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  • 工學碩士學位 請求論文

    하수관거 정비기준에 관한 연구

    A Study on The Standard of Sewer Rehabilitation

    2008年 5月

    仁荷大學校 大學院

    土 木 工 學 科

    蔡 明 秉

    工學碩士學位 請求論文

  • 하수관거 정비기준에 관한 연구

    A Study on The Standard of Sewer Rehabilitation

    2008年 5月

    指導敎授 金 健 興

    이 論文을 工學碩士學位 論文으로 提出함.

    仁荷大學校 大學院

    土 木 工 學 科

    蔡 明 秉

    이 論文을 蔡明秉의 工學碩士學位 論文으로 認定함.

    2008年 5月

  • 主 審

    副 審

    委 員

  • - I -

    Abstract

    Since the Ministry of Environment of Korea declared 2002 as the

    year of sewer rehabilitation, many sewer projects such as sewer

    rehabilitation project in Han river watershed, sewerage construction

    project in upper reaches of multipurpose dams and BTL sewer

    rehabilitation project have been launched to recover the sewer

    efficiency and installl separate sewer system. However, there is a need

    for provision of systematic standards in sewer rehabilitation work as

    current sewer projeccts are carried out based on sewer repair

    standards of Seoul city with some amendment. Therefore, two criteria

    for feasibility and project priority decision of sewer rehabilitation are

    suggested here in order to promote an effective sewer rehabilitation

    projects. First method is grading sewers into 3 classes(A, B, C)

    according to the urgency of rehabilitation, importance of the sewer and

    amount of inflow due to damage, using the investigated data on interior

    of sewer. Second is prioritizing the projects by conducting cost/effect

    analysis to maximize the effect from invested projects. In addition,

    criteria to determine the project scale and methods regarding sewers

    with structural and functional problem are also suggested for sewer

    and stormwater drainage in order to ensure reasonable rehabilitation

    work based on investigation of original sewer.

  • - II -

    요 지

    기존 하수관거 원래의 기능을 회복하도록 서울시를 필두로 환경부가 2002년을

    하수관거정비 원년의 해로 선포한 이후, 한강수계 하수관거정비 시범사업, 댐상류

    지역 하수도시설 확충사업, BTL 하수관거 정비사업 등을 비롯한 하수관거

    정비사업이 대부분 분류식화 사업을 포함하여 진행되고 있다. 그러나, 하수관거

    정비에 대한 체계적 기준이 수립되어 있지 못한 실정으로 서울시의 개․보수

    기준, 또는 이를 일부수정 보완한 기준에 근거하여 하수관거 정비사업을 시행

    하고 있다. 본 연구에서는 합리적인 하수관거 정비사업이 추진 될 수 있도록 첫째,

    하수관거 개보수 판단기준에 의한 방법과 둘째, 투자비용․효과에 의한 사업우선

    순위 선정방안을 제시하였다. 첫째 방법은 관거 내부조사 자료를 이용하여 개보수

    판단기준을 관거의 구조적, 기능적 결함에 따라 3개 등급(A, B, C)으로 분류하고,

    사업의 시급성, 관거의 중요도, 관거의 불량으로 인한 불명수 유입량을 함께 고려

    하여 정비사업 우선순위를 선정토록 제안하였다. 둘째 방법은 비용․효과 분석

    자료를 통하여 투자비용 대비 최대 효과를 얻을 수 있는 사업에 관거 정비 우선순위

    를 부여토록 제안하였다. 하수관거의정비는 기존 관거 조사를 통하여 처리 분구별로합

    리적인 기준에 의해 추진되어야 한다. 하수관거 정비는 오수관거와 우수관거로

    구분하여 구조적, 기능적으로 불량한 관과 관거내부 이상으로 침입수/유입수 및

    누수가 발생하고 있는 관을 대상으로 한다. 따라서 본 연구에서는 구조적, 기능

    적으로 불량한 하수관거의 사업규모 결정과 정비방법에 대한 선정기준을 결정하

    는것이 합리적인 방안이라 판단하였다.

  • - III -

    목 차

    Abstract ····································································································· Ⅰ

    요 지 ········································································································· Ⅱ

    목 차 ········································································································· Ⅲ

    표 목 차 ····································································································· Ⅵ

    그림목차 ····································································································· Ⅷ

    제 1 장 서론 ···································································································· 1

    1.1 연구배경 및 목적 ·················································································· 1

    1.2 연구동향 ································································································· 3

    1.2.1 한국 ········································································································3

    1.2.2 미국 ········································································································ 4

    1.2.3 일본 ····································································································· 10

    1.3 연구내용 및 범위 ················································································ 14

    제 2 장 하수관거의 발전과 개보수 공법 ·············································· 16

    2.1 하수관거의 발전과정 ················································································· 16

    2.2 하수관거의 국제표준화 ··········································································· 18

  • - IV -

    2.3 하수관거 개보수 공법 ········································································ 22

    2.3.1 공법의 분류 ························································································ 22

    2.3.2 전체 보수 ···························································································· 23

    2.3.3 부분 보수 ···························································································· 26

    제 3 장 하수관거 정비기준 ······································································· 28

    3.1 국내 하수관거 정비기준 ··········································································· 28

    3.1.1 환경부 ··································································································· 28

    3.1.2 서울시 ··································································································· 28

    3.1.3 하수관거정비 BTL사업 ····································································· 31

    3.1.4 정비기준의 문제점 ············································································· 32

    3.2 국외 하수관거 정비기준 ··········································································· 33

    3.2.1 일본 ······································································································· 33

    3.2.2 미국 ······································································································· 35

    3.2.3 영국 ······································································································· 40

    3.2.4 EU 국가 ······························································································· 43

    3.2.5 국외 판단기준의 국내 적용성 ························································· 48

    제 4 장 하수관거 정비 우선순위 ····························································· 50

    4.1 관거내부 조사자료에 의한 사업우선순위 ············································· 51

    4.1.1 구조적 결함등급 판정기준 ······························································· 52

  • - V -

    4.1.2 기능적 결함등급 판정기준 ······························································· 53

    4.1.3 우선순위 조정계수 ············································································· 55

    4.2 효과․비용분석에 의한 사업우선순위 ······················································· 58

    제 5 장 하수관거 정비 규모결정 및 정비방법 ····································· 61

    5.1 정비규모 결정기준 ····················································································· 61

    5.1.1 오수관거 ······························································································· 61

    5.1.2 우수관거 ······························································································· 70

    5.2 정비방법 결정기준 ····················································································· 74

    5.3 개․보수 적용기준 ························································································· 82

    제 6 장 결 론 ····························································································· 85

    참 고 문 헌 ······························································································ 87

    참 고 웹 사 이 트 ·············································································· 90

  • - VI -

    표 목 차

    고베시의 오수관거 여유율 ························································· 10

    우리나라 합류식 및 분류식 하수관거 시설연장의 변화 ·········· 17

    전체보수공법의 재료 분류 ························································· 26

    환경부의 개․보수 판단기준 ························································· 29

    서울시의 개․보수 판단기준 ························································· 30

    오수관의 불량관거 판단기준 ······················································ 31

    우수관의 불량관거 판단기준 ······················································ 32

    일본의 판단기준(WEF와 JSWA, 1995) ···································· 34

    관보수와 재시공의 긴급을 판단하는 기준 ································ 35

    미국의 판단기준(WEF와 JSWA, 1994) ····································· 36

    콘크리트관과 도관의 구조적 상태 평가기준 ······························ 36

    영국의 개․보수 판단기준(구조적 결함 판정표) ························· 41

    영국의 관거 구조등급 판단기준(일본하수관리유지협회, 1991) 42

    기능적 결함 판정표(WRC, 1983) ··········································· 42

    구조적 항목들의 성능점수 평가 ················································ 46

    수리학적 항목들의 성능점수 평가 ············································ 46

    하수도 성능 총 점수 ·································································· 47

    국내․외 판단기준 특이사항 ························································ 49

    관거의 구조적 결함 등급 판단기준 및 점수 ···························· 54

    관거의 기능적 결함 등급 판단기준 및 점수 ···························· 55

    우선순위 총괄 조정계수 ····························································· 56

  • - VII -

    사업의 시급성 조정계수 ····························································· 56

    관거의 중요도 조정계수 ····························································· 57

    불명수 유입량 조정계수 ····························································· 57

    경제성 검토시 주의사항 ····························································· 62

    통수능 불량관거 정비방법 ························································· 63

    최소유속 미달관거 경제성 검토시 주의사항 ···························· 65

    강성관 내부이상 판단기준(오수관거) ········································ 67

    연성관 내부이상 판단기준(오수관거) ········································ 69

    강성관 내부이상 판단기준(우수관거) ········································ 73

    연성관 내부이상 판단기준(우수관거) ········································ 73

    굴착공법과 비굴착공법의 비교 ·················································· 75

    굴착 전체교체와 비굴착 전체보수 공사비 산정기준 ··············· 77

    단위공사비(교통지체비용 미포함) 비교 ···································· 78

    단위공사비(교통지체비용 포함) 비교 ······································· 79

    불량비 산정을 위한 관거 이상등급 판정기준 ·························· 83

  • - VIII -

    그 림 목 차

    우리나라 하수관거 시설연장의 변화 ····································· 18

    개축공법의 종류 ······································································ 23

    보수․보강 공법의 종류 ···························································· 23

    분류식 지역 조사우선지역 선정 흐름도 ································ 50

    우선순위 선정을 위한 관거별 점수화 방안 ·························· 51

    오수관거 수리계산 수행과정 ·················································· 62

    최소유속 미달관거 개선업무 흐름도 ····································· 65

    역경사 관거의 단면도 ····························································· 66

    우수관거 수리계산 수행과정 ·················································· 71

    관거 개․보수 공법 선정흐름도 ··············································· 74

    굴착 및 비굴착 공사비 비교 ·················································· 80

    공법선정을 위한 경제적 심도조건 ········································· 80

  • - 1 -

    제 1 장 서론

    1.1 연구배경 및 목적

    지역사회를 위한 중요한 투자항목 중 하나는 분류식 하수관거 체계를 갖추는

    것이다. 분류식 하수관거 체계는 오수관거를 통해 오수를 집수하여 처리 및 처분

    지점으로 이송하며, 우수관거를 통해 우수를 신속히 배제하여 침수를 방지하도록

    해 준다. 신설 하수관거시스템에서의 아주 예외적인 경우를 제외하고는 일반적

    으로 별도의 오수관거와 우수관거를 갖추는 분류식 하수관거 시스템이 매우

    바람직한 것으로 알려져 있다. 하수처리시설을 포함한 분류식 하수도 시스템의

    주요 장점은 방류수역을 환경오염으로부터 더 안전하게 보호하는 것이며, 처리

    시설에 우수가 포함되지 않도록 함으로써 결과적으로 하수처리시설의 건설비용과

    운영 및 유지관리비용을 절감할 수 있다는 것이다.

