KDS 설계기준 양배수장 운전관리 설비 설계

2024년 07월 25일 건설엔지니어

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1. 일반 사항

1.1 목적

내용 없음

1.2 적용 범위

내용 없음

1.3 참고 기준

농지개량사업계획 설계기준, 1984 : 설계, 양배수장편

1.4 용어의 정리

내용 없음

1.5 기호 정리

내용 없음

1.6 운전방식

펌프장 설치 목적, 기능, 물 관리 시스템, 설비 성능, 운전 조건 등을 종합적으로 검토하여 안전하고 경제적인 설계 및 운용을 위한 설비 설계가 필요합니다.

1.6.1 운전방식 검토

펌프 설비, 게이트, 제진기 등 설비 규모 검토
용수 또는 배수 펌프 등 사용 목적에 따른 검토
유량 변동 범위 등 사용 조건에 따른 검토
고장 대비 보호 및 조치 필요성, 오 조작 위험도 검토
현장(기측) 조작, 원방 조작 등 조작 장소 검토
설비비, 유지 관리비 등 경제성 검토
운전자 기능 수준 검토 (초보자, 단순 운전자, 기술자 등)

1.6.2 조작 방식에 따른 운전 방식

펌프 운전 시, 시동 조작 개시부터 완료까지 주 펌프와 부속 기기를 순차적으로 조작합니다.
각 기기 조작은 단독, 연동 수동 조작 또는 계측 기기 지령에 의한 자동 운전 조작으로 이루어집니다.
운전 조작 방식은 수로계 전체 물 관리 방식, 시설 규모, 목적, 관리 체제 등을 고려하여 결정합니다.

1.6.3 조작 장소에 따른 운전 방식

기측 조작: 펌프, 원동기, 보조 기계, 게이트, 제진기 등을 직접 감시할 수 있는 장소에서 조작 감시가 가능합니다. 일반적으로 중소 규모 펌프 설비에 적용되며, 배전반이 펌프 본체 가까이 설치됩니다. 각 기기는 단독 조작되며, 펌프 본체, 밸브, 윤활유 펌프, 냉각수 펌프 등의 조작이 포함됩니다.
원격 조작: 펌프 시설 운전 조작을 감시실 등에서 원격으로 하는 방식입니다. 감시 조작반이 펌프 본체 설치 장소에서 떨어진 조작실에 설치됩니다. 펌프 운전 상태가 감시 조작반에 표시되며, 연동 조작(또는 반 연동 조작)으로 운전합니다. 초기 시운전 조정을 위해 기측 조작반을 설치하여 각 기기를 단독 조작할 수 있습니다. 긴급 조작을 위한 개폐기를 설치하여 비상 사고 시 펌프를 긴급 정지시킬 수 있습니다.
원방 조작: 펌프장에서 떨어진 중앙 관리소에서 유선 또는 무선 텔레미터링(Tele-Metering, TM)과 텔레콘(Tele-Control, TC)을 이용하여 펌프 시설을 운전 관리하는 방식입니다. 여러 장소의 펌프장을 집중 관리하며 원방에서 운전 조작할 때 적합합니다. 중앙 관리소에 필요한 운전 상태 표시, 데이터 저장 기기 등이 설비됩니다. 시설 전체 설비비가 많이 들기 때문에 시설 규모, 목적, 운영 관리 등을 검토하고 운용 관리자 의견을 고려하여 채택 여부를 결정해야 합니다. 물 관리 시스템을 효율적으로 운영하기 위해 TM/TC 설비가 필요합니다.

2. 조사 및 계획

내용 없음

3. 재료

내용 없음

4. 설계

4.1 운전 관리 설비

양·배수장의 안전하고 적절한 운전 조작 및 보수 관리를 위해 펌프 설비 규모, 운전 방식, 입지 조건 등을 검토하여 필요한 운전 감시 제어 설비와 유지 관리 설비를 설계합니다.
용·배수로 계통 및 다른 지역에 미치는 영향을 고려하고, 특히 홍수 시 안전 대책을 강구해야 합니다.

4.1.1 운전 감시 제어 설비

펌프의 안전하고 효율적인 운전 및 유지 관리 합리화를 위해 다음 조건을 고려합니다.
- 단순한 구조와 높은 신뢰성
- 간편한 제어, 오 조작 위험 최소화
- 부분 고장이 전체 제어에 큰 영향을 주지 않음
- 설치 환경 고려
- 쉬운 유지 관리, 낮은 관리 비용
- 제어 내용 변경에 대한 유연성

4.1.1.1 물 관리 자동화 시설

중앙 관리소에 설치하여 펌프 설비, 전기 설비, 게이트, 제진기 등을 감시 및 제어하는 장치입니다.
전력량, 전류, 전압, 주파수, 개도, 온도, 수위, 우량, 압력 등의 계측 데이터를 표시하는 중앙 감시반, 펌프 설비, 전기 설비 등의 기기 상태 표시 및 원격(원방) 조작을 위한 중앙 조작반(탁자), 펌프 설비의 자동 운전에 필요한 시퀀스 회로, 보조 릴레이, 각종 설정 기 등을 포함한 원방 제어 릴레이반, 자동 제어반 등이 있습니다.

