바닥배수판 이용한 터널 배수시스템의 통수능 평가

배규진,신휴성,이규필,이성원 사단법인 한국터널지하공간학회 2006 한국터널지하공간학회논문집 Vol.8 No.1

This study proposes a new concept of a tunnel central drainage system by using a drain board to make a breakthrough on difficulties in the installation of conventional drainage system and drawdown of its drain capacity especially in long tunnels. A fundamental study has been performed for evaluation of the drain capacity of the planar drainage system adopted in this study. In fact, the system proposed makes possible to omit the side, transverse as well as central drainage pipes required in the conventional system, even if its drain capacity and any guideline for design are not available to date. In this circumstance, it is carried out to investigate the correlation between drain capacities and, shapes and positions of the columns of the drain board in terms of a variety of water inflows through hydrological model tests. It is shown from the tests that a drain capacity is highly influenced by the shape and the distance between the columns of a drain board in flowing direction, and a round rectangular shape of the columns leads to the highest capacity of drainage. And also, the shorter distance between the columns in flowing direction, the higher drain capacity would be achieved. 본 연구에서는 터널구조물 장대화로 인한 기존 배수시스템의 시공상의 어려움과 기능 저하문제 등을 해결하기 위하여 바닥배수판을 이용한 새로운 터널배수시스템을 제안하고 성능평가를 위한 기초연구를 수행하였다. 제안된 배수시스템은 기존의 측방향 배수관, 횡방향 배수관 및 유공관 등이 생략 가능한 배수시스템이다. 그러나 바닥배수판의 형상 등을 고려한 통수능 분석 및 설계기준 등이 정립되어 있지 않다. 따라서, 본 연구에서는 수리모형 실험을 통하여 바닥배수판의 돌기부 형상 및 위치와 유량조건별 통수능의 상관관계를 분석하였다. 바닥배수판 돌기부의 형상 및 유수방향 간격은 흐름에 대한 저항성 차이로 인하여 통수능에 큰 영향을 미치며, 앞뒤둥근형 돌기부 형상이 가장 통수능 확보에 유리한 것으로 나타났다. 또한 돌기부의 유수방향 간격이 좁을수록 바닥배수판의 통수능을 향상시킬 수 있다.

상수도 송・배수시스템의 최적 설계 및 운영 모형 개발

최정욱,정기문,김경완,강두선 한국수자원학회 2018 한국수자원학회논문집 Vol.51 No.12

Korea’s water transmission system is operated by the nonpressure flow method that flows from highlands to lowlands due to the nature of Korea with many mountainous areas. In order to store water in the highlands, the water pumps are installed and operated. However, In this process, a lot of electrical energy is consumed. therefore, it is necessary to minimize the energy consumption by optimizing the size and operation schedule of the water pumps. The optimal capacity and operation method of the water pump are affected by the size of the tank (distributing reservoir). Therefore, in order to economically design and operate the water transmission system, it is reasonable to consider both the construction cost of the water pump and the tank and the long-term operation cost of the water pump at the step of determining the scale of the initial facilities. In this study, the optimum design model was developed that can optimize both the optimal size of the water pump and the tank and the operation scheduling of the water pump by using the genetic algorithm (GA). The developed model was verified by applying it to the water transmission systems operated in Korea. It is expected that this study will help to estimate the optimal size of the water pump and the tank in the initial design of the water transmission system. 국내 송·배수 시스템은 산지가 많은 지형적 특성을 이용하여 송수펌프를 통해 고지대에 위치한 배수지에 용수를 저장한 후, 급수구역으로 자연유하 방식으로 배수하는 방식을 사용한다. 이 과정에서 송수펌프 운영에 많은 전기 에너지가 소모되며, 이는 전체 상수관망 시스템 운영에서 가장 큰 비중을 차지하는 것으로 알려져 있다. 송수펌프의 적정 용량과 운영방법은 하류단에 위치한 배수지의 크기에 영향을 받게 되므로 송, 배수 시스템의 경제적인 설계와 안정적인 운영을 위해서는 초기 시설물의 규모 결정 단계에서 송수펌프 및 배수지의 건설비용과 송수펌프의 장기간 운영비용을 함께 고려하는 것이 타당하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 최적화 기법인 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm, GA)을 활용하여 송수펌프와 배수지의 최적규모와 송수펌프의 운영스케줄링을 동시에 최적화 할 수 있는 모형을 개발하였다. 개발 모형은 국내에서 운영 중인 송·배수시스템에 적용하여 검증을 실시하였다. 본 연구는 송·배수시스템의 초기 설계에 있어 송수펌프와 배수지의 최적규모 산정에 도움을 줄 것으로 기대한다.