    합류식 하수관거는 오래된 도시에서 흔히 볼 수 있으며, 이를 분류식 하수관거

    체계로 전환하기에는 극히 어렵고 비용이 많이 드는 경우가 대부분이다. 합류식

    하수관거의 분류식화가 경제적으로 타당성이 있는 도시와 농촌에서는 관거시설의

    투자규모를 감소시키고 처리시설의 에너지수요를 저감시키는 효과가 있으므로,

    분류식화 사업을 시행하는 것이 바람직하다. 서울시는 1988년 올림픽대회 개최를

    전후하여 한강종합개발사업을 비롯해, 차집관거와 하수처리시설 건설사업, 하수

    관거 정비사업을 꾸준히 시행하여 왔다. 합류식 하수도 체계를 유지하는 방향으

    로 일관성 있게 사업을 추진해 왔으며, 한 동안 서울시의 하수도정비 방법론

    이 우리나라의 전반적인 하수도정비의 방향을 제시해 왔다고 해도 과언이 아닐

    것이다. 최근 우리나라 분류식하수관거 보급율이 46%에 달하고 있으나 현행 하수

  • - 2 -

    도 관련 규정이 합류식 하수관거 위주로 편재되어 있어 분류식 하수관거에 대한

    기준마련이 시급한 실정이다. 또한, 지중에 매설되는 하수관거는 습기와 황화수소 등

    의 가스에 노출 되어 있을 뿐만 아니라 토압, 상재하중, 차량 하중 등이 가해지는

    상태로 있기 때문에 지상의 다른 시설물보다 노후의진행이 빨라 관거 내부의 물리적

    손상을 초래하게 되고, 이러한 관거 내 결함은 다량의 침입수/유입수

    (Infitration/Infow, I/I) 발생에 따른 하수처리장의 용량 부족, 저농도 하수 유

    입에 따른 처리효율 저하, 관거 내 침전에 의한 통수능 저하, 악취 발생 등

    하수관거 고유의 기능을 상실함에 따른 많은 문제점을 나타내고 있다.

    국내의 경우 이러한 문제점을 해결하여 하수관거 원래의 기능을 회복하도록

    관거를 교체 또는 보수․보강하는 하수관거 정비사업을 서울시를 필두로 하여

    환경부가 2002년을 하수관거정비 원년의 해로 선포한 이후, 한강수계하수관거정비

    시범사업(1단계와 2단계), 댐상류지역하수도시설확충사업, BTL 하수관거정비사업

    등을 비롯한 하수관거정비사업이 대부분 분류식화 사업을 포함하여 진행되어

    왔다고 할 수 있다. 그러나, 하수관거 정비에 대한 체계적 기준이 수립되어 있지

    못한 실정으로 서울시의 개․보수 기준, 또는 이를 일부 수정 보완한 기준에 근거

    하여 하수관거 정비사업을 시행하고 있다. 하수관거 정비사업은 장기간의사업기간,

    막대한 비용이소요되는 사업임을고려할 때 철저한 사전계획과 사업우선순위 선정을

    통한 합리적인 추진 절차와 불량관거 판단기준 등을 수립하여 집행하는 것이 비

    용․효과면에서 효율적일 것으로 판단된다.

    따라서, 본 연구에서는 국내․외 개․보수 판단기준에 대한 문제점 검토를

    통해 국내 실정에 적합한 합리적인 하수관거 개․보수 판단기준, 사업우선순위

    선정기준, 그리고 사업규모 결정 및 정비방법의 선정기준을 제시하고자 한다.

  • - 3 -

    1.2 연구동향

    1.2.1 한국

    우리나라의 경우 하수도 정비가 선진국에 비하여 늦은 1970년대 이후 시작하

    였고, 또 하수도 사업의 중심이 기존 도시지역을 대상으로 하수처리시설(차집

    관거 포함) 설치에 주력하였으며, 합류식․분류식 하수관거정비에 대한 충분한

    검토는 없었던 것이다. 하수도 사업이 본격화한 것이 1980년대 이후이나 하수

    처리시설 설치가 중심이였고, 본격적인 하수도관거 정비사업은 사실상 2000년

    이후 라고 볼수 있다.

    하수관거의 오접과 부실시공 문제는 오래전부터 언급이 되어 왔으나 현재까

    지 하수관거 정비는 신설 사업에 중점적으로 추진이 되었고 개․보수에 대해

    서는 신설에 비해 투자가 부진하였다. ‘전국하수관거정비타당성조사(’01~‘04)’

    결과상 8.6m 당 1개소가 불량하고 하수의 31%가량이 침입수인 것으로 조사되

    었다. 환경부 통계(2007)에 따르면 2006년말 현재 가동중인 하수처리장은 344

    개소, 시설용량은 23,273천톤/일, 하수도 보급률은 85.5%이고 하수관거 시설 연

    장은 91,098㎞중 합류식이 48,966㎞(53.7%), 분류식이 42,132㎞(46.3%)이고 하수

    관거 보급률은 71.2%이다.

    원래 하수도 시설기준은 1979년 건설부(현재 국토해양부)에서 처음 제정한

    바 있고, 그후 1992년 1차 개정 그리고 환경부 이관 후 1999년 2차 개정 하였

    던 것을 그 동안 사용하여 왔으나 근래 관련 규정의 개정과 빠른 기술개발에

    부합하기 위하여 하수도 시설의 계획 및 설계에 필요한 지침서인 ‘하수도 시설

    기준(2005)’의 개정과 더불어 하수도 시설의 효율적이고 안정적인 관리를 위한

  • - 4 -

    ‘공공하수도시설 유지관리 실무 지침서(2005)’가 제정되어 보급되었으며, 또한

    1999년에 개정되어 하수도공사 현장의 시공관리 지침서로 널리 활용되고 있는

    ‘하수도공사 시공관리 요령(2006)’을 수정․보완 하였다.

    1.2.2 미국

    미국의 토목학회(American Society of Civil Engineers, ASCE)와 물환경협회

    (Water Environment Federation, WPCF)에서는 1969년 “우수관거와 오수관거

    의 설계와 시공”이라는 MOP No.37 지침서(또는 WPCF MOP No. 9)를 출간하

    였고, 1982년 미국 토목학회는 “자연유하식 오수관거의 설계와 시공” 지침서

    ASCE MOP No.60을 출간함으로써 MOP No.37을 갱신하였다. MOP No.37은

    작성될 때와 마찬가지로 상당부분이 현재에도 사용하기에 적절하지만, 우수관거를

    설계하려는 사람들이 참고할 업데이트된 별도의 우수관거 지침서가 필요하다는

    것이인식되어 ASCE MOP No.77로서 “도시우수 관리시스템의설계와 시공” 지침서를

    1992년에 출간하였다. 1982년에 미국의 ASCE와 WPCF가 출간한 “오수관거설계․

    시공지침서”에 따르면, 오수관거와 우수관거를 분리한 분류식 하수관거 체계는

    매우 바람직한 것으로 여겨져, 예외적인 경우를 제외하고는 신설 관거의 부설

    시 사용되는 것이 좋은 것으로 간주되고 있다. 분류식 하수관거 체계의 주요

    장점으로 방류수역을 오염으로 부터 방지하고, 처리장에서 처리해야 할 대상에서 우

    수를 제외시킴으로써 결과적으로 처리장 건설비와 운영비를 절감할 수 있다는 것이

    다. 합류식 하수관거 체계는 분류식 하수관거 체계로 전환하기에는 너무 어렵고 비

    용이 많이 드는데 미국의 오래된 도시에서 흔히 볼 수 있다. 따라서 경제적으로 타

    당성이 있는 지역에서, 하수처리시설의 규모를 줄이고 유지관리비용을 절감할

  • - 5 -

    수 있는 곳에서만 분류식화가 바람직하다. 이로 인해, 미국의 동부지역에는 합류식

    하수관거 체계를 갖춘 도시가 많고, 서부지역에는 분류식 하수관거 체계를 갖춘 도

    시가 많다.

    미국 EPA(2005)는 분류식 하수관거 체계의 하수량, 관리, 운영, 유지

    (Capacity, Management, Operation, Maintenance, CMOM) 프로그램 활동을

    평가하기 위한 기준을 제시하였다. 이 지침서는 규제를 받는 지역 하수도 운영

    자, 엔지니어링 컨설턴트 뿐 아니라 EPA와 주정부도 사용할 수 있도록 만들어

    졌다. CMOM 프로그램의 지침서에는 체크리스트를 첨부함으로써 분류식하수

    관거 월류수(Sanitary Sewer Overflows, SSOs)의 발생을 저감하고, 법적인 규

    제를 준수하며 하수관거체계를 개선하고 점검할 수 있도록 하였다. CMOM 프

    로그램의 목적은 ① 하수관거체계를 더 잘 관리, 운영, 유지하고, ② 통수용량

    의 한계에 도달한 지역을 조사하고, ③ SSOs를 예방적 차원에서 방지하고, ④

    SSOs사건에 대응하기 위해 하수도 운영자가 정보관리시스템을 정기적으로 점

    검, 관리하는 표준화된 운영, 유지활동을 제시하는 것이다. CMOM 프로그램은

    하수도 운영자가 자산관리를 위해 하수관거체계 자체를 활용하도록 하고 있으

    며, CMOM 프로그램은 산업체에서 개발된 일련의 최선 관리방안(Best

    Management Practice, BMP)으로 구성되어 있으며, 하수관거체계에 관한 전과

    정평가(Life Cycle Assesment, LCA)를 적용하는 것이다. 최선 관리방안으로는

    다음의 항목들이 포함되어 있다.

