관망 축소모형의 개발 및 검증

• 영문명: Development and Verification of a Pipe Network Scale Model
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 김동준(Kim, Dong Jun) 유다해(Yu, Da Hae) 최경민(Choi, Gyung Min) 이정호(Lee, Jung Ho)
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』 22권1호, 219~226쪽, 전체 8쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2022.02.28

국문 초록

상하수관망은 계획된 유량 및 수압, 관내 수심 등이 적정히 유지되는지가 주요 관심사이며, 이를 모의 해석하는 방법은 수치해석 모형을 이용하는 것이 절대적인 현실이다. 일반적으로 수치해석 모형의 정확도를 검증하고 보정하기 위해서는 모형실험이 필요하나 복잡한 복합 시설물이라는 그 특성상 축소모형 실험 및 관련 연구는 매우 제한적인 실정이다. 따라서 본 연구에서는 상하수도관망에 대하여 범용적 축소모형 실험이 가능한 실험용 모형 키트를 개발하고자 하였으며, 간략한 실험을 통하여 그 적용성을 검증하였다. 관망 구현 및 계측을 위한 맨홀부품, 관 연결부, 벤츄리미터, 유량조절용 스프레이헤드 등을 포함한 모형실험 부품세트(상하수도관망키트)는 3D 프린터(Stratasys F170)로 제작되었다. 또한 연결관의 연결 각도와 단차, 관로 경사를 조절할 수 있으며, 축척 1/50을 기준으로 ∅300 mm~∅1,200 mm의 모든 상업용 원형 관경을 구현할 수 있도록 관 연결캡을 개발하였고, 관로는 투명 아크릴관을 이용하였다. 이를 이용한 축소모형 실험에서는 맨홀 13개, 관로 18개, 벤츄리미터 5개로 이루어진 상수관망 축소모형 실험을 시행한 결과, EPANET을 통한 해석 결과와 전체 관로에서는 약 17%, 벤츄리미터 계측값에서는 약 10%의 유량 오차가 나타났다. 또한 우수관망 축소모형 실험은 관거의 연결 각도에 따른 수심 변동에 대하여 시행되었으며, 이를 FLUENT로 모의한 결과 매우 유사한 수위 변동 경향을 나타내었다.

영문 초록

The main function of a water supply and storm sewer pipe network is to properly maintain planned flow rates, water pressure, and water depth within pipes. This can be simulated with a numerical analysis model. In general, model experiments are required to verify and correct the accuracy of numerical analysis models, but due to the nature of complex facilities, scale model experiments and related studies are very limited. Therefore, this study aimed to develop a kit capable of general-purpose scale model experiments for water and sewage networks, and verified the applicability of the developed model through simple experiments. A set of model experimental parts, including manhole parts, pipe connections, and venturi meters for pipe network implementation and measurement, was manufactured with a three-dimensional printer (Stratasys F170). The angle, height difference, and slope of the pipe could be adjusted. A pipe connection cap was developed to implement all commercial circular pipes with a diameter of 300 mm to 1,200 mm based on 1/50 scale. A transparent acrylic pipe was used. EPANET analysis indicated that the scale model experiment of the water supply network, with 13 manholes, 18 pipelines, and 5 venturi meters had a flow error of about 13% in the total pipeline and about 8% in the venturi meter measurement value. In addition, a scale model of the storm sewer pipe network was developed to determine the change in water depth according to the connection angle of the pipe. Results of simulations in FLUENT showed a similar trend in water depth change.

목차

1. 서 론

2. 관망 축소모형의 개발

3. 관망 축소모형 실험

4. 결론 및 고찰

References

키워드

상수관망 우수관망 축소모형 EPANET FLUENT Water Supply Network Storm Sewer Network Scale Model EPANET FLUENT