 절약량 산정 -1편

근대적 개념의 상수도가 도입된 이후로 현재의 상수도는 보급률과 수처리 기술의 향상 등 괄목할 만한 발전과 성장을 이루어 왔습니다. 2019년 기준으로 매립되어있는 수도관은 전체 22만 2,259km로, 전년 대비 5,108km 증가하여 우리나라의 상수도 보급률은 99.3%를 달성하였고 이는 거의 모든 국민이 수돗물을 사용하고 있는 것을 의미합니다. 이처럼 높은 상수도 보급률을 유지하기 위해선 매설되어있는 상수관에 주목할 필요가 있습니다. 상수관은 재질에 따라 사용 연한이 달라지지만, 매설된 지 30년이 지나면 내식성을 가진 관이라도 녹이 발생하는 것이 일반적입니다. 재질을 불문하고 통상 20년이 지나면 “노후관”이라고 말하며 환경부가 공개한 2019 상수도통계에 의하면 매립된 지 21년이 지난 상수도관은 전체 34%로 상당히 큰 부분을 차지하고 있습니다.

전국 상수도관 관로별 매립년수

노후관의 부식은 녹물 발생과 더불어 누수 발생의 원인이 되는데요. 실제 2019년 기준 전국 누수율은 10.5% 누수로 인한 손실은 수천억 원을 넘어서고 있습니다. 즉, 상수도 시스템을 유지, 보완하기 위해선 노후관 관리와 누수관 교체가 반드시 진행되어야 하고 이미 우리나라에선 유수율을 높이기 위해 누수 저감에 주목하고 있다. 따라서 이번 프로젝트 역시 이러한 누수 실태에 주목하여 고려대학교 세종캠퍼스의 관망도를 이해하고 실제 교내 야간 최소유량 측정을 통해 누수를 추정하고자 합니다. 더불어 과도한 물 사용으로 인해 낭비되는 물을 줄이기 위해 교내 절수기 교체를 통한 물 절약 가능량을 산정하여 최종적으로 캠퍼스 누수 저감 사업 및 절수기 교체 시 어느 정도 수준까지 물을 절약할 수 있는지 분석해볼 계획입니다. 끝으로 기존의 수자원 공사의 물 절약 전문업인 WASCO(WAter Saving COmpany)를 토대로 다양한 국내외 물 절약 사업 사례조사와 폭넓은 아이디어 회의를 통해 새로운 물 절약 사업 모델을 제시함으로써 우리나라 물 절약에 보탬이 되고자 합니다.

 

괸련이론

상수도 시스템

우리나라 상수도 시스템은 위와 같이 크게 3단계 계통과 4개의 관으로 나눌 수 있습니다. 첫 번째는 ‘취·도수 계통’으로 고려대학교 세종캠퍼스의 경우 수원에 위치한 대청댐을 취수원으로 두고 있습니다. 취수장에서 취수된 물은 정수장까지 ‘도수관’을 통해 이동되고 그다음은 ‘송수 계통’으로 교내의 경우 청주정수장에서 광역 상수도 형태로 정수처리되고 정수된 물은 다시 한번 ‘송수관’을 타고 배수지로 갑니다. 여기부터는 ‘배수 계통’으로, 배수지에 물을 저장해놓고 공급량을 조절하며 안정적으로 공급하는 기능을 합니다. 배수지의 물은 ‘배수관’을 타고 다시 한번 물탱크에 모이며 최종적으로 ‘급수관’을 타고 급수처에 도착합니다.

 

제목에 쓰여있는 누수, 여기서 누수란 무엇일까요?

누수란 물의 사용 목적 외로 새거나 흘러나가는 현상을 의미하며 공급처로 도달하기 전 상수도관의 틈 사이로 유출되는 것을 말합니다. 주로 상·하수도, 오수관, 남방관 등에서 부식이나 배관 자재의 변질, 나사, 용접, 조인트 등 접합부 이음 불량, 열 변화에 따른 신축성 불량, 시공자 부주의, 포장 두께. 대형 차량에 의한 노면 하중 공사에 의한 손상 등으로 발생하게 됩니다. 누수에는 온도 차에 의해 생기는 결로, 빗물에 의한 누수, 욕실 방수층 부실로 인한 누수도 포함됩니다.

