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상수도시설 설계기준
1. 총설
1.1 설계기준의 특징
- 상수도 설계 기준은 ‘수도법’의 목적 달성에 적합한 상수도 시설 기준을 상세히 제시하기 위해 마련되었다.
- 2010년 개정된 ‘상수도시설기준’을 토대로 선진 기술을 반영하여 ‘상수도 설계 기준’으로 통합 발간되었다.
- 지역 특성과 독자성을 갖춘 시설 설계에 참고할 수 있도록 상세한 기준을 제공한다.
- 수도사업자가 상수도 시설을 효율적으로 계획, 설계할 수 있도록 세부적인 사항을 기술하였다.
- 2010년 이후 새롭게 적용된 기술 및 외국 기술을 반영하여 상수도 시설의 질적 향상을 도모한다.
- 기후변화에 대한 적응, 통합 관리 등 새로운 과제에 대응하기 위한 시스템 유기성과 시설 개량 및 갱신 시 고려 사항을 포함한다.
1.2 상수도시설 계획의 기본적 개념
- 상수도 보급률 증가에도 불구하고 안전한 수질에 대한 요구는 더욱 높아지고 있다.
- 따라서 시설 확장과 더불어 안정성, 안전성 확보 및 서비스 수준 향상을 위한 시설 정비 계획이 필요하다.
- 각종 재해 및 수질 사고에도 안정적으로 깨끗한 물을 공급하는 것이 목표이다.
- ‘수도법 시행령’과 ‘수도법 시행규칙’에 규정된 시설 기준은 최소한의 기능을 명시하므로, 수도사업자는 이를 만족시키면서 지역 특성, 재정 상황 등을 고려하여 시설을 지속적으로 향상시켜야 한다.
- 지역적 특성을 반영한 독자적인 계획 목표를 설정하고 장기적인 비전을 바탕으로 종합적인 기본 계획을 수립해야 한다.
- 기본 계획 수립 및 사업 실시 시 유의 사항:
- 상수도 시설은 장기간 기능을 발휘하므로 국가 및 지방자치단체의 장기적인 지역 계획 및 상위 계획과 부합해야 한다.
- 평상시 급수는 물론 비상시에도 안정적인 급수를 확보하기 위해 적정 예비 용량을 확보하고 사고 시 안정적인 공급을 위한 여유 용량을 유지해야 한다.
- 안전성, 안정성을 확보하면서 경제적인 사업 운영을 위해 각 시설 간의 균형을 이루고 총 비용을 절감하는 계획을 수립해야 한다.
- 시설 배치 및 구조는 노후화 및 기술 발전에 대비하여 개량 및 갱신이 용이하도록 설계해야 한다.
- 운전 관리 설비는 유지관리하기 용이하고 오작동이 없는 시스템을 구축해야 한다.
- 사용자에게 사업의 필요성 및 효과를 알기 쉽게 설명하고, 자산 관리 개념을 도입하여 상수도 시설 전체를 정기적으로 재평가해야 한다.
- 환경 변화에 대응하여 자원 및 에너지 절약, 녹색 에너지 활용 등 녹색 성장 대책을 수립해야 한다.
- 상수도 시스템은 운영 안정성 및 효율성을 높이고 수도 정보 활용을 극대화하기 위해 수량, 수질, 수압 등을 체계적으로 관리해야 한다.
- 데이터 취득, 분석, 관리, 제공이 가능한 인프라 및 시스템 구축이 필요하다.
1.3 시설의 개량, 교체 등
- 상수도 시설은 100년 이상의 역사를 가지고 있으며, 신설 및 확장에서 노후 시설 개량, 교체 및 관리 체계 구축으로 사업의 중심이 옮겨지고 있다.
- 지속적인 급수 안정성 및 안전성 유지를 위해 합리적인 계획 하에 시설 개량 및 교체가 중요하다.
- 계획 수립 및 사업 추진 시 유의 사항:
- 막대한 자본 투자를 요구하는 시설 개량은 시설 확장과 달리 요금 수입 증가로 이어지지 않으므로 적절한 시기를 놓칠 우려가 있다.