수평시추 방식에 의한 해저터널 시공중의 막장 수압경감

홍은수(Eun-Soo Hong),박의섭(Eui-Seob Park),신희순(Hee-Soon Shin),박찬(Chan Park),김형목(Hyung-Mok Kim) 한국암반공학회 2008 터널과지하공간 Vol.18 No.1

대부분의 터널 침수사고는 파쇄대나 단층대 등과 같은 큰 투수성을 가진 구간에서 발생하는 막대한 용수와 관련이 있다. 침수사고의 원인과 대책을 알아보기 위해 시공중 사고 사례를 연구하였으며, 사례분석 결과 침수가 사전에 예측되고 터널 굴착 전에 사전 배수가 이루어진다면 이러한 사고는 충분히 방지할 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 분석 결과에 의하여 이 연구에서는 사전 지반조사와 사전 배수 개념에 의한 새로운 수평 배수 시스템을 제안하였다. 해저터널 시공중에 배수관에 의한 터널 막장의 수압 감소 효과를 분석하기 위해 침투류 해석을 실시 하였으며, 배수 시스템의 성능을 분석하기 위해 배수 시스템 분석을 실시하였다. 해석 결과 제안된 사전 배수 시스템이 명백한 배수와 수압감소 효과를 나타났다. 따라서 이 시스템은 해저 터널에 적용되는 기존의 배수 시스템에 대한 대안으로 적용하는 것이 충분히 가능하다. Most of flooding cases in tunnels are associated with huge inrushes of water due to the fracture zone with very high water head. To find out the causes and countermeasures for flooding cases, a dozen of tunneling cases are studied. Case studies presented here show that if the flooding had been forecasted and pre-drained prior to the tunnel excavation, such accidents could have been prevented. From this observation, we suggest a new horizontal drainage system with pre-investigation and pre-drainage concept. Seepage analyses are performed to analyze the water head reduction effect on the tunnel face by drainage pipes during the construction of subsea tunnels. Drainage system analyses are performed to analyze performance of the drainage system. These analysis results show that the suggested horizontal pre-drainage system provides a clear drainage and water head reducing effect. Finally, the proposed system can be a new alternative to the present water controlling methods applied to subsea tunnels.

Optimal design and operation of water transmission system

Choi Jeongwook,Jeong Gimoon,Kim Kangmin,Kang Doosun 한국수자원학회 2018 한국수자원학회논문집 Vol.51 No.12