    ∙운영유지를 위한 설계와 시공

    ∙시스템의 구성요소(재고, 물리적 속성)에 관한 이해

  • - 6 -

    ∙시스템의 도면과 실제 위치 파악

    ∙시스템의 상태 파악

    ∙상태와 성과에 기초한 작업계획과 일정계획 수립

    ∙상태와 성과에 기초한 시스템 요소의 보수, 교체, 정비

    ∙CMOM 활동의 우선순위를 정하고 이행하는 적절한 정보관리

    ∙직원의 교육

    관련법령의 준수에 관한 점검을 위한 지침으로는 국가오염부하배출량삭감시

    스템(National Pollutant Discharge Elimination system, NPDES) 준수점검 설

    명서(EPA, 2004)를 참고하도록 하였다. 또한 쌔크라멘토의 캘리포니아 주립대

    학(SCU, 1996; 1998)에서 준비한 하수관거시스템의 운영과 유지에 관한 좋은

    지침서가 제공되어 있으며, 150,000명부터 500,000명의 하수처리인구의 도시 하

    수관거와 500,000명 이상의 하수처리인구의 도시 하수관거의 경우에 대한 소요

    인력에 관한 상세한 고찰을 한 보고서도 참고할 가치가 있다(EPA, 1973;

    1974).

    (1) 오렌지 카운티

    미국 LA근교의 오렌지 카운티에 있는 하수국(Orange County Sanitation

    District, OCSD)에서는 지난 50년 동안 중부와 북부 오렌지카운티에 속한 21개의

    소도시에서 거주하는 인구 240만명에 의해 발생되는 약 일백만 m3/day의 하수를

    안전하게 재이용하고 처리하는 역할을 담당하고 있다. 하수처리구역의 면적은

    471제곱마일(1220㎢)이며, 간선오수관거 연장은 471마일(758km), 그 외 지선관거는

    175마일(282km)이 매설되어 있으며(지선관거와 배수시설은 오렌지 카운티 하수

  • - 7 -

    국에서 관리하지 않고 각 시에서 별도 관리함), 하수종말처리장은 2개소, 17개

    소의 중계펌프장이 건설되어 있다. 2007년도의 예산은 5억 1,300만 달러인데,

    이 중 3억 6,000만 달러를 시설개량에 투자하고 있다. 2017년까지 30억 달러의

    예산으로 시설확장과 시설개량을 위해 투자할 예정이며, 현재 86개의 프로젝트가

    진행 중이고, 이 중 75%가 2012년에 완성 또는 완공될 예정이다. 이 지역은 LA

    가 확장, 발전되면서 새롭게 개발된 곳으로 합류식 하수관거 체계는 없고, 도시의

    생성단계부터 분류식 하수관거 체계를 갖추고 있다. 특히 이 지역은 겨울에 약간의

    강우 외에는 비가 많이 오지 않는 지역이라 우천시의 배수체계가 일찍이 발전할

    필요가 없는 지역이었고, 분류식 하수관거 체계를 갖추어도 우수관거의 규모가 그리

    크지 않아 매우 유리하며, 비가 많이 오지 않아 강우로 유발되는 침입수와 유입수

    의 문제도 심각하지 않다.

    (2) 쌔크라멘토

    쌔크라멘토 지역 카운티 하수도국(Sacramento Regional County Sanitation

    District, SRCSD)은 1974년부터 쌔크라멘토 카운티의 도시화된 지역을 위한 오

    수를 수집하고 처리하기 위하여 다른 지방 기관과 함께 협조하여 일하고 있다.

    이 기관은 County Sanitation District 1, City of Sacramento와 City of

    Folsom의 세 곳으로, 세 기관이 관할하는 지역으로부터 하수가 SRCSD의 처리장

    으로 유입된다. 위의 세 기관은 90마일 이상의 하수관이나 차를 통해 SRCSD의

    차집관거로 연결시켜 하수를 유입시킨다. SRCSD에 의해 유지관리되고 있는

    쌔크라멘토 처리장(Regional Treatment Plant)으로 하루 평균 165 million

    gallon(624,600㎥)이 유입되고 있다. 쌔크라멘토 다운타운은 오래된 도시라서 일찍

  • - 8 -

    이 합류식 하수관거 체계가 발달된 곳이라 이를 계속 유지하고, 그 외 다른 곳

    은 분류식 하수관거 체계로 건설되어 있다. 합류식 하수관거 체계에서 발생한

    우수와 오수는 모두 분류식 오수관거로 다시 유입되어 SRCSD의 하수처리장으

    로 유입된다. 3단계의 강우상태, 즉 약한 강우, 중간 강우, 강한 강우로 나누어

    약한 강우의 경우는 빗물을 포함한 모든 하수는 하수처리장으로 유입되며, 중간

    강우의 경우는 빗물을 포함한 모든 하수를 CSO(Combined Sewer Overflows)저

    류시설로 저류시켰다가 강우가 멈춘 후 다시 하수처리장으로 보내 처리하고 있

    다. 하지만, 많은 비가 오는 경우 CSO저류시설의 용량을 넘어서게 되면 CSO

    가 발생하게 되는 구조를 갖고 있다. 하지만, 이 지역은 겨울을 제외하고 비가

    거의 내리지 않는 기후라서, CSO대책시설의 규모가 그리 크지 않았다. 최근 2,

    3년간 SSOs(Sanitary Sewer overflows)의 발생 저감을 위한 새로운 규제가

    만들어지고, 이에 따라 자산관리에 관한 연구와 자료의 축적이 이루어지고 있

    으며, 이를 통해 SSOs 발생저감을 위한 하수관거정비 투자가능예산 확보와 주

    민에 대한 홍보를 위해 노력하고 있다. 하수관거의 유지관리 차원에서 자산관리

    기법(Asset Management Method, AMM)의 중요성을 강조하였고, 하수관거의

    실태조사에 따라 시설의 재료, 시설년도 등에 따른 파괴의 기회를 산정하고,

    각 시설의 중요도를 비교함으로써 투자개선 프로그램(Capital Improvement

    Program, CIP)을 만들어 사업우선순위 산정에 활용하고 있다.

    (3) 킹 카운티

    미국 워싱턴주 시애틀을 포함하고 있는 킹카운티는 시애틀 도심에는 합류식

    하수관거와 그 나머지 지역에는 분류식 하수관거 체계로 구성되어 있다. 대규모의

  • - 9 -

    하수관거와 펌프의 대규모 네트워크를 이용하여 하수를 처리하고 방류하는 두 곳의

    하수처리장 중 한 곳으로 하수를 수송한다. 또한, 과거에 건설된 시애틀 도심의

    합류식 하수도에 많은 비가 내릴 경우 합류식 하수관거에 월류수가 발생되기

    때문에 하수관에 유입되는 우수를 줄이기 위한 사업을 하고 있다. 이 지역은

    11월부터 이듬해 4월까지 거의 6개월간 비가 오는 곳으로 연간 강우량은 우리

    나라와 비슷하지만, 강우가 우리나라처럼 1-2개월에 집중되어 있지 않다는 차이가

    있다. 이에 따라 우천시 I/I(Infitration/Inflow)의 문제와 SSOs, CSOs의 문제는

    우리나라의 상황보다 더 심각하지는 않을 것으로 예상되나, 우리나라가 하수관

    거 정비사업을 하는 과정에서 합류식에서 분류식의 변화에 따른 다양한 문제

    를 경험한 바 있다. 가장 오래된 하수관거는 1906년에 설치되었고, 관경은 12

    인치(305mm)부터 12피트(3,658mm)이상의 대구경관도 있다. 하수관종은 콘크

    리트관(프리캐스트, 현장경화관), 닥타일주철관, 목관, 벽돌관, 플라스틱관(PVE,

    HDPE), 유리섬유복합관, 강관, 그 외 하이브리드관이 사용되어 왔다. 하수관거

    의 유지관리를 위해 CCTV조사를 매년 하수관거 연장의 10%에 대해 실시하고

    있으며, 문제가 있는 지역과 보수와 교체가 필요한 지역을 육안으로 조사하고,

    CCTV 결과를 확인하는데 연간 28마일(45km) 정도를 6명의 조사원이 약 12,000

    시간을 작업하고 있다. 하수관거의 보수와 교체를 위한 프로젝트에 대한 시공

    검사를 위해 평균 일일 11시간, 연간 17,000시간을 작업한다. 그 외 보수, 정비,

    교체와 맨홀의 보수, 관거세정을 위해 용역을 통해 작업을 시행하고 있다. 하

    수관거는 보통 50년에서 100년 정도의 내구연한을 갖고 있는 것으로 파악되고

    있으며, 유지관리예산이 차질없이 지원될 경우 연간 관거교체비용의 1%인 연

  • - 10 -

    간 2천만 달러를 지출하고 있다. 앞으로의 과제로, 자산관리계획을 수립하여

    장기적인 하수관거정비계획과 시행을 하려고 준비중이며, 압력관과 펌프장 등

    의 기반시설을 교체할 계획인데 앞으로 10년동안에 1억2천5백만 달러을 투자

    에 압력관에 대한 보수와 교체를 계획 중이며, 앞으로 30년에 걸쳐 하수처리구역

    에 추가인구 백만명과 54MGD(205,200㎥)의 하수량을 집수, 처리할 수 있는 증

    설계획을 갖고 있다.

