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물의 재이용

물 재이용제출일자전공과목학번담당교수이름목차서론본론2.1 물 재이용 개념2.1.1 국내 물 사용 현황2.1.2 물 재이용 필요성2.2 물 재이용 정책2.2.1 국내 물 재이용 정책2.2.2 국외 물 재이용 정책2.3 물 재이용 현황2.3.1 빗물 이용 현황2.3.2 중수도 이용현황2.3.3 하수처리수 재이용 현황2.4 국내외 물 재이용 사례2.4.1 국내 사례2.4.2 국외 사례결론참고문헌서론전 세계적으로 지속적인 인구증가와 도시화 및 산업화로 인한 경제성장으로 물 수요는 급격히 증가하고 있지만, 기후변화에 따른 수자원의 지역적 편차, 지표수 및 지하수 오염, 물 공급의 한계와 수요 급증으로 인한 불균형으로 물 부족 문제가 심화될 전망이므로 중장기적으로 물 부족에 대비하기 위한 대책 마련이 필요하다. 이러한 문제를 해결하고자 이미 선진국에서는 기후위기 대응을 위한 대체수자원의 필요성 증가, 물 순환 건전성확보 기여, 오염부하량 감소에 따른 수질개선, 글로벌 하수 재이용시장 성장에 맞춘 물 산업 육성 등을 목적으로 물 재이용 산업이 지속적으로 증대되고 있다.한편 우리나라는 강수량 비중이 여름철에 집중되어 있어 계절별 편차가 심하고, 이용 가능한 수자원 중 29%가 바다로 유출되는 등 물이용에 취약한 특성을 지닌다. 1인당 이용 가능한 담수의 양이 인당1,447m3으로 매우 낮고, 하천 취수율은 약 36%로 OECD 국가 중 물 스트레스가 높은 수준에 속한다.기존 도시의 물관리 패러다임은 홍수 또는 침수를 예방하기 위한 인공적인 빠른 배수와 수질관리를 위한 오염배출원 위주의 관리 및 대규모 광역수처리 시스템 구축 등으로 진행되어 왔으며, 이러한 패러다임은 전 지구적 기후변화 영향과 함께 건전한 물순환시스템의 왜곡과 새로운 환경오염물질의 자연수체로서 직접적인 배출의 결과를 초래하여, 방대한 재정투자와 노력에도 불구하고 에너지 수요의 증가, 도시 건천화 문제, 침수, 극한 가뭄 및 홍수 취약성 증대, 환경오염물질 유출 위험성 증가 등 끊임없는 문제점을 유발하고 있다.이수가 양호했으나, 독일, 일본, 미국, 프랑스, 네덜란드, 영국 등 대부분의 선진국보다 물 빈곤 지수가 낮게 나타났다.2016년 국토부의 수자원 장기종합계획에 따르면 국내 전체 물 이용량은 386억m3으로 그 중 수자원 이용량은 372억m3, 물 재이용량은 14억m3으로 수자원 이용량 대비 4%를 차지하는 것으로 나타났다. 또한 2013년 한국의 1일 1인당 물 사용량(전용공업용수 제외)은 335L로 15년 전인 1998년도의 395L에서 감소하고 있는 추세이나 그동안 급수인구는 천명 가까이 늘었고, 1일 총 급수량은 1998년 기준 15,873 천㎡에서 2013년 16,734천㎡로 약 861천㎡ 가량 증가한 것으로 보아 급수 인구와 급수량이 증가하였음을 확인할 수 있다.연도별 수도요금 변화과정을 살펴보면 수도요금의 평균단가는 307원/m3에서 2013년 660.4원/m3, 총괄 원가가 849.3원/m3으로 수도요금 현실화율이 77.8%로 측정되었다. 업종별 수도요금 분석 결과 수도요금 부과액과 부과량은 가정용과 영업용이 압도적으로 많아 전체의 88.1%를 차지하고 있었다.2) 물 재이용 필요성물 재이용은 가뭄 등의 극한상황과 지역적 물 공급 안정성, 형평성 확보 차원에서 물 재이용 등의 대체수자원을 확보하기 위한 대안이 필요하다. 또한 도시화에 따른 불투수면적의 증가로 홍수의 위험이 증가하며, 건천화로 인한 수질 악화 등 물 이용과 물환경보전에 미치는 영향과 이슈를 고려한 물 재이용전략을 마련할 필요성이 있다. 그 필요성은 다음과 같이 정리한다.물 순환의 건전성 확보: 자연적으로 가용한 수자원의 의존도를 줄여 나가면서 중수도, 하수처리수 재이용, 빗물이용 등 지속가능한 물 순환을 적극적으로 추진한다.지역적 물 부족 해소: 고도처리에 따라 수질이 양호하고 연중 발생량이 일정한 막대한 양의 하수처리수를 각종 용수로 재이용할 경우 물 수급의 지역적 불균형을 완화할 수 있다.오염부하량 감소에 따른 수질개선: 효과적인 오염부하량의 삭감 수단 중 하나로 추가적인 노력 협의에 따라 이용목적별 수질기준을 정하도록 변경지자체 조례에 따라 빗물이용시설 및 중수도와 같은 물 재이용시설 설치 시 상하수도 요금감면 등 지원을 강화한계하수처리수 재이용 촉진을 위한 관련 법 혹은 계획간 연계성 강화 필요: 물 재이용과 관련된 물 공급·이용과 물 환경에 관한 법·계획간 연계성 부족으로 수자원의 효율적인 배분 및 건전한 물 순환과 환경을 고려한 지속 가능한 하수처리수 재이용 촉진의 한계하수처리수 재이용 공급능력 향상을 위한 제도개선방안 마련 필요: 시설용량 5천㎥/일 이상 의무대상 하수처리시설 증가 정체로 인한 공급확대 제한과 비의무 하수재이용시설 증가에 대한 지원 필요, 장내용수 및 하천유지용수 중심의 한정된 공급 확대로 장외용수 재이용 확대방안 정착에 한계실수요를 기반으로 한 실효성 있는 공급계획 수립 필요: 시설의 입지 및 지역을 고려하지 않은 재이용시설 확충에 초점이 맞춰진 의무제도 운영으로 장내용수 등 단순 재이용이 많으며 유역과 지자체별 물 수급현황 등 실수요 및 여건을 조사하여 실효성 있는 공급계획 수립 필요3) 물 재이용 추진계획제 2차 물 제이용 기본계획 (2021~2030)비전 : 지속가능한 물 재이용 정착으로 건전한 물 순환 확산목표하수처리수 장외 재이용률 향상 (8%→17%)공업용수의 하수처리수 재이용률 확대 (0.9%→5%)물 재이용으로 73개의 하천 건천화 개선정책 추진 방향7대 추진전략과 세부 17개의 정책과제로 구성된다.지속 가능한 통합 물관리를 지향하는 물 순환이용체계로 제도를 정비한다.유역기반의 합리적 수요를 반영한 물 재이용 실행력을 제고한다.기술개발 지원을 통해 산업발전의 기반을 마련한다.지속가능한 물 순환이용체계 구축물 재이용시설 관리체계 강화유역기반 통합 물관리연계 강화하수처리수 재이용 공업용수 공급 활성화하수처리수 재이용을 활용한 물순환 촉진핵심기술 육성 및 산업발전 지원 강화물 재이용 교육 및 인식 제고물 재이용법 개정빗물이용시설 및 중수도의 설치, 관리절차 변경: 기존 빗물, 중수도 시설은 설치 설은 2000년 이후로 본격적으로 국내에 보급, 확대되기 시작하여 2008년 214개소에서 2014년 1,369개소로 약 540% 증가하였고, 저류조용량은 55천㎥에서 4,357 천㎥으로 증가하였다. 연간사용량은 158천㎥/일에서 6,607천㎥/일로 크게 증가하였으나, 전국의 빗물이용시설 가운데 법적 설치대상에 해당하는 시설은 69개소에 불과하고 나머지 1,300개소는 대부분 자치단체에서 운영하는 건축물에 설치되어 있어 법적 설치대상시설을 확대할 수 있는 제도적인 장치 마련이 필요한 것으로 판단된다.한편 제주특별자치도가 전체 연간 빗물사용량의 87.3%를 사용하였으며, 제주도를 제외한 나머지 자치 단체는 경상남도, 서울특별시, 경기도 순으로 빗물 이용하였다. 빗물은 대표적으로 골프장에서 조경용수로 사용되고, 나머지는 발전용수, 화장실 또는 청소용수 등으로 이용되고 있는 실정이다.2.3.2 중수도 이용현황표 6은 연도별 중수도시설 설치 및 중수도 이용률 변화를 나타낸 것이다. 중수도시설은 2008년 241개소에서 2014년 499개소로 1.07배 증가하였고, 중수도 이용량은 309천㎥/일에서 1,049천㎥/일로 약 2.4배 증가하였다. 2014년 기준 중수도 처리용량 1,568천㎥/일 가운데 1,049 천㎥/일을 이용하고 있어 중수도 이용률은 66.9% 수준을 보이는 것으로 나타났다.전국 중수도시설 중 경기도가 127개소로 가장 많았으며, 서울특별시가 104개소로 두 번째로 많았다. 중수도시설의 처리용량은 경상북도가 459,684㎥/일로 가장 많았고 다음으로 충청남도가 차지한 반면, 중수도 이용량은 충청남도가 286,999㎥/일, 경상북도가 277,547㎥/일로 충청남도가 가장 많은 것으로 나타났다. 한편, 중수도 이용률은 충청북도가 242.7%로 처리용량보다 중수도 이용량이 많은 것으로 조사되었으며, 다음으로 대구광역시, 경기도순으로 나타났다.중수도는 공업용수, 화장실용수, 조경 용수, 청소용수 등으로 다양하게 이용되나, 중수 재이용량의 94%는 개별 공장(폐. 이에 Water Factory 21 하수처리장에서 발생한 처리수를 역삼투막 및 입상활성탄 흡착처리 공정으로 처리한 후 지하수와 혼합하여 지하수로 침투시킴으로써 타 지자체에 의존하는 용수 공급량을 감소시키고, 가뭄 및 해수유입 등 비상 시 일정한 용수를 공급하기 위함이다.적용 기술지하수 보충 시스템(GWR) : 고도 처리된 하수를 차집하고, 이를 주 및 연방 음용수 기준을 충족시키는 수준(시판되는 생수만큼 정화)까지 정화시킨다. 이 시스템에는 정밀여과와 자외선 및 과산화수소를 이용한 고도산화 처리뿐만 아니라 생수 제조업체들이 사용하는 역삼투압법을 포함한 3단계 처리 공정이 이용된다. 각종 하수가 식수로 전환되는 GWR이 가동됨에 따라, 오렌지카운티 주민들은 화장실 오수 등을 정화해 만든 식수를 공급받고 있다.싱가포르 NEWater 싱가포르 NEWater (출처 : 워터저널 )설치 목적 : 싱가포르는 대표적인 물 부족 국가로, 정부 측에서 만성적 식수 부족 문제를 해결하고자 1970년대부터 국가적 차원에서 물자원 확보 방안을 연구한 결과 하수처리수 재이용으로 하루 약 22만 8천m3의 물을 생산하여 물 수요의 30%를 충당한다.전략 : 재이용시설인 'NEWater' 공장에서 다중여과공법을 적용, 재처리한 후 10%는 음용수 등 생활용수로, 70%는 산업용수로 활용한다. 싱가포르 수자원공사(PUB)는 빗물집수, 말레이시아로부터 원수 수입, 하수처리수 재이용, 해수 담수화의 “4가지 수도꼭지”를 개발하여 각 방법의 장단점을 활용, 효과를 극대화하여 지속적으로 안정적인 물 공급을 통해 지속가능한 싱가포르로 거듭나는 것이 정부의 전략이다.일본 시가현일본 최대의 자연 호수인 비와호로 직접 유입하는 하수처리장 중에 야마테라강 주변 가스미가우라 하수처리장은 처리된 하수를 직접 방류하는 것이 아닌 수생식물의 메디아 역할로 질소와 인을 영양소로 섭취한 수생식물을 수확하여 영양물질을 수계로부터 제거하여 방류한다. 지역 주민의 휴식처 및 자연학습장으로도 활용하고 있다.시설개요처리통부

