지하 인프라 저류수 재이용을 위한 의사결정시스템 개발

Development of Decision Support System for Reusing Underground Infrastructure Water

본 연구는 대심도 저류수의 재이용 가능성을 평가하기 위해, 하천수질측정망 기반 유입수 특성 분석, 문헌 기반 비선형 반응식 통합, 실험자료 기반 회귀계수 보정, 그리고 응집제 주입량–pH–반응시간 조합을 산정하는 의사결정시스템 개발을 수행하였다. 물환경정보시스템 자료 분석 결과, 서울시 주요 하천의 TN, TP, 대장균군 등 주요 항목이 관리가 필요한 수준으로 나타나 대심도 저류수 처리·재이용 과정에서 적절한 전처리 조건 설정이 필요함을 확인하였다. 응집·침전 공정의 비선형성을 반영하기 위해 문헌 기반 반응식을 통합하고 실험자료를 활용해 회귀계수를 보정함으로써 탁도, TSS, COD, BOD, TN, TP, 총대장균군에 대한 수질예측 모델을 구축하였다. 개발된 의사결정시스템은 용도별 수질 기준과 예측 모델을 통합하여 최적 운전조건을 자동 산정하며, 경험적 판단에 의존하지 않고 안정적인 처리 조건 결정을 지원한다. 또한 고가 장비나 복잡한 운영기술을 요구하지 않는 응집 기반 전처리 모델과 의사결정시스템 구조는 다양한 지역 여건에서 적용 가능성이 높아, 강우 기반 유입수 관리가 필요한 기후취약지역이나 중·저소득 국가에서도 활용 가능한 재이용 기술로 평가될 수 있다. 본 연구는 대심도 저류수의 재이용 전략 수립을 위한 분석기반을 제공하며, 향후 연속센서 기반 실시간 운영체계로 확장될 수 있다.

This study evaluates the reuse potential of deep underground storage water by conducting inflow water quality analysis using urban stream monitoring data, integrating literature-based nonlinear coagulation reaction expressions, calibrating regression coefficients with experimental observations, and developing a decision support system (DSS) for determining optimal combinations of coagulant dosage, pH, and reaction time. Analysis of the Water Environment Information System dataset revealed that key parameters such as TN, TP, and total coliforms in major urban streams of Seoul were at levels requiring management, indicating the need for appropriate pretreatment prior to reuse. To reflect the nonlinear behavior inherent in coagulation–flocculation processes, reaction expressions reported in the literature were combined and subsequently refined using experimental data, resulting in predictive models for turbidity, TSS, COD, BOD, TN, TP, and total coliforms. The DSS integrates these models with use-specific water quality criteria and automatically derives optimal operating conditions, thereby reducing reliance on empirical judgment and enabling more consistent decision-making. In addition, because the DSS framework and coagulation-based pretreatment rely on low-cost and low complexity operational requirements, the proposed approach exhibits practical applicability in diverse regional contexts, particularly in climate-vulnerable or low-income areas where stormwater-derived or variable-quality water must be managed. This study provides an analytical foundation for establishing reuse strategies for deep underground storage water and can be further extended to a real-time operational system incorporating continuous sensor data.