양배수장 운전관리 설비 설계

·농어촌정비법

·산업안전보건법

·소하천정비법

·시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법(시설물안전법)

·지속가능한 기반시설관리 기본법(기반시설관리법)

·지하수법

·하천법

·KDS 51 00 00 하천 설계기준

·KDS 54 00 00 댐 설계기준

·KDS 67 00 00 농업생산기반시설 설계기준

용어의 정의

·배수장: 배수가 불량이거나 홍수 시 물이 하천이나 강으로 빠지지 못하여 농경지 등이 침수되는 경우 물을 배수하는 시설

·양배수장: 양수와 배수를 같이 할 수 있는 시설

·양수장: 하천수나 호수 등의 수면이 관개지역보다 낮아 자연 관개를 할 수 없을 경우 하천수나 호수 등의 물을 이용하기 위해 물을 양수하여 관개하는 시설

기호의 정의

내용 없음

조사 및 계획

내용 없음

재료

내용 없음

설계

(1) 펌프의 운전방식은 펌프장을 설치한 목적과 해야 할 기능 등에 대해 충분히 파악하는 외에 물 관리 시스템, 펌프장의 모든 설비의 성능 특성, 운전조건 등을 종합적으로 검토하여 안전하고 경제적으로 설계를 하고, 그 적정한 운용을 위해 설비설계를 하여야 한다.

(1) 펌프설비, 게이트, 제진기 등 설비 규모

(2) 용수 또는 배수펌프 등 사용목적

(3) 유량의 변동범위 등 사용조건

(4) 고장에 대비한 보호, 조치의 필요성 여부, 오조작에 따른 위험도 등 확실성

(5) 현장(기측)조작, 원방조작 등 조작 장소

(6) 설비비, 유지관리비 등 경제성

(7) 초보자, 단순한 운전자, 기술자 등 운전자의 기능 정도

(1) 평상시 펌프 운전은 시동조작 개시부터 완료까지 주 펌프와 별도의 부속기기를 순차적으로 조작하게 되므로 각 기기의 단독조작 및 연동조작, 자동운전조작 중 어느 운전조작을 채택하는지 여부는 수로계 전체의 물 관리방식, 시설규모, 관리체제 등을 고려하여 결정한다.

(1) 현장조작

① 현장조작은 펌프, 원동기, 보조기계, 게이트, 제진기 등을 직접 감시할 수 있는 장소에서 조작감시가 가능하고 일반적으로 중소규모의 펌프 설비로 펌프를 조작하는 배전반이 펌프 본체 가까이 설치되어 있는 경우에 채택한다.

② 현장조작 방식은 각 기기의 조작순서가 단독조작에 의해 이루어지는 경우가 많으므로, 펌프 본체의 조작, 밸브의 조작, 윤활유펌프와 냉각수펌프의 조작 시 운전조작원은 각 기기의 정상동작을 확인하면서 각각의 기기를 단독으로 조작해야 한다.

(2) 원격조작

① 원격조작은 펌프시설의 운전조작의 주체를 감시실 등에서 원격조작 하는 방식으로, 감시조작반이 펌프 본체의 설치 장소에서 떨어진 조작실에 설비된 경우에 채택한다.

(3) 원방조작

① 원방조작은 펌프장에서 떨어진 중앙관리소에서 유선 또는 무선의 텔레미터링(Tele-Metering, TM)과 텔레콘(Tele-Control, TC)을 이용하여 펌프시설을 운전 관리하는 것으로 물 관리 시스템을 효율적으로 운영하기 위하여 TM/TC 설비를 할 필요가 있다.

(1) 운전관리 설비는 양배수장의 운전조작과 보수 관리를 적절하고 안전하게 하기 위해, 펌프설비규모, 운전방식, 입지조건 등을 검토하는 경우 외에도 필요한 운전감시 제어설비와 유지관리 설비 등을 의미한다.

(2) 펌프설비 외 지역 전체의 용배수로 계통이나 다른 지역에 주는 영향을 충분히 고려하여 검토하고 특히 홍수 시에 대해서 충분한 안전대책을 강구하도록 설계 한다.

(1) 운전감시제어 설비는 펌프의 안전하고 효율적인 운전과 유지관리의 합리화를 위하여 보통 다음 조건 등을 고려하여 설계하여야 한다.

① 구조가 단순하고 동작의 신뢰성이 높을 것.

② 제어가 간단하고 잘못 조작할 위험이 없을 것.

③ 일부의 고장이 전체 제어에 뚜렷한 영향을 주지 않을 것.