공학/기술| 2023.12.20| 19페이지| 3,000원| 조회(203)

중수도, 환경공학, 고도폐수처리, 빗물이용시설, 물의 재이용, 하폐수 재이용, Gr..

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고도폐수처리의 이해 평가A+최고예요

고도폐수처리고도폐수처리의 이해목차서론본론 (공공하수처리시설 방류수 기준)2.1 고도폐수처리 개요 (고도처리 필요성-영양소 제거)2.2 고도처리 방법2.2.1 잔류 SS 및 잔류 용존물질 제거2.2.2 질소제거 (제거기작의 이해)2.2.3 인 제거2.2.4 질소와 인 동시제거2.4 고도처리 개발동향3. 결론참고문헌서론최근 인구증가와 과학기술의 발전에 따른 산업생산의 급증으로 배출되는 오염물질의 형태가 다양화되고, 신종오염물질이 증가함에 따라 처리 시 다양한 문제가 발생하고 있다. 20세기 이래 합성된 유기화합물의 수는 50만종이 넘어섰고 매년 1만종의 새로운 화합물이 추가되는 만큼, 공공수역에 배출되는 수질오염물질로 인해 생활환경은 물론 인체에 미치는 영향에 대한 우려도 적지 않다. 개인의 건강에 대한 관심과 환경영향에 대한 민감도가 사회적으로 높아졌기에 유출수의 배출 허용 기준이 갈수록 강화되고 있음을 확인할 수 있다.배출허용기준은 1990년 수질오염방지법을 법적 기반으로 하여 BOD 등 유기물질을 중점적으로 제거하는 것을 목표로 설정되었으며, 이듬해 낙동강 페놀오염사고, 94년 유기용제 오염사고 등을 계기로 고도처리 개념이 도입되어 3차 처리시설이 설치되기 시작하였다. 2020년 기준 전국 폐수배출업소는 54,870개소이며 처리형태별 현황은 전량위탁처리가 포함된 무방류처리 23,645개소(43%), 공공하수 처리시설유입 14,219개소(26%), 직접방류 14,269개소(26%) 순으로 나타났다. 산업단지 공공폐수처리시설은 128개소, 농공단지 공공폐수처리시설은 87개소로 총 215개의 공공폐수처리시설이 운영되고 있으며, 전국의 산업단지에 설치되어 그 산업단지에서 배출되는 고농도 폐수를 유입하여 처리 후 인근 하천으로 방류하여 하천 수질 유지에 기여하고 있다.일정 수준으로 폐수를 처리하기 위해서는 폐수의 성상 및 처리기술수준 등에 따라 1차 처리, 2차 처리, 고도처리, 슬러지 처리를 처리방법으로 선택하게 된다. 주로 물리력을 응용하는 단위조작과 생물화학적 기작에 의해 부유물을 제거한다. 급속여과지의 형식은 주로 3가지 요인에 의해 다음과 같이 분류한다.여과압에 따라서 : 중력식, 압력식여과 방향에 따라서 : 하향류, 상향류, 수평류 및 상하향류여층의 형태에 따라서 : 고정상형 및 이동상형급속여과법의 설계 및 유지관리상 유의해야 할 점은 여층의 손실수두 증가이다. 여과를 계속하게 되면 포착된 부유물질에 의해 여층의 손실수두가 증가하여 설정수두에 도달하면 정기적인 세정이 필요하다. 계획유입수질은 충분한 조사에 따라 결정하며 유입수의 시료를 얻기 어려운 경우 SS 농도를 20mg/L로 한다. 여과속도는 압력식 여과를 포함하여 모래여과인 경우 계획1일 최대여과수량에 대해 300m/d를 상한으로 하고, 계획시간 최대오수량에 대해 450m/d를 상한으로 정하나 기타 여과재를 사용하는 경우 그 이상으로 할 수 있다.마이크로스트레이너 마이크로 스트레이너 (출처 : Lakeside Equipment Corporation)마이크로스트레이너는 주로 2차 처리 유출수 중 잔류 부유물질을 여과망에 통과시킴으로써 제거하는 표면 여과 장치로서 유입수가 드럼 내부로 유입되어 회전 여과망을 통과해 유출된다. 연속으로 역세척되어 드럼내부 상부의 세척배수 수로를 통해 배출되며 이러한 역세척은 자동으로 이루어진다. 또한 폐수종말처리장에서 수량이 매우 적은 경우 목적 수질이 1단의 트레이너로 얻어지지 않으면 순차적으로 여과막이 작은 스트레이너를 2단, 3단으로 직렬설치가 가능하다. 마이크로스트레이너는 유지관리비가 저렴하고 손실수두가 적으며 건설비가 낮은 등 장점이 있으나, 사여과나 응집침전 등에 비해 처리효율이 떨어진다.활성탄 흡착법 (activated carbon)활성탄은 다양한 종류의 유기화합물을 흡착하므로 정수처리, 하수의 고도처리 그리고 유기 산업폐수의 처리에 광범위하게 사용되고 있다. 하수의 활성탄처리는 일반적으로 정상적인 생물학적 처리를 거친 물의 최종처리 공정으로 이용되고 있으며, 이때 활성탄은 잔류용존 유기물의 제거에 사용되므로 유입향 : 질산화 미생물은 FA(Free ammonia, NH3)와 FNA(Free Nitrous Acid, HNO2)등 질소의 형태와 각각의 농도에 따라 반응속도가 매우 상이하고 특정 농도 이상에서는 질산화박테리아의 억제제로 작용한다.물리화학적 질소 제거 원리암모니아 탈기법 (Air Stripping): 암모니아는 수중에서 암모니아이온(NH4+)과 기체인 암모니아분자(NH3)로 존재하는데, 그 비율은 물의 pH에 따라 달라진다. 암모니아 탈기법은 수중의 암모니아성질소가 가스상태로 존재할 때 적용 가능하다. 암모니아 탈기탑(stripping tower)에서 많은 양의 공기를 순환하여 암모니아를 기체상태로 전환시킴으로써 제거효율을 향상시킬 수 있다. 폐수 내 암모니아 이온은 아래 식과 같이 NH3와 평형을 이룬다.