전산유체역학기법과 수충격 해석을 이용한 파손 상수관로 복구 방안의 안전성 검토 : 사례 연구

Abstract

본 연구에서는 국내 Y_시 상수관로 파손 사고 및 복구 사례를 대상으로 상수관로 복구 시공 방법의 안전성과 적정성을 검토하고 이를 방법론으로 제시하고자 한다. 본 연구에서는 파손된 상수관로 복구 사례를 대상으로 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics) 기법을 이용하여 9개 관벽 segment 들이 받는 유동장 힘을 계산하였으며, 또한 수충격 해석을 통해 연결관로 상의 주요지점 (K_tank junction, D_junction, S_tank junction)에서 압력수두의 시간적 변화를 모의하였다. CFD 모사결과 곡관부 내면의 압력은 다른 부분의 압력보다 저하되며, 곡관부 외면의 압력은 다른 부분의 압력보다 상대적으로 상승하는 것을 알 수 있었다. 이는 관로 내 유속에 의한 동적인 효과(dynamic effect)가 전이되는 현상으로부터 설명할 수 있다. 수충격 해석 결과 밸브 폐쇄시간을 30 sec로 하는 경우 폐쇄되는 밸브와 인접한 분기점의 압력수두는 최대 150 m까지 상승됨을 알 수 있었다. 결론적으로 연구 대상 상수관로의 경우 S_water tank 유입밸브의 급격한 폐쇄로 인한 수충격 현상이 발생될 수 있으며, 현재의 밸브 작동상태가 시간에 따른 밸브 개도의 제어가 불가능한 경우 액추에이터(Actuator) 설치를 통해 밸브의 폐쇄시간을 제어하는 방법을 검토할 필요가 있다.