- 개별 시설 개선 시 물 수요, 원수 수질, 수요자 요구 등 시설 사용 기간의 상황을 고려해야 한다.
- 상수도 시스템 전체 관점에서 개선 사항의 적정성을 검토해야 한다.
- 안정 급수를 위해 비상시를 대비한 예비 용량을 확보해야 하며, 정수 시설은 복수 계열화하여 시설 정비 시에도 원활한 급수가 가능하도록 계획해야 한다.
- 관로 시설은 누수 사고 등에 대비하여 탄력적인 운영이 가능하도록 네트워크화 및 복선화를 고려해야 한다.
- 평소 유지 관리 시 도출된 문제점을 반영하여 유지 관리 안정성 및 운영 효율성을 향상시켜야 한다.
- 시설 개량 및 갱신은 상수도 시스템의 질적인 향상을 목표로 적극적이고 계획적으로 추진해야 한다.
- 시설 투자비 및 유지 관리 운영 비용 증가에 대응하여 자산 관리 체계를 도입하여 리스크 관리 강화, 고객 서비스 수준 향상 및 운영 관리 비용 절감을 추진해야 한다.
- 국제 표준(ISO 55000, 55001, 55002)에 따라 자산 관리 목록 DB화, 기술 진단을 통한 자산 평가, 잔존 수명 예측, 자산 가치 평가, 개량 수요 분석, LoS 분석, 재정 수지 검토, 자산 관리 계획 등을 포함하여 상수도 시설의 신설, 교체 및 갱생 계획에 대응할 수 있도록 구축해야 한다.
2. 기본계획
2.1 총칙
- 수도 관련 계획은 수도 사업자가 관할 구역 내 수도 정비를 위해 매 10년마다 작성하는 ‘수도정비기본계획'(이하 ‘기본계획’)과 환경부장관이 매 10년마다 전국의 ‘수도정비기본계획’을 바탕으로 수립하는 ‘전국수도종합계획'(이하 ‘종합계획’)이 있다.
- 기본 계획은 사업자가 처한 자연적, 사회적, 지역적인 조건을 기반으로 미래를 대비하는 수도 사업 내용의 근간에 관한 장기적이고 종합적인 계획으로, 기본 방침, 기본 사항, 정비 내용으로 구성된다.
- 기본 계획 수립 시 ‘수도법’에 제시된 사항과 함께 다음과 같은 기본 방침을 고려해야 한다:
- 수량적인 안정성 확보
- 수질적인 안전성 확보
- 적정한 수압 확보
- 비상 대책
- 자산 관리 기법을 통한 시설 최적 개량 및 교체
- 환경 대책
- 기타
2.2 기본계획 수립 절차
- 기본 계획 수립 절차는 다음과 같다:
- 기본 방침 수립 (계획 목표 설정)
- 기초 조사
- 기본 사항 결정
- 정비 내용 결정
2.3 기본 방침 수립
- 기본 방침 수립 시 다음 각 항에 대해 명확히 해야 한다:
- 급수 구역에 관한 사항
- 상위 계획과의 일치성
- 급수 서비스 향상에 관한 사항
- 비상시 대비책
- 유지 관리에 관한 사항
- 환경에 관한 사항
- 경영에 관한 사항
2.4 기초 조사
- 기본 계획 수립 시 기초 조사는 필요에 따라 다음 각 항에 대해 실시해야 한다:
- 급수 구역 결정에 필요한 기초 자료 수집 및 조사
- 급수량 결정에 필요한 기초 자료 수집 및 관련 계획 조사
- 상위 계획과 관련 상수도 사업 계획 또는 상수도 용수 공급 계획 조사
- 상수도 시설 위치 및 구조 결정에 필요한 자연적, 사회적 조건 조사 (지질 및 지반 공학적 특징 고려)
- 유사하거나 동일한 규모의 기존 상수도 시설 및 관리 실적 조사
- 각종 수원에 대한 이수 가능성과 수량 및 수질 조사
- 교체 또는 갱생해야 할 시설 범위 및 시기 결정을 위한 현재 보유 시설 평가
- 환경 영향 평가 조사
2.5 기본 사항 결정
- 기본 계획 수립 시 다음 각 항에 의한 기본 사항을 정리해야 한다:
- 계획 (목표) 년도: 계획 수립 시부터 15~20년간을 표준으로 한다.
