상수도 시스템의 운영 및 유지관리 의사결정 지원을 위한 시스템다이내믹스 모형의 개발

Abstract

본 논문에서는 시스템다이내믹스(System Dynamics, SD) 방법론에 입각하여 상수도 시스템의 운영에 내재된 피드백 루프 메커니즘(feedback loop mechanism)을 상수관로의 유지관리와 연관하여 규명하고, 관로 상태의 변화가 전체 시스템에 미치는 영향을포함한 상수도 시스템의 운영지표를예측하여 상수도 시스템의 효율적인운영 및 유지관리를 지원할 수 있는 SD 컴퓨터 모의 모형(simulation model)을 개발하였다. 개발된 모형은 물 공급(water supply) 모형, 관로 유지 관리(pipe maintenance) 모형 및 상수도 재정(water supply business finance) 모형으로 구성된다. 연구대상 지역 상수도 시스템의 운영 자료를 개발된 모형에 적용하여 모형을 검증하고 시스템의 과거 및 미래의 운영 상태를 추정하였으며, 시스템의 운영에 큰 영향을 미치는 정책 지렛대를 발견하였다. 정책 지렛대 발견을 위해 모형의 외부변수의 변화에 대한 연구대상 시스템의 주요 운영지표의 민감도가 분석되었는데 관로의 유지관리에 연관된 외부변수는 누수수량과 관로의 변화에는 큰 영향을 끼치나, 유수율을 비롯한 주요 운영지표에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 관로의 유지관리와 유수율과 같은 주요 운영지표 간의 관계를 보다 정확히 모형화하기 위해서는 관로의 누수 또는 사고로 인해 발생하는 사회적 비용의 발생과 그 전파 메카니즘이 모형화되어야 할 것으로 분석된다. In this paper the feedback loop mechanisms that are inherent in the management of water supply systems were identified based on the system dynamics modeling methodology. As a result, a system dynamics (SD) computer simulation model that can be used to aid efficient management of water supply systems was developed. The developed SD model can be used to predict operating conditions of water supply systems including the effects of pipe maintenance on the entire system. The developed model is consisted of water supply, pipe maintenance and water supply business finance model. The operation and maintenance data from a study water supply system were used to verify the model and to predict the past and future operating conditions of the system. The policy leverage that greatly affects the operating condition was evaluated by the sensitivity analyses for the operational indices due to changes in the exogenous variables. It was found that while the pipe maintenance related exogenous variables had great effects on the leakage and conditions of pipes, they did not have great effects on the major operational indices such as revenue water ratio. It is considered that the social costs due to leaks and pipe breaks and the corresponding mechanism of propagation of the costs must be modeled to better evaluate the effects of pipe maintenance on the operational conditions of water supply systems.