④ 설치된 환경을 충분히 고려할 것.

⑤ 유지관리가 쉽고 관리비가 적게 들것.

⑥ 제어 내용 등의 간단한 변경에도 대응할 수 있을 것.

⑦ 배수장에는 비상예경보 및 무인자율제어 운전이 가능할 것.

⑧ 각종 수위 및 계측정보를 관리자에게 실시간으로 전달할 수 있을 것.

중앙관리소에 설치하여 펌프설비, 전기설비, 게이트, 제진기 등을 감시․제어하는 장치이다.

물 관리 자동화시설은 전력량, 전류, 전압, 주파수, 개도, 온도, 수위, 우량, 압력 등의 계측 데이터 등을 표시하는 중앙감시반, 펌프설비, 전기설비 등의 기기 상태의 표시와 원격(원방)조작을 하는 중앙조작반(탁자), 펌프설비의 자동운전에 필요한 시퀀스회로, 보조릴레이, 각종 설정기 등을 모두 포함한 원방제어 릴레이반, 자동제어반 등이 있다.

(1) 기기 동작을 직접 보면서 운전하는 설비로서, 주로 펌프 가까이에 설치한다. 반의 형식은 자립형, 포스트형, 벽걸이형 등이 있다.

(1) 조작제어설비의 조작․제어계에 릴레이회로를 사용하나 프로그래머 컨트롤 (PC)을 사용할 수도 있다.

(1) 이외에도 대규모 펌프장 등에 있어서는 제어대상범위의 규모, 운전감시제어설비의 기능, 경제성을 고려하여 데이터로거, 제어용 컴퓨터 및 CCTV 시스템 등을 사용한 제어시스템을 채택하는 경우도 있다.

(2) 제어시스템을 구성하는 기자재는 국제 또는 국내 표준규격에 따른 환경조건 시험에 합격하여야한다. 다만, 설치 장소의 주위 조건이 기자재의 규격 범위를 벗어날 경우 온습도 조절장치 등 추가 장비를 설치하여 정상작동 환경이 유지될 수 있도록 하여야 한다.

(1) 계측 설비는 펌프의 운전, 감시 제어에 필요한 수위, 유량, 우량 등을 계측하는 것으로서, 흡입수위 제어, 토출수위 제어, 토출수량 제어 등 펌프의 제어방식 등에 따라 적당한 기기를 골라 사용목적, 사용조건, 경제성 등을 검토하여 설치하여야 한다.

(1) 수위계의 설치위치, 계측정밀도 등에 있어서는 다음 사항을 유의하여 설치한다.

설치위치는 펌프운전방식 등에 따라 흡입 측 또는 토출 측의 운전목표수위, 제어수위 및 감시수위 등의 측정에 적합한 위치로 하고 하천 및 수로 등에서는 안정하게 흐르는 장소로 설치한다.

또 수위계 설치 장소에는 수위값을 확인하기 위해 필요에 따라 수위표를 병설한다.

계측정밀도는 펌프의 운전, 감시, 제어에 적합한 것으로 하고 평상시에는 물론 이상 시에도 안정된 작동이 유지되고 유수, 쓰레기 등의 피해나 영향을 방지할 수 있는 기구 또는 방식을 채택한다.

(1) 우량계는 조사 시점에 설치된 것을 최대한으로 이용하는 것으로 하는데 펌프운전 관리상 필요한 경우에는 설치장소를 충분히 검토해서 추가 설치한다.

(1) 펌프의 제어방식, 계측기기의 사용목적, 또는 사용조건에 의해 필요한 경우에는 유량계, 압력계 및 개도계 등 계측 설비를 설치한다.

TM/TC 설비 및 전송로는 펌프의 운전제어에 필요한 수위, 우량 등의 계측데이터의 전송 및 펌프의 원방감시제어에 필요한 계측데이터, 펌프조작 신호 등의 전송을 위해 필요한 설비이다.

전송방식의 선정은 데이터량 및 전송거리를 고려해서 결정하고 또 설비설계는 신뢰성 및 경제성 등을 유의하여야 한다.

전송로에는 유선방식(전용망, 임대망)과 무선방식(VHF, SHF 및 무선 LAN 등)이 있다.