- 계획 급수 구역: 계획 년도까지 배수관을 매설하여 급수하고자 하는 계획 급수 구역 결정에는 여러 상황을 종합적으로 고려해야 한다.
- 계획 급수 인구: 계획 급수 인구는 계획 급수 구역 내 인구에 계획 급수 보급률을 곱하여 결정된다. 계획 급수 보급률은 과거 실적 및 장래 수도 시설 계획 등을 종합적으로 검토하여 결정한다.
- 계획 급수량: 계획 급수량은 원칙적으로 용도별 사용 수량을 기초로 하여 결정된다.
2.6 정비 내용 결정
- 정비 내용 결정 시 시설의 전체적인 합리성 등을 감안하여 사업 내용, 공정, 개괄적인 사업비 등을 밝혀야 한다.
3. 설계의 기본 사항
3.1 총칙
- 상수도는 저수, 취수, 도수, 정수, 송수, 배수의 각 시설 및 급수 설비로 구성된 시스템으로, 토목, 건축, 기계, 전기, 계측 제어 등의 기술 분야가 연관되어 있다.
- 상수도 시설은 각 요소들이 유기적으로 조화되도록 다음 사항을 고려하여 설계해야 한다:
- 구조상 안전하고 수리적인 제반 조건이 만족되어야 하며 필요한 급수 능력이 구비되어야 함.
- 생산 수질이 먹는 물 수질 기준에 적합할 것.
- 비상시에도 단수되지 않아야 하며 피해를 입더라도 조속히 복구될 수 있도록 설계해야 함.
- 예비 용량 확보, 시설 분산 배치, 수원 다계통화 등을 통해 급수 안정성을 높여야 함.
- 법령 및 기준에 근거하여 정수장 진단, 관망 진단 결과를 반영하고 정수 처리 기준을 달성할 수 있도록 설계해야 함.
- 경제성을 고려하면서 시공 및 유지 관리가 편리해야 함.
- 장래 확장 또는 개량, 갱신을 종합적인 자산 관리 측면에서 고려해야 함.
- 검증되지 못한 신기술, 새로운 처리 장치나 기자재 등은 충분한 실험 및 실적을 바탕으로 채택 여부를 결정하고 설계 인자가 정해져야 한다.
3.2 상수도 시설의 위치 및 배치
- 시설의 위치 및 배치는 다음 각 항을 검토한 결과를 기초로 하여 결정해야 한다:
- 지형이 고려되어 최대한 이용되도록 할 것.
- 장래 도시 발전에 적합하고 시설 확장 또는 개량, 갱신에 지장이 없을 것.
- 비상시에도 단수되지 않는 위치로 할 것.
- 장래에도 양질의 원수가 안정적으로 취수될 수 있을 것.
- 시설 건설 및 유지 관리가 안전하고 쉬워야 하며 합리적이고 경제적일 것.
- 광역 수도 사업자 및 지방 상수도 사업자 상호간에 합리적이고 융통적인 시설이 되도록 배치할 것.
3.3 상수도 시설의 안전성 확보
- 설계 시 상수도 시설의 안전성을 최대로 확보하기 위해 다음 각 항을 고려해야 한다:
- 재해 또는 사고에 대비하여 시설 안전성을 확보해야 함. 특히 지반 함몰에 따른 관로 사고 예방 및 저감을 위한 센서 기반의 기술 진단 설비, 인위적 공사 시 관 파손 예방을 위한 안전 점검 시설 등을 설치해야 함.
- 상수도 시설로 인한 소음, 진동, 배수, 배기 가스 등이 환경에 나쁜 영향을 미치지 않도록 설계해야 함.
