Seismic risk assessment for region-specific vulnerability analysis of water/wastewater network system

Abstract

상하수도 관망의 경우 또한 대표적인 라이프라인 시설로, 시스템의 강화와 비상 대비 및 복구 계획의 개선이 중요하다. 관망은 미국 캘리포니아와 일본과 같은 지진 위험 국가에서 심각한 피해가 보고되고 있다. 내진 기술의 발전과 내진 설계의 발전에도 불구하고 최근 이탈리아, 뉴질랜드, 칠레, 일본에서 발생한 지진에서 관망 관련 손상이 여전히 관찰된다. 매설된 관로의 지진 취약점 분석은 주로 과거 지진 이후에 관찰된 손상 데이터에서 개발된다. 관로의 지진 손상 예측은 일반적으로 파이프 단위 길이당 수리율(RR, Repair Rate)로 산정된다. 이와 같은 지진피해모델을 이용하기 위해서는 실제 지진 피해가 발생한 지역의 관로 피해 자료를 확보해야 한다. 그러나 재난 피해 이력과 기준은 각 나라별로 상이 하거나 자료 확보가 어려우므로 지진피해분석을 실시하기 어렵다. 본 연구에서는 재난이력 및 시설물 데이터베이스가 부족한 지역에서 관망/배관의 설계요소를 최대한 반영한 지진취약성 분석모형을 제시하고자 한다. 수리확률은 ALA(American Lifelines Association)의 취약성 곡선을 사용하였고, 기능유지 관점의 가중치를 적용하여 위험 관로를 식별하기 위해 COF(Consequence of Failure)를 적용하였다. ALA의 주요 모델 중 PGD (Permanent Ground Deformation)를 활용한 식의 개선 및 검토를 위해 국내에서 가장 널리 쓰이는 관로 조건을 선정하여, 주요 취약부인 접합부에 대한 4점가력굴곡시험을 시행하였다. ISO 16234 기준에 따른 굽힙각의 성능 여부를 파악하였으며, 그 배경은 국내 주요 배관 종류인 금속관(DCIP)과 비금속관(PVC, PE)의 경우 접합부의 종류는 다양하지만 ALA에서는 접합부의 차이를 고려하지 않기 떄문이다. POF (Probability of Failuer)의 주요 인자인 배관 종류별 접합부에 대한 계수를 수정하여 실제 관망을 대상으로 사례 분석을 수행하였다. 또한 COF 요인에 대한 상대적인 점수를 부여하기 위해 관련 분야 전문가들의 설문조사 결과를 반영하였다. 평가된 취약인자의 민감도 분석을 위해 실증시험 기반인 4점가력굴곡시험 결과를 통해 주요 취약점 인자에 반영하였다. 최종적으로 POF 및 COF가 반영된 VI (Vulnerability Index) 결과를 분석하여 취약점 항목의 원인을 확인하고 보완할 수 있었다. 또한 RR(Repair Rate)외에 Poisson 확률로 변환한 파손확률의 민감도를 최적화 후, 가중치 세부인자들의 계급 조건에 따른 ANOVA 분석을 실시하여 통계적으로 유의미함을 확인하였다.