4.1.1.2 기측(현장) 조작반

기기 동작을 직접 보면서 운전하는 설비로, 주로 펌프 가까이에 설치합니다. 반의 형식은 자립형, 포스트형, 벽걸이형 등이 있습니다.

4.1.1.3 프로그래머 컨트롤(Programer Control: PC)

조작 제어 설비의 조작·제어계에 릴레이 회로를 사용하나 프로그래머 컨트롤(PC)을 사용할 수도 있습니다. PC를 사용할 경우 고온다습하지 않은 설치 환경이 필요하며, 반내 온도 55℃ 이하, 반내 습도 90% 이하 기준을 만족해야 합니다.

4.1.1.4 기타

대규모 펌프장 등에 있어서는 제어 대상 범위 규모, 운전 감시 제어 설비 기능, 경제성을 고려하여 데이터 로거, 제어용 컴퓨터, 및 CCTV SYSTEM 등을 사용한 제어 시스템을 채택할 수 있습니다.

4.1.2 계측 설비

펌프 운전, 감시 제어에 필요한 수위, 유량, 우량 등을 계측합니다. 흡수위 제어, 배출수위 제어, 배출수량 제어 등 펌프 제어 방식에 따라 적당한 기기를 선택하여 사용 목적, 사용 조건, 경제성 등을 검토하여 설치해야 합니다.

4.1.2.1 수위계

수위계 설치 위치, 계측 정밀도 등에 유의하여 설치해야 합니다.
- 설치 위치는 펌프 운전 방식에 따라 흡입수측 또는 배출측의 운전 목표 수위, 제어 수위 및 감시 수위 등 측정에 적합한 위치로 하며, 하천 및 수로 등에서는 안정하게 흐르는 장소에 설치해야 합니다. 수위계 설치 장소에는 참값을 확인하기 위해 필요에 따라 양수표를 병설합니다.
- 계측 정밀도는 펌프 운전, 감시, 제어에 적합한 것으로 하고, 평상시는 물론 이상 시에도 안정된 작동이 유지되고 유수, 쓰레기 등의 피해나 영향을 방지할 수 있는 기구 또는 방식을 채택해야 합니다.

4.1.2.2 우량계

조사 시점에 설치된 것을 최대한 이용하며, 펌프 운전 관리상 필요한 경우 설치 장소를 충분히 검토하여 추가 설치합니다.

4.1.2.3 유량계 등

펌프 제어 방식, 계측 기기 사용 목적 또는 사용 조건에 의해 필요한 경우 유량계, 압력계 및 개도계 등 계측 설비를 설치합니다.

4.1.3 텔레미터링, 텔레콘트롤 설비와 전송로

TM/TC (Tele-Metering/Tele-Control) 설비 및 전송로는 펌프 운전 제어에 필요한 수위, 우량 등 계측 데이터 전송 및 펌프 원방 감시 제어에 필요한 계측 데이터, 펌프 조작 신호 등 전송을 위해 필요한 설비입니다. 전송 방식은 데이터량 및 전송 거리를 고려하여 결정하고, 설비 설계는 신뢰성 및 경제성 등을 유의하여야 합니다. 전송로에는 유선 방식(전용선, 전화선)과 무선 방식(VHF, UHF 및 무선 LAN 등)이 있습니다.