    1.2.3 일본

    (1) 고베

    일본 고베시의 분류식 하수관거 비율이 일본에서 가장 높아, 분류식 비율은

    98.5%이며 합류식은 1.5%이지만, 기존 합류식 지역을 분류식화한 사례는 아직

    없다. 기존관이 노후화되어 최대오수량의 3배 이상이 유입되어 관거정비 필요

    한 상황이며, 우수 암거는 개거로 변경하는 추세이다. 분류식 하수관거 시설

    설치 기준은 일본의 『하수도 시설계획․설계지침과 해설』을 기준으로 하며,

    각 지자체별로 약간씩 변경하여 적용하고 있다. 관거매설 최소심도는 포장두께

    를 포함하여 1m이고, 오수관거의 여유율은 과 같고, 2008년부터는 관

    거의 내진설계를 고려할 예정이다.

    고베시의 오수관거 여유율

    관 의 내 경 여 유 율 비고

    D700mm 미만 계획하수량의 100%

    D700mm 이상, 1,650mm 미만 계획하수량의 50%이상 100% 이하

    D1,650mm 이상, 3,000mm 이하 계획하수량의 25%이상 50% 이하

  • - 11 -

    일본 고베시의 분류식 하수관거 유지관리 규정으로 일본의『하수도 유지관리

    지침』을 적용하고 있다. 펌프장 등은 한 달에 두 번 정기점검 실시하고 있으

    며, 도로관리센터에서 관로 등 모든 지하매설물에 대한 GIS 자료 작성 및 관리

    하고 있다. 관거로 바닷물 유입시 부식 등 방지를 위해 내부에 라이닝 처리를

    하고 있으며, 맨홀 뚜껑 표면에 광고물을 새겨 환경 미화 증진 및 수입 증가

    를 도모하고 있다.

    (2) 도요나까

    일본의 도요나까시는 1952년에 하수도 사업을 시작하여, 현재 하수관거 배제

    방식 비율은 분류식이 60%, 합류식이 40%정도이다. 최대․최소 유속기준 등

    하수도 시설계획 및 설계는 『하수도시설기준․설계지침과 해설』을 준용하고

    있다. 관거매설 최소 심도는 예전에 1.2m 이었으나 소구경 관거의 경우 80cm

    로 규정을 완화한 바 있다. 우수관은 주로 흄관을 사용하며 흄관 기초로는 모

    래 기초공법을 주로 적용하고 있다. 배수설비시 예전엔 주로 도관을 사용하였

    으나, 요즘은 주로 염화비닐관 계열의 관종을 주로 사용하고 있다. 최근 폭우

    로 큰 피해를 입은 사례가 있어서 우수처리시설에 많은 노력을 기울이고 있으

    며, 분류식 관거에서 다량의 불명수 유입으로 인해 처리장에서의 적정 처리에

    문제가 발생하는 경우가 있어 이에 주의를 기울이고 있다. 지반 및 관종에 따

    른 기초공의 적용은 연성관의 경우 주로 모래기초를 사용하며, 연약지반의 경

    우 쇄석기초 후 모래부설로 적용한다. 일본은 전체적으로 하천을 횡단하여 관

    거 시공하는 경우는 있어도 하천을 따라 하상 등에 관거매설을 하는 것은 하

    천 오염 방지를 목적으로 금지하고 있으며, 필요시 하천제방 하부매설은 극히

  • - 12 -

    제한적으로 가능하나 이중관 시공 등을 통해 하천오염 방지조치를 취하고 있

    다. 합류식 및 분류식의 하수배제 방식은 지역 및 현황에 맞게 적용하고 있다.

    일본은 하수관거 시설이 이미 오래전에 완료되어 있는 실정으로, 기존 관거에

    대한 유지관리에 중점을 두고 있으며, 신설 관거의 경우 소규모로 진행되어 현

    재 성과보증 등의 기준은 별도로 사용하는 것이 없다.

    일본의 도요나까시에서는 하수관거로 특수물질을 배출하는 지역은 특수물질

    로 인한 관내퇴적 또는 관거부식 등의 문제발생 가능성이 높으므로 수시 점검

    및 보수를 시행하고 있으며, 모든 지하 매설물에 대한 GIS(지리정보 시스템)를

    구축하여 관련 자료를 주민에 공개하고 있다. 또한 상습 침수지역 또는 저지대

    등 침수피해 예상지역은 우수저류시설(우수저류조 또는 우수저류관)을 설치하

    여, 폭우시 적정 이상의 우수를 Bypass시켜 임시로 저장하였다가 청천시 펌프

    를 이용하여 배제하고 있다. 기존 관거시설의 유지관리상의 문제점으로 25년

    이상된 노후된 관거시설이 많으며, 이 중 대부분이 도관으로 깨지거나 이탈 등

    의 문제가 다수 발생하여 불명수 유입 및 도로 함몰 등의 문제가 발생하고 있

    다. 이로 인해 관거 신설보다는 기존 관거 교체 및 유지관리에 치중하고 있다

    고 한다. 맨홀 뚜껑으로의 불명수 유입 방지 대책으로 맨홀 뚜껑에 수밀을 위

    한 패킹 등은 따로 없으며, 불명수 유입으로 인한 맨홀 내부 수위 상승에 의한

    맨홀 뚜껑 열림을 방지하기 위해 볼트로 연결한다고 한다.

    (3) 도쿄

    일본 도쿄의 하수배제 방식 비율은 합류식이 82%이며, 분류식은 18%이다.

    도쿄는 당초 19세기에 분류식을 도입하였는데 현재 합류식이 82%에 달하는 이

  • - 13 -

    유는 지역적 특성상 비가 많이 내려 일찍이 도시화가 진행된 지역에 대해서는

    시공여건이 곤란(시공 공간 부족, 민원 등)해 분류식처럼 우수관 및 오수관을

    각각 분리하여 시공하기가 곤란하였고, 도시화에 따른 조속한 하수도 정비가

    요구되었다. 또한, 급속한 도시화에 따라 상하수도 설비를 동시에 보급하고자

    하였으며, 예산상의 문제로 상수도 시설 위주로 예산이 투입되었다고 한다. 도

    쿄 역시 하수도 시설 계획 및 설계 기준은 『하수도 시설계획․설계지침과 해

    설』을 기본으로 하며, 도쿄에서 자체적으로 작성한 매뉴얼에 의거 하수도 시

    설 유지 및 관리를 행하고 있었다.

    일본의 도쿄에서는 모든 지하 매설물에 대해 GIS(지리정보 시스템)를 구축하

    였다. 합류식 지역에 대해서는 초기우수처리시설 설치계획이 있으며 일부 시행

    중이다. 일본은 개인 오수정화 처리시설이 없어 합류식 지역의 경우 폭우시

    오수 범람 및 하천오염 문제가 심각한 상황이다. 폭우로 인한 침수 등의 피해

    방지를 위해 주로 공원 하부나 펌프장 하부 등에 우수 저류지를 설치하고 있

    으며 필요 공간의 33% 정도를 확보하고 있다.

    (4) 사이타마

    일본 사이타마시는 지역적으로 저지대이며 1953년부터 관거정비를 시작하였다. 하

    수도 보급률은 82.4%이며, 1972년부터 분류식 관거를 도입하여 현재 약 80%가 분류

    식 관거로 구성되어 있다. 사이타마시 중심부는 합류식이며 순차적으로 분류식화를

    진행중인데, 합류식 지역은 폭우시 하수도 범람으로 악취 등 환경 문제가 발생하고

    있다. 유역별(6개 시)로 통합하여 하수도 정비를 시행하고 있다. 하수도시설 설치기준

    은 『하수도 시설계획․설계지침과 해설』에 의하되 약간 수정하여 사용하고 있다.

  • - 14 -

    관로 매설시 터파기 심도 3.5m 까지는 개착공법을 적용하며, 그 이상은 추진공법을

    적용하고 있다. 합류식 지역에서 폭우로 인한 침수 등의 방지 대책으로 2005년부터

    2010년 까지 23개의 우수조정지를 지하철 및 도로하부에 설치 예정으로현재 11개소

    를 완료하였다. 우수 조정지는 폭우시 적정량 이상의 하수를 일시 저류한 후 청천시

    펌프를 이용하여 방류하며, 일부분은 적정 처리 후 이송하여 도시 조경수로 재이용한

    다.

    일본 사이타마시의 하수도 관리 부서는 4개 부서 52인이며 연간 유지비는 26억엔

    (¥)이다. 맨홀 내부 범람으로 인한 맨홀 뚜껑 열림을 방지하기 위해 자체 제작 맨홀

    뚜껑을 사용한다. 관거 내부 이물질 퇴적이 잦은 상가 지역 등은 수시로 관거를 조사

    하여 관거 통수능 저하를 사전에 방지하고 있다. 관거의 이상 유무 확인 방법으로 관

    거 시설 여러곳에 유량계를 설치하여 관거로의침입수 위치를 확인 및 보수하고 있다.

    1.3 연구내용 및 범위

    관거 정비사업은 광역적 하수관거 조사 우선순위선정과 관거 상세조사 결과를

    토대로 한정된 예산 범위 내에서 체계적인 사업 우선순위를 선정하여 시행

    되어야 한다. 관거 개보수는 하수관거의 육안조사 또는 CCTV조사 등을 시행한 후,

    조사 자료를 통한 국내 여건에 맞는 합리적 판단기준에 의거하여 그 보수의

    긴급성 및 우선순위가 산정되어야 하나, 국내에서는 지금까지 이에 대한 연구

    및 조사 사례가 미약하여, 대체로 외국의 하수관거 개보수 판단기준을 조합하여

    사용하고 있다.