은 암모니아성 질소가 암모니아 가스상태로 변환되는 경우의 온도 및 pH 영향을 나타낸 것이다. pH 12에선는 대부분이 가스형태로 존재한다. 폐수가 pH 7 이상으로 증가함에 따라 NH4+는 NH3로 변하며 pH를 증가시키기 위한 첨가제로는 보통 석회를 사용하며, 적정 pH는 10.8~11.5이다. 탈기된 유출수는 pH값이 높으므로 이산화탄소 호흡기 등의 방법으로 다시 pH를 낮추어야 한다. pH와 암모니아성질소 제거율 관계 (Waste Management Vol27, Issue 1. 2007. )고농도의 석회주입응집의 경우 높은 pH를 지니므로 탈기법에 적합하나 생물학적 처리 후 암모니아 탈기법을 사용할 때에는 생물학적 처리에서 질산화가 일어나지 않아야 한다. 만일 생물학적 처리 시 질산화가 발생한다면 암모니아가 질산성질소, 혹은 아질산성질소로 변환되므로 이후 탈질 효율을 저하시킨다. 따라서 안정적인 암모니아성 질소 제거를 위해서는 탈기법 운전 중 유입수의 pH, 공기와 유입수의 유량, 탄산칼슘 스케일 형성 제어, 적정 온도, 탈기탑의 충전매체 등의 설계인자를 고려하여야 한다.파괴점 염소주입법: 파괴점염소주입은 독자적으로, 혹은 타 공법과 함께 처리장의 철염을 사용하는 경우 첨가된 양의 3.5배 SS가 발생하여 잉여슬러지량이 증가하게 된다.인 제거를 위한 응결제의 투입은 다음 와 같이 3곳의 투입지점 중 한곳에서 투여된다. 활성슬러지프로세스에서 탈인을 위한 화학약품 투여점1차 침전지에 대한 적용1차 침전지에 유입되는 생폐수에는 철염이나 알미늄 외에 석회가 투여된다. 도시하수의 경우 그 투여량은 150~200 mg/L, 200~300 mg/L, 150~300 mg/L 정도이고, 인 제거율은 60~80%이다. 이들 약품의 응집효과 때문에 SS의 80%, BOD의 50~60%가 1차 침전에서 함께 제거되면, SS의 침강성도 향상된다. 생산되는 슬러지는 무게가 정상량의 2배 가량 높으나 농축되어 있으므로 부피는 정상량과 비슷하다. 또 혐기성 소화조에서 정상적으로 처리되며 이때 인이 해리되지 않는다.철염이나 알미늄염을 투여할 때에는 폐수의 알칼리도와 pH가 저하되는 경향이 있는데 그럴 때에는 염기성 물질의 투여가 필요하다. 또 고분자 전해물질을 응집보조제로 사용하기도 한다. 석회를 투여할 때에는 폐수의 pH를 10~11로 높인다. 이때 응결되는 CaCO3가 응집효과도 나타내므로 유출수의 수질은 철이나 알미늄을 투여할 때와 같다. 그러나 간혹 투여된 석회가 직접 CaCO3형태로 응결되고 Ca5(PO4)3OHdml 형성이 늦어지는 어려움을 겪을 때도 있다. 석회 투여 때문에 pH가 높아진 유출수는 포기조로 옮겨진 후 그곳에서 미생물의 대사결과로 생성된 CO2에 의해 중화된다. 그러나 중화가 잘 이루어지지 않을 경우 별도의 이산화탄소 접촉 등의 방법으로 폐수를 중화하여야 한다.1차 침전지 이후 적용 (생물학적 처리와의 병행)알미늄염이나 철염을 폭기조 유입구, 폭기조 표면, 때로는 살수여상의 살수관을 통해 넣는다. 석회는 폐수의 pH를 높이고 미생물의 대사를 저해하므로 사용하지 않는다. 약품 투여량은 2차 침전지 다음에 투여하는 경우(③)와 비슷하며, 인 제거율도 0.5~1.5mg P/L의 잔류농도만을 남길 수 있을 정도로통해 반응조 내에 있으므로 수리학적 과부하에도 침전지 및 반송이 필요 없으며 현재 여러 종류의 특허화된 연속회분식공정이 개발되어있다. 다만 적은 유량 제거에 적합하며 여분의 반응조가 필요하고 처리 수질은 신뢰성 있는 상징액제거 설비에 의해 큰 영향을 받는다.2.4 고도처리 개발동향국내·외 상하수도 기술개발은 1세대 양적 확보를 위한 표준처리 기술에서 2 세대 질적 관리를 위한 고도처리 기술, 3세대 에너지 효율화 및 운영 지능화 기술로 발전되어간다. 국내의 경우 2세대 기술개발에 집중하고 있으며, 3세대 일부 기술을 추진중에 있으나 아직까지 초기 단계 수준에 머물러 있다. 주요 선진국의 경우 상하수도 서비스에 3세대 기술 적용을 목표로 한 기술개발의 추진 중에 있다.국내 기술개발 동향: 하수처리공법은 인프라 확충 단계에서는 침전/부상/여과 등의 1차처리 및 2차처리 기술개발이 추진 되었으며, 질소, 인 규제가 시작된 1990년대 중반 이후부터 질소, 인 제거를 위한 A2O, 담체, MBR 등 생물막법을 이용한 고도처리기술개발이 시작되어 2000년대에 활발히 추진되었다. 질소, 인 제거를 위한 고도처리는 현재 국내처리장에 약 94%수준으로 적용되었으며, MBR등 분리막 기술 적용 비율은 약 10%수준이다.A2O 공법에 대한 개량공법은 혐기조로 반송되는 슬러지에 함유된 질산성 질소에 의해 혐기조에서의 인방출이 저해된다는 단점을 보완하기 위한 방향으로 주로 이뤄져 왔으며, 그 방법으로는 보조 반응조를 추가 설치하거나 내부반송 및 슬러지 반송의 위치를 변경하여 질소 및 인 제거 효율향상을 도모하고 있다.SBR 공법은 개발 초기 하수의 유입 및 방류가 간헐적으로 이루어지는 회분식 운전 방식으로 운영되었으며, 주로 소규모의 하수처리장에 적용되었으나, 하수처리대상 규모가 확대됨에 따라 중대규모에 적용이 가능한 연속 유입식 SBR 공법으로 변경되었고, 최근에는 질소와 인 제거 효율 향상을 위하여 기능적으로 반응조를 분리설치하고, 내부반송 또는 슬러지 반송을 수행하는 SBR 73.