4.1.3.1 계장 기기

검출부: 양·배수장 시설 각 주요 개소에 설치하여 측정하고자 하는 변량(유량, 수위, 수압, 온도 및 P-H치)을 지시, 기록 및 조정하기 쉬운 물리량으로 변환하는 부분입니다. 일차 트랜스듀서(transducer 또는 센서)라고 불리며, 시설의 일부로서 설치되는 경우가 있습니다. 이 경우는 전송기 즉 2차 센서(sensor)에 상당하는 부분만을 발신기라고 부르는 경우가 많습니다.
표현부: 검출한 유량, 수위 및 수압 등 측정치를 각종 변환기(converter)를 거처 전기 신호 및 유압 신호 등으로 변환시키거나 직접 전송하고 또 변량을 재현시켜 시설의 계측치 또는 운전 상태를 표시하는 부분입니다. 표현부는 지시계와 기록계를 주체로 하고 감시반 또는 조작반 등에 설치됩니다. 지시계와 기록계는 수동 설정기, 경보 설정기, 프로그렘 설정기, 적산기 또는 평방근 연산기 등의 보조적인 기기와 조합시켜 각종의 용도에 사용되는 경우가 많습니다. 조절기에는 지시 조절계와 기록 조절계 등이 있습니다. 표현부에는 스캐닝 모니터(scanning monitor), 데이터 로거(Data Logger), 컴퓨터의 부속의 표시 장치 키보드, 프린터 및 CRT(Cathode Ray Tube) 디스플레이 등도 포함됩니다. 일반적으로 표시반은 감시와 조작 두 개의 기능을 가지고 있으며, 어느 것에 중점을 두는가에 따라 감시반과 조작반으로 분류되는 경우가 있습니다.
조절부: 유량 수위 등 제어량을 일정한 목표치로 유지하거나 미리 정해진 프로그램에 따라서 변환시키는 목적으로 설정치와 계측치와의 편차를 도출하고 이 편차가 자동적으로 허용 오차 범위내에 들어가도록 신호를 조작부에 보내는 부분입니다.
조작부: 조절부 등으로부터의 신호를 조작량으로 바꾸고 제어 대상에 작동하는 부분으로, 각종 밸브, 제수 밸브류나 펌프 및 부속 장치 등입니다. 조작부는 에너지원에 따라 자력식과 타력식으로 구분됩니다. 자력식은 검출부와 일체가 되어 피제어 유체 등의 에너지의 일부를 이용하여 동작하는 것이며, 타력식은 보조 에너지를 사용하고 별도로 조정부로부터 신호를 입력으로 하여 조작부를 동작시키는 것입니다. 타력식의 보조 에너지에는 공기압식, 유압식 및 전기식이 있습니다. 조작부 중 가장 널리 사용하는 것은 유량 조정 밸브입니다. 조절 밸브는 on-off 밸브나 전환 밸브와 함께 광범위의 제어 밸브에 포함됩니다. 조절 밸브는 단지 유체를 통과하는 배관과 다르며, 구경 설정을 잘못하면 양호한 제어를 할 수 없으므로 그 특성(밸브 개도와 유량의 관계)과 구경에 대해서도 신중하게 결정하여야 합니다. 조작부는 지나친 조건에도 견디어야 하므로 양호한 특성을 갖추기 위해 다음 사항을 유의할 필요가 있습니다.
- 마찰 기타 외부로부터 조작부에 가해지는 반력에 대하여 충분한 조작력이 있어야 합니다.
- 동작 속도가 안정성을 잃지 않고 충분히 빨라야 합니다.
- 동작이 확실해야 합니다.
- 동작 범위나 특성이 적당해야 합니다.
- 설치 조건, 사용 조건 및 환경 조건에 대한 내구성이 충분해야 합니다.
전송부: 검출부, 표현부, 조절부 및 조작부 등의 계장이 각 요소간에 신호를 전달하는 부분입니다. 텔러미터, 텔러콘 등이 데이터 전송(7)항 데이터 전송 기기에서 기술하며, 여기서는 협의 것을 대상으로 합니다. 전송부의 종류에는 공기압 신호, 유압 신호, 때에 따라서 수압 신호를 위해서 도압 배관과 전류, 전압, 및 전기 저항 등의 전기 통신을 위한 전선로가 있습니다.
컴퓨터(전자 계산기)를 사용하는 것은 시설의 감시, 제어 및 정보 처리 중 감시만을 행하거나 또는 감시 외에 어느 정도의 정보 처리를 행하는가 등 각기 사용 목적에 따라서 기억 장치의 종류, 용량 및 계산 시간 등 소위 컴퓨터에 능력에 적합하지 않으면 그 목적을 달성할 수 없게 됩니다. 사용 목적에 대응하는 기억 용량, 종류 및 계산 시간 등의 범위를 결정하기 위해서는 제네 날 플로 차트 등을 미리 작성하고 그 내용이 의도한 바에 적합한지의 여부를 검토하여 그 결과에 따라서 컴퓨터의 능력의 컴퓨터를 결정하는 것이 바람직합니다.

4.1.4 유지 관리 설비

관리소, 관리용 도로, 보안 설비 등 유지 관리 설비는 펌프장 규모, 운전 방식, 관리 방식, 지형 및 환경 등의 입지 조건을 고려하여 평상시는 물론 이상 시에도 양·배수장 운전 관리 및 보수 관리 업무가 원활하고 안전하게 수행될 수 있도록 종합적으로 정비해야 합니다.