    따라서, 본 연구에서는 국내에서 최근 하수관거정비를 위해 사용해 왔던 판단

  • - 15 -

    기준을 검토하고, 선진외국의 관거 개․보수 판단기준과 비교․분석을 하도록 한

    다. 과거의 관거내부조사 자료를 통한 개․보수 판단기준, 관거내부 조사자료

    및 비용․효과 분석을 통한 사업우선순위 선정방법을 제시하고자 한다. 사업 우선

    순위 선정후 오수관거와 우수관거로 구분하여 구조적‧기능적 불량으로 인한 통수능

    부족, 최소유속 미달, 역경사 관거에 대한 규모결정 및 정비방법을 결정할수 있

    는 합리적인 방안을 제시하고자 한다.

  • - 16 -

    제 2 장 하수관거의 발전과 개 ․ 보수 공법

    2.1 하수관거의 발전과정

    우리나라 하수관거 체계의 발전 역사를 정리하면 다음과 같다.

    (1) 조선 초기

    1396년(태조5년)에 홍수피해를 줄이기 위해 청계천 배수 및 정비사업을 실시하였

    고, 1410년(태종11년)에는 개천도감을 설치하여 우․오수배제 및 하천관리 기능

    을 할 수 있도록 하였으며, 1410년(태종11년)~1430년(세종13년)에는 청계천 등

    주요 하천의 제방 축조와 하천폭 확장사업을 실시하였다.

    (2) 조선 중․후기

    1760년(영조37년)과 1833년(순조34년)에 청계천의 대대적인 개수와 준설을

    하였고, 경성 도시계획에 의거 6,832m 암거를 축조(1897년 이후)하였다.

    (3) 근대기

    1918~1943년의 25년간 475만원 투입하여 4차례에 걸쳐 총 225㎞의 지선 및

    간선관거를 설치하였고, 6.25 동란을 거치면서 하수도사업이 침체에 빠지게 되었다.

    (4) 현대

    1960년 초반까지 합류식관거 보급실적은 600㎞ 이내로 매우 미비한 상태였으

  • - 17 -

    나, 1976년 처음으로 청계천(중랑)하수종말처리장을 준공한 후 지속적으로 하

    수도가 보급되기 시작하였다. 1979년 당시 건설부에서 하수도시설기준을 출간,

    보급하여 합리적인 하수도설계의 기반을 조성하였다. 1979년말에는 합류식관거

    위주로 약 10,000㎞의 관거가 보급되였고, 1980년초에는 약 331㎞의 분류식 관

    거가 보급되기 시작하였으며, 2000년대에 이르러 합류식 하수관거 연장이 거의

    포화상태에 이르게 되었다. 2002년 환경부에서 하수관거정비 원년의 해로 선포

    하면서, 2002년 이후에 한강수계하수관거정비사업, 댐상류지역하수도시설확충

    사업, BTL하수관거정비사업 등으로 분류식 하수관거 연장이 급증하는 추세에

    있다. 현재, 우리나라 합류식 및 분류식 하수관거 시설연장의 변화를 와 에 나타내었다.

    우리나라 합류식 및 분류식 하수관거 시설연장의 변화

    (단위 : m)

    년 도 계분 류 식

    합 류 식오수관거 우수관거

    1951*

    1961*

    1971*

    1979*

    1981*

    1992**

    2001**

    2004**

    2005**

    2,830

    603,317

    4,291,578

    9,913,147

    16,513,588

    46,111,158

    71,839,000

    82,214,598

    85,754,635

    331,545***

    5,561,723

    13,892,924

    18,532,341

    20,488,490

    8,396,123

    13,412,403

    16,427,018

    17,009,645

    2,830

    603,317

    4,291,578

    9,913,147

    16,182,043

    36,080,838

    44,534,000

    47,255,239

    48,256,500

    * 하수도 시설개축 및 기능개선 전략연구(1997, 국립환경연구원)

    ** 하수도통계(2006, 환경부) *** 오수관거와 우수관거의 합

  • - 18 -

    0

    10,000

    20,000

    30,000

    40,000

    50,000

    60,000

    70,000

    80,000

    90,000

    1951 1961 1971 1979 1981 1992 2001 2004 2005

    (연도)

    (km

    )

    오수관거 우수관거 합류식관거

    우리나라 하수관거 시설연장의 변화

    2.2 하수관거의 국제표준화

    (1) 하수배제방식에 관한 의사결정

    2003년 12월 환경부에서 제시한 ‘하수도시설 설치사업 업무처리 일반지침’에

    따르면, “신규로 개발되는 산업단지, 택지개발단지 및 재개발사업지역 등의 하

    수관거는 분류식 하수관거를 하수처리장 또는 마을하수도까지 설치하여 정화

    조 설치비 및 유지관리비용의 중복투자를 방지하도록” 하였다. 합류식 하수관

    거 체계와 분류식 하수관거 체계는 다양한 측면에서 장단점을 비교 할 수 있

    으나, 전세계적으로 분류식 하수관거 체계로 전환하는 추세는 하수종말처리장

    에서 처리해야 할 대상으로 우수를 제외시키는 것이 처리장 건설비와 운영비

    를 절감할 수 있다는 이유가 가장 중요한 것임을 알 수 있다. 하지만, 일반지

  • - 19 -

    역이든, 특정지역이든, 합류식 하수관거 체계와 분류식 하수관거 체계의 경제

    성 비교를 정량적으로 시도해 본 사례는 국내외를 통틀어 찾기 힘들었다. 분류

    식 하수관거 체계로의 발전은 더욱 높은 수준의 선진하수도를 갖추게 되는 첫

    걸음이며, 분류식 하수관거체계의 문제점들은 앞으로 지속적으로 우리(하수도

    전문가 뿐 아니라 국민 모두)가 해결해야 할 과제가 될 것이다. 다만, 도심이

    극도로 발달한 도시에서는 기존의 합류식 하수관거체계를 분류식체계로 여전

    히 교통혼잡, 영업상의 방해, 생활의 불편 등의 민원이 커져 사회간접비용이

    극대화되므로, 도심지역을 분류식 하수관거체계로 전환하는 것보다 합류식 하

    수관거체계로 유지하고 도시외곽지역만을 분류식 하수관거체계로 전환하여, 이

    를 합병식으로 운영하는 방안을 강구하는 것이 바람직할 것으로 사료된다. 이

    경우는 물론 우천시 도심지 내에서 발생하는 강우를 포함한 하수가 CSOs문제

    를 일으킬 수 있으므로 이에 대한 대책을 세워야 할 것이다.

    (2) 하수도 서비스 향상을 위한 국제 표준화 동향

    공공하수도이거나 민간자본에 의해 운영되는 하수도 회사는 제시된 관리목표를

    달성하기 위해 고도의 효율과 효과를 위해 노력하고 표준화된 성과평가의 형

    태를 갖추는 것이 필요하다. 국제 물협회(International Water Association,

    IWA)에서는 2000년도에 상수도 서비스에 관한 성과지표의 지침서를 발간하였

    으며, 이어서 2003년도에도 하수도 서비스에 관한 성과지표의 지침서(2003,

    IWA)를 발간하였다. 하수도 서비스에 관한 성과지표(Performance Indicators,

    PI)는 관리, 직원, 재정, 물리적 시설, 운전, 환경성, 서비스의 질로 구성되는 다

    양한 범위를 포함하고 있다. 이 지침서에 제시된 하수도 서비스에 관한 평가지

  • - 20 -

    표는 다양한 규모로 파일롯 시험을 통해 추가적인 개발을 해야 할 것으로 기

    대하고 있다. 이러한 성과지표는 하수도 사업의 성과 또는 서비스 수준의 어떤

    일면에 관한 정량적(때로는 정성적) 척도로 사용될 수 있으며, 그 성과지표는

    역사적으로 또는 과거에 설정된 목표에 대한 비교를 위해 사용될 수도 있을

    것이다(Alegre et al., 2002; Matos et al., 2002). IWA의 성과지표 지침서(2003)

    에 따르면, 하수도 서비스사업의 3가지 목표는 서비스의 제공, 환경의 보호, 재

    무적으로 지속 가능성을 유지하는 것이다. 하수도 서비스사업의 사업시행자의

    조직은 관리 및 지원 서비스, 환경 및 재무 서비스, 고객서비스, 기술 서비스,

    기획 및 시공 서비스, 운전 및 유지 서비스와 같은 다양한 요소를 포함하고 있

    어야 한다고 제시되어 있다. 2002년 9월 프랑스 파리에서 상하수도 서비스 표

    준화를 논의하기 위한 '제1차 ISO (International Organization for

    Standardization, 국제표준화기구) 전문위원회 224' (TC224, Technical

    Committee) 총회가 열렸다. ‘상하수도관련 서비스활동(Service Activities

    relating to Drinking Water Supply and Sewerage)’의 국제표준화를 공식 의제

    로 채택하였으며, 한국은 ISO 기술관리 이사회의 이사 및 TC224의 정회원 자

    격으로 동 제안에 찬성하였다.

