최근 지구온난화로 인한 이상기후로 국지성 집중호 우나 돌발홍수 등이 빈번하게 발생하고 있으며 기존 여수로의 설계 홍수량을 뛰어넘는 큰 홍수의 발생으 로 여수로의 홍수배제능력이 부족한 실정이다.
근래 국내에서 홍수배제능력을 증대시키기 위해 송석저수지, 미호저수지, 하동저수지, 우목저수지 등에 사이펀 여수로를 도입하여 여수로의 방류능력을 향상시킨 사 례가 있으며 만수위 이하에서도 사이펀 흐름으로 방 류가 가능하므로 사전방류 및 비상방류 목적으로 도 입한 사례도 있다(정재상 외 3명, 2018).
사이펀 흐름 의 수리구조물은 사이펀 여수로를 비롯하여 사이펀 취수시설(이태호 외 3명, 2017) 및 사이펀 비상방류시설, 사이펀 지하수 방류시설 등 다양한 용도로 활용 되고 있으며 특히 최근 긴급 재해대비 시설로 이동식 사이펀 긴급방류시설의 활용성이 높게 평가되고 있다 (문수진 외 4명, 2023).
사이펀 흐름 수리구조물의 가장 큰 특징은 상대적 으로 적은 공사비로 그림 1과 같이 제체나 구조물 상 부에 관로를 설치하여 별도의 동력없이 수위차를 이 용하여 자연유하 방식으로 방류할 수 있다는 것이다.
본 고에서는 사이펀 흐름의 수리구조물의 종류와 사 이펀 유발 원리, 실제 적용 사례를 소개하고자 한다.
사이펀 여수로는 사이펀현상을 이용하여 저수지의 물을 수면보다 높은 댐 마루 위로 월류하여 하류 하천에 방류하는 여수로이며 다른 형식의 여수로와 같이 수위차를 이용하여 동력없이 방류시킬 수 있습니다.
저수지 수위가 상승함에 따라 사이펀 여수로에서는 목부(throat)를 넘는 월류(개수로 흐름)가 발생하고 그 흐름에 의해 사이펀현상이 시작(siphon priming)됩니다. 사이펀현상이 진행되면 음압이 형성되며 점점 관에 물이 차서 흐르게 되고, 결국 관에 물이 가득차서 흐르는 관수로 흐름으로 바뀌어 많은 수량을 방류하게 됩니다. 현재 사이펀 시공이 완료된 사이펀 기술적용 댐 사례입니다.
사이펀 여수로 시공사례 소개 페이지에서는 당사에서 그 동안 시공한 국내의 다양한 댐의 사이펀 적용사례를 소개하고 그 유용성을 확인할 수 있는 자료를 소개합니다.
사이펀 여수로(Siphon Spillway)
미호지 사이펀여수로 방류_20230716
사이펀 여수로는 사이펀현상을 이용하여 저수지의 물을 수면보다 높은 댐 마루 위로 월류하여 하류 하천에 방류하는 여수로이며 다른 형식의 여수로와 같이 수위차를 이용하여 동력없이 방류시킬 수 있습니다.
저수지 수위가 상승함에 따라 사이펀 여수로에서는 목부(throat)를 넘는 월류(개수로 흐름)가 발생하고 그 흐름에 의해 사이펀현상이 시작(siphon priming)됩니다. 사이펀현상이 진행되면 음압이 형성되며 점점 관에 물이 차서 흐르게 되고, 결국 관에 물이 가득차서 흐르는 관수로 흐름으로 바뀌어 많은 수량을 방류하게 됩니다. 현재 사이펀 시공이 완료된 사이펀 기술적용 댐 사례입니다.
소규모 농업용 저수지의 취수시설은 대부분 사통과 복통을 연결하는 구조로 되어 있습니다. 복통은 저수지 사수위보다 낮은 위치에, 저수지 중앙부를 관통하여 설치되어 큰 토압을 받는 상태이므로 내부 균열이 생긴다면 토사유출의 위험이 있고, 제체의 토사와는 이질적인 콘크리트 구조물이므로, 접촉면을 따라 유로가 형성될 수 있는 취약점이 있습니다.
기존 취수시설인 사통, 복통과 달리 제체를 관통하지 않고 사이펀 현상을 이용하여 제체 위를 월류하여 흐르기 때문에 노후화에 따른 제체 누수나 토사유출 등의 문제점을 근원적으로 없앤 취수/비상/이동식 사이펀 시설입니다.
사이펀 여수로는 사이펀현상을 이용하여 저수지의 물을 수면보다 높은 댐 마루 위로 월류하여 하류 하천에 방류하는 여수로이며 다른 형식의 여수로와 같이 수위차를 이용하여 동력없이 방류시킬 수 있습니다.
<그림 S1> 표준 사이펀 여수로 (USBR, 1987)
<그림 S1>은 미국 개척국(USBR)의 표준 사이펀 여수로 설계도입니다. 이 그림에 나타난 것과 같이 사이펀 여수로는 관수로 형태이며 유입부와 유출부, 그리고 가장 높은 위치의 목부로 구성되어 있습니다.
저수지 수위가 상승함에 따라 사이펀 여수로에서는 목부(throat)를 넘는 월류(개수로 흐름)가 발생하고 그 흐름에 의해 사이펀현상이 시작(siphon priming)됩니다. 사이펀현상이 진행되면 음압이 형성되며 점점 관에 물이 차서 흐르게 되고, 결국 관에 물이 가득차서 흐르는 관수로 흐름으로 바뀌어 많은 수량을 방류하게 됩니다. 보다 자세한 내용은 사이펀 여수로 작동원리에서 보실 수 있습니다.
사이펀 여수로의 발전 (Developement of Siphon Spillway)
<그림 S2> 기존 사이펀 여수로 : 우천지 (1986년 준공)
국내에 설치된 초기 사이펀 여수로는 <그림 S2>에 보이는 것과 같이 콘크리트 재질의 사이펀 여수로입니다. 이 사이펀 여수로는 4련으로 1련당 큰 규모(W3.0m*H3.0m)의 동일규격 사각관으로서 만수위 기준 상하류 수위차가 9.8m로 많은 양의 물을 방류할 수 있습니다.
그 이후로 사이펀 여수로는 <그림 S3> 및 <표 S1>에 나타낸 것과 같이, 성능 향상, 안정적 운영, 새로운 기능 등이 추가되며 계속 연구 발전해 오고 있습니다.