검출부란 양배수장시설의 각 주요 개소에 설치하여 측정하고자 하는 변량(유량, 수위, 수압, 온도 및 P-H치)을 지시, 기록 및 조정하기 쉬운 물리량으로 변환되는 부분으로 일차 트랜스듀서(Transducer 또는 센서)라고 불리나, 이것을 시설의 일부로서 설치하는 경우가 있으며 이 경우는 전송기 즉 2차 센서(Sensor)에 상당하는 부분만을 발신기라고 부르는 일이 많다.

표현부는 검출한 유량, 수위 및 수압 등 측정치를 각종 변환기(Converter)를 거처 전기신호 및 유압신호 등으로 변환시키거나 직접 전송하고 또 변량을 재현시켜 시설의 계측치 또는 운전 상태를 표시하는 부분을 말한다.

표현부는 지시계와 기록계를 주체로 하고 감시반 또는 조작반 등에 설치된다. 또 이들 지시계와 기록계는 수동설정기, 경보설정기, 프로그램 설정기, 적산기 또는 평방근연산기 등의 보조적인 기기와 조합시켜 각종의 용도에 사용되는 경우가 많다.

또한 조절기에는 지시조절계와 기록조절계 등이 있다.

또 표현부에는 스캐닝모니터(Scanning Monitor), 데이터로거(Data Logger), 컴퓨터 부속의 표시장치, 키보드, 프린터 및 LCD 또는 LED 디스플레이 등도 포함된다.

일반적으로 표시반은 감시와 조작 두 개의 기능을 가지고 있으며 그중 어느 것에 중점을 두는가에 따라 감시반과 조작반으로 분류되는 경우가 있다.

조절부란 유량 수위 등 제어량을 일정한 목표치로 유지하거나 미리 정해진 프로그램에 따라서 변환시키는 목적으로 설정치와 계측치와의 편차를 도출하고 이 편차가 자동적으로 허용오차 범위 내에 들어가도록 신호를 조작부에 보내는 부분을 말한다.

조작부는 조절부 등으로부터의 신호를 조작량으로 바꾸고 제어대상에 작동하는 부분을 말하며 각종 밸브, 제수 밸브류나 펌프 및 부속장치 등이다.

조작부는 에너지원에 따라 자력식과 타력식으로 구분한다.

자력식은 검출부와 일체가 되어 피제어유체 등의 에너지의 일부를 이용하여 동작하는 것이며 타력식은 보조에너지를 사용하고 별도로 조정부로부터 신호를 입력으로 하여 조작부를 동작시키는 것이다.

타력식의 보조에너지에는 공기압식, 유압식 및 전기식이 있다.

조작부 중 가장 널리 사용하는 것은 유량조절밸브이다.

조절밸브는 온-오프(on-off) 밸브나 전환밸브와 함께 광범위의 제어밸브에 포함된다.

조절밸브는 단지 유체를 통과하는 배관과 다르며 구경 설정을 잘못하면 양호한 제어를 할 수 없으므로 그 특성(밸브개도와 유량의 관계)과 구경에 대하여도 신중하게 결정하여야 한다.

조작부는 지나친 조건에도 견디어야 하므로 양호한 특성을 갖추기 위하여 다음 사항을 유의해야 한다.

① 마찰 기타 외부로부터 조작부에 가해지는 반력에 대하여 충분한 조작력이 있어야 한다.

② 동작속도가 안정성을 잃지 않고 충분히 빨라야 한다.

③ 동작이 확실하여야 한다.

④ 동작범위나 특성이 적당하여야 한다.

⑤ 설치조건, 사용조건 및 환경조건에 대한 내구성이 충분하여야 한다.

전송부는 검출부, 표현부, 조절부 및 조작부 등의 계장기기에서 각 요소 간에 신호를 전달하는 부분을 말한다.

데이터 전송에는 전력량, 전류, 전압, 개도, 온도, 수위 및 유량 등 계측치 전송을 주로 하는 TM/TC와 수압, 수위 및 유량 등의 각종 데이터를 베이스로 하는 데이터 전송이 있다.

감시제어시스템은 CPU 등 고도화된 장치로 구성되어 있으며 이들이 안전한 기능을 유지하려면 공급전원의 질 향상과 안정화 대책은 불가결하다. 일반 전력 계통에는 낙뢰 등에 의한 정전이나 순간 전압강하 및 고조파 등에 의한 전원 교란이 발생할 수 있어 이에 대한 대책을 수립하여야 한다.

컴퓨터(전자계산기)를 사용하는 것은 시설의 감시, 제어 및 정보처리 중 감시만을 행하거나 또는 감시 외에 어느 정도의 정보처리를 행하는가 등 각기 사용목적에 따라서 기억장치의 종류, 용량 및 계산 시간 등 소위 컴퓨터의 성능이 적합하지 않으면 그 목적을 달성할 수 없게 된다.