이것을 간단하게 표로 나타내면 다음과 같아요.

구분	특징
크랙에 의한 누수	빗물에 의해 새는 누수, 하수관 파열로 인한 누수, 방수층 부실로 인한 누수로 인한 누수 등을 말하며 압력을 동반하지 않는다.
결로에 의한 누수	결로란 여름에 차가운 냉수 컵에 물방울이 맺히는 것과 같이 내부와 외부의 온도 차이로 인한 물방울 맺힘 현상을 말한다. 대개는 겨울철에 발생하며, 보온 처리가 잘못된 주택에서 발생한다. 기온이 올라가는 낮에는 사라진다는 특징이 있다.
배관에 의한 누수(내부)	옥내에 매립된 배관에서 발생하는 누수를 말하며, 아랫집 주민에 대해 피해를 주고 내장재 및 마감재 등의 물질적 피해와 주거 생활의 불편함을 가져온다.
배관에 의한 누수(외부)	옥외 땅속에 매립된 배관에서 발생하는 누수를 말하며, 상당액의 금전적 피해와 지반침하 등으로 인한 2차적 피해를 유발한다.

이러한 누수를 확인하는 방법에는 다음과 같은 4단계로 이루어져 있습니다.

 누수 탐사 방법

[1단계] 유량 감시에 의한 누수인지

[2단계] 단계시험 또는 누수 노이즈 로거를 통한 누수 구관 확인

⇒ 단계시험: 유량을 측정하면서 관로 구간별(단계) 밸브를 순서대로 차단하여 급격한 유량 변화를 감시하는 시험법으로 누수가 발생하는 블록에서 주로 누수 구간을 파악하기 위해 사용되는 시험법입니다.

⇒ 누수 노이즈 로거: 밸브 등 수도시설에 센서를 설치하여 누수음을 청음 하는 것

[3단계] 청음 및 상관식 누수 탐사 장비 또는 인라인 누수 탐사 기술에 의한 누수 탐사

⇒ 상관식 누수 탐사: 센서 2개를 제수 밸브 및 노출된 관 양 끝점 2개에 설치 후 관의 구경, 재질, 길이 등 관이 입력하면 지상 위에서 센서의 신호를 있고 없음으로 구분을 지어 입력받아 자동으로 누수 지점을 산출하여 모니터로 보여주는 장비를 이용한 탐사 방법

[4단계] 위의 방법들을 통해 누수 지점 확인 및 공사

 

2.3 야간 최소유량 측정법

 야간 최소유량

야간 최소유량(Minimum Night Flow; NFMs)은 사용량이 최소인 야간시간대 동안 어떤 배수 관망 혹은 구획으로 유입되는 유량으로, 구역 내 가정과 비 가정에서 야간 최소유량이 발생할 때 일정 시간 동안 유입되는 유량을 실측함으로써 구할 수 있습니다.

주간에는 측정 대상 구역 내의 사용자들이 물을 어떻게 얼마나 사용하는지에 따라 구역 유입 유량이 크게 변동하고 또한 모든 사용자의 물 사용 패턴이 다르므로 이를 정확히 측정 혹은 예측한다는 것이 불가능합니다. 이 때문에 비교적 사용량이 적어서 구역 유입량이 가장 최소로 되는 시간에 유량을 측정하면 그때에는 사용량에 의한 편차가 줄어들게 되고 구역 유입량에 대한 손실량(누수량)의 비율이 가장 크게 나타납니다. 이를 이용하여 야간 최소유량 측정법은 임의 구역에서의 배수량을 일정 기간 측정하고, 그 기간 내의 최소 유량을 누수 존재량으로 추정하는 방법입니다.

 

이렇게 누수 저감 및 절수기 교체를 통한 물 절약량 산정에 관하여 누수, 상수도 시스템, 야간 최소유량 측정법에 대해서 알아봤는데요. 이어서 다음 포스팅에서는 해당 프로젝트에 대해서 추가로 필요한 이론과 수행 방법에 대해서 설명해드리겠습니다.

 

다음 포스팅에서 만나요!