개념 한 쪽
암거의 배열 방식과 관암거 설계에는 지형 조건, 투수성, 유하속도, 마찰 손실 등을 고려해야 한다는 점이 핵심이다. 빗식은 여러 흡수거를 하나의 간선집수거로 합류시키는 배열 방식이며, 사이폰 관거는 수위 차를 이용해 한 수로의 물을 다른 수로로 이동시키는 장치라는 점을 구분해야 한다. 배수량 계산에는 Donnan식이, 암거 낙차 산정에는 Giesler(지슬러) 공식이 자주 쓰인다.
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출제기준 단원 「암거의 시공법」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 빗식 배열 식별 | 1 | 여러 흡수거를 하나로 합류시키는 배열 명칭을 판별 |
| 배수로 설계상 유의사항 판별 | 1 | 배수로 설계에서 유하속도와 퇴적 관계로 유의사항을 가림 |
| 암거 낙차 계산 | 1 | Giesler 공식을 적용하여 암거 낙차를 계산 |
빗식(Brush type 또는 Gridiron system)은 다수의 흡수거가 단일 간선집수거로 V자 또는 빗살 모양으로 합류하는 배열 방식이다. 이 방식은 지형이 완만하고 전체적으로 습윤 상태가 균일한 넓은 지역에 적합하므로, 문제에서 "여러 흡수거를 1개의 간선집수거로 합류"하는 조건이 제시되면 빗식을 선택해야 한다는 판단 기준을 제공한다.
사이폰 관거는 수위 차를 이용하여 상하로 교차하는 수로 사이에서 물을 다른 쪽으로 이동시키는 구조로 사용한다. 주로 성질이 다른 수로가 교차하여 합류시키면 안 되는 경우에 사용되며, 집수암거처럼 물을 모으는 시설과는 목적과 원리가 다르다는 점을 구분해야 한다.
배수량 계산에는 Donnan식과 같은 경험식이 사용한다. Donnan식은 투수계수 K, 불투수층까지의 거리 H, 암거 간격 S 등을 변수로 하여 암거의 단위 길이당 배수량을 산출하는 형태이며, 단위 통일에 주의하여 계산해야 한다.
암거 낙치 산정에서는 Giesler(지슬러) 공식이 활용된다. 지슬러 공식의 한 사용례로 h = 0.000326 × L × V² ÷ D 형태가 제시되며, 주어진 L, V, D 값을 단위(m, m/s)로 통일하여 대입하면 낙차를 계산할 수 있다. 예시 문제에서는 이 공식을 이용하여 약 1.35m의 낙차가 도출된다는 설명이 제공된다.
배수로 설계에서 유하속도가 느리면 토사 퇴적이 발생하므로, 유하속도를 확보해야 한다는 원리를 문제 풀이에 적용한다. 따라서 "유의해야 할 사항이 아닌 것"을 묻는 문항에서는 속도가 느린 것을 정답으로 고르면 안 된다는 논리로 오답을 소거한다.
Donnan식 문제에서는 K, H, S의 단위를 통일하여 대입하는 절차가 핵심이다. 예를 들어 K=10^-5 cm/sec, H와 S를 cm로 환산하여 공식에 넣고 시간 단위를 고려하면 단위 길이당 또는 시간당 배수량을 얻을 수 있다는 계산 흐름을 따른다.
Giesler 공식 문제는 공식의 계수와 변수 위치(L·V²/D)를 정확히 기억하고 단위를 맞춰 대입하면 약 1.35m라는 결과를 얻는 형태의 계산 문제가 출제된다고 보고, 공식 암기와 단위 확인을 우선 과제로 삼는다.
사이폰 관거(syphon drain)에 대한 다음 설명 중 옳지 않은 것은?
정답 ② · 문항은 사이폰 관거의 설명 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 사이폰 관거는 수면차를 이용해 수로가 교차할 때 물을 흐르게 하는 구조로서 비합류 교차에 사용되며, 다른 수로와 교차할 때나 노선과 교차할 때 적용된다.
사이폰 관거는 상하 수로가 교차할 때 수면 차이를 이용해 물을 흐르게 하는 구조물로, 집수암거와는 기능이 완전히 다르다.
배수로의 설계시 유의해야 할 사항이 아닌 것은?
정답 ④ · 문제는 배수로 설계 시 유의사항이 아닌 것을 찾는 문제이다. 배수로는 집수 면적 확보, 집수 지역의 충분한 깊이, 하류 쪽으로 단면을 크게 하는 식의 설계가 일반적이며 유하속도는 충분히 확보되어야 토사 퇴적을 방지할 수 있다.
배수로는 유하속도를 충분히 확보하여 토사 퇴적을 방지해야 하므로 속도가 느린 것은 설계상 바람직하지 않다.
관암거의 직경이 20cm, 유속이 0.6/sec, 암거길이가 300m일 때 원활한 배수를 위한 암거낙치를 구하면? (단, Giesler의 공식을 사용하시오)
정답 ② · 문제는 Giesler 공식을 이용해 암거의 낙차를 구하는 수리 계산 문제이다. Giesler 계열 공식은 유속 제곱과 길이에 비례하고 일정 상수로 나누어 낙차를 산정하므로 주어진 직경과 유속, 길이를 적절히 단위 통일하여 대입하면 약 1.35 m가 나온다.
Giesler 공식 H = (v² × L) / (2 × g × C) 또는 유사 형태를 사용하여 낙차를 계산하면 약 1.35m가 된다.
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