하수관망 모형실험 기술 개발

Technique Development of Sewer Network Model Test

최근 기록적인 호우발생의 빈도가 증가함에 따라 도심지 내 침수발생이 증가하고 있다. 이 문제점을 해결하기 위해선 침수가 발생한 유역의 강우사상을 적용한 수리ㆍ수문해석의 자료가 필요하다. 그러나 지하매설물이며 복잡한 복합 시공물인 하수관망의 특성상 실측과 모형실험이 어려운 실정이며 이에 대한 연구도 매우 제한적인 현황이다. 따라서 본 연구는 하수관망 모형실험이 가능하도록 범용성을 중점으로 축소모형 제작 기술을 개발하였다. 본 연구에서는 하수관망 모형실험에 중요한 요소 중 하나인 강우를 재현하기 위한 장치를 개발하였으며 유량조절장치라 명명하였다. 또한 하수관망을 구현하기 위한 맨홀, 하수관 및 그 연결구성요소들을 기반으로 모형실험 부품세트(하수관망키트)를 개발하였다. 하수관망 모형부품 설계는 3D CAD 프로그램(NX10.0)을 사용하였고, 모형 제작에는 3D 프린터(Stratasys F170)를 사용하였다. 유량조절장치는 강우량의 변동성을 고려하여 유입유량을 조절할 수 있도록 유량을 분할하는 부품(스프레이헤드)을 개발하였다. 하수관망키트는 유입관과 유출관의 사이각과 단차 그리고 연결관거의 경사도를 조절할 수 있도록 개발되었다. 3D 프린터의 제작 여건, 하수관망 축소모형 실험을 위한 공간적 범위, 관거 내 원활한 우수흐름 유지 및 관측의 편리성 등을 종합적으로 고려하여 하수관망키트의 축척은 1/50으로 설정하였으며, ∅300mm~∅1,200mm의 모든 상업용 원형관경을 구현할 수 있도록 맨홀 결합 연결 부품을 개발하였다. 그러나 본 연구에서의 맨홀 및 연결관의 재질은 플라스틱 및 아크릴 소재에 기반하므로 흄관 등의 실제 하수관망의 소재와 조도상의 차이가 발생한다. 추후 이에 대한 추가적인 연구 및 모형의 개선이 필요하다.