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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 강두선
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 경희대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수49
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지금까지 우리나라의 지진피해는 타 국가에 비해 상대적으로 크지 않았지만, 최근 지진발생 빈도가 점차적으로 증가함에 따라 사회기반 시설물의 지진에 대한 대비가 필요한 실정이다. 지진에 대한 사전 대책은 시설물 계획단계에서의 내진설계와 기존 시설물의 내진보강 등을 예로 들 수 있다. 이러한 사전대책은 피해경감을 위해 필수적이지만, 피해가 발생할 수밖에 없는 자연재해의 특성상 지진 피해 발생 이후의 복구를 위한 효율적인 방안이 제시되지 않는다면 장기적인 손실이 초래되는 것은 자명한 사실이다. 국내의 경우, 지진에 대비하기 위해 전력, 도로 및 교량 시스템 등과 같이 지상에 설치된 라이프라인 시스템(Lifeline system)의 내진설계에 대한 기준 및 연구는 점차 강화, 보완되고 있으나, 대부분 지하에 매설되어 있는 상수관망 시스템의 내진설계 및 관련 연구는 상대적으로 취약한 상황이다. 더불어, 사후복구 차원에서의 복원력 향상을 위한 연구 및 대책 수립은 더욱 미흡한 실정이다. 본 논문은 지진 발생 후 상수관망 시스템의 복구방안을 모델링하고, 이를 국내 대규모 상수관망 시스템에 적용한 첫 번째 사례이며, 이를 통해 신속한 복구와 피해저감 방안을 제시할 수 있다는 점에서 의의가 있다.
본 연구에서는 상수관망에 대한 지진 피해 및 복구상황을 모의하고, 정밀한 수리해석을 통해 실제 지진 발생 후 신속하고 효율적인 지진 피해 복구 전략을 수립할 수 있도록 복구 방안을 제시할 수 있는 컴퓨터 기반의 시뮬레이션 모형을 개발하였다. 본 모형은 미국 환경청(US EPA)에서 개발한 관망 수리해석 모형인 EPANET과 Mathwork사의 공학용 프로그래밍 언어인 MATLAB을 사용하여 개발하였으며, 실제 지진 피해 상황을 모의하고 관망 수리해석을 통해 시스템의 취약도 및 시간에 따른 시스템의 복구 진행상황을 정량화 할 수 있도록 구성하였다. 해당 시뮬레이션 모형을 통해 지진 피해에 따른 복구 소요시간 예측, 복구 소요자원 산출, 사후복구 과정 및 절차, 그리고 시?공간적 복구 양상 등을 제시하고 해당 시스템에 적용이 가능한 가장 효과적인 복구 전략을 수립하는데 도움을 줌으로써 의사결정 시스템의 역할을 수행할 수 있을 것이라 판단된다. 또한, 상수관망의 지진 피해 사후 복구와 관련한 실무자의 교육 및 훈련에 활용할 수 있으며 지진과 같은 긴급 상황에 효율적으로 대처할 수 있도록 도움을 줄 것으로 기대한다.
본 연구에서는 상수관망에 대한 지진 피해 및 복구상황을 모의하고, 정밀한 수리해석을 통해 실제 지진 발생 후 신속하고 효율적인 지진 피해 복구 전략을 수립할 수 있도록 복구 방안을 제시할 수 있는 컴퓨터 기반의 시뮬레이션 모형을 개발하였다. 본 모형은 미국 환경청(US EPA)에서 개발한 관망 수리해석 모형인 EPANET과 Mathwork사의 공학용 프로그래밍 언어인 MATLAB을 사용하여 개발하였으며, 실제 지진 피해 상황을 모의하고 관망 수리해석을 통해 시스템의 취약도 및 시간에 따른 시스템의 복구 진행상황을 정량화 할 수 있도록 구성하였다. 해당 시뮬레이션 모형을 통해 지진 피해에 따른 복구 소요시간 예측, 복구 소요자원 산출, 사후복구 과정 및 절차, 그리고 시?공간적 복구 양상 등을 제시하고 해당 시스템에 적용이 가능한 가장 효과적인 복구 전략을 수립하는데 도움을 줌으로써 의사결정 시스템의 역할을 수행할 수 있을 것이라 판단된다. 또한, 상수관망의 지진 피해 사후 복구와 관련한 실무자의 교육 및 훈련에 활용할 수 있으며 지진과 같은 긴급 상황에 효율적으로 대처할 수 있도록 도움을 줄 것으로 기대한다.
목차
목 차제 1장 서 론 11.1. 연구 배경 11.2. 연구 목적 31.3. 논문 구성 4제 2장 연구동향 5제 3장 지진피해 복구 시뮬레이션 모형 83.1. 모형의 구성 83.2. 상수관망 시스템의 지진피해 모의 103.2.1. 취약도 함수 및 지진 모의 103.2.1.1. 위치 및 강도 113.2.1.2. 지진파 감쇠 113.2.1.3. 배수지 및 펌프시설 123.2.1.4. 관로 163.3. 상수관망 시스템의 구성요소 상태 결정 방법 213.3.1. 관로의 피해 상태 결정 213.3.2. 관로의 수리 시간 233.3.3. 배수지(Tank)의 피해 상태 결정 243.3.3. 펌프시설의 피해 상태 결정 253.4. 상수관망 시스템의 수리해석 모의 263.4.1. 관로의 피해에 따른 손실량 산정 263.4.2. 관로의 피해 수리해석 및 복구 모의 283.4.3. 기타 시설물 피해 수리해석 323.4.4. 부압(Negative pressure) 처리 343.4.5. 시간 변화 모의 (Extended Period Simulation) 353.5. 상수관망 시스템의 복구 모의 옵션 353.5.1. 용수공급지수와 시스템 복원곡선 353.5.2. 복구 우선순위 393.5.3. 복구 인력 이동 모의 403.5.4. 1차 긴급복구와 2차 복구 413.6. 모형의 가정 42제 4장 국내 상수관망 시스템의 복구 프로그램 모형 적용 434.1. 적용 시스템 개요 444.2. 적용 방법 454.3. 적용 결과 484.3.1. 지진 모의(Monte-carlo simulation) 결과 484.3.2. 복구 시뮬레이션 결과 및 민감도 분석 494.4. 모형의 추가 결과 544.4.1. 시?공간별 복구 양상 544.4.2. 복구 인력 통계 자료 604.4.3. 배수지 수위 자료 61제 5장 결론 및 향후 연구 645.1. 결 론 645.2. 향후 연구 65Reference 67감사의 글 72
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