Sewerage facilities are building a stable sewage infrastructure along with economic growth, but as facilities are also deteriorating, infiltration occurs due to internal defects in sewer pipes, which is having a negative impact on the operation of sewage treatment plants. In this study, we estimated the defect items that affect infiltration based on internal defects in sewer pipe, established a basis for priority Sewer Rehabilitation in areas where infiltration reduction is urgent, and developed a model that can roughly predict infiltration only based on internal defects.
In addition, the current standard Sewer Rehabilitation is a standard that considers structural stability and there are cases where infiltration-related items may be excluded from Sewer Rehabilitation due to low defect scores, so the level of infiltration regional and An improvement plan for regional Sewer Rehabilitation decision-making to improve infiltration impact items was presented.
For this purpose, 40 regions where sewer pipe technical diagnosis was performed in 10 local governments in 5 provinces across the country were selected as research region. In order to estimate items that affect infiltration among sewer defects, infiltration was calculated as infiltration compared to the total sewer length(㎥/day/km) and the defects in the sewer pipe were calculated by CCTV investigation and the number of defects compared to the length (points/km), the analysis data were standardized.
As a result of correlation analysis by grade between infiltration and defective sewer items, the four items of joints, damage, infiltration and surface damage were analyzed to have a high correlation with a correlation coefficient of 0.607~0.709 which is over 0.6 and were estimated to be items affected by infiltration.
As a result of reviewing the regression analysis and quantification theory type Ⅰ of four defect items that are highly correlated with infiltration through the stepwise selection method statistical significance was secured and the correlation coefficient was 0.907~0.935, developed highly correlated four infiltration prediction models.
Two models were developed. “Total pipe length” and “Pipe length, joint (large)” through regression analysis, and “Pipe length, joint (large)” and “Pipe length, joint (large)” through quantification type I theory. and “Surface Damage (Large)”
As a result of reviewing the accuracy through performance evaluation, there was some error compared to the actual infiltration, but the errors of the four models were similar, and the conditions of the defect items were different when predicting infiltration in other regions in the future, so four models were used to apply a flexible model. It was applied as infiltration prediction model for the study.
According to the Ministry of Environment (2017) manual, Sewer Rehabilitation generally establishes an improvement plan according to the condition grade of the defect item grade and score. However, if there is an item affecting intrusion water within the defect investigation section but it is excluded from Sewer Rehabilitation, it is included in the region. Region J was selected and confirmed.
As a result of the review, there were infiltration impact items on a unit section basis in 10 areas in region J, but 29 infiltration impact items below grade 4 were excluded due to low defect scores.
Accordingly, when making decisions on sewer pipe improvement, the level of infiltration is set at 20% and divided into general regions and regions in urgent need of improvement of infiltration and the current standards are applied to general regions.