    국제표준화는 향후 세계 물 시장에서의 막대한 이권들에 커다란 영향을 미칠

    것으로 예상되며, 상하수도 사업의 공사화․민영화 또는 공기업 운영 등 운영

    체제에 대한 각론이 쏟아지고 있고, 무역 자유화라는 세계적인 흐름에 의해 향

    후 언젠가는 어떤 형태로든 물 시장을 외국사업자들에게도 개방할 수밖에 없

    는 우리나라의 실정에서 상하수도 서비스 분야에 대한 국제 표준화가 미치는

  • - 21 -

    파장은 적지 않을 것으로 예상된다. 특히, 우리나라가 향후 상하수도 시설의

    유지관리 등을 민간에게 위탁하도록 할 경우, WTO의 TBT협정(무역의 기술적

    장해에 관한 협정)등에 따라 그 사양이 ISO/TC224(상하수도 서비스 표준화)의

    규정에 준하여야 할 것이며, WTO의 무역 자유화에 기초하여, 현재 세출규모

    만으로 연간 약9조원의 국내 상하수도 시장에 외국기업의 진출을 허용하여야

    할 것이다. 물론 WTO의 TBT협정에도 불구하고 상하수도 서비스의 국제표준

    이 제정되더라도 국제 상하수도 시장이 전면적으로 개방된다고 보기는 어려운

    점이 있다. 이는 먼저 현재 수도사업이 WTO의 환경서비스의 분류에 포함되어

    있지 않기 때문이다. 또한 상하수도 서비스는 선진국들도 공공부문에서 운영하

    는 경우가 많은데, 정부의 권한을 행사하는 것으로서 제공되는 서비스(상업적

    원칙에 기초하지 않고 동시에 둘 이상의 서비스 제공자와의 경쟁을 거치지 않

    고 제공되는 서비스)는 WTO 서비스 협상의 대상 외로 되어 있기 때문이다.

    따라서 상하수도산업 분야가 시장개방 되기 위해서는 먼저 환경서비스의 분류

    에 상하수도 서비스가 포함되어야 하고, 각 국의 정부나 지방자치단체가 공영

    방식으로 운영하고 있는 상하수도 사업을 민간에 개방해야 한다. 이러한 이유

    로 현재 유럽을 필두로 한 거대 물기업을 가지고 있는 선진국들은 환경서비스

    의 분류를 수정하자는 안을 적극 제안하고 있으며 비교적 많은 국가들로부터

    지지를 얻고 있는 실정이다.

    이러한 국제 정세 속에서 국내의 제도 및 운영현황을 근거로 그들의 진출을

    어느 정도 막을 수 있으나, 관련된 국제 표준이 만들어지고, WTO에서 상하수

    도 서비스 분야를 환경서비스 분야에 포함시키게 되면 국내 상하수도사업은

  • - 22 -

    더 이상의 문단속이 어려워지게 될 것이다. 따라서, 상하수도 서비스시장 개방

    이라는 국제적 상황과 국내 여건을 감안할 때 국내 상하수도 사업자들의 국제

    경쟁력 강화를 위해 우선적으로 실시할 수 있는 것은 자체적으로 서비스에 대

    한 평가를 실시하고, 그 결과를 바탕으로 취약한 부분에 대한 재정 및 자원의

    재배치를 통해 경영상황의 개선을 도모할 수 있을 것이다. 또한 이러한 평가제

    도의 운영을 통해 상하수도 사업자들이 소비자에게 제공하는 서비스의 질을

    평가할 수 있게 되어 더욱 용이하게 소비자의 기대 및 환경보전 욕구를 충족

    시키며, 궁극적으로 동일한 상하수도 사업자간의 벤치마킹이 가능하게 되어 전

    체 상하수도사업에 건전한 경쟁관계가 형성됨으로써 국내 물산업 개방에 대응

    하여 상하수도 사업자들의 경쟁력 제고에 기여할 수 있을 것이다.

    2.3 하수관거 개․보수 공법

    2.3.1 공법의 분류

    관로의 개․보수를 계획적․효율적으로 실시하기 위해서는 기존시설에 대해서

    정확한 기능적인 측면을 정리한 정보가 필요하다. 관거의 개․보수는 사용 중인

    시설을 대상으로 하기 때문에 실시규모와 범위 및 관거의 노후, 유하능력, 침입수,

    파손, 크랙, 점착, 부식, 관휨 등의 상황과 시공조건에 대해서 최적공법을 선정

    하는 것이 중요한 과제이다. 개축은 전체보수와 부설교체 공법으로 분류되고, 보

    수 보강공법은 지수공법, 부분보강공법, 라이닝공법으로 분류되며 과

    와 같다.

  • - 23 -

    개축

    반전공법전체보수공법

    형성공법

    삽입관공법

    제관공법

    부설교체공법 굴착공법

    개축추진공법

    개축공법의 종류

    지수공법

    보수․보강 공법부분보강공법

    라이닝공법

    보수․보강 공법의 종류

    전체보수 공법은 반전공법, 형성공법, 삽입관공법, 제관공법으로 분류될 수

    있으며 부설 교체공법은 굴착공법과 개축 추진공법으로 분류된다. 하수관거의

    개축은 과거에는 개착공법에 의한 부설교체를 많이 적용하였으나 기존 시가지

    에서의 시공은 주민생활, 도로 교통상황, 타 기관의 매설물 등으로부터 각종 제약을

    받아 최근에는 굴착공법의 단점을 보완한 공법으로 비굴착공법이 발전하고 있다.

    2.3.2 전체 보수

    (1) 전체 보수공법의 특징

    전체 보수공법은 기존관거에 신관 또는 기존관과 일체가 되도록 특정 외력에

  • - 24 -

    대해 저항을 갖는 구조의 관을 개축하기 때문에 기본적으로 도로의 굴착 없이

    시공할 수 있기 때문에 다음과 같은 이점이 있다.

    첫째, 공사에 기인한 소음, 진동, 교통정체 등이 적고, 주변 주민생활에 영향을

    최소화 할 수 있어 공사를 원활히 할 수 있다.

    둘째, 도로 굴착억제, 타 기관 매설물의 제약을 적게 받아 계획적으로 공사

    진행을 도모할 수 있다.

    셋째, 공사기간이 짧고 또한 도로복구비가 필요 없기 때문에 사업비를 절감

    할 수 있다.

    한편, 본관과 연결관의 접속불량(돌출, 분리) 개소가 많은 노선과 본관의 노후화가

    현저하여 원형단면을 유지할 수 없는 노선에 대해서는 갱생공법의 적용이 곤란한

    경우가 있기 때문에 충분한 조사와 공법의 검토가 필요하다.

    (2) 전체 보수공법의 종류

    전체 보수공법은 사용재료, 시공방법의 차이에 따라 반전공법, 형성공법, 삽입

    관공법, 제관공법으로 크게 분류할 수 있고, 각 공법의 개요는 다음과 같다.

    ① 반전공법

    반전공법은 열 또는 빛에 의한 경화성 수지를 함침 시킨 섬유성 재료를 기존

    맨홀에서 하수관거 안으로 반전 가압시키면서 삽입하고 관거 내부에서 가압상태의

  • - 25 -

    수지를 경화시켜, 관거 내면에 압착한 갱생관을 형성하는 공법이다. 반전삽입에서

    는 수압에 의한 것과 공기압에 의한 것이 있고, 가압방법도 온수를 순환시키는

    방법과 증기를 순환시키는 방법 및 온수와 증기를 병용하는 방법이 있다.

    ② 형성공법

    형성공법은 기존 관거내에 원통으로 가공한 섬유질 매트상의 재료인 경화성수

    지(열경화, 광경화 또는 상온경화)를 함침 시킨 재료, 또는 플라스틱 재질의 관

    을 시공대상 기존관의 양쪽 맨홀을 사용하여 관거내로 삽입, 공기압으로 가압

    팽창시킨 상태로 경화하여 관거내면에 신설관을 형성하는 공법이다.

    ③ 삽입관공법

    삽입관공법은 공장에서 생산된 플라스틱 재료의 관을 열융착 또는 연결관 접합

    으로 접속시키면서 순차적으로 삽입하여 기존관거내에 신설관을 설치하는 것이다.

    신설관과 기존관과의 간극은 시멘트 등의 충진재를 주입하여 일체화시키는 공법이다.

    ④ 제관공법

    제관공법은 대상 관거 내에 경질염화비닐재 등을 감압하면서 제관하고, 기존관

    과의 사이에 간극은 충진재를 사용하여 충진시키고 기존관과 일체화하여 신관과

    동등한 관거를 구축하는 공법이다. 단면형상을 유지할 수 있는 파손, 폐쇄가

    없는 한 시공은 가능하다. 돌출, 사행인 경우 기본적으로는 기존 매설관의 형상과

    동일하게 갱생하고 다소 곡선이 있는 경우에도 그것에 맞게 제관할 수 있다.

    소량의 하수가 있으면 유하시키면서 시공이 가능하다.

    (3) 전체보수공법의 재료와 종류

  • - 26 -

    갱생공법의 재료의 내용연수는 재료의 종류와 갱생관의 두께에 영향을 받고

    일반적으로 염화비닐관과 동일한 정도이다. 공법별 주요재료는 과 같

    다.

    전체보수공법의 재료 분류

    공 법 재 료

    반 전 공 법 라이닝호스, 경화성수지 등

    형 성 공 법특수경질염화비닐파이프, 펠트, 유리수지, 충진재, 경화성

    수지 등

    삽입관 공법폴리에틸렌관, FRP관, 염화비닐관, 강화플라스틱 복합관,

    스테인레스관 및 간극충진재 등

    제 관 공 법 라이닝벨트, 충진 몰탈 등

    2.3.3 부분 보수

    관거의 보수․보강공법은 지수공법, 부분보강공법, 라이닝 공법이 있다. 관거의

    보수․보강공법은 현실적으로 하수가 흐르는 시설을 대상으로 하는 것으로 시공에

    있어서는 특히 각종 제약을 받는다. 시설상황을 정확히 파악하여 보수․보강이

    필요한 원인, 위험도, 시공조건 등을 충분히 검토한 후에 최적공법을 적용하여

    시공하는 것이 중요하다.

    (1) 지수공법

    관로시설에서 발생한 지하수 침입 장소, 또는 지하수에 기인한 관로시설 주변

  • - 27 -

    에서 발생하는 수로 또는 주변지반의 연약에 기인한 공동부분을 폐쇄함으로서

    수밀성을 확보하기 위하여 지수하는 공법이다.

