문서번호	전략연구과-3678
결재일자	2020. 11. 2.
공개여부	부분공개(7)
방침번호

		시 민
주무관	전략연구과장
김나은	11/02 김세철

미국수도협회 온라인세미나

(AWWA Webinar) 참가 결과 보고

2020. 11

미래전략연구센터

전략연구과

미국수도협회 온라인 세미나
(AWWA Webinar) 참가 결과 보고

Ⅰ		온라인 세미나 개요

○ 주관기관: 미국 수도협회(AWWA)

○ 개최일시: 2020. 10. 14.

○ 참여방법: 인터넷을 통한 온라인 세미나 참가

○ 주   제: Applying Real-Time Hydraulic Models to Everyday Operations

순 서	제 목	발표자
주제 1	Optimizing Utility Functions with Real time Hydraulic Models and Sensor Data (데이터 통합 및 센서사용)	Sri Kamojjala, P.E., D.WRE Senior Engineer Las Vegas Valley Water District
주제 2	Introduction to Real Time Modeling (실시간 모델링 기술)	Matt Sellers Product Manager Sedaru
주제 3	South Central Connecticut Regional Water Authority Application of Real Time Hydraulic Model & Water Loss Tool (응용 프로그램)	Tiffany Lufkin Senior Planning Engineer South Central Connecticut Regional Water Authority

Ⅱ		세미나 주요 내용

□ 개요 (Real Time Hydraulic Model)

○ 배   경

변화를 예측하고 다양한 조건에 보다 효율적으로 대응이 가능하여 일상적 및 장기적인 전략적 과제를 해결하기 위함

○ 적용범위

에너지 최적화, 배전 제어실 교육, 운영 영향 예측, 변화하는 수요 조건에 대한 대응, 비상 관리 등

○ 필 요 성

운영자 및 기술직원 효율성 향상 :성능 모니터링 및 오작동 감지, SCADA 보완

수질 개선 : 네트워크 수질 평가로 실시간 수질 확인, 오염사고 추적

고객 서비스 : 고장 감지 시간 단축, 사고 후 반응성 향상

누수 관리 : 전송 네트워크의 누수 감지, 신속한 대처방법 제시로 누수 감소

에너지 최적화 : 에너지 절약 – CO2 절약 – 비용 절약

초기 응용 프로그램	현재 / 새로운 애플리케이션
마스터 계획 개발 검토 수질	실시간 운영 / 에너지 계획 비상 대응 종료 분석 자산 관리

○ 주요내용

실시간 모델링 기술(데이터 통합, 센서 등)

적용 사례

시스템 요구 사항

□ 기술현황

○ 실시간 모델링

오프라인 모델링 조건과 수동 유지 보수방식 극복

압력, 흐름, 레벨 등을 변경하여 모델링 수립하고 평가하여 SCADA, GIS 및 기타 정보 시스템의 점진적인 개선으로 조건이 점점 발전되고 있음

실시간 모델링 기술과정

○ 데이터 통합

실시간 모델링 기술은 데이터를 통합하는 것(이용자 기능과 데이터 소스)

통합 도구는 데이터 간소화 및 자동화 프로세스를 사용하여 데이터 정확성 향상과 데이터 중복 감소 및 사용자의 효율성을 향상시킴

이용자 기능 통합	데이터 소스 통합

○ SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)/센서와 모델 통합

현재 시스템 상태를 얻고, 시뮬레이션 실행, 프로젝트 시스템 운영, SCADA 위치 사이에 덧붙임, 모델 예측과 비교 등이 가능

프로젝트 시스템 운영에서 급수장 레벨은 언제든지 SCADA에서 가져와서 미래의 시스템 상태 예측 가능

장점은 실시간 네트워크 운영 이해(현재 시스템 성능, 향후 시나리오 및 과거 시스템 성능 포렌식 분석), 비정상 상태를 위한 모니터링 시스템(계획 대 실제 비교), 비상 대응, 운영 계획 개발, 교정, 자산 보호 / 관리 등

○ 센서 사용

무선 센서의 이점은 언제 어디서나 이동성과 편의성, 빠른 설치 및 저렴한 비용, 시스템 조건 배포의 식별 및 통지 현장 문제 식별, SCADA 측정 및 모델 결과 확인을 통한 운영 문제 해결, 자산에 이상적 보호 및 비상 대응

