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직사각형 래버린스 위어의 유량 특성에 관한 연구
Study on Discharge Characteristics of Rectangular Type Labyrinth Weir 원문보기

한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집, 2009 May 21, 2009년, pp.1827 - 1831  

임장혁 (현대건설(주) 건설기술개발원 기술연구소) ,  이진은 (수성엔지니어링) ,  박영진 (서일대학 토목과) ,  송재우 (홍익대학교 건설도시공학부)

초록
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본 연구에서는 래버린스 형태 중 비교적 연구가 거의 되어 있지 않은 직사각형 래버린스 위어의 유량특성을 분석하여 월류량 증대효과를 분석하고자 하며 직사각형 래버린스 위어의 복잡한 흐름현상을 구현하기위해 수리모형실험을 수행하였다. 수리모형실험은 직사각형 래버린스 위어의 다양한 형상을 고려하기 위해 유효길이와 위어 폭 비(L/W)의 범위를 2, 4, 6, 8, 10으로 적용하였다. 또한, 수리모형실험에서 수심 변화에 대한 범위는 전수두와 위어 높이의 비를 0.05에서 0.75범위로 수행하였다. 직사각형 래버린스에 대한 유량 특성을 유량비와 유량계수 곡선을 이용하여 월류량 증대효과를 분석하였다. 그 결과, 직사각형 래버린스 위어의 유량비는 L/W가 증가할수록 감소하는 경향을 나타냈으며, 전수두 비$(H_t/P)$가 증가할수록 작아지는 경향을 나타냈다. 즉, 일반 선형 위어보다 월류량 증대하는 효과가 낮은 전수두 비에서 발생하는 것으로 분석되었으며, 월류량 증대를 위한 수공구조물 설계의 기초자료로 활용이 가능할 것이다. 향후, 유량계수를 예측하는 관련 식이나 기법을 개발하여 효과적으로 래버린스 위어의 유량을 산정할 수 있을 것이다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한, 본 연구에서는 직사각형 래버린스 위어의 유량특성 중에 주요인자인 유량계수에 관한 연구를 다음과 같이 수행하였다. 본 연구에서는 접근 유속 및 접근 각도 등을 고려할 수 있는 전수두, Ht/P가 포함된 위어공식을 이용하고 기존 연구자들이 최근 주로 이용하고 있는 래버린스 위어의 유량특성을 잘 반영할 수 있는 일반적인 선형위어 식을 적용하여 산정하였으며, 사용된 위어공식은 일반 선형 위어식으로 유량계수 식은 다음 식(2)와 같다(임장혁, 2007).
  • 본 연구에서는 래버린스의 수리학적 특성 및 유량계수 산정을 위해 다양한 조건에 대해 수리모형실험을 수행하고자 다음과 같은 실험조건으로 수행하였다. 다양한 설계조건을 고려하고 기존 실험 연구의 범위를 포함하기 위해 L/W가 2.
  • 본 연구에서는 직사각형 래버린스 위어의 유량특성을 수리모형실험을 통해 연구하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
  • 본 연구의 목적은 관련 연구가 미흡한 실정인 직사가형 래버린스 위어에 대해 수리모형실험을 통해 유량 특성을 분석하여 월류량 증대 효과를 정량화하고, 관련 수공구조물의 기초자료로 활용될 수 있도록 기여하는데 그 목적이 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
래버린스 위어는 무엇으로 정의되는가? 래버린스 위어는 평면상의 형태가 직선이 아닌 위어로 정의되며, 대부분 삼각형 및 사다리꼴 형을 사용하고 있다. 또한, 하천의 친수환경 조성을 위한 수심 확보를 위해 다양한 보 시설에 대한 연구가 필요하다.
직사각형 래버린스 위어의 유량특성을 수리모형실험을 통해 연구한 결과는 무엇인가? 1. 직사각형 래버린스 위어의 유량비는 Ht/P가 0에 가까워질수록 L/W 값에 근접한다는 기존 Hay와 Taylor(1970)의 연구와 유사한 경향을 나타냈다. 또한, 유량비에 의해 선형 위어보다 래버린스 위어의 월류량이 증대되는 것으로 나타났으며, 유량비에 의해 정량화가 가능한 것으로 나타나 월류량 증대가 필요한 댐 여수로나하천시설에 래버린스 위어가 적용이 가능할 것으로 분석되었다. 2. 직사각형 래버린스 위어의 유량계수는 Ht/P가 0.08까지는 증가하는 경향을 나타냈으며, Ht/P가 0.08보다 크면 감소하는 경향을 나타냈으며, 유량계수가 감소하는 구간이 L/W가 증가할수록 짧아지는 것으로 나타났다. 이러한 직사각형 래버린스 위어의 유량특성은 본 실험 범위 내에서 관련 수공구조물의 기초 자료로 활용이 가능할 것이다. 3. 직사각형 래버린스 위어는 L/W가 증가할수록 Ht/P에 대해 감소하는 경향을 나타냈으며, 유효길이가 길수록, 작은 유량계수를 갖는 것으로 유량계수의 영향이 감소하는 것으로 판단되었다.
댐에 대한 치수능력 증대 사업을 진행하는 목적은 무엇인가? 외국에서는 이러한 월류량 증대 및 하천 유량 및 수심확보를 위해 래버린스 위어를 이용하고 있다(Taylor, 1968). 최근 증가되는 있는 강수량에 의한 피해에 대비하기 위한 목적으로 2007년까지 대부분 댐에 대한 치수능력 증대 사업이 진행 중이다(건설교통 안전관리 개선방안,2003). 우리나라의 경우 대부분의 기존 여수로의 추가 건설에 의한 댐의 안정성을 확보하고 있으며, 터널이나 개수로 형태의 여수로를 추가로 제작하고 있다.
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