공학/기술| 2023.11.30| 23페이지| 3,000원| 조회(204)

환경공학, 폐수처리, 상하수도공학, 고도폐수처리, 폐수처리공정

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하수관거의 종류와 역할 평가A+최고예요

하수관거의 종류와 역할목차서론하수도의 정의하수관거시설의 개요하수관거의 구성배제방식에 따른 구성운송방식에 따른 구성하수관거의 구성과 역할 (관거부대시설)하수관거시설 유지관리유지관리의 기본적 고려사항하수관거 검사유지관리 개선방안결론서론여름철 장마로 인한 피해로 뉴스에서 쉽게 접해 온 것은 강남역 침수 사례이다. 과거 빈번한 침수 사태가 있었음에도 강남역 일대는 주변보다 10m 낮은 지대와 빗물이 한곳으로 모이는 항아리 지형 때문에 폭우 취약지역이 된 것이다. 그러나 이러한 지형적 특성 이외에도 침수원인은 하수관로의 기술적인 문제 또한 큰 비중을 차지했다. 강남역 지하상가 상부에 설치된 하수관이 상가의 구조물로 인해 높이 1.47m의 턱이 발생하였고, 이로 인해 하수관거가 역경사 형태로 휘어진 것이 그 중 하나로 지목되었다.위와 같은 침수 사례는 하수관거가 미비할 경우 도시가 제 기능을 할 수 없음을 보여주는 예시로서, 하수관거가 도시의 혈관과 같은 역할임을 알 수 있게 한다. 이번 보고서에서는 하수관거를 알아보기에 앞서 하수도의 간략한 정의를 통해 하수처리의 기본적인 이해를 다질 것이다. 그 후 하수관거의 구성을 배제방식에 따른 구성, 운송방식에 따른 구성, 하수관거의 종류와 역할을 정리할 것이다. 하수관거의 배제방식에 따른 각 구성방식(합류식, 분류식)의 특성과 장단점을 확인하고 마지막인 4장에서는 하수관거의 유지관리를 주제로 관거 계획 시 고려사항, 하수관거 설치시 고려사항 그리고 합류식 관거를 분류식으로 개량, 분류식 지역에 오수관로 신설 등과 같이 하수관거의 유지관리사례를 찾아보며 도시의 혈관이라는 하수관거의 역할을 되짚어보고자 한다.하수도(下水道)의 정의하수도법에서 정의하는 하수(下水)는 다음과 같다. “’하수’라 함은 사람의 생활이나 경제활동으로 인하여 액체성 또는 고체성의 물질이 섞이어 오염된 물(이하 “오수”라 한다)과 건물ㆍ도로 그 밖의 시설물의 부지로부터 하수도로 유입되는 빗물ㆍ지하수를 말한다.” 즉, 빗물인 우수와 오수를 모두 포함하는 개념으로의 자정작용을 기대하는 이른바 하수의 희석 처분을 전제로 한 것이다.호우의 경우는 오수가 우수로 충분히 희석되어지기 때문에 우수토실로부터 직접 방류되는 하수의 수질이 큰 문제가 되지 않지만 유출일수량이 하수처리장의 용량의 3～5배의 희석배율을 넘는 정도의 강우일 때에는 합류관거 내의 퇴적물이 세척되어 유출되기 때문에 오염도가 높다. 다만 비점오염원인 초기우수를 하수처리장으로 보낼 수 있다는 점은 수질오염 방지에 도움이 된다. 따라서 수질오염방지 관점에서 합류식을 채용하는 경우 희석배율을 크게 하고, 조정지 또는 저류지를 설치해서 가능한 직접 강이나 바다에 유출되는 오수를 저류하여 계획하수량을 넘을 때 저류한 오수를 차집관거로 수송하는 조치를 강구해야 한다.우수토실과 하수처리장까지의 관인 차집(遮集)관거는 빗물이 강이나 하천으로 가는 것을 막아 하수처리장으로 모으는 시설이다. 합류식에서 이 차집관거의 용량은 청천시(비가 오지 않는 맑은 날) 시간최대오수량의 몇 배를 곱하여 결정하며, 이 용량은 하수처리장으로 수송되어 처리 가능한 유량이다. 희석 배율을 결정하기 위해서는 강우 시 오수를 몇 배로 희석해야 하수를 수역에 직접 방류할 수 있는지를 확인하여야 한다. 이 희석배율은 국가마다 채택하는 것이 다르지만, 현재 한국에서는 일반적으로 최대오수량의 3배를 채택하고 있으며 합류식 하수처리장에서는 청천시 오수량의 3배를 우천시에 받아들여(오수 1Q:우수2Q) 이것을 최초침전지에서 처리한 후 2Q를 방류, 1Q는 폭기조로 보내 통상적인 처리를 진행한다. 또한 청천시 오수의 3배를 넘는 우수에 대해서는 별도의 처리 없이 하천으로 방류한다. 이때 차집되지 못한 우수와 하수는 방류수역으로 월류하게 되는데 이를 합류식하수관거의 월류수(CSOs, Combined Sewer Overflows)라고 한다. 합류식 하수도의 장단점은 다음 와 같다.장점단점건설비 적게 소요하수관거가 1개이므로 다른 지하 매설물과 접할 확률이 비교적 적음초기우수에 포함된 비점원 오염물질을 처리가능관거 단면 상관없이 관거를 얕게 매설할 수 있어서(평균 1m) 지반여건이 불량하고 지하수위가 높으며 지반이 약할 경우에 적합하다. 또한 진공밸브는 외부 동력이 필요 없으며, 단지 진공펌프장에만 동력을 필요로 하는 특성을 지닌다.하수관거의 구성과 역할 (관거부대시설)하수관거 부대시설은 관거(管渠), 맨홀, 우수토실, 토구, 인버트, 물받이, 연결관, 악취방지시설, 배수설비, 역사이펀 등을 포함한 시설의 총칭이며, 주택이나 상업 및 공업지역 등에서 배출되는 오수나 우수를 모아 처리장 혹은 방류수역까지 유하시키는 역할을 한다.관거관거(管渠)는 한자를 보면 알 수 있듯이 속이 빈 원형체인 관(管)과 U자 형태의 수로, 즉 오픈 채널인 도랑 구조물 거(渠)로 구성된다. 관(管)은 수로시설에 어떠한 형태이든 뚜껑이 설치 되어있는 암거를 말하며, 거(渠)는 수로 상부가 개방 되어있는 개거를 말한다. 관거는 하수도 시설의 주체가 되므로 유하능력이 떨어지지 않도록 기능 유지에 노력을 기울여야 한다.