Flow 3D와 수리모형실험을 통한 다목적 수로 터널의 마찰 손실 산정

국문 초록 (Abstract)

최근 범지구적인 기후변화로 인하여 극한 홍수가 자주 발생하고 있으며, 기존 도시 유역의 우수배제시설 용량부족 등으로 호우 시 도시홍수가 빈번하게 발생하고 있다. 이에 방수로와 같은 구조적인 도시홍수 방어 대책의 필요성이 증가됨에 따라 주요 범람지역의 홍수량을 우회하거나 저류하여 홍수를 방지하기 위한 수로터널의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 도시의 교통문제 해결을 위해 건설되는 터널의 하부에 방수로 기능을 추가하여 도시홍수와 교통체증을 동시에 해결할 수 있는 방법을 적용할 때, 그 적용 가능성을 통수능 해석을 통해 검증하였다. 통수능 해석을 위해 상용 3차원 수치모의 프로그램인 Flow 3D를 이용하여 수로터널 내 수리학적인 영향을 비교 및 고찰하였으며, 흐름 특성은 서로 다른 6개의 유량의 크기별 에너지손실을 Flow 3D를 이용하여 계산하였다. 실험결과 동일한 수로 터널 구간 내 발생하는 마찰손실의 크기는 수리실험 및 수치모의로 도출된 마찰손실이 이론적으로 계산한 마찰손실보다 더 크게 발생함을 관측하였으며, 이는 수로의 형상이 비원형인 경우에는 관의 기하학적 형상에 의한 흐름구조의 변화로 추가적인 마찰손실이 발생하는 것이 원인으로 판단된다. 마찰손실의 차이는 난류보다 층류에서 두드러졌다.