    (2) 부분보강공법

    하수도시설에서 발생한 불량 장소를 부분적으로 보수보강을 실시함으로써 강

    도증가, 지수성, 내구성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

    (3) 라이닝공법

    주로 콘크리트 구조물을 대상으로 적용되며, 마찰 등으로 단면이 얇아진 부분을

    복구하는 목적으로 실시한다. 사용재료에 따라 무기질계와 유기질계로 구분되며,

    단면복구공법의 라이닝은 마찰 등에서 단면이 손상된 부분을 복구하는 것을

    목적으로 한다.

  • - 28 -

    제 3 장 하수관거 정비기준

    하수관거의 육안조사 또는 CCTV조사 등을 시행한 후, 조사 자료를 통한 관거

    체계의 순차적 정비는 국내 여건에 맞는 합리적 판단기준에 의거하여 그 보수의

    긴급성 및 우선순위가 산정되어야 하나, 국내에서는 지금까지 이에 대한 연구 및

    조사 사례가 미약하여, 대체로 외국의 하수관거 개보수 판단기준을 조합하여

    사용하고 있다. 따라서, 국내에서 최근 하수관거정비를 위해 사용해 왔던 개․

    보수 판단기준 및 외국(일본, 영국, 미국, EU)의 관거 개보수 판단기준을 비교․

    분석하고, 하수관거 개보수를 위한 정비공법에 대하여 살펴보았다.

    3.1 국내 하수관거 정비기준

    3.1.1 환경부

    환경부의 판단기준은 ‘도심하수관 정비기법연구(1997)’에서 제시한 기준을 준

    용하여 하수도시설기준(2005)에 제시하고 있으며 주요 관거정비 판단기준과 내

    용을 요약하면 과 같다. 환경부 판단기준은 서울시 판단기준에 비해 정

    량적으로 판단할 수 있도록 각 이상항목에 평가점수를 부여하고 있다.

    3.1.2 서울시

    국내 관거정비 개보수 판단기준은 서울시 판단기준을 근거로 그대로 받아들이거

    나 일부 수정하여 반영되고 있으며 서울시의 개보수 판단기준은 과 같

    다. (서울시 하수도 정비기본계획, 2002)

  • - 29 -

    환경부의 개보수 판단기준

    구 분 세부항목 등급 (A) 점수 등급 (B) 점수 등급 (C)*** 점수

    관부식 및 마모 관부식 및 마모

    철근노출

    (관두께의

    1/2이상)

    15

    골재노출

    (관두께의

    1/4~1/2)

    10

    표면박리

    (관두께의

    1/4미만)

    5

    관 파괴 파손 붕괴* 붕괴우려 20기타 파손

    및 균열15

    이음부

    이음부이완(틈)관경의 1/2

    이상20

    관경의

    1/4~1/215

    관경의 1/4

    미만5

    이음부 수평 어긋남관경의 1/2

    이상20

    관경의

    1/4~1/215

    관경의 1/4

    미만5

    관의 단차관 구배이상 및 관

    침하 발생 유무발 생 20 발생우려 15 - -

    접합부

    재질이상- 원주 1/2이상 12 원주 1/4~1/2 5

    원주 1/4

    미만3

    맨홀부 이상

    인버트설치 유무 설치 안됨 12 파손 10 - -

    연결부이상본관의 1/2

    이상20

    본관의

    1/4~1/215

    본관의 1/4

    미만8

    침입 장애물타관통과 및 기타

    장애물

    관경의 1/2

    이상20

    관경의

    1/4~1/210

    관경의 1/4

    미만5

    점 착모르터, 유지류, scale

    점착

    관경의 1/2

    이상20

    관경의

    1/4~1/215

    관경의 1/4

    미만8

    관돌출 -본관경의 1/2

    이상15

    본관경의

    1/4~1/25

    본관경의

    1/4 미만1

    관 휨** -45도 이상

    꺾임15

    45도 미만

    꺾임10 - -

    침입수 침입수 발생유무 발 생 20 - - - -

    유출수(누수) - 발 생 20 - - - -

    설계최저유속

    대비

    관거유하속도

    [실관거유하유속÷설계최

    저유속(%)]×10050% 이하 20 50% 초과 15 - -

    침전 토사 및 퇴적물관경의 1/2

    이상10

    관경의

    1/4~1/25

    관경의 1/4

    미만3

    * 본 항목은 관거의 구조 및 기능상 결함을 의미하는 항목으로 판단기준상의 평가점수와는 별도로 해당지역의

    여건을 고려, 교체 또는 전체보수 1순위에 고려

    ** 연성관에 해당

    *** 1/4미만은 1/4보다 작으나 충분히 식별이 되는 정도의 하자를 뜻함

  • - 30 -

    서울시의 개보수 판단기준

    분불량항목

    정 비 등 급

    A B C

    연결관 돌출 본관내경의 2/3이상 본관내경의 2/3미만 돌출 경미

    연결관

    접합부- 접합부 파손

    접합부

    파손적음

    이음부관경의 1/3이상

    어긋남

    관경의 1/3미만

    어긋남어긋남 경미

    침입수 -흐르거나 솟구치는

    정도스며 들어옴

    유출수 - 누수발생 누구발생 없음

    부식 철근노출표면골재노출 또는

    박리부식 경미

    관파손 및

    균열

    함몰 등 구조적

    위험상태균열발생 균열 미세

    곡관로 - 10˚ 이상 꺾임 10˚ 미만 꺾임

    관침하 관경의 2/3이상 침하 관경의 2/3미만 침하 침하경미

    타관통과 타관통과 타관통과 없음 타관통과 없음

    폐유부착 - 소량 이상 부착 없음

    모르타르

    부착- 소량 이상 부착 없음

    토사퇴적 관경의 1/2이상 퇴적 관경의 1/2미만 퇴적 퇴적 적음

    기타 장애물 - 소량이상 장애물 없음

    유하능력

    부족

    유하능력 50%이상

    또는 상습침수지역

    유하능력 50%미만

    부족

    유하능력부족

    없음

  • - 31 -

    3.1.3 하수관거정비 BTL사업

    하수관거정비 BTL사업에서는 서울시의 판단기준을 기초로 일부 항목을 조정한

    과 의 불량관거 판단기준을활용하고 있으며 개량대상 관거를구조적,

    기능적으로불량한 관과 관거내부 이상관거로 구분하여 정비사업을 시행하고 있다.

    <표 3-3> 오수관의 불량관거 판단기준

    구 분 불 량 관 거정 비 등 급

    A B C

    연결관

    연결관돌출본관 내경의 2/3

    이상

    본관 내경의 2/3

    미만

    돌 출 경

    연결관접합부 - 접합부 파손접합부 파손

    적음

    이 음 부관경의 1/3이상

    어긋남

    관경의 1/3미만

    어긋남

    어 긋 남 경

    침 입 수 -흐르거나 솟구치는

    정도

    스 며 들 어

    유 출 수 - 누 수 발 생 -

    부 식 철 근 노 출표면골재노출 또는

    박리부 식 경 미

    본 관관파손 및

    균열

    함몰 등 구조적

    위험상태균 열 발 생 균 열 미 세

    곡 관 로 - 10° 이 상 꺽 임10°미 만 꺽

    관 침 하 관경의 2/3이상 침하관경의 2/3 미만

    침하침 하 경 미

    타 관 통 과 타 관 통 과 있음 - -

    폐 유 부 착 - 소 량 이 상 -

    모르타르부착 - 소 량 이 상 -

    토 사 퇴 적 관경의 1/2이상 퇴적 관경 1/2 미만 퇴적 퇴 적 적 음

    기타장애물 - 소 량 이 상장 애 물 적

  • - 32 -

    <표 3-4>우수관의 불량관거 판단기준

    구 분 불 량 관 거 정 비 대 상

    연결관 연결관 돌출돌출경미(C등급)를 제외한 모든 연결관

    (A,B등급)

    본 관

    이 음 부 관경의 1/3이상 어긋남

    부 식 철 근 노 출

    관파손 및 균열 함몰 등 구조적 위험상태

    관 침 하 관경의 2/3이상 침하

    타 관 통 과 타관통과로 인한 통수능 저하

    3.1.4 정비기준의 문제점

    국내 대규모 관거정비사업을 시행한 환경관리공단, 지자체의 판단기준은 서울

    특별시 판단기준과 거의 흡사하다. 그 이유는 환경부 판단기준에 비해 그 적용이

    간단하고 짧은 설계기간으로 인한 것으로 보인다. 하지만, 서울시, 환경부 및

    대부분의 지자체에서 채택한 평가기준은 다음과 같은 몇 가지 문제점을 지니고

    있어 한정된 사업비로 제한된 사업시행을 위한 사업 우선순위 선정시 어려움이

    있을 것으로 예상된다.

    (1) 사업우선순위 선정을 위한 평가지표의 부재

    (2) 단순히 이상항목의 개수로 판단하므로 정량적, 등급적 판단곤란

    (3) 맨홀 인버트 유무 등 단순한 보수만을 통해 정상기능 회복이 가능한 항목

    까지를 포함한 평가기준으로 구조 및 수리적 관점에서 정비가 필요한 관거

    보다 단지 이상항목이 많은 관거의 정비가 우선시 되는 현상 발생 가능

  • - 33 -

    (4) 관거의 중요도, 사업의 시급성, 관거정비의 주요한 평가지표인 침입수/유입

    수량의 정량적 평가 부재

    (5) 환경부 기준을 제외한 여타 기준의 경우 “C등급”에 대한 기준이 모호하여

    사업시행 시 등급 판정에 따른 이견 발생 가능성

    3.2 국외 하수관거 정비기준

    3.2.1 일본

    국내에서 가장 많이 인용되고 있는 일본의 판단기준은 주로 건설성 및 하수도 협회,

    동경도, 요코하마시, 나고야시의 판단기준 등이 사용되고 있다. 일본의 판단기준 중

    가장 범용적인 항목설정과 구체적인 항목별 가중치 설정이 이루어져 있는 일본

    건설성과 하수도협회의 판단기준을 살펴보면 와 같고, 관보수와 재시

    공의 긴급함을 판단하는 기준은 과 같다.