국내 송·배수 시스템은 산지가 많은 지형적 특성을 이용하여 송수펌프를 통해 고지대에 위치한 배수지에 용수를 저장한 후, 급수구역으로 자연유하 방식으로 배수하는 방식을 사용한다. 이 과정에서 송수펌프 운영에 많은 전기 에너지가 소모되며, 이는 전체 상수관망 시스템 운영에서 가장 큰 비중을 차지하는 것으로 알려져 있다. 송수펌프의 적정 용량과 운영방법은 하류단에 위치한 배수지의 크기에 영향을 받게 되므로 송, 배수 시스템의 경제적인 설계와 안정적인 운영을 위해서는 초기 시설물의 규모 결정 단계에서 송수펌프 및 배수지의 건설비용과 송수펌프의 장기간 운영비용을 함께 고려하는 것이 타당하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 최적화 기법인 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm, GA)을 활용하여 송수펌프와 배수지의 최적규모와 송수펌프의 운영스케줄링을 동시에 최적화 할 수 있는 모형을 개발하였다. 개발 모형은 국내에서 운영 중인 송·배수시스템에 적용하여 검증을 실시하였다. 본 연구는 송·배수시스템의 초기 설계에 있어 송수펌프와 배수지의 최적규모 산정에 도움을 줄 것으로 기대한다. Korea’s water transmission system is operated by the nonpressure flow method that flows from highlands to lowlands due to the nature of Korea with many mountainous areas. In order to store water in the highlands, the water pumps are installed and operated. However, In this process, a lot of electrical energy is consumed. therefore, it is necessary to minimize the energy consumption by optimizing the size and operation schedule of the water pumps. The optimal capacity and operation method of the water pump are affected by the size of the tank (distributing reservoir). Therefore, in order to economically design and operate the water transmission system, it is reasonable to consider both the construction cost of the water pump and the tank and the long-term operation cost of the water pump at the step of determining the scale of the initial facilities. In this study, the optimum design model was developed that can optimize both the optimal size of the water pump and the tank and the operation scheduling of the water pump by using the genetic algorithm (GA). The developed model was verified by applying it to the water transmission systems operated in Korea. It is expected that this study will help to estimate the optimal size of the water pump and the tank in the initial design of the water transmission system.

Ubiquitous 기술과 GIS를 이용한 도시배수관망 유속측정 시스템 개발

최창원(Choi Changwon),이재응(Yi Jaeeung) 대한토목학회 2010 대한토목학회논문집 B Vol.30 No.5B

신뢰성 있는 수문자료의 획득은 효율적인 물 관리를 위한 가장 기본적인 조건인 동시에 가장 필수적인 조건이다. 특히 최근 이상기후의 영향으로 빈번하게 발생하고 있는 도시홍수에 대응하기 위한 경보체계 등을 구축하는데 있어 사용자가 관측하고자 하는 임의 지점에서 유황자료의 획득은 매우 중요하다. 지속적인 하천정비 사업을 통해 외수범람에 의한 홍수 발생빈도는 점차 낮아지고 있지만, 하수관거의 노후화, 관리 소홀 등의 원인으로 내수배제가 원활하지 못해서 발생하는 내수침수로 인한 도시홍수는 지속적으로 발생하고 있다. 이러한 도시홍수 저감을 위해서는 도시배수시스템에 대한 지속적인 관리와 현황파악이 필수적이다. 본 연구에서는 CDMA(Code Division Multiple Access) 무선통신기술과 Bluetooth 근거리 무선통신기술을 사용하여 전문적인 지식이 없는 사용자라도 누구나 언제, 어디서든 도시배수시스템의 임의의 지점에서 유황을 파악하고, 배수관망에서는 유황 관측과 동시에 유출 경로 추적이 가능한 도시배수관망 유속측정 시스템의 개발을 목표로 하였다. 도시배수관망 유속측정 시스템은 세 단계로 구성되어 운영된다. 첫 번째 단계에서 ubiquitous floater를 사용하여 획득한 유황 정보를 서버로 전송하면, 두 번째 단계에서 서버 컴퓨터를 통해 도시 배수시스템의 현황을 판단하고, 마지막 단계에서 정보를 GUI(Graphic User Interface)를 통해 사용자에게 제공하게 된다. 개발된 도시배수관망 유속측정 시스템을 경기도 수원의 원천천에 위치한 배수관망에 적용하여 현장 실험한 결과, 도시 배수관리를 위해 필요한 정보들을 실시간으로 획득하고 관리할 수 있었다. Reliable hydrologic data acquisition is the basic and essential requirement for efficient water management. Especially the acquisition of various stream data in a certain location is very important to construct on alarm system to response an urban flood which occurs frequently due to the effect of climate change. Although the frequency of stream inundation flood occurrence becomes low owing to the consistent stream improvement, the urban flood due to the drainage system problems such as deterioration and bad management occurs continuously. The consistent management and current status understanding of the urban drainage system is essential to reduce the urban flood. The purpose of this study is to develop the urban runoff network flow velocity monitoring system which has the capability of collecting stream data whenever, wherever and to whomever without expert knowledge using Code Division Multiple Access technique and Bluetooth near-distance wireless communication technique. The urban runoff network flow velocity monitoring system consists of three stages. In the first stage, the stream information obtained by using ubiquitous floater is transferred to the server computer. In the second stage, the current state of the urban drainage system is assessed through the server computer. In the last stage, the information is provided to the user through a GUI. As a result of applying, the developed urban runoff network flow velocity monitoring system to Woncheon-Stream in Suwon, the information necessary for urban drainage management can be managed in real time.

