Apron 경사 및 길이에 따른 수문구조물 배수능 평면실험 연구

Plane Experiment Study on Drainage Capacity of Sluice Gate by Slope and Length of Apron

조력발전 건설사업에서 우선적으로 고려되어야 할 사항은 조수간만에 의해 외해부와 조지부 사이를 이동하는 해수를 적절히 소통시키는 것이다. 즉, 조력발전소에서 수문구조물의 목적은 주어진 조건 하에서 계획된 유량을 충분히 그리고 안전하게 배제시키는 것이다. 본 연구에서는 수문구조물에 대한 Apron의 길이와 경사의 변화에 의한 외해 조위와 시화호 수위차 조건에 따른 유량계수를 구해 배수능력과 유$\cdot$출입부, 외해, 시화호 및 큰가리섬 주위의 흐름 특성을 검토하고자 하였다. 이를 위해 시화호를 실험대상으로 하여 구조물을 중심으로 외해측으로 1,000m, 시화호측으로 500m, 폭 1,500m의 범위를 선정하였다. 수리모형을 1대50의 축척비로 제작하였다. 표 1은 실험별 Apron과 수문구조물의 제원을 나타내며, 수문구조물은 7기로 이루어졌다. 시화호의 흐름은 관성력과 중력이 지배력이 되며, 이때 상사법칙은 Froude 상사법칙을 적용할 수 있다. 실험III은 실험II에서 Apron의 경사를 1대10에서 1대5로 수정한 실험으로 수위조건은 외해측 -2.530 EL.m이고, 시화호측은 -1.603EL.m이다. 유량계수를 산정하기 위하여 6개 실험조건을 기본계획에서 제시된 수위-조위 조건에서 수위차 및 통수유량을 분배하여 결정하였고 유량계수 산정식에 따라 구조물의 유입부와 유출부에서 유속-면적법에 의해서 유량을 측정하였다. 그리고 국부평면 실험모형에서의 전체적인 해류의 흐름을 분석하기 위해 2차원 유속을 측정하였다. 또한, 유$\cdot$출입부 안정성을 검토하기 위해 Apron 지점과 수문구조물 지점에 3점법으로 유속을 측정하였으며, 색소를 이용하여 유황을 관찰하였다. 시화호와 외해의 수위차가 1.011 m일 때의 전체 수문구조물을 통과하는 유량을 비교한 결과, 실험II 및 실험III의 통과유량은 각각 $10,924m^3/s$ 및 $10,075m^3/s$로서 실험 I의 $2,757m^3/s$에 비해 통수능이 많이 개선되었음을 알 수 있다.