3.4 설계 절차 및 근거 기준
- 상수도 시설은 ‘전국수도종합계획’과 ‘수도정비기본계획’에 근거하여 충분한 조사가 이루어진 후 관련 법령, 기준 및 지침에 따라 설계되어야 한다.
3.5 설계 도면의 작성
- 설계 도면은 다음 각 항의 원칙에 따라 작성되어야 한다:
- 설계 도면은 수량 계산서 및 공사 시방서와 함께 공사 발주 시와 시공 시에 중요한 도서이기 때문에 필요한 사항이 정확하고 명료하게 나타나야 한다.
- 설계 도면은 한국산업표준 각 분야별 제도 통칙 등에 따라 작성되어야 한다.
4. 시설 구조의 기본 사항
4.1 총칙
- 상수도 시설의 일반 구조는 다음 각 항을 고려해야 한다:
- 시설은 자중, 적재 하중, 수압, 토압, 풍압, 지진력, 적설 하중, 빙압, 온도 응력, 부력 및 양압력 등 예상되는 하중에 대하여 구조상 안전하고 경제적이며 내구적이어야 한다. 상수도 시설은 ‘KDS 57 17 00 상수도 내진 설계’에 준하여 중요도에 따라 지진력에 대하여 안전한 구조인 동시에 지진에 의하여 생기는 액상화, 측면 유동 등에 의하여 생기는 영향도 고려되어 설계되어야 한다.
- 시설에는 토목, 건축, 기계, 전기 등의 설비가 일체로 되는 것이 많다. 따라서 설계에서는 각 관계 설비들이 적절하게 설치되어 각각의 기능이나 유지 관리에 지장이 없는 구조가 되도록 하고 장래 시설 개량이나 갱신에도 대응할 수 있도록 공간이나 강도 등도 고려되어야 한다.
- 시설은 누수가 없고 외부로부터 오염의 우려가 없는 구조로 되어야 하고 재료의 선택이나 시공 등도 위생적이며 수밀성이 높은 것으로 시행되어야 한다.
- 시설은 오존, 염소나 응집제 등의 약품에 의하여 부식될 우려가 있거나 또는 수류나 기계 설비 등에 의하여 마모될 우려가 있으므로 재료의 선택이나 설계 및 시공 등에서 이러한 사항들이 충분히 고려되어야 하며, 필요에 따라 내식성이나 내마모성의 재료나 설계, 시공이 선택되어야 한다.
- 시설에 사용되는 기자재 등은 수질을 오염시키지 않는 것들이 사용되어야 한다.
- 해변에 있는 시설에서는 콘크리트의 약화나 기기 및 재료의 부식이 빠르게 진행되는 염해가 생기기 쉽다. 염해를 방지 또는 경감시키기 위하여, 환경 조건에 대응할 수 있는 철근 콘크리트의 설계, 내식성 금속 및 도장의 선택 등 적절한 염해 대책이 수립되어 내구성이 확보되어야 한다.
4.2 설계 하중 및 외력
- 시설물이 설계될 때는 시공 당시와 완공 후에 작용하는 하중 및 외력들이 적절하게 고려되어야 한다. 설계에 사용되는 주요 하중 및 외력은 다음 각 항에 따른다:
- 설계에 사용되는 재료의 단위 중량은 특별한 경우를 제외하고는 ‘건설공사표준품셈’에 따른다.
- 적재 하중은 해당 시설의 실정에 따라 산정되어야 한다.
- 토압의 산정에는 일반적으로 인정되는 적절한 토압 공식이 사용되어야 한다.
- 풍압은 속도 압에 풍력 계수를 곱하여 산정된다.
- 지진력은 시설의 중요도 및 지진동의 크기 (또는 규모)에 따라 내진 수준을 정하고 ‘내진 설계법’에 근거하여 산정한다.
- 적설 하중은 눈의 단위 중량에 그 지방에서의 수직 최심 적설량을 곱하여 산정된다.
- 얼음 두께에 비하여 결빙 면이 작은 구조물의 설계에는 빙압이 고려되어야 한다.