맨홀(manhole)맨홀은 관거 기능 유지를 위해 필요할 뿐만 아니라 관거 접합을 위해 반드시 설치되는 시설로서 맨홀의 설치장소나 간격은 유지관리의 편리성이 우선적으로 고려된다. 맨홀의 설치 지점은 ①관거의 기점 및 방향, 구배, 관경이 변화하는 지점, ②단차가 생기는 지점, ③관거가 합쳐지는 장소, ④유지관리와 더불어 필요한 장소에 설치하며 그 구조는 용도에 따라 다르다. 맨홀의 설치는 ①~④를 따르되, 지역의 상황에 따라 적절히 배치하는 것이 가장 바람직하다. 오수맨홀과 우수맨홀.맨홀은 관거 내의 검사와 청소를 위한 사람의 출입이 이루어지는 곳으로 안전 확보가 중요하다. 또한 과 같이 분류식 하수도에 있어서는 우수 관거와 오수 관거를 명확히 구분하여 관리해야 하므로 맨홀 뚜껑 형상에 차이를 둔다. 맨홀의 종류에는 접합 관경에 따라 1~4호의 표준맨홀로 구분하며 지형의 특성, 지하 매설물과의 관계 및 관거의 구조 등에 따라 특수한 맨홀을 필요로 하는 경우에는 특수맨홀을 설치한다. 표준맨홀에도, 차도 구분이 없는 경우에는 도로와 사유지의 경계에 설치하도록 한다.오수받이오수받이는 오수를 수집하기 위해 공공도로와 사유지 경계 부근의 유지관리상 지장이 없는 장소에 설치되는 시설을 말한다. 오수받이로 유입되는 하수를 원활하게 유하시키고 오수받이의 바닥에 침전물이 퇴적되지 않도록 하기 위하여 오수받이 바닥에 인버트를 설치한다. 그 후 오수유입관과 인버트 재질에 따라 발생하는 손실수두를 줄이고 파손을 방지하고자 1:2 몰탈(모래와 시멘트를 섞어놓은 것) 혹은 콘크리트로 덧씌운다.오수받이의 경우 가장 큰 에로사항은 악취의 발생이다. 따라서 오수받이의 뚜껑은 밀폐형으로 하며 뚜겅의 재질은 주철제 및 철근콘크리트제와 같이 견고하고 부식에 강한 재질의 것을 사용하게 되어 있다.연결관연결관은 하수를 본관에 유입시키기 위해 연결하는 관을 말한다. 연결관의 부설방향은 와 같이 본관인 오수관거에 대하여 원칙적으로 60°로 연결하지만, 본관이 대구경관거일 경우 90°로 연결하도록 한다. 연결관의 경사는 부유물질 등 침전 및 퇴적이 생기지 않도록 하기 위하여 1% 이상으로 하고, 본관과 접하는 부위인 연결위치는 본관의 중심선보다 낮게 되면 유수에 저항을 일으켜 소정의 유량을 흐르게 할 수 없게 된다. 또한 평상시 연결관내에 본관으로부터의 배수위 영향(연결관 내의 수면 변화)을 받아 부유물질 등이 침전 및 퇴적하여 연결관을 폐쇄시킬 우려가 있으므로 본관의 중심선보다 위쪽에 연결해야 한다.연결관과 본관의 접속 부분은 침입수가 발생하기 쉽고, 관거준설 등 유지관리 시 연결관의 돌출, 연결관 접합부 불량 등으로 문제가 빈번하게 발생하므로 연결관과 본관의 접합부는 접속기구를 사용하게 되어있다. 그 종류는 다양하나 대부분 오수관 위주로 개발 및 보급되고 있다.하수관거시설 유지관리‘현대의학 최고의 성과는 맑은 물과 하수도’라는 영국 의학저널의 말과 같이 전세계적으로 하수도 시설이 마련되지 않은 곳에서는 하루에 1만 4천 명이 사망할 정도로 하수도는 우리의 생명과 직결 되어있다. 우리의 운영에 대한 행정과 관리는 지방자치단체에서 수행하고 기기의 운전과 점검은 민간업체가 책임지고 운전하는 것이다. 현행 체계에서 전문 인력의 확보 및 양성문제를 민간업체를 활용하여 보완하는 형태이나, 육성방침 및 기간이 필요하며 경험이 있는 기술자가 부족한 현 상황을 감안할 때 비적격 업체로 인해 야기되는 무질서의 가능성을 완전히 배제할 수 없다.유지관리 모니터링 시스템 구축하수관거 유지관리 모니터링 시스템 구축 목적은 하수관거 정비사업에 대해 사업시행전과 시행후의 사업효과 검증과 관거정비 후 관거시설의 지속적인 모니터링을 통한 기초자료 축적을 위하여 하수의 발생지점으로부터 하수처리장에 이르는 관거시설의 장기적이고 총괄적인 유지관리를 위한 것이다. 이는 기존 하수관거로의 침입수/유입수(I/I) 및 누수 저감 대책과 미처리된 월류수에 의한 수질오염 사전 예방, 침수방지 등 하수관거 기능을 극대화 할 수 있는 하수관거 정비체계를 구축하여 상수원 및 연안 수질 보전과 재정 투자에 대한 사업효과의 증대를 목적으로 한다.하수관거 유지관리를 위한 모니터링 시스템을 설치하기 위해서는 유량계 종류, 유량계 설치 위치, 수질측정을 위한 시료 채수방식, 데이터 전송방식, 시스템 운영방식 및 계획,대표 하수처리장과 단위하수처리장 시스템의 연계 및 통합운영방안, 데이터 분석 방안 등 다양한 항목들을 검토하여야 한다. 이를 통해 환경적 측면, 시스템 운영적 측면, 사회적 측면을 고려하여 사업범위를 정의하고, 효율적인 하수관거 관리, 지속적인 환경 개선, 긴급 상황에 대한 신속대처 등의 효과를 기대할 수 있는 시스템으로 발전할 수 있을 것이다.결론하수관거의 구성을 배제방식에 따른 구성, 운송방식에 따른 구성, 하수관거의 종류와 역할을 정리하며 하수관거시설의 개요에 대해 이해하였다. 또한 관거시설의 유지관리를 정리하며 하수관로의 기능을 보전할 수 있는 점검방법을 확인함으로써 계획적이고 체계적인 하수관로 유지관리 필요성을 알 수 있었다. 또한 레포트를 작성하며 침입수/월류수 측정 시 직접 광주

공학/기술| 2023.10.23| 20페이지| 2,500원| 조회(338)

환경공학, 하폐수처리공학, 하폐수처리공학설계, 합류식관거, 분류식관거, 하수관거 ..

