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

• Published in: Daehan hwan'gyeong gonghag hoeji pp. 367 - 376
• Main Authors: 최명언, 이승용, 최두용, 김철민, 박노석
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한환경공학회 01.06.2025
• Subjects: 환경공학
• ISSN: 1225-5025; 2383-7810
• DOI: 10.4491/KSEE.2025.47.6.367

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. The purpose of this study were to examine the safety and appropriateness of water pipe repair construction methods and to suggest these methodology as a standard. In this study, the flow field force applied to nine pipe wall segments was calculated using the Computational Fluid Dynamics (CFD) technique for a case of repairing a water pipe breaks. In addition, the temporal change in pressure head at key points (K_tank junction, D_junction, S_tank junction) on the connecting pipeline was simulated through water hammer analysis. The CFD simulation results showed that the pressure inside the bend was lower, and the pressure outside the bend was relatively higher than that in other parts. This can be explained by the phenomenon of dynamic effects transfer due to the flow velocity in the pipe. The water hammer analysis results showed that when the valve closing time was 30 sec, the pressure head at the branch point adjacent to the closed valve increased by up to 150 m. In conclusion, in the case of the water pipe under study, a water hammer phenomenon may occur due to the sudden closure of the S_water tank inlet valve. If the current valve operation status does not allow for control of the valve opening over time, it is necessary to examine a method of controlling the valve closing time by installing an actuator. KCI Citation Count: 0