배수갑문의 운용에 따른 3차원 수리해석 = Numerical Analysis of 3D Fluid Dynamics Depending on Sluice Gate Operation

국문 초록 (Abstract)

1990년에 완공된 금강하구둑은 해수로부터 금강 내부에 유입되는 염분 침투를 저지하여 새만금 지구의 농작업에 원활한 담수를 공급하기 위하여 건설된 대표적인 농업토목 구조물이다. 그러나 최근에 발생한 태풍 및 이상강우로 인하여 설계홍수량이 증가되었고, 배수갑문이 설치된 후 20년 이상 경과한 노후화된 구조물이기 때문에 배수갑문의 운용에 따른 구조물의 수리학적 안정성과 기능성에 대한 재검토가 요구 된다.
현재까지 배수갑문의 개폐 시 변화하는 유체의 수리현상을 반영한 실질적인 설계는 거의 전무하다고 할 수 있으며 배수갑문의 게이트하단의 유속측정은 오리피스 공식에 의한 추정치만 제시되어 있는 실정이다.
특히, 유체의 유입과 유출이 발생하는 배수갑문의 하단부 형상은 배수갑문 가동 시 해수 바닥면의 세굴을 일으키는 주요 요인으로 작용하고 있기 때문에 유체의 거동을 보다 더 정확히 예측하기 위한 3차원 해석이 필요하다.
또한 상하로 개폐할 수 있는 직 4각판 모양의 슬루스 게이트(Sluice gate) 형태 배수갑문의 수압은 게이트 운용과 강우현상에 따라 현저히 달라지는 분포형태를 보인다.
그러므로 본 연구는 금강하구둑에 설치된 슬루스 게이트 형태의 배수갑문에 대하여 게이트 운용에 따른 3차원 수리현상을 시뮬레이션하고 기존 2차원 해석에서 간과한 부분을 연구 하며 배수갑문 하단부의 형상에 대하여 수리학적으로 유리한 형상을 제시 하고자 한다.