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4차산업과 수처리분야

4차산업혁명과 수처리분야목차서론본론수자원 가치인식국내 물 정보 현황4차산업 수자원관리 기술스마트 워터그리드개념 및 배경도입 사례관리 시 처리해야 할 과제결론참고문헌1. 서론물은 대기로부터 강수를 통하여 육지로 전달되며, 유출 및 침투를 통 하여 지표수, 포화토양수, 지하수로 전달되면서 하 천으로 모여 궁극적으로 댐, 저수지, 호수 등에 저장되기도 하면서, 바다로 빠져나간다. 이와 같이 물은 자연적인 흐름과 더불어 다양한 수자원시설물에 의해 제어되며 끊임없이 순환되고 있다.각종 시설물들은 평상시, 홍수, 가뭄 등에 대처하며 농업용수 및 하천유지용수 등을 위한 최적 운영을 위해 구축되어 온 한편, 자연재해의 종류는 다양해지고 강도가 점차 강해짐에 따라 기후변화가 이러한 위험성을 높이고 있다고 전문가들은 우려하며, 안정적인 물 관리를 위해서는 빅데이터 분석 및 인공지능을 통한 고도화된 물 관리 기술확보가 필요하다고 전한다.4차 산업 혁명의 주창자이자 세계 경제 포럼 회장인 클라우스 슈밥은 4차 산업 혁명을 ‘3차 산업 혁명을 기반으로 한 디지털과 바이오산업, 물리학 등 3개 분야의 융합된 기술들이 경제 체제와 사회구조를 급격히 변화시키는 기술혁명’으로 정의했다. 즉 무인 운송수단, 3D프린팅, 첨단 로봇공학·신소재와 같은 물리학 기술과 사물 인터넷(IoT), 블록체인, 공유경제인 디지털 기술, 유전공학과 합성 생물학 등의 생물학이 그것이다. 이러한 기술을 기반으로 한 물 산업은 인공지능과 더불어 자동화가 적용 가능하게 되었으며, 이에 따라 생산성이 극대화된 ‘스마트 공장’이 만들어진다.물 산업에서의 4차산업의 열쇠 또한 정보이다. 정보는 끊임없는 물 정보의 유통에서 생성되며, 정보의 흐름은 지식이 되어 그것을 활용하는 소비자의 지혜를 이끌어낸다. 따라서 수자원 분야의 정보가치 현황을 파악하여 ‘물’이 미래 수자원으로서 지니는 가치를 인식한다. 그에 따른 국내 물 정보 빅데이터 현황을 파악하고, 이를 관리할 수 있는 4차 산업혁명에서의 수자원 관리 기술을 알아볼 것이루션은 오프 그리드, 분산형 시스템을 위한 기회를 제공한다. 이 두 가지 설정 모두에서 기술 발전은 소비자가 물 데이터를 보고 상호 작용하는 방식을 재정의하여 물과 폐수 서비스의 통합과 품질을 보장한다.2.1 수자원 가치인식미국, 유럽 등 선진국에서는 이미 오래전부터 사회 인프라 시설들이 개별시설이 아닌 망(네트워크)로 연결된 국가의 중추집합체로 정의, 인식하여 국가의 지속적인 경제성장 지원 및 국민의 안정적인 일상생활 편의를 지원해주기 위한 ‘경제자원’으로서의 흐름 정보화에 노력하여 왔다. 이때 인공지능 기술과 흐름정보들을 접목하여 기존 시스템들을 활용함과 더불어 국가의 신 동력을 발굴하기 위한 21세기 기반체제로 전향하는 중이다. 산업혁명시대로의 지능정보기술 중요성한편, 우리나라는 이러한 사회 인프라들을 사회의 경제발전, 국가자산으로서의 공공재 혹은 공공시설, 즉 사회간접자본(SOC)으로 정의하여 그로 인한 영향인지 수요자보다는 공급자의 시각으로 수자원 시설(사업)이 인식되어왔다. 우리나라는 1990년대부터 SOC들의 정보화를 진행하면서 시설운영(관리비용 절감, 제수입 산정수준) 측면에서의 정보시스템을 구축하여 왔으나, 이들 정보들은 해당기관들의 자체 정보로 갇혀져 활용(인트라넷)되는 수준에 머물러 있어, 정보시스템들간의 단절로 4차 산업혁명시대로의 미래발전에 걸림돌이 되고 있다고 할 수 있다. 따라서, 사회인프라 요소로서의 ‘물’이 미래 수자원으로의 가치(지식화를 통한 국민인식 제고, 생활 지혜 창출)를 가지기 위해서는, 4차 산업혁명시대의 국가 및 국민 수자원으로서의 역할을 해내기 위해서는, 시설위주의 정적인 SOC 개념의 관리수준에서 국민생활 복지서비스를 위한 동적인 개념의 운영수준을 끌어올리는 물흐름간 초연결 체제구축(유역으로부터 개인 수도 꼭지까지, 각종 수자원시설간)을 통하여 수자원분야의 지능정보화가 실현되어야 한다.이후 ‘국가국민공유 빅데이터기반 수자원 지식시스템’의 구축을 통해, 유역에서부터 개인 수도꼭지까지의 물흐름이 주가변동처럼 실시간으로덜란드 암스테르담 등 전 세계 주요호수와 바다를 대상으로 IoT 기반의 첨단 물 관리 솔루션을 적용하였다. 예를 들어 미국의 507㎞에 이르는 허드슨 강에 고효율 스마트센서를 직접 설치하여 물의 상태를 실시간으로 모니터링을 할 수 있다. 브라질의 아마존의 경우에는 지역을 3D화하여 지형, 생태계의 물 사용 등을 측정하여 효율적인 물 관리를 지원할 수 있도록 시스템을 구축하였다.그리고 네덜란드의 암스테르담의 경우 스마트제방 사업을 착수하여 물의 높이를 실시간으로 측정하여 홍수에 즉각 대응할 수 있도록 하였다. 또한 IBM 은 스마트 물 서비스가 누수방지 및 사전대응, 물 관련 시설의 에너지 최적화, 관련설비의 분산 화, 생태계의 건전성 모니터링, 하·폐수의 자원화, 물의 재이용 활성화, 요금체계의 개선 등의 효과가 있을 것으로 전망하고 있다. 특히 스마트 물 서비스는 스마트 워터그리드와 동시에 추진하는 경우 시너지 효과가 높기 때문에 스마트 시티의 핵심 구성요소가 될 것으로 기대된다.