배수지 용량산정

왜 배우는가: 배수지 용량은 정수장에서 만든 물을 수요 변동과 비상 상황에 맞춰 공급하는 완충 능력을 결정한다. 용량이 작으면 단수와 수압 저하가 생기고, 과대하면 건설비와 수질 문제가 생기므로 시험에서 여러 문항으로 반복해 출제된다.

출제 이력: 제133회 2교시 3번, 제132회 2교시 6번, 제118회 4교시 1번, 제113회 2교시 5번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

배수지 용량은 시간변동 조정, 비상대처, 소화용수를 합한 배수지 유효용량을 말한다.

핵심 키워드

• 배수지 유효용량
• 시간변동조정용량
• 비상대처용량
• 소화용수량
• 계획 1일 최대급수량
• 배수구역

배수지 용량산정은 세 가지 용량을 각각 구하여 더하는 작업이다. 세 용량의 기준이 되는 값은 계획 1일 최대급수량이므로 이 값을 먼저 정해야 한다. 답안 첫 줄에 정의를 쓰고 세 용량을 차례로 나열하면 기본 점수를 얻을 수 있다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면 배수지는 정수장에서 만든 물을 모아 두었다가 필요할 때 내보내는 물탱크다. 물 사용량은 시간마다 달라서 새벽에는 적고 아침과 저녁에는 많다. 정수장은 일정한 양을 고르게 생산하는 편이 효율적이므로, 그 차이를 배수지가 메워 준다.

정식 정의로는 배수지가 정수를 저류하여 배수구역에 필요한 수량과 수압을 공급하는 시설이다. 이 가운데 물을 실제로 출입시키는 부분을 배수지 유효용량이라 한다. 용량산정은 이 유효용량의 크기를 정하는 일이다.

유효용량은 다음 세 용량의 합으로 본다.

• 시간변동조정용량: 시간대별 급수량과 송수량의 차이를 메우는 용량이다.
• 비상대처용량: 정수장 고장, 관로 사고, 단수 같은 비상 상황에서 급수를 이어 가기 위한 용량이다.
• 소화용수량: 화재 진압에 쓸 물을 배수지에 따로 확보하는 용량이다.

$V_e = V_t + V_c + V_f$

여기서 V_e는 유효용량(㎥), V_t는 시간변동조정용량(㎥), V_c는 비상대처용량(㎥), V_f는 소화용수량(㎥)이다. 세 용량을 각각 계산하는 방법이 기본이다.

실무에서는 세 용량을 따로 계산하는 대신 표준값으로 정하는 방법도 쓴다. 기준은 계획 1일 최대급수량을 바탕으로 관련 기준이 정한 저수 시간분을 표준으로 하는 것이다. 답안에서는 기본 원리를 먼저 쓰고, 표준값은 그 결과를 확인하는 기준으로 쓰면 된다.

3. 등장 배경과 필요성

배수지가 필요한 이유는 크게 네 가지다. 첫째, 시간대별 수요 변동을 흡수한다. 둘째, 배수지 수위가 배수구역의 수압을 만들므로 수압을 확보한다. 셋째, 정수장을 일정한 효율로 운전하게 한다. 넷째, 사고와 화재 같은 비상 상황에 대비한다.

정수장은 한 번 가동하면 쉽게 출력을 바꾸기 어렵다. 그래서 정수장은 평균에 가까운 양을 일정하게 만들고, 시간별 차이는 배수지가 맡는다. 대형 배수지는 에너지 요금이 낮은 시간대에 채워 두면 펌프 운전비를 줄일 수 있다.

용량산정을 잘못하면 문제가 바로 드러난다. 용량이 부족하면 첨두 시간에 단수가 생기고, 저수위에서는 말단 수압이 떨어진다. 화재 때 소화용수를 충분히 공급하지 못할 수도 있다. 반대로 과대하면 건설비와 유지관리비가 늘고, 물이 오래 머무르면서 잔류염소가 줄어 수질이 나빠진다.