    일본의 동경도와 다른 도시(나고야시, 요코하마시)의 기준은 국내의 판단기준과 항

    목상의 설정은 다소 비슷하나, 관내 침전물, 점착물에 대한 항목이 비교적 구체화되

    어 있으며 접합부 재질 이상에 대한 항목이 추가되어 있다. 일본의 나고야시, 요코하마

    시는 미국이나 영국과는 달리 가중치의 도입이 보다 구체적으로 이루어져 있는 것

    으로 평가된다. 일본 건설성과 하수도 협회의 경우 평가 후 점수 가중치의 합산이

    70점을 넘으면 해당 관거의 위험도를 최고 위험상태로 평가하고 있다. 일본과 같이

    구체적으로 설정된 판단기준을 통해 관거 상태를 평가하는 경우에는 일선 실무자

    및 시스템 전문가 또는 관거 특유의 상황에 대한 의견이 관거시설 개수에 대한 판

    단에서 무시될 수 있다.

  • - 34 -

    따라서 미리 설정된 중요한 항목에 대하여 가중치를 부여함으로써 관거 개보수

    판단의 정확성을 꾀하고 있다.

    일본의 판단기준 (WEF와 JSWA, 1995)

    구 분등급과 이상지점

    A 점수 B 점수 C 점수

    I

    관부식 철근 노출 20 골재노출 15기타 이유로

    부식8

    관 파열 부서짐(붕괴) 20관저구간

    균열16

    기타 이유로

    파열10

    관의 접합대체 완전히 벗겨짐 18부분적

    벗겨짐15 접합부 틈발생 3

    뿌리 침입

    (Root/Stump)

    관직경

    40%이상20

    관직경

    10~40%10

    관직경

    10% 미만5

    모르터점착관직경

    1/3 이상지역20

    관직경 1/3 ~

    1/10 지역15

    관직경 1/10

    미만 지역8

    II

    관균열 5mm 초과 15 2~5 mm 10 2mm 미만 5

    지관돌출본관직경

    50%이상15

    본관직경

    25~50%5

    본관직경

    25%미만1

    침투수 흐름 12 조금흐름 2 적셔진 정도 1

    III

    측방향 정렬과

    굽은 관

    관직경 3/4

    이상10

    관직경 1/2 ~

    3/48

    관직경 1/2

    이하5

    고무링 교체 원주 1/2 이상 4 원주 1/4 이상 3 원주 1/4 이하 2

    기름찌꺼기

    침전

    관직경 1/3

    이상인 지역

    관직경 1/3 ~

    1/10의 지역

    관직경 1/10

    미만인 지역

    퇴적물 침전 침전 깊이의표시 (퇴적물 침전 깊이/임계 슬러지 침전깊이 × 20)

    [문제의 심각성] I : 관거 기능에 심한 영향 II : 관거 기능에 중간 영향

    III : 관거 기능에 약간 영향

  • - 35 -

    관보수와 재시공의 긴급을 판단하는 기준(WEF와 JSWA, 1995)

    등 급 점 수 보수와 재시공의 긴급함

    AAA 70- 급함 (대)

    AA 40-69 급함 (중)

    A 20-39 급함 (소)

    BBB 15-19

    수리 요망BB 10-19

    B 5-9

    CCC 3-4

    당장 수리가 불필요함CC 2

    C 0-1

    3.2.2 미국

    (1) 일반적인 하수관거 개보수 판단기준

    미국의 경우는 국가 전체에 적용되는 판단기준은 없으며, 지자체별로 별도의

    상세한 판단기준을 가지고 다양하게 적용되고 있다. 하지만, 미국에서 적용되는

    일반적인 하수관거 진단기준은 ASCE와 WEF(1994)에서 출간한 “Existing

    Sewer Evaluation and Rehabilitation"에서 볼 수 있다. 과 에

    나타난 바와 같이 미국에서 사용되는 판단기준의 경우는 지자체별로 활동하는

    엔지니어의 판단 및 의견이 폭넓게 반영되도록 융통성을 부여하고 있다. 관거

    상태의 진단 및 평가, 적절한 조치의 이행은 철저히 관거시스템 설계 담당자의

    책임 하에 시공부터 관리에 이르기까지 책임한계를 확대하고 있다. 사업 수행의

  • - 36 -

    미국의 판단기준 (WEF와 JSWA, 1994)

    평가 항목 평 가

    관거의 붕괴

    세부 평가 내용 가중치

    붕괴 및 긴급한 붕괴 위험 내포 5 점

    가까운 시일 내 붕괴우려 4 점

    가까운 시일 내에 붕괴위험은 없으나, 악화 조짐

    보임3 점

    붕괴위험 최소, 미래에 악화될 잠재성 내포 2 점

    콘크리트관과 도관의 구조적 상태 평가기준(WEF와 JSWA, 1995)

    평가 항목 평 가

    균열 발생편향(deflection)성의 유무를 기준으로 한 crack에 대한

    발생여부 확인

    연결부 이상 연결부 균열발생 및 이완정도의 확인

    연결부 재질 돌출 발생여부의 확인

    관 휨 발생여부의 확인

    관 내벽재질의 유실 공동 등을 통한 관 내벽의 탈리 및 유실 확인

    공동 발생 발생여부의 확인

    침입물 나무뿌리 등 침입물의 존재 여부 확인

    부식

    1 단계 - 관거내벽의 거칠음 발견

    2 단계 - 강화 철근의 노출

    3 단계 - 강화 철근의 유실 및 공동발생

    관거 일탈 수직적, 수평적 관거 일탈의 확인

    관돌출 타관에 의한 돌출 유무의 평가

    관거매설깊이 매설 깊이 증가에 따른 위험성 평가

  • - 37 -

    요건을 살펴보면, 기본적인 판단기준은 하수도 시설 관리 엔지니어의 의견을

    반영한 후 관거가 매설된 토양의 여건 및 교통하중 등의 외적요건, 지역 재정

    여건 등을 포함한다. 또한 기타 선진국의 판단기준과 달리 관 매설 깊이에 대

    한 평가항목을 설정하여 일정 깊이 이상 매설된 관거에 매설 깊이에 따른 위

    험 가중치를 부과하고 있다.

    (2) 통계적인 접근방법

    미국에서는 하수관거 상태의 등급화를 통해 통계적인 접근법을 사용하여 많은

    연구가 진행되어 왔으며, 여러 주에서 실제로 이러한 통계적인 접근법을 현장

    에 적용하고 있다. 통계학에서 차별화 분석(Discrimination analysis)은 일련의

    독립변수로부터 대상물을 범주형 이산 종속변수로 당하는 방법이다.

    (Rasgsdale, 2001). 차별화의 문제가 간혹 차별화와 분류화로 구분되어 사용되

    는 경우도 있는데, 이럴 경우 차별화는 기지의 대상물을 미리 정의된 그룹으로

    분리하는 작업이며, 분류화는 새로운 대상물을 미리 정의된 그룹에 할당하는

    작업을 의미한다. 일련의 기 조사된 하수관거로부터 유도된 관계를 이용하여

    기지의 성질을 갖는 미 조사된 하수관거의 물리적 상태를 추정하는 문제는 분

    류화작업에서 데이터 탐색의 문제로 여겨진다. 측정데이터의 집합은 독립변수

    의 측정데이터 집합에 기초하여 조건적인 그룹을 예측하는 관계식을 개발하는

    데에 사용된다. 이러한 관계를 개발하는 여러 가지 도구 중에 OLS(ordinary

    least squares) 회귀분석, 다중회귀분석, 로지스틱 회귀분석, 그 외에 오분류

    (misclassification)를 최소화하기 위한 다양한 최적화기법이 사용될 수 있다.

  • - 38 -

    (가) 선형회귀분석에 의한 하수관거의 차별화

    OLS(Ordinary Least Squares) 회귀분석 하수관거 특성의 데이터베이스에 기

    초하여 하수관거상태의 선형모델을 개발하는 데에 사용된다(Kido et al., 1999).

    이 모델은 하수관거 상태의 점수를 둘 이상의 상태등급으로 이원화시켜 그 상

    태의 점수를 예측하는 데에 사용될 수 있다. Fick et al. (1993)은 캘리포니아의

    산호세라는 도시에 미 조사관거부분의 상태를 추정하는 다중회귀분석모델을

    적용한 바 있다. 이 때 하수관거상태를 예측하는 데 사용한 관거특성은 관 재

    료, 설치년도, 위치였다. Kido et al. (1999)는 OLS 다중회귀분석을 사용하여

    새크라멘토 지역의 하수도에 각 요소의 상태를 추정하였다. 이 모델의 보정된

    결정계수의 값은 0.5를 넘지 않았다.

    (나) 로지스틱 회귀분석에 의한 하수관거의 차별화

    Johnson과 Wichern(1998)은 불균등한 선행확률과 오분류비용, 불균등한 공분

    산 매트릭스를 갖는 비정규분포함수에 기초하여 대상물을 차별화하는 것의 어

    려움을 기술하였다. 로지스틱 회귀분석은 최적의 회귀매개변수에 대해 정규분

    포의 종속변수 없이도 차별화함수를 제시할 수 있는 장점이 있다(Christensen

    1997). Christensen은 직접 응답변수 또는 응답변수의 로그값, 또는 응답의 확

    률을 모델링하기보다 기대응답의 확률비(p/(1-p))의 로그값을 모델링 하였다.

    이는 두 가지의 분류문제에 대해 잘 정의된다. 해당하수관거가 결함이 있을 확

    률을 p라고 하면, 1-p는 그 하수관거의 상태가 허용가능한 상태일 확률이다.

    이 회귀분석기법은 하수관거상태의 여러 특성에 관한 데이터베이스에 기초하

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