전력박테리아 활용 기술생물학과 전자공학을 융합한 전력박테리아를 활용하여 폐수와 바닷물을 100% 순수한 물로 만드는 기술이다. 미생물 전기분해 전지를 사용해 에너지를 생산하는 원리로 전지에서 자연 생성된 박테리아가 폐수를 수소와 산소로 바꾼다. 이는 바닷물과 강물의 이온 차이를 활용해 효과적으로 수소 연료를 만들어낼 수 있는 역전기분해 방식을 활용한다.- 스마트 물 서비스기존 물 관리 시스템의 한계를 극복하고 다양한 수원을 효율적으로 배분·관리·운송 함으로 지역 간의 수자원 불균형을 해소할 수 있는 미래형 물 관리 기술이다. 스마트 물 서비스는 기존의 물 관리 분야에 첨단 정보통신기술의 융·복합을 요구하는 분야이다. 물 부족 해결과 새로운 미래 먹거리를 위하여 추진되고 있는 스마트 물 서비스는 신사업 발굴과 고용창출, 미래 신 성장동력 확보를 위한 기회이며, 물 산업 분야의 새로운 시장 창출과 비즈니스 모델을 창출할 수 있다.이외에도 미래수요를 기반으로 기후변화 현상에 대응할 수 있패러다임의 전환을 다루고 있다.Water : 대규모 수원 개발과 장거리 수송 방식으로부터 지역단위의 부존된 수자원(댐, 지하수, 해수, 재이용수 등), 즉, 다중수원을 효율적으로 활용하고, 이들 수원의 최적 Blending 기술 및 멀티워터루프를 이용한 수요자 중심의 물배 분에 초점을 맞추고 있다.Grid : ICT와 물산업을 융복합화해서 양방향/실시간 운영을 통한 시공간적 네트워크를 구성하는 것을 타깃으로 잡고 있다.SWG 기술은 글로벌 수준의 국내 IT 기술역량을 활용하고 기후변화에 대응할 수 있는 차세대 첨단 녹색 물산업의 중심 기술이 될 수 있을 것으로 보인다. 그리고 중소단위의 원천기술 확보를 통해 수자원 확보, 수자원 격차 해소, 수질 및 물공급의 안정성, 저에너지 고효율의 기술을 바탕으로 물 산업 관련 중소기 업의 활성화는 물론 개발도상국 등 해외시장 진출에도 크게 도움이 될 것으로 기대된다.등장 배경클라우드 컴퓨팅 확산클라우드 컴퓨팅이란 IT와 관련된 다양한 자원을 웹이라는 거대한 구름속에 넣어두고 인터넷에 연결되는 단말기로 사용자가 원하는 정보를 신속하게 제공할 수 있으며, 인터넷을 이용하여 작업을 수행하고 저장할 수 있게 하는 서비스이다. 클라우드 컴퓨팅이 확산됨에 따라 자산 및 자원관리에 공급자 와 수요자가 양방향 네트워크를 형성하여 정보를 공유할 수 있어 보다 효율적으로 업무를 수행할 수 있게 되었다.지능형 검침 인프라(AMI, Advanced Metering Infrastructure) 보급최근 RFID와 USN기술을 이용하여 도시생활을 편리하게 관리하는 U-City 개발이 활성화되고 있으며, 원격모니터링 응용 기술을 이용한 자동검침기술이 가스, 전력, 수도 등과 같은 에너지관리에 도입되고 있다. 특히, AMI를 이용하면 사용량에 대한 정보를 실시간으로 얻을 수 있으므로, 수 도사업자는 수도요금산정과 누수탐지를 쉽게 할 수 있으며, 사용자는 물사용량을 절감할 수 있다.기후변화의 영향수자원 분야에서는 기후변화로 인한 토양수분 손실량 증가 고 시민들에게 물보존을 교육시켜 전체 물사 용량을 저감하는 것이다. 이 사업에서 IBM은 웹 기반 포털 솔루션을 구축하였으며, 클라우드 컴퓨팅 서비스를 통하여 실시간 모니터링과 자료 간의 상호 연동이 가능하며, 센서를 통하여 수집된 자료를 통합관리하고 관리자와 수용가에 관련정보를 제공한다.2.3.2 관리 시 처리해야 할 과제사이버 보안: 공공 및 민간 부문 기업에 대한 사이버 공격이 계속 증가하고 있는 상황에서 이러한 보안대책은 수도 시설에만 국한된 것이 아니다. 사물 인터넷을 통해 수자원 인프라가 점점 더 연결되는 것과 관련된 많은 이점이 있으나, 사물 인터넷을 통한 연결은 향상된 데이터 보안 조치를 통해 향후 관리해야 하는 사이버 관련 위협에 대한 노출 증가가 필연적으로 발생하게 된다.오픈 액세스 데이터 및 정보: 기술 발전으로 강력한 새로운 데이터 소스와 통찰력을 얻을 수 있지만, 정보에 대한 공정한 접근은 또 다른 문제이다. 수자원 가용성 및 품질에 대한 정보에 대한 접근의 비대칭은 이해 관계자 그룹 간의 불평등과 긴장을 쉽게 악화시킬 수 있다. “오픈 데이터” 플랫폼은 공공 부문 의사 결정의 투명성을 확보하려는 노력에 관심을 불러 일으켰다. 개방형 데이터 플랫폼과 함께 추적성과 투명성을 향상시키는 블록체인 플랫폼이 이러한 요구를 해결할 수 있는 기술로 부상하고 있다.유틸리티 부문 디지털 기술 혁신 채택: 일반적으로 물 및 폐수 유틸리티 부문은 다양한 이유로 신기술을 채택하는 것이 느리게 진행된다. 이는 인센티브 부족, 격리된 데이터 소유자, 부서 그룹과 디지털 솔루션에 대한 인력 교육 부족 등이 포함된다. 상수도 시설은 안전한 식수를 대중에게 제공해야 하므로 새로운 기술이나 입증되지 않은 기술보다 입증된 기술이 선호된다. 그러나 이제는 유틸리티와 긴밀하게 협력하는 엑셀러레이터(accelerator)와 수 처리 기술 허브로부터 나오는 새로운 기술의 위험을 줄이는 전략을 가지고 있다.3. 결론수자원 이용의 효율성 향상과 합리적인 물분배를 위해서는 지능형 )