노지 밭작물 관·배수 통합 자동제어 물관리 기술 적용 효과

정기열(Kiyuol Jung),전현정(Hyenchung Chun),이상훈(Sanghun Lee),공동혁(Donghyeok Gong) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11

노지 밭작물 재배에서 효율적인 관개 및 배수관리는 중요한 재배관리 요소이며, 작물생육과 생산성에 대한 주요 환경적 요인이다. 우리나라 연 강수량은 6∼8월 사이에 집중되어 침수와 토양 과습에 의한 습해와 이상기상에 따른 반복적인 밭작물 가뭄피해 발생으로 노지 밭작물의 생산성 변동이 심화되고 있는 실정이다. 또한 현재까지 노지 밭작물의 물관리 기술은 습해 예방을 위한 암거(暗渠)배수와 가뭄피해 예방을 위한 자동관개 기술이 각각 별도의 기술이 개발되었으나, 습해와 관수를 동시에 관리할 수 통합한 물관리 기반기술 개발은 전무한 실정이다. 이에 본 연구에서는 기후변화에 따른 노지 밭작물의 안정적인 생산을 위한 관수와 배수를 동시에 제어 할 수 있는 관·배수 통합 자동화 기반 기술 개발하고자 수행하였다. 본 시험은 세 가지 물관리 방법 (i) 지중점적 관개(SDI) (ii) 무굴착 암거배수(SD) (iii) 관·배수 통합(지중점적관개 + 무굴착 암거배수)를 비교하기 위해 국립식량과학원 남부작물부 시험포장에서 수행하였다. 시험 토양은 모래 58.5%, 미사 31.9%, 점토 9.6%의 사양토이었다. 시험작물은 콩(Glycine max L.)을 대상으로 물관리 방법에 따른 생육반응을 평가하였다. 지중점적관개는 점적공 간격 20cm, 유출량 2.3L/hr의 압력보상형(pressure compensation) 점적관을 사용하여 1.2m 간격으로 땅속 40cm 깊이에, 땅속배수는 굴삭기 부착형 매설기를 이용하여 랩핑 암거관(Ø50mm)를 땅속 80cm 깊이에 2.4m 간격으로 각각 매설하였다. 또한 관·배수 통합 물관리(지중점적관개 + 무굴착 암거배수)는 지중점적관관 암거배수관을 교차로 시공하여 시험하였다. 토양수분 함량은 Electrical Capacitance 방식의 층위별 수분측정센서(Easy AG50-5Wire, Sentek Pty Ltd.)를 설치하여 토양의 깊이에 따라 10cm 단위로 0∼50 cm까지 1시간 간격으로 토양수분을 측정하였다. 자동관개는 근권층의 포장용수량 기준 토양수분 함량(용적수분 25%, VWC)에 설정하여 이보다 낮으며 자동 관개되도록 시스템을 프로그램화하여 실시하였다. 물관리 방법에 따른 토양수분 및 수분장력 변화, 일평균 관개량, 한발누적일수(초기위조점 이하 수분함량 누적일수) 등 관개효율을 각각 분석하였다. 물관리 방법에 따른 근권층의 일평균 토양수분 함량을 기준으로 평균 수분함량은 조사한 결과 대조구(무관개) 36.9%, 암거배수 29.8%, 지중관개 42.5%, 관·배수 통합 44.2%로 각각 조사되었으며, 한발누적일수는 대조구(무관개) 18일, 암거배수 15일이었고 지중관개와 관·배수 통합관리에서는 관측되지 않았다. 또한 토양 수분장력은 대조구(무관개) -76.3kPa, 암거배수 -87.8kPa, 지중관개 –5.1kPa, 관·배수 통합 –9.0kPa로 나타났다. 이러한 결과로 암거배수 처리구에서는 배수로 토양수분이 낮게 유지되었고, 지중관개에서 강우에 의해 토양수분이 높게 유지되었다. 반면 관ㆍ배수 통합관리에 관수와 배수관리로 암거배수와 지중점적 관개 처리에 비해 토양수분 변이가 낮고 안정적 토양수분 유지가 가능하였다.

