본문내용
1. 서론
1.1. 스마트워터시티 사업 배경
상수도 공급과 처리 과정에 ICT 기술을 접목하여 수돗물의 안전성과 신뢰성을 높이고자 하는 스마트워터시티 사업은 다음과 같은 배경에서 등장하였다.
첫째, 기존의 수자원 관리 시스템의 한계를 극복하기 위한 지능형 물관리체계가 필요해졌다. 과거의 수자원 관리는 취수원에서부터 수용가에 이르기까지 일방향적인 유량 공급 방식이었으며, 이로 인해 수요와 공급의 불균형, 수질관리의 어려움, 시설 운영의 비효율성 등의 문제가 발생해왔다. 따라서 첨단 정보통신기술(ICT)을 접목하여 물 공급 전 과정을 실시간으로 모니터링하고 제어할 수 있는 지능형 물관리체계의 구축이 필요해졌다.
둘째, 기후변화에 따른 물 부족 문제에 효과적으로 대응할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 전 세계적으로 강우량 변동성 증가, 가뭄과 홍수 등의 극端 기상현상이 빈번해지면서 수자원 확보와 관리의 어려움이 가중되고 있다. 이에 따라 다양한 수자원을 통합적으로 관리하고 실시간으로 수요와 공급을 최적화할 수 있는 기술의 필요성이 대두되고 있다.
셋째, 상수도 인프라의 노후화에 따른 문제 해결이 시급한 실정이다. 전국의 상수도 관망은 평균 20년 이상 경과되어 노후화가 진행 중이며, 이에 따른 누수, 배관 파열 등의 문제가 발생하고 있다. 스마트 기술을 활용하여 이러한 관망의 실시간 모니터링과 예방적 관리가 가능해짐에 따라, 노후화에 따른 문제를 보다 효과적으로 해결할 수 있게 되었다.
넷째, 안전하고 믿을 수 있는 수돗물 공급에 대한 시민 수요가 증가하고 있다. 과거 수돗물에 대한 불신으로 인해 정수기 사용 등 대체 수자원 이용이 일반화되었지만, 최근 정부와 지자체의 수돗물 관리 노력이 높아지면서 수돗물에 대한 신뢰도가 점차 회복되고 있다. 이에 따라 수돗물의 안전성과 수질 관리를 보다 체계적으로 실현할 수 있는 스마트워터시티 구축에 대한 요구가 높아지고 있다.
이와 같은 배경에서 등장한 스마트워터시티 사업은 상수도 공급 과정 전반에 걸쳐 첨단 ICT 기술을 접목하여 수자원의 효율적 관리와 수돗물의 안전성 향상을 도모하고자 한다.
1.2. 스마트워터그리드의 필요성
스마트워터그리드의 필요성은 다음과 같다.
첫째, 지속가능한 물 공급의 한계이다. 전 세계적으로 인구 증가율과 비교하여 수자원 취수량이 빠르게 증가해 왔다. 이에 따라 전 세계적으로 매년 안정적으로 이용가능한 수자원은 한계에 다다르고 있으며, 급속한 도시화로 인해 사용가능한 수자원은 감소하고 물과 관련된 피해는 가속화될 것으로 예측된다. 따라서 안정적 물 이용을 위해서는 수자원 인프라 설치 및 효율적인 운영이 필수적이나, 기존 물관리 시스템은 물 수요량에 대한 실시간 관리가 불가능해 수요와 공급의 불균형을 초래하고, 시설 가동의 효율성도 떨어뜨린다. 스마트워터그리드는 물의 생산과 처리효율을 향상시키고, 시설의 체계적 관리 및 비용절감이 가능하며 지역 간 물 격차를 해소하는 등의 다양한 효과가 기대되고 있다.
