급수 (상하수도 공학)

1. 개요

급수는 상하수도 공학에서 물을 공급하는 방식을 의미하며, 급수 방식은 직결식과 탱크식으로 나뉜다. 급수량은 사용 목적에 따라 가정용수, 영업용수, 공업용수, 공공용수, 소화용수 등으로 구분되며, 급수량 산정은 상수도 시스템 설계의 필수적인 과정이다. 급수량 산정을 위해 계획 급수 인구, 인구 추정 방법, 계획 급수량의 종류 등을 고려한다. 계획 급수량의 종류에는 계획 1일 평균 급수량, 계획 1일 최대 급수량, 계획 시간 최대 급수량, 월 최대 급수량, 1일 최소 급수량이 있다.

2. 급수 방식

급수 방식은 크게 두 가지로 나뉜다. 첫 번째는 직결식 급수 방식으로, 관로 내 수압이 충분한 경우 사용한다. 두 번째는 탱크식(저수조식) 급수 방식으로, 관로 내 수압이 부족한 경우에 적용하며 재해, 단수 시 물 확보가 필요한 경우에 유리하다.

3. 급수량 종류

급수량은 사용 목적에 따라 가정용수, 영업용수, 공업용수, 공공용수, 소화용수, 불명수량으로 분류된다. 불명수량은 배수 및 급수관 누수, 소화전 또는 공공시설에서의 누수로 인한 수량을 의미한다.

3.1. 사용 목적별 급수량

급수량은 사용 목적에 따라 가정용수, 영업용수, 공업용수, 공공용수, 소화용수로 분류되며, 누수 등으로 인해 손실되는 급수량은 불명수량이라고 한다.

* 가정용수: 가정에서 사용하는 물이다.
* 영업용수: 식당, 호텔, 백화점 등에서 사용하는 물이다.
* 공업용수: 소규모 공장은 수돗물을 사용하고, 대규모 공장은 공업용수를 생산하는 전용수도를 통해 물을 공급받는다.
* 공공용수: 관공서, 학교, 병원, 도로 살수 등에 사용되는 물이다.
* 소화용수: 화재 시 사용되는 물이다.
* 불명수량: 배수관이나 급수관 누수, 소화전 또는 공공시설에서의 누수로 인한 수량이다.

4. 급수량 산정

급수량 산정은 상하수도 시스템을 설계할 때 필수적인 과정이다. 도시, 마을, 공업단지 등의 상수도 수요를 예측하고, 적절한 비용으로 적절한 규모의 시설을 설치하기 위해 급수량을 산정한다.

4.1. 계획 급수 인구

계획 급수 인구는 상수도의 물을 공급받는 인구를 말한다.

: 계획 급수 인구 = 급수 구역 내 총 인구 × 상수도 보급률(%)

4.2. 계획 급수 인구 추정

상수도 계획 급수 인구는 과거 약 20년간의 인구 자료를 바탕으로 추정한다. 인구 추정 방법에는 등차급수법, 등비급수법, 최소제곱법, 로지스틱 커브 방법, 지수함수식법, 감소 증가율법, 비상관법, 타 도시와의 비교법 등이 있다.

4.2.1. 인구 추정 방법

등차급수법은 매년 일정한 숫자만큼 인구가 증가한다고 가정하는 방법이다. 예를 들어 1995년 인구가 10900명, 1999년 인구가 12200명으로 조사된 도시가 있다면, 등차급수법을 통해 2005년의 인구를 추정할 수 있다.

등비급수법은 매년 일정한 비율만큼 인구가 증가한다고 가정하는 방법이다. 1995년 인구가 10900명, 1999년 인구가 12200명으로 조사된 도시가 발전 가능성이 있으며, 일정한 인구증가율을 보인다고 가정할 수 있는 경우 등비급수 방법을 활용하여 2005년 인구를 14447명으로 추정할 수 있다.

최소제곱법은 과거의 인구 통계자료를 바탕으로 연도에 따른 인구수 방정식을 구해 계산하는 방법이다. 예를 들어 1990년부터 1996년까지 기록된 인구 자료가 있다면, 최소제곱법을 이용하여 2000년의 인구 수를 220,650명으로 예측할 수 있다.

로지스틱 커브 방법은 포화 인구를 추정한 후 인구 증가 곡선을 그리는 방법으로, 장기간에 걸친 인구 추정에 적합하다. 예를 들어 1990년부터 1996년까지의 인구 자료와 포화 인구를 350,000명으로 가정하면, 로지스틱 커브 방법을 통해 2000년 인구를 219,988명으로 예측할 수 있다.

지수곡선식법(Peggy 함수식법)은 최소제곱법을 이용하여 인구를 추정하는 또 다른 방법이다. 1990년부터 1996년까지의 인구 자료를 바탕으로 지수곡선식을 활용하면 2000년 인구를 219,420명으로 예측할 수 있다.

기타 인구 추정 방법으로는 감소 증가율법, 비상관법, 타 도시와의 비교법 등이 있다.

4.3. 계획 급수량의 종류

계획 급수량은 다양한 기준에 따라 분류된다.

4.3.1. 계획 1일 평균 급수량

정수 약품, 전력 사용량 산정, 유지관리비, 상수도 요금 산정, 저수지 설계 기준 수량에 필요한 급수량으로, 수도 재정 계획에 필요하다. 계획 1일 평균 급수량은 계획 1일 최대 급수량의 70-85%를 표준으로 한다.

* 계획 1일 평균 급수량 = 1년간 총 급수량 / 365
* 계획 1일 평균 급수량 = (계획 1일 최대 급수량) X 0.70 (중소도시)
* 계획 1일 평균 급수량 = (계획 1일 최대 급수량) X 0.85 (대도시, 공업도시)

생활 수준이 높고 공업도시일수록 1인 1일 평균급수량이 증가한다. 수도 요금을 정액제로 할 때가 종량제로 할 때보다 1인 1일 평균급수량이 커진다. 수압이 높을수록 수량이 증가하기 때문에 평균 급수량 역시 증가한다.

4.3.2. 계획 1일 최대 급수량

상수도 시설 규모, 1일 계획 취수량 결정의 기준이 되는 급수량이다. 계획 1인 1일 최대 급수량에 첨두율인 1.5나 1.3을 곱하여 구한다.

:계획 1일 최대 급수량 = 계획 1인 1일 최대 급수량 × 계획 급수 인구
:계획 1일 최대 급수량 = 계획 1인 1일 최대 급수량 ×
::1.5 (중소도시)
::1.3 (대도시, 공업도시)

4.3.3. 계획 시간 최대 급수량

계획 1일 최대 급수량을 24로 나눈 값에, 지역에 따른 계수를 곱해서 구한다. 지역별 계수는 다음과 같다.

4.3.4. 월 최대 급수량

1인 1일 평균 급수량에 30일과 1.25를 곱해서 계산한다.

4.3.5. 1일 최소 급수량

1일 평균 급수량 × 0.6