4.1.4.1 관리소

관리소는 용배수계 전체 물 관리 또는 양배수장 운전 관리의 중추적인 기능을 담당합니다.
- 물 관리 시스템에 따라 용배수계 전체 물 관리를 지배하는 중앙 관리소와 각각의 양배수장 운전 관리를 지배하는 현장 관리소가 있습니다.
- 설치 방식은 기기 설치 장소에서 떨어진 관리 사무소로 건설되는 경우와 기기가 설치된 건물 내에 설치되는 경우가 있습니다.
관리소의 규모, 구조, 제반 설비는 다음 사항을 유의하여 정비해야 합니다.
- 관리소 건물과 부지 면적은 펌프 설비 규모 등에 맞추어 운전 관리에 필요한 공간을 확보하고 그 배치는 관리 업무가 기능적으로 수행될 수 있도록 검토합니다.
- 관리 업무를 수행하기 위한 조작실, 사무실 등 각 실의 규모는 설치하는 기기의 조작성 및 서비스 면적 등을 충분히 검토해서 결정합니다.
- 건물 구조는 관리 업무 기능을 확보함과 동시에 방범 및 재해 예방 대책에 대해서도 충분히 고려합니다.
- 급수 설비, 공조 설비, 조명 설비, 오수 처리 설비 등 모든 설비는 관리 직원의 환경 유지, 각종 기기의 기능 유지 등을 충분히 고려합니다.

4.1.4.2 관리용 도로

양배수장 운전 관리를 위해 기설 도로에서 양배수장까지의 연락 도로가 필요한 경우 관리용 도로를 만듭니다.
관리용 도로의 폭 및 구조는 펌프장으로 반입하는 기기 등의 크기나 중량에 의한 교통 차량의 종류, 관리 업무를 위한 교통량 등을 검토해서 결정합니다.
낮은 평지나 하천변 등 양·배수장에서 홍수 시에 연락 도로가 침수할 염려가 있는 경우에는 노면 높이 등에 대해 대책을 검토함과 동시에 비상 시 연락 방법도 고려해야 합니다.

4.1.4.3 양배수장의 구내 정비

양배수장의 부지 면적은 양·배수장 제설비 규모와 배치, 각종 기기 및 자재의 반입, 쓰레기의 집적 처리, 반출, 비상 시의 방재용 자재의 반입 등을 고려하여 양배수장의 운전, 관리 및 보수 관리에 필요한 공간을 확보합니다.
펌프나 원동기는 침수되는 일이 없도록 배수 시설을 갖추어야 하고 충분한 조명이 주어져야 합니다. 또 필요 시에는 쇠격자를 설치하고 계단이나 움직이는 기계 주위에는 손잡이를 설치하는 등 특히 안전에 유의하여 설계되어야 합니다.
구내의 주요한 통로 및 작업장은 이용 상황에 따라 포장과 동시에 구내 배수구나 울타리를 정비해야 합니다. 구내 정비는 양배수장 주변의 환경 보전 및 관리 직원의 환경 유지, 각종 기기의 기능 유지도 충분히 고려할 필요가 있습니다.

4.1.4.4 보안 설비 등

보안 설비
- 흡입수조, 배출수조, 부대 수로 및 전기 설비 등 주변에는 사람의 침입, 추락, 넘어지는 등 사고를 방지하기 위해 필요한 펜스, 가드레일 등을 설치합니다.
- 각종 기기의 노출 회전 부분 등에는 사고 방지를 위해 커버 등을 씌웁니다.
옥외 조명
- 펌프장의 옥외 조명은 펌프장 각 설비의 운전 및 보수 관리를 위한 야간 조명을 주로 하며, 게이트, 제진기 등 특히 필요한 부분의 조명에는 투광 조명을 해야 합니다.
통신 설비
- 양배수장에는 적절한 통신 수단이 갖추도록 설계되어야 합니다. 양배수장에서는 국선 전화 및 휴대폰만으로도 충분합니다. 통신 설비에는 유선 통신과 무선 통신이 있으며, 양배수장 운영에 없어서는 안 될 시설입니다. 무선 설비에서는 개국으로부터 운용까지 상세한 것은 전파법 및 동법 관계 법령에 의하여 규제되어 있으므로 운용에 특히 주의해야 합니다. 무선기는 복잡한 것으로 발신 주파수의 편차 폭이 커지면 자국뿐 아니라 타국에도 영향을 주고 또 출력의 저하는 자국의 운용에 지장을 준다. 따라서 유지 관리는 전문 업자에 의뢰하는 것이 바람직합니다. 무선 설비를 운용하는 사람은 반드시 자격을 가져야 합니다.

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