공학/기술| 2023.10.23| 15페이지| 2,500원| 조회(347)

환경공학, 하폐수처리, 4차산업혁명, 4차산업, 4차산업과 수처리분야, 수처리분야, 수자원 가치인식

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기후변화와 수자원관리

기후변화와 수자원관리목차기후변화기후변화란 무엇인가?기후변화의 양상기후변화의 원인기후변화로 인한 영향기후변화와 수권 관계수자원수자원이란?한국의 수자원 관리 현황수자원 관리 정책 (국내)기후변화기후변화란 무엇인가?기후변화를 알아보기에 앞서 날씨와 기후의 차이점에 대한 이해가 필요하다. 보통 날씨는 기온, 바람, 비 등 일상적으로 경험하는 일시적인 대기의 상태를 말하며, 기후는 장기적으로 특정 지역의 날씨 데이터를 평균화시킨 것으로, 기후는 지리적 요소에 따라 다양한 특성을 나타내는 것이다. 즉, 수십년 또는 그 이상 지속되는 장기간의 기후가 평균적인 상태에서 벗어나 통계적으로 변동성을 갖는 것을 ‘기후변화’라 한다. 기후변화협약(UNFCCC)에서는 기후변화를 다음과 같이 정의한다.때문에 기후변화협약에서는 인간의 활동이 원인이 되어 대기 조성이 변화되는 현상을 기후변화라 칭하고, 자연 그 자체의 원인으로 인하여 야기되는 변화양상을 기후변동성으로 구분한다.기후변화의 양상기후변화의 원인과 영향, 그에 따른 대응전략을 평가하여, 기후변화에 대한 정보들을 제공하는 국제기구IPCC(기후변화에 관한 정부 간 협의체)가 최근 업데이트한 예측 시나리오 RCP는 대기 중 온실가스의 농도를 반영하여 산출한 것이다. RCP 시나리오의 결과에 따라 사회, 경제 분야의 온실가스 저감 대책을 수립하게 되며 인간의 활동이 대기에 미치는 복사량을 준으로 삼는다. 시나리오는 다음과 같다.구분특징특징(CO2) 농도RCP 2.6인간 활동에 의한 영향을 지구 스스로 회복 가능한 경우 (실현 불가능)420ppmRCP 4.5온실가스 저감 정책이 상당히 (RCP 4.5)실행되는 경우540 ppmRCP 6.0온실가스 저감 정책이 어느정도(RCP 6.0) 실현되는 경우670 ppmRCP 8.5현제 추세(저감 없이)로 온실가스 배출되는 경우(BAU 시나리오)940 ppmIPCC에서 발표한 시나리오를 토대로 모델링 시스템을 통해 연구한 2020 한국 기후변화 평가보고서에서 예상한 단기 및 장기 기후변화의 전망은 4℃ 증가, RCP 4.5에서는 1.68℃ 증가, RCP 6.0과 RCP 8.5는 각각 1.17℃와 1.75℃의 기온 상승결과를 제시하였다. 연강수량 측면에서의 단기 전망은 모델에 따른 편차가 크나 현재 (21세기) 대비 RCP 2.6/4.5/6.0/8.5 시나리오에서 +6.0%/-5.6%/+0.2%/-0.7%로 전망하였다. 또한 한반도의 기후변화 양상에 따라 폭염, 열대야, 여름일수와 같은 고온 극한 지수는 증가하고, 한파일수, 결빙일수, 서리일수와 같은 저온 극한 지수는 감소할 것으로 전망하였다. 특히 강수량의 변동성 증가로 인한 가뭄, 호우 등 극한 강수현상이 빈번해질 것으로 예측하였다.장기 기후변화 전망: 2050년 이후의 장기 전망을 단기 전망과 같은 인자로 살펴본다. 2071~2100년의 향후 전망을 예측한 결과 한반도 평균기온은 현재 기후(1981~2010)대비 RCP 4.5/RCP 8.5 에서 각각 약 2.9℃, 약 4.7℃ 증가할 것으로 전망하였고 계절적으로는 겨울철이 여름철에 비해 증가 비중이 높게 나타났다. 강수량의 장기적 전망으로는 기온에 비하여 상대적으로 모델 간 차이가 큰 불확실성을 나타내나, 강수량 증가 추세는 RCP 8.5에서 강하게 나타나는 경향을 보였다.21세기 말 폭염의 강도와 빈도는 모두 증가 추세의 모델 결과를 보였으며, RCP 4.5 시나리오에서 현재기후 대비 21세기 후반(2075~2099년)에 폭염발생빈도 일수는 약 52.5일 증가하고, 폭염의 강도지수는 약 2.2℃ 증가하며 폭염지속기간 지수는 약 44.5일 증가할 것이라고 전망하였다. 극한 강수현상에서는 평균 강수량뿐만 아니라 강수 빈도도 두 시나리오에서 모두 증가하는 것으로 전망하였으며 최대 가능 강수량도 증가하는 것으로 전망하였다.기후변화의 원인기후변화의 정의를 다룬 1.1 기후변화란 무엇인가? 에서 언급한 바와 같이 기후변화의 요인은 크게 자연적 원인과 인간의 활동으로 인한 인위적 원인으로 나눈다.자연적 원인기후변화는 기후시스템을 이루는 5가지 주요 구성요소( 지구평균 에너지균형 (추정)인위적 원인인간 활동에 의한 기후변화의 양상이 드러난 것은 산업혁명이 시작된 18세기 중엽으로, 1970년부터 2004년 사이에 온실가스의 배출량은 과거 대비 70%가 증가하였으며, 2015년에 발표한 IPCC 5차 평가보고서에 따르면 전 세계 온실가스 배출량이 매해 급격히 상승하여 1970~2011년간 배출한 온실가스의 누적배출량이 과거 220년동안의 누적량과 비슷하다고 나타내었다. 화석연료 및 생물체의 연소 과정으로 인해 발생되는 온실가스와 에어로졸이 지구온난화를 가속시키고 있다.뿐만 아니라, 프레온가스 및 오존, 이산화탄소와 같은 온실가스는 기후변화를 일으키는 복사강제력에 영향을 주고 도시화와 같은 토지개발과 산림채취 등으로 인한 토지이용의 변화는 기후시스템의 변화를 일으킨다.기후변화로 인한 영향1.5 기후변화와 물 관계IPCC 6차 기후변화와 물 보고서에서 발표한 내용에 따르면, 수십 여년에 걸쳐 관찰된 지구온난화와 대규모 수문학적 주기 변화는 관련이 있다고 한다. 수문학적 주기의 변화 인자로는 대기 중 수분량 증가, 강수 패턴 혹은 강수극한현상 변화, 만년설의 감소와 유거수, 토지 수분량 변화 등이 있다. 강수량 변화는 공간적, 시간적(10년) 단위에 따라 자연적으로 다양한 변동성을 보인다. 20세기 동안 북반구 고위도 지대의 강수량은 대개 증가 추세이나, 1970년대 이후로는 감소 추세였다. 국내 뿐만 아니라 세계에서도 산악 빙하와 북반구 만년설의 비중은 크게 감소하였으며 빙하와 눈이 녹아 높아지는 해수면의 높이 및 강과 호수 내 빙하관련 현상의 야가 시기의 변화가 관찰되고 있다고 한다. 또한 기후변화로 인한 물의 양과 질의 변화는 음식의 가용성, 안정성, 접근성 및 활용성에 영향을 미칠 것으로 예상된다.기후변화는 물 관리의 실무 뿐만 아니라 기존의 수력, 배수 및 관개시설과 같은 수자원 인프라의 기능과 운영에도 영향을 미치는데, 기후변화가 담수 체계에 미치는 부정적인 영향은 경제활동의 변화, 토지이용의 변화 및 도시화 . 기후변화로 인한 물 관련 재해가 최근 빈번하게 발생함에 따라 수자원관리의 중요성이 증대되는 시점이다.수자원 이용 현황한국의 수자원 특성은, 연간 강수량이 1,283㎜로 세계 평균(973㎜)의 1.3배나 크나 좁은 국토면적에 높은 인구밀도로 인해 1인당 수자원 강수량은 2,705㎥/년로 세계평균(22,096㎥/년)의 12%에 지나지 않아 국제적으로 물 부족국가로 분류되고 있다. 연 강수의 부존 총량 중 증발로 인한 손실 등을 빼면 실제 이용가능량은 26%에 불과하고, 특히 지하수 이용가능량은 연간 133억㎥로 추정되지만, 1999년 현재 이용량은 연간 40억㎥에 지나지 않는다. 더구나 연도별, 지역별, 계절별 강수량의 차이가 크고, 변화의 폭이 커 수자원 관리에 매우 불리한 특성을 갖고 있다.우리나라 수자원의 전체 이용량인 333억톤 중 자연하천수 취수가 50%나 되어 약간의 가뭄만 발생하면 취수장애가 발생하므로 이수 안전도를 높이기 위한 댐 건설과 하천정비 및 대체수자원의 개발이 필요하다.또한 하천의 유량 변동이 매우 심해 연간 731억m3의 수자원 부존량을 보유하고 있음에도 불구하고 67%가 홍수 발생으로 바다로 유입되며, 33%만 평상시에 유출된다.과거 100년간 연 강수량의 추세를 보았을 때, 도서지역을 포함한 우리나라의 연평균강수량은 1245mm로, 과거 약 100년에 걸친 추세를 보면 연간 강수량은 대체로 증가추세에 있음을 알 수 있다. 또한, 1960년대 이후 가뭄과 홍수가 증가하는 추세를 보이고 있을 뿐만 아니라 1990년대에는 대홍수와 극심한 가뭄이 빈발하고 있어, 기존 수자원 시설물에 의한 용수 공급과 홍수 방어능력을 취약하게 하는 원인으로 작용하고 있다.수자원 시설 현황1960년대 이후 경제 및 사회의 발전으로 용수수요량이 급증하게되었고, 도시화와 산업화로 인한 특정 지역의 용수수요가 집중됨에 따라 기존에 사용하던 하천수 만으로는 용수공급의 한계점에 도달하게 되어 하천 연안의 홍수 피해를 방지하고자 다목적댐 건설을 추진하게 되었다. 우리나 41만㎾로 가장 크다.수자원 관리 정책 (국내)그동안 우리나라의 수자원 정책은 하천법에 근거한 하천 중심의 선적 개념으로 시행되어왔으나, 2017년 1월 17일 수자원 관리정책 법률제정에 따라 면적, 공간적 개념에 입각하여 관리의 범위를 전 국토로 확대하였다.수자원 관리의 원칙으로는 다음과 같다.현재와 미래 세대를 위한 자원으로서 공공이익의 증진모든 국민에게 평등한 혜택 제공물순환을 고려한 통합적 관리수량뿐만아니라 사회, 경제, 문화 등을 고려한 종합적 수자원관리수자원 분야의 법적 계획 측면에서는 기존 법률상의 유역종합치수계획을 ‘치수’ 뿐만 아니라 ‘물 이용’과 ‘환경’ 분야까지 포함하는 ‘하천유역수자원관리계획’으로 변경하였으며, 2개 이상 시군구를 관류하는 도시하천유역에 수립하는 유역종합치수계획은 도시침수방지대책에 특화된 특정하천유역치수계획으로 구분하여 계획의 위상과 실효성을 제고하였다.나아가 2019년 3월 22일 세계 물의 날을 맞이하여 환경부와 국토교통부가 나누어 맡던 물 관련 업무를 환경부에서 일괄 추진하는 물관리 일원화가 제정되었다.참고문헌기상청, 정책결정자를 위한 요약서, 한국기후변화 평가보고서 2020, 기후변화 과학적 근거, [10. 단기 및 장기 기후변화 전망]IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USAIPCC (FAQ) 자주 묻는 질문한국 수자원학회, 우리나라의 )

공학/기술| 2023.10.23| 11페이지| 1,500원| 조회(226)

환경공학, 기후변화, 수질오염관리, 기후변화와 수자원관리

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