둘째, 물 인프라 재투자 시기의 도래이다. 기존 물 인프라의 노후화에 따른 대체 투자가 급격히 증가할 전망으로, 미국과 일본 등 선진국의 경우 2010년 이후 물 인프라 내용연수 도래를 맞이하고 있으며, 앞으로 대부분의 국가에서 동일 상황을 맞이할 것이다. 특히 빠르게 성장하는 대도시에 적합한 수자원의 확보 및 상하수도 관리기술이 요구됨에 따라 대도시 내의 복잡한 물 관리 시설을 체계적이고 효율적으로 관리하기 위한 기술인 스마트워터그리드의 필요성이 대두되는 시점이다.
셋째, 빅데이터로 스마트 물관리 실현이다. 스마트워터그리드의 도입을 통해 다양한 센서, 지능형 검침 인프라(AMI)의 설치가 확대되면서 시간적/공간적 데이터, 구조화된 데이터와 비구조화된 테이터 등 다양한 유형의 데이터가 생산될 것으로 예측되고 있다. 이러한 빅데이터의 분석 및 활용은 효율적 물관리에 기여할 수 있을 뿐만 아니라, 그 자체도 큰 시장 잠재력을 가지고 있다.
넷째, 국가 신성장 동력으로 육성이다. 물산업은 인구증가, 기후변화에 따른 물 부족 심화, 수질오염 등으로 21세기를 선도할 '블루골드 (Blue Gold)' 산업으로 등장하고 있다. 전 세계적으로 물 산업 규모는 지속적으로 성장할 것으로 예상되며, 이에 따라 세계 최고 수준의 국내 IT기술과 기존 수자원 및 상하수도관리 기술을 결합한 스마트워터그리드 기술은 새로운 국가 브랜드 산업으로 육성될 필요가 있다.
종합적으로 볼 때, 스마트워터그리드는 지속가능한 물 공급, 노후화된 물 인프라 개선, 빅데이터 기반 물관리 실현, 국가 신성장동력 창출 등의 측면에서 그 필요성이 인정되고 있다. 따라서 향후 스마트워터그리드 기술의 고도화와 실용화가 중요할 것으로 전망된다.
2. 스마트워터그리드 개념
2.1. 스마트워터그리드 정의
"스마트워터그리드(Smart Water Grid, SWG)란 현재 직면한 물 문제를 ICT 기술을 활용하여 보다 효율적으로 관리하고 운영할 수 있는 기술을 개발하자는 취지에서 물 관리의 새로운 패러다임을 제시할 수 있는 융합기술이다. SWG는 정보산업(Smart), 물산업(Water), 인프라산업(Grid)의 융합을 통해 미래 물산업을 주도할 수 있는 통합적 기술을 의미하며, SMG 기술을 통해 수자원 확보 및 물 격차의 해소, 수질 및 물공급 안정성 확보, 저에너지 고효울의 유지를 달성하여 국내뿐만아니라 해외 물산업을 주도할 것으로 기대된다."
2.2. 스마트워터그리드 핵심 기술
스마트워터그리드 핵심 기술은 크게 지능형 수원관리 및 공급, 스마트 물 공급망 계획제어운영, 스마트 미터 센서 및 물 정보 통신기술, 양방향 스마트 물 정보 통합운영 등 4가지로 구분할 수 있다"
첫째, 지능형 수원관리 및 공급 기술은 다양한 수자원을 하나의 플랫폼으로 효율적으로 관리하여 가뭄이나 홍수 등 기후변화에 대응하고자 하는 기술이다. 이를 통해 지역간 수자원 불균형을 해소하고 최적의 수자원을 활용할 수 있다.
둘째, 스마트 물 공급망 계획제어운영 기술은 실시간으로 물 공급을 관리하는 기술로, 취수원에서부터 소비자에 이르는 전 과정을 실시간으로 모니터링하고 제어함으로써 효율적인 물 공급이 가능하게 한다.
셋째, 스마트 미터 센서 및 물 정보 통신기술은 센서와 통신기술을...
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