사용목적에 대응하는 기억용량, 종류 및 계산시간 등의 범위를 결정하기 위해서는 총괄 흐름도 등을 미리 작성하고 그 내용이 의도한 바에 적합한지를 검토하여 그 결과에 따라서 컴퓨터를 결정하여야 한다.

(1) 재난의 예측과 정보전달 체계의 구축을 위하여 비상예경보 설비를 설치하여야 한다.

(2) 배수장 가동 수위 도달시 배수장 가동 상황을 인근지역에 경보방송이 이뤄져 비상상황으로 발생할 수 있는 국민의 생명·재산상 피해를 예방하거나 줄이기 위한 비상대처계획을 수립하여야 한다.

(1) 관리소는 용배수계 전체 물 관리 또는 양배수장의 운전관리의 중추로서의 기능을 해야 하는 중대한 역할을 지니고 있다.

(2) 그 설치형식으로서는 물 관리 시스템에 따라 용배수계 전체의 물 관리를 지배하는 중앙관리소와 각각의 양배수장 운전관리를 지배하는 현장관리소가 있고 또 설치방식도 기기 설치 장소와는 다른 별도의 장소에 관리사무소를 건설하는 경우와 기기가 설치된 건물 내에 설치되는 경우가 있다.

(3) 관리소의 규모, 구조, 제반설비에 있어서는 다음 점에 유의해서 정비해야한다.

① 관리소의 건물과 부지면적은 펌프설비의 규모 등에 맞추어 운전관리에 필요한 공간을 확보하고 그 배치는 관리업무가 기능적으로 수행될 수 있도록 검토한다.

② 관리업무를 수행하기 위한 조작실, 사무실 등의 각 실의 규모는 설치하는 기기의 조작성 및 서비스면적 등을 충분히 검토해서 결정한다.

③ 건물의 구조는 관리업무기능을 확보함과 동시에 방범 및 재해예방 대책에 대해서도 충분히 고려한다.

④ 급수설비, 공조설비. 조명설비, 오수처리 설비 등의 모든 설비는 관리직원의 환경유지, 각종 기기의 기능유지 등을 충분히 고려한다.

양배수장의 운전관리를 위해 기설도로에서 양배수장까지의 연락도로가 필요한 경우에 관리용 도로를 계획해야 한다.

관리용 도로의 폭 및 구조는 펌프장으로 반입하는 기기 등의 크기나 중량에 의한 교통차량의 종류, 관리업무를 위한 교통량 등을 검토해서 결정해야 한다.

그리고 낮은 평지나 하천변 등 양・배수장에서 홍수 시에 연락도로가 침수할 염려가 있는 경우에는 노면 높이 등에 대해 대책을 검토함과 동시에 비상시 연락방법도 고려해 두어야 한다.

양배수장의 부지면적을 양배수장 제설비의 규모와 배치, 각종 기기 및 자재의 반입, 쓰레기의 집적처리, 반출, 비상시의 방재용 자재의 반입 등에 대해 검토하고 양배수장의 운전, 관리 및 보수 관리에 필요한 공간을 확보해야 한다.

펌프나 원동기는 침수되는 일이 없도록 배수시설을 갖추어야 하고 충분한 조명이 주어져야 한다.

또 필요시에는 쇠격자를 설치하고 계단이나 움직이는 기계 주위에는 손잡이를 설치하는 등 특히 안전에 유의하여 설계되어야 한다.

구내의 주요한 통로 및 작업장은 이용 상황에 따라 포장과 동시에 구내 배수구나 울타리를 정비해야 한다.

구내 정비는 양배수장 주변의 환경보전 및 관리직원의 환경유지, 각종 기기의 기능유지도 충분히 고려해야 한다.

(1) 보안설비

① 흡입수조, 토출수조, 부대수로 및 전기설비 등의 주변에는 사람의 침입, 추락, 넘어지는 등 사고를 방지하기 위해 필요한 펜스, 가드레일 등을 설치한다.

② 또한 각종 기기의 노출 회전 부분 등에는 사고방지를 위해 커버 등을 씌운다.

(2) 옥외조명

① 펌프장의 옥외조명은 펌프장의 각 설비의 운전 및 보수관리를 위한 야간조명을 주로 하는 것으로 게이트, 제진기 등 특히 필요한 부분의 조명에는 투광조명을 해야 한다.

(분야별 가나다순)