○ 비상대응

기존의 문제점은 분배시스템의 오염, 서비스와 화재 예방에 약하고, 홍수 및 사유재산 피해에 노출됨

실시간 모델은 최소설정 기간과 여러 시나리오를 빠르게 생성하고, 모델링 오류감소 및 체계적인 대응 촉진

○ 최적화 모듈

누수관리 : 배전망 DMA, 전송 네트워크의 누수 감지

압력 최적화 : 네트워크의 소비 변동을 고려하여 펌프 또는 압력 제어 밸브에 대한 설정 값을 자동으로 제공 → SCADA 시스템으로 재전송 → 물 손실과 관련 펌핑, 생산 및 화학 처리 비용을 줄이고 후속 CO2 배출량 줄임

펌프 및 저수지 최적화 : 수요 일정, 저수지의 저장 용량, 전력 비용, 기타 운영 비용, 용량을 고려하면서 주어진 기간 동안 파이프 라인 시스템에 대한 최적의 펌핑 일정 결정 → SCADA 시스템으로 재전송 → 비용 최소화

□ 적용사례

1) LVVWD(Las Vegas Valley Water District) 분배 시스템

○ 개요

수도 시설은 감독 제어, 수집 시스템을 네트워크 시뮬레이션 모델과 통합하는 기술이 필요하고, 통합 플랫폼으로 실시간 스마트 수도망 의사 결정 지원 시스템(SWNDSS)이 기반이 되어야하고, 이는 Las Vegas에 있는 Las Vegas Valley Water District의 연구 결과임

○ 내용

- 실시간 네트워크 사용, 일일 운영 계획 개발, 시뮬레이션 모델로 에너지 및 수질 관리, 수력 모델 보정, 계획된 시설 중단을 관리하고 비상 대응 지원

- 다중 기간 누출 분석에 대한 수요 변동. 따라서 단기 물 수요 예측, 모델 조건부 프로세서를 활용하여 미래 수요 예측

- 펌핑 일일 운영 계획 개발 도구는 모델과 직접 연결되어 스프레드 시트와 같은 인터페이스를 통해 펌프제어를 변경, 펌프 상태 확인 가능

○ 결과물

-  Energy and Water Quality Management System(EWQMS)에 시뮬레이션 데이터로드

: 원수 수준, 펌핑 일정 자동 생성

- ′04 년과 ′05 년에 일일 운영 계획이 수립 되어 프로세스가 처음 구현되었고, 실시간 모델링의 효과로 인해 TTHM 제어에서 시스템을 보다 더 잘 모니터링하고 있으며 또한 에너지 소비가 크게 감소함

- 펌핑 일정 최적화, 현장 조건에 적용하여 에너지 절약 실현

2) 물 손실 도구 실시간 모델 적용

○ 스마트 운영 구현

실시간 모델	물 손실 도구
SCADA 정보의 안전한 통신 설정 점 및 작동 규칙 문서화 업데이트 및 보정 된 유압 모델 에너지 요금 및 구조	새로 사용 가능한 AMI 데이터의 고급 적용 (시간별 읽기) SCADA와 소비 데이터 간의 관계 매핑 레거시 데이터 오류 발견

□ 요구사항

○ 현재 네트워크 및 기존 관리 시스템에 대한 일반 데이터 제공

-  네트워크의 크기, 구조, 네트워크의 유량 및 압력 트랜스미터의 수와 위치, 지역 측정 구역 (DMA) 및 압력 구역의 구현 수준

○ 물 수송 및 유통 네트워크 모델을 구축하는 데 필요한 데이터의 가용성 확인

-  지리적 데이터

모든 파이프 및 장비에 대한 데이터는 GIS에서 사용할 수 있어야함

GIS 데이터가 없는 경우 최신 CAD 도면 및 P & ID가 사용됨

필요한 데이터에는 파이프라인 레이아웃이 포함되어야함

-  장비 별 데이터

펌프 (예 : 곡선, 압력 측정, 펌프 상태 및 VFD 인 경우 속도)

밸브 (예 : 특성, 상태, 개방 정도 등)

기타 : 탱크 / 저장소, 장비 (예 : 염소), 유량 미터, 압력계

-  소비 데이터 및 기타 시간 종속 데이터

모든 소비 지점에서의 소비는 시계열의 과거 기록 또는 해당 기간의 소비 패턴과 함께 지정된 기간 동안의 총 소비로 나타냄

Ⅲ		보고자 의견

○ 실제 적용 연구 사례와 이를 적용할 수 있는 기술적 요구 사항을 제시하였고, 이를 통해 일반적인 응용 분야 이해와 운영 중 사건에 대한 사전 대응, 프로세스, 구성 요소를 이해하는데 유익하였음

○ Real Time Hydraulic Model은 물 절약과 시스템의 효율성을 개선하는 효과적인 방법으로 보이고, 정수 시설의 현재 상황을 파악하여 적용가능성 및 적용시 기대효과에 대한 검토가 필요해보임

붙  임 : 세미나 발표자료.  끝.