- 구조물 설계에는 일반적으로 온도 변화의 영향이 고려되어야 한다.
- 지하수위가 높은 곳에 설치되는 지상 (池狀) 구조물은 비웠을 경우의 부력이 고려되어야 한다.
- 양압력은 구조물의 전후에 수위차가 생기는 경우에 고려된다.
4.3 지반 및 기초
- 지반 및 기초를 조사하고 설계할 때에는 다음 각 항에 따른다:
- 지반 조사는 ‘구조물기초설계기준’에 정한 방법에 의한다.
- 지반의 허용 지지력도는 지반의 성상과 기초의 크기, 형상 및 근입 심도 등에 따라 결정한다.
- 기초는 구조물에 작용하는 하중 및 외력을 안전하게 지반에 전달하고, 지반의 침하 또는 변형에 대하여 구조 내력상 안전하게 설계 및 설치되어야 한다.
- 동일 구조물에는 이종 기초의 병용은 원칙적으로 피한다.
- 말뚝 기초를 설계할 때에는 하중, 지반 및 시공 조건을 고려하여 가장 적절한 것이 선정되어야 한다.
- 한랭지에서 지중 구조물을 설계하는 경우에는 지하 동결 및 동상이 고려되어야 한다.
4.4 콘크리트 구조물
- 콘크리트 구조물은 다음 각 항에 적합하게 한다:
- 콘크리트 및 철근 콘크리트는 그 사용 재료, 시공 조건, 환경 등이 감안되어 철근 부식, 콘크리트 균열 등에 의한 조기 약화가 억제되도록 적절한 대책이 강구되어야 한다.
- 수밀 콘크리트 및 철근 콘크리트 구조물은 유해한 균열이 발생되지 않도록 배근, 조인트 및 신축 이음 등의 구조 및 배치가 적절하게 정해져야 한다.
- 콘크리트 표면에서 마모, 약화, 부식 등의 작용을 심하게 받는 부분은 적절한 재료로 콘크리트 표면이 보호되어야 한다.
- 지상 (池狀) 콘크리트 구조물의 내면에 방식, 방수 도장을 하는 경우에 도장 재료는 콘크리트에 대하여 보호 기능이 있고 물을 오염시키지 않는 재질이 사용되어야 한다.
- 한랭지에서는 콘크리트 표면의 동결 융해가 반복되는 것에 대한 적절한 대책이 강구되어야 한다.
4.5 강 구조물
- 강 구조물은 일반적으로 다음 각 항에 적합하게 한다:
- 사용하는 강재는 구조물의 여러 조건에 가장 적합한 것이 선정되어야 한다.
- 강 구조부의 부재는 간단하게 구성되어야 하고 구조도 가능한 한 단순하게 설계되어야 한다.
- 강 구조부의 방식 조치는 유지 관리가 용이하게 되어야 한다.
5. 상수도용 자재와 제품
- 상수도 시설에서 사용되는 수도용 자재와 제품은 ‘수도법 시행령 제24조의2’에서 규정한 인증 종류 중 어느 한 가지를 받은 것이어야 하고, 물과 접촉하는 경우에는 ‘수도법 시행령 제24조 위생 안전 기준 인증’도 받은 것이어야 한다.
- 상수도용 자재와 제품은 다음 각 항을 만족해야 한다:
- 장기간 사용에 견딜 수 있어야 한다.
- 수돗물과 접촉하여 수질에 나쁜 영향을 미치지 않는 것으로 한다.
- 확실하고 용이하게 유지 관리할 수 있는 것으로 한다.
- 환경에 영향이 적은 것으로 한다.
6. 수처리제
- 상수도 시설에서 사용하는 수처리제는 다음 각 항을 고려해야 한다:
- ‘먹는 물 관리법’에서 정한 기준과 규격에 적합한 수처리제를 사용해야 한다.
- 정수 처리 과정에서 수처리제는 물에 직접 투입 및 접촉되므로 수처리제가 정수 수질에 미치는 영향을 감안하여 사용해야 한다.
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