통합배수시스템의 배수성능 및 배수소음 평가에 관한 실험적 연구

김용경(Kim Yong-Kyoung),박주양(Park Ju-Yang),이정재(Yee Jurng-Jae) 대한건축학회 2010 대한건축학회논문집 Vol.26 No.4

In Korea, plumbing system under slab is the most popular method in drainage system. However, it is difficult to repair drainpipe in the system itself. Therefore, new drainage system to make up for its faults is required. The united plumbing system is better than plumbing system under slab in terms of maintenance, drain performance, and reduction of the cost of construction. The purpose of the study is to find drainage flow characteristics of united plumbing system by measurement of displacement in the test bed. Method of experiment is to compare the united plumbing system to plumbing system under slab to measure drain performance and noise. The result of this study is as follows ; 1) Drain performance of the united plumbing system is better about 21.3% than plumbing system under slab. 2) The best plumbing fixture in terms of drain performance is a washbowl because there is no trap in the washbowl. 3) Drain performance of united plumbing system is same as existing system on the floor drain.

사이포닉 시스템과 중력식 시스템의 배수성능 비교 연구

한병수(Byung-soo Han),김종필(Jong-pil Kim) 대한설비공학회 2022 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.11

영산강 배수갑문 및 연락수로 제수문 운영 기준 정립에 관한 고찰

박지성 ( Jisung Park ),김진환 ( Jinhwan Kim ),이재남 ( Jaenam Lee ),강석만 ( Seokman Kang ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-

