고무보 저층수 배출관의 직상류 퇴적물 배제능력 검토를 위한 수리실험

• 영문명: Experimental Study of Deposit Drifting Competence of Bypass Pipe Upstream Rubber Barrier
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 홍녕교 김지호 주성식 이승오 Hong, Nyung Kyo Kim, Ji Ho Joo, Sung Sik Lee, Seung Oh
• 간행물 정보: 『3. 한국방재학회 학술대회논문집』2012년, 140~141쪽, 전체 2쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2012.02.16

국문 초록

보는 하천 횡단구조물로 수위를 조절하거나 관계 및 취수 등을 목적으로 설치한다. 그러나 현재 설치된 보는 대부분 콘크리트 구조물이기 때문에 경관상 좋지 않으며 상류의 수위를 조절하는데 다소 어려운 점이 있다. 따라서 이러한 단점을 보완하고 수자원의 효율적인 사용을 위해 가동보에 관한 관심이 점차 증가하고 있는 추세이다. 특히 가동보 중 고무보는 홍수시 도복이 가능하고 평상시 기립하는 원리를 이용하여 수위를 조절하는 특징을 가지고 있으며 기존 보와 같이 관계, 용수공급, 수력발전, 환경보호 등 다양한 목적으로 사용되고 있다(심명필, 2000). 그러나 기존 콘크리트보와 같이 보 직상류 저층부의 흐름을 정체시키므로 토사의 퇴적 및 수질악화가 발생하는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 장정수(2008)는 고무보 직상류 저층부에 정체되어 있는 물을 하류 측으로 원활하게 배출시키는 저층수 배출관 및 배출관의 개폐장치에 관한 특허를 출원하였다. 그러나 저층수 배출관의 다양한 형태에 관한 검증 또는 실험적 연구가 부족하여 본 연구에서는 저층수 배출관이 설치된 실제 하천에서 발생할 수 있는 다양한 상황에 대한 수리실험을 실시하였다. 본 실험에서 사용한 수로 연장은 12 m, 폭 3 m의 소하천 원형 수로이며 유입 및 유출각이 $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$인 3가지 저층수 배출관 형상에 대해 퇴적물 배제능력을 비교하였다. 실험조건은 고무보의 상류수심이 0.47 m 및 실험 최대 유량 0.14 m3/s로 수행하였다. 첫 번째 실험은 고무보 직상류의 정체된 흐름에 의해 퇴적되는 유사에 대한 저층수 배출관의 배제능력을 검토하기 위한 실험으로 실험 전 후배제된 유사의 부피를 비교하였다. 두 번째 실험은 다양한 이유로 저층수 배출관의 내부가 자연재료에 의해 폐색되는 경우에 대해 배출관 덮개의 운영을 이용하여 내부 폐색에 대한 배제능력을 검토하였다. 실험결과 유입 및 유출각이 $60^{\circ}$인 저층수 배출관이 최대 배제율 12.1%로 가장 높게 나타났으며 유입 및 유출각이 작을수록 배제능력이 떨어지는 것으로 나타났다. 관 내부 폐색시 배제능력을 검토한 결과도 동일하게 유입 및 유출각이 $60^{\circ}$일 경우 배제시간이 가장 빠른 것으로 나타났다. 이는 유출각이 하류측으로 기울어진 정도가 큰 경우, 흐름에 의한 저항이 가장 적게 받기 때문이라 판단된다. 또한 두 실험 모두 유량 및 수심이 증가할수록 배제능력이 향상되었는데 이는 상류 수심 증가로 인한 유출관 내 유속의 증가로 유사 및 배출관 내 퇴적물을 배제시키는 운동량이 증가하기 때문이라고 판단된다. 본 연구결과를 통해 실제 하천에 저층수 배출관 설계 시 참고 자료로 활용할 수 있을 것이라 판단된다.

키워드

고무보 저층수 배출관 수리실험 유사배제 퇴적물 배제