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pp.541-550
기후 변화로 인한 강우 강도의 증가로 도시 우수 배제시설의 설계 기준이 상향되고 있으나, 노후 하수관로는 오히려 변형과 통수 효율 저하 문제를 겪고 있다. 다양한 노후화 유형 중에서도 이음부 관 침하로 인한 관정렬 교란은 국부적인 역구배, 퇴적물 누적, 추가적인 손실수두를 유발하는 주요 요인이다. 본 연구에서는 관 침하가 배수 성능에 미치는 수리적 영향을 평가하기 위해, 경사 2°의 직경 600 mm 원형 우수관을 대상으로 전산유체역학 해석을 수행하였다. 해석 영역은 맨홀 간 40 m 하수관로 구간을 모델링하였으며, 그중 10 m 구간은 경사 변형이 존재하도록 설정하였다. 상류단(P1)과 하류단(P2) 간의 압력 차이를 이용해 국부 손실수두(Δhloc)와 손실계수(K)를 계산하였고, 수정된 Manning 식을 통해 등가 조도계수(nnew)를 산정하였다. 해석 결과, 관 처짐각이 0°에서 14°로 증가함에 따라 압력 손실은 0 Pa에서 1,298 Pa로, 손실계수(K)는 0.00에서 0.293으로 증가하였으며, 이때 등가 조도계수(nnew)는 약 6% 상승하였다. 본 연구결과는 노후 하수관로의 관침하 현상이 에너지 손실과 수리 저항을 크게 증가시킴을 보여주며, 도시 배수 시스템에서 관 침하로 인한 성능 저하를 정량적으로 평가할 수 있는 근거를 제시한다.
Increased rainfall intensity due to climate change has raised the design criteria for urban stormwater systems, yet aged pipelines continue to suffer from deformation and hydraulic inefficiency. Among various deterioration types, out-of-pipeline alignment caused by joint settlement is a key factor that induces local backfall, sediment accumulation, and additional head loss. This study evaluates the hydraulic effects of pipe settlement using computational fluid dynamics analysis on a 600 mm circular stormwater conduit with a 2° slope. The simulation domain represents a 40 m pipe section between manholes, including a 10 m segment with slope deformation. Pressure differences between upstream (P1) and downstream (P2) were used to compute local head loss (Δhloc) and the loss coefficient (K), while the modified Manning's equation was applied to determine an equivalent roughness coefficient (nnew). Results show that as the pipe deflection angle increased from 0° to 14°, pressure loss rose from 0 Pa to 1,298 Pa, K increased from 0.00 to 0.293, and nnew rose by approximately 6%. These results demonstrate that even moderate pipe settlement significantly increases energy loss and hydraulic resistance, providing a quantitative basis for evaluating joint settlement related performance degradation in urban drainage systems.
ABSTRACT
1. 서 론
2. 기본 이론
2.1 관수로의 흐름공식
2.2 전산유체역학(CFD)을 활용한 국부 수두손실 평가 방법론
3. 전산유체역학(CFD)을 활용한 수두손실 예측모델 구축
3.1 CFD 해석모델 및 경계조건
3.2 CFD 해석 결과
3.3 국부수두손실 분석
4. 결 론
사 사
References