1982년 준공된 영산강하구둑은 설계 당시 영산강 하구호 구간이 대부분 미개수 상태였으나 현재 일부를 제외한 전 구간에 걸쳐 제방이 축조되어 제내지로 편입이 되고, 상류부 토사유입으로 인한 영산호 내용적 감소, 평균해면 상승, 기상요인의 여건 변화로 배수갑문 확장에 따른 효율적 물관리 필요성이 대두되었다. 경제사회의 급격한 발전과 주변 환경의 많은 변화가 있었고, 당초 계획 때 보다 확률강우량이 증대되고, 담수호가 축조된 지 장기간이 경과함에 따라 퇴적으로 인한 내용적 감소현상이 나타나는 등 수문조건이 변화하였다. 또한 4대강 살리기 사업의 일환으로 영산강 본류에 건설된 승촌보와 죽산보로 인해 보 건설 전의 영산강 하류의 유황 변경 및 영산강 구조개선사업에 따른 기존에 운영하던 영산호, 영암호 및 금호호의 새로운 배수갑문과 제수문 운영 방법을 제시해야하는 상황이 도래하였다. 따라서 수자원의 다양한 활용을 위해서는 최근 수문조건과 하천구조물의 신설 등을 고려한 전반적인 수문해석과 수리계산 재검토가 필요하며, 물수지 결과에 따라 수자원의 최대 활용방안을 강구함과 동시에 수위관리 등 이상적인 담수호 운영 방안에 대한 검토가 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 영산호, 영암호 및 금호호의 배수갑문과 제수문 운영 기준을 설정하기 위해 먼저 현장조사 및 현장 실무자들의 의견으로 배수갑문 인근 해역의 김양식장 및 기타 어업인의 안정적인 생산활동을 반영하여 배수갑문 개방 순서를 금호배수갑문, 영암배수갑문, 영산강하구둑 기설배수갑문, 산이배수갑문, 영산강하구둑 신설배수갑문 순으로 설정하였으며, 상류부에서 유입되는 유입량을 빈도별, 죽산보 방류량별 사례를 검토하여 관리수위를 기준으로 배수갑문 개방에 대한 시뮬레이션을 실시하였다. 그 결과 빈도별, 죽산보 방류량별 시뮬레이션에 따라 영산호, 영암호, 금호호의 수위변화를 산정하여 유입량에 따른 배수갑문 운영사례들을 제시하였다. 이러한 운영사례를 바탕으로 향후 영산강 통합물관리시스템 사업이 진행되어 계측기 설치 등을 통해 과학적인 운영기준이 정립되기 전까지 영산강 현장에서 유용하게 이용 될 것이다.

혹서기 상수도 배수시스템 수온 상승 특성 분석 및 저감 방안 연구

신은허,최태호,정기문,김경필 대한상하수도학회 2025 상하수도학회지 Vol.39 No.6

기후변화로 인한 극한 고온 현상은 상수도 배수시스템에서 수온 상승 문제를 심화시키고 있다. 본 연구는 여름철 수돗물 고온 민원이 반복 발생하는 J시의 A, B 배수지 계통을 대상으로 혹서기 수온 변화를 실측하고 구간별 상승 메커니즘을 규명하여 실용적 저감 방안을 제시하였다. 배수시스템을 배수지, 배수관로, 급수관로, 취약구간으로 분류하고 2025년 8월 혹서기에 연속 모니터링을 실시하였다. 배수지 구간에서 지상식 A 배수지는 18.5℃에서 23.2℃로 4.7℃ 상승한 반면, 지하식 B 배수지는 12.5℃에서 15.5℃로 안정적 수온을 유지하였다. 배수관로 구간의 체류시간-수온 관계를 회귀분석한 결과 로그함수 형태의 관계식이 도출되었으며, 초기 20시간까지 급속 상승, 20-65시간 완만 상승, 65시간 이후 30℃ 수렴의 3단계 패턴을 확인하였다. 취약구간인 노출관로의 표면온도는 최대 55℃를 기록하였으며, 25 mm 소구경 관로에서 8분 체류 시 16.1℃의 급격한 수온 상승이 발생하였다. 급수관로는 온도 상승에 취약하나 체류수량이 적어 선행 배수로 해결 가능한 것으로 분석되었다. 비용-효과를 고려한 대응 우선순위는 취약구간 개선, 급수관로 관리, 배수지 구조 개선, 배수관로 체류시간 단축으로 제시되었다. 본 연구는 기존 연구의 단편적 접근 방식을 탈피하여 배수시스템 전체를 통합적 관점에서 분석하고, 실제 운영 중인 시설의 실증 데이터를 기반으로 구간별 수온 거동 특성을 정량화하였다는 점에서 의의가 있다. 또한 제시된 체계적 분석 틀과 정량적 평가 방법론은 다른 지역 상수도 시설의 수온 관리에도 적용 가능하며, 기후변화 대응 상수도 정책 수립 및 시설 개선 우선순위 결정에 근거를 제공할 것으로 기대된다.