In regions where infiltration improvement is urgent, four items affecting infiltration within a unit section, namely joints, damage, infiltration and surface damage, are selected as priority Sewer Rehabilitation and depending on the final condition grade of the investigation section, full excavation, partial excavation, etc. An construction plan for sewer pipe improvement was presented. decision-making, which determines construction methods.
Through the development of infiltration prediction model based on internal defects in sewer pipes in this study, a rough estimate of infiltration using defect points and the improvement of infiltration impact items in areas with urgent need for infiltration improvement according to the sewer pipe improvement decision-making plan can be smoothly promoted. In addition to the resulting effect of improving infiltration, it is expected that it will be possible to use it in construction planning such as selection of priority when diagnosing sewer pipe technology.

하수도시설은 경제성장과 더불어 안정적인 하수도 인프라를 구축하고 있으나 시설의 노후화도 동시에 진행되므로 하수관로의 내부 결함으로 인한 침입수가 발생하여 하수처리시설 운영에 악영향을 주고 있으며 이를 정비하기 위하여 투자비용도 증가하고 있어 효율적인 정비가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 하수관로 내부 결함을 기반으로 침입수량에 영향을 미치는 결함 항목을 추정하여 침입수량 저감이 시급한 지역의 우선 정비를 위한 근거를 마련하고 내부 결함 개소만으로 개략적인 침입수량을 예측할 수 있는 모델을 개발하였다. 또한, 하수관로 개량시 현행 기준은 구조적 안정성을 고려한 기준으로 침입수 관련 항목은 결함점수가 낮아 정비대상 관로에서 제외될 수 있는 경우가 발생하므로 대상지역의 침입수 수준과 침입수 영향 항목 정비를 위한 지역별 하수관로 개량 의사결정 개선안을 제시하였다. 이를 위해, 전국 5개 시·도의 10개 지자체에서 하수관로 기술진단을 수행한 40개 지역을 연구대상지역으로 선정하였다. 하수관로 결함 항목 중 침입수량에 영향을 미치는 항목 추정을 위하여 침입수량은 전체관로 연장 대비 침입수량(㎥/일/㎞)으로 산정하였고 하수관로 결함은 CCTV조사를 통하여 조사관로 연장 대비 결함개소(개소/㎞)로 분석 데이터를 표준화하였다. 침입수량과 하수관로 결함 항목과의 등급별 상관분석 결과 이음부, 파손, 침입수, 표면손상의 4개 항목이 상관계수가 0.6 이상인 0.607~0.709로 상관성이 높은 것으로 분석되어 침입수 영향 항목으로 추정하였다. 침입수량과 상관성이 높은 4개의 결함 항목을 회귀분석, 수량화 Ⅰ 류 이론 방법을 단계선택법을 통하여 검토한 결과 통계적 유의성이 확보되고 상관계수가 0.907~0.935로 침입수량과 상관성이 높은 4가지 침입수량 예측 모델을 개발하였다. 회귀분석을 통한 “전체관로 연장”, “관로연장, 이음부(대)”의 2가지 모델과 수량화 Ⅰ류 이론을 통한 “관로연장, 이음부(대)”, “관로연장, 이음부(대), 표면손상(대)”의 2가지 모델을 개발하였다. 성능평가를 통한 정확도 검토 결과 실제 침입수량과 다소 오차는 발생하였으나 4가지 모델의 오차가 유사하였고 향후 타 지역의 침입 수량 예측시 결함항목의 여건이 상이하므로 탄력적인 모델 적용을 위 하여 4가지 모델을 본 연구의 침입수량 예측 모델로 적용하였다. 환경부(2017) 매뉴얼에 따라 일반적으로 하수관로 정비는 결함 항목 등급·점수의 상태등급에 따라 개량계획을 수립하고 있으나 결함 조사 구간 내 침입수 영향 항목이 존재하나 정비대상 관로에서 제외되 는 경우를 대상지역 중 J지역으로 선정하여 확인하였다. 검토 결과 J지역내 10개 지역에서 단위구간 기준 침입수 영향 항목은 존재하나 결함점수가 낮아 4등급 미만의 침입수 영향 항목 29개소가 제외되었다. 이에 따라, 하수관로 개량 의사결정시 침입수 수준을 20%로 설정하고 일반지역과 침입수 개선 시급지역으로 구분하여 일반지역은 현행 기준을 적용한다. 침입수 개선 시급지역은 단위구간 내 침입수 영향 항목인 이음부, 파손, 침입수, 표면손상의 4개 항목을 우선 정비대상으로 선정하고 조사구간의 최종 상태등급에 따라 전체 굴착, 부분 굴착 등의 공사방법을 결정하는 하수관로 개량 의사 결정 개선안을 제 시하였다. 본 연구의 하수관로 내부 결함 기반 침입수량 예측 모델 개발을 통하여 결함 개소를 이용한 침입수량의 개략적인 추정과 하수관로 개량 의사결정 개선안에 따른 침입수 개선 시급지역의 침입수 영향 항목의 정비가 원활히 추진될 수 있으며 이에 따른 침입수 개선효과와 더불어 하수관로 기술진단시 사업우선순위 등 사업계획시 활용이 가능할 것으로 기대된다.

• 제1장 서 론 1
• 제1절 연구배경 및 목적 1
• 제2절 연구내용 및 범위 3
• 제2장 이론적 배경 5
• 제1절 하수관로의 침입수 5
• 1. 침입수 개요 5
• 2. 침입수량 산정방법 9
• 3. 침입수 영향 인자 12
• 제2절 하수관로 결함상태 14
• 1. 하수관로 결함상태 조사방법 14
• 2. 하수관로 결함 항목 16
• 3. 하수관로 상태 등급 25
• 제3절 통계 분석 방법 28
• 1. 상관분석 28
• 2. 회귀분석 30
• 3. 수량화 이론 Ⅰ류 32
• 4. 모델 성능평가 38
• 제3장 연구방법 및 내용 39
• 제1절 하수관로 현장조사 자료 수집 39
• 1. 연구대상지역 39
• 2. 유량조사 자료 42
• 3. 결함항목 자료 43
• 제2절 침입수 영향 항목 추정 방법 45
• 1. 침입수 영향 항목 추정을 위한 상관분석 45
• 제3절 침입수량 예측 모델 개발 방법 47
• 1. 침입수량 예측 모델 개발 방법 47
• 2. 모델 성능평가를 통한 침입수량 예측 모델 선정 47
• 제4절 하수관로 개량 의사결정 기준 개발 방법 48
• 1. 개량관로 선정 방법 48
• 2. 개량관로 선정방법 문제점 50
• 제4장 연구결과 및 고찰 52
• 제1절 대상지역 현장조사 및 분석 52
• 1. 유량조사 결과 52
• 2. 결함 항목 조사 결과 72
• 제2절 침입수 영향 항목 추정 92
• 1. 침입수와 결함항목의 상관분석 92
• 2. 침입수 영향 항목 추정 102
• 제3절 침입수 예측 모델 개발 103
• 1. 침입수량 예측 모델 분석 103
• 2. 모델 성능평가 결과 109
• 제4절 하수관로 개량 의사결정 개선안 110
• 1. 대상지역 내 미정비 침입수 영향 항목 110
• 2. 하수관로 개량 의사결정 개선안 112
• 제5장 연구결론 115
• References 118
• ABSTRACT 123
• 감사의 글 127