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수로관 주변 유속은 하천의 4배 빨라져...수로관 아래쪽 더 위험
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수로관 주변 유속은 하천의 4배 빨라져...수로관 아래쪽 더 위험
  • 김민철 기자
  • 승인 2020.11.05 17:49
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국립소방연구원, 수로관에서의 사고 재현실험 결과
하천의 유속이 1m/s일 때 수로관 주변 유속은 4m/s까지 빨라져
수난구조활동 지침의 위험 유속 2m/s의 2배에 달해
전산 모의실험(CFD) 결과 평면 속도분포 : 하천 유속 1 m/s 설정 시 수로관 흡입측 최고 유속 약 4 m/s  /소방청

지난 7월 집중호우 시 계곡 교량 아래 수로관이 있는 지점에서 구조활동을 하던 소방대원이 수류에 휘말려 현장에서 순직하는 사고가 있었다. 

수로관 주변의 유속은 빠르다고 하는데 얼만큼 빠른지 국립소방연구원이 재현실험을 실시한 결과 하천의 유속이 수로관 주변에서는 4배까지 빨라지는 것으로 나타났다. 

4일 국립소방연구원은 집중호우 때 급류지역에서 소방대원들이 구조작업 시 안전사고를 방지하기 위해 전산모의실험과 수리모형실험으로 수류의 흐름과 위험성을 분석했다고 밝혔다. 

유체의 흐름을 컴퓨터 프로그램으로 예측하는 전산모의실험(CFD) 결과 하천의 유속이 1m/s일 때 수로관 주변의 유속은 4m/s까지 빨라질 수 있었으며, 이것은 수난구조활동 지침에서 작업하기에 위험하다고 평가하는 유속 2m/s의 2배에 해당하는 수치이다. 

전산 모의실험(CFD) 결과, 수직 속도분포(수로관 위쪽의 속도가 0.99 m/s일 때 아래쪽의 속도는 2.18 m/s로 수로관 아래쪽이 더 위험하다.) /소방청

CFD는 전산유체역학으로, 유체현상을 기술한 비선형 편미분 방정식인 나비에-스토 크스 방정식 등을 이용해 이산화하여 대수 방정식으로 변환하고, 이를 수치기 법의 알고리즘을 사용하여 유체 유동 문제를 풀고 해석하는 프로그램이다. 

실물처럼 축소모형에 물을 흐르게 해 수류의 방향과 유속을 측정하는 수리모형실험은 10분의 1로 크기를 줄여 실시했다. 

수리모형실험 수로관 흡입구 유속측정 결과(단위: m/s) ●실험조건: 관경 20 cm, 흡입구 5 cm 이격, 상류 35 cm, 하류 25 cm /소방청

수리모형실험 결과 수로관 위쪽의 속도가 0.99m/s일 대 아래쪽은 2.18m/s로 위쪽보다 아래쪽이 더 위험한 것으로 나타났고, 수로관 내의 유속은 3.8m/s로 측정됐다. 

이 실험과정은 동영상으로 제작되어 일선소방관서의 안전교육자료로 배포할 예정이라고 국립소방연구원은 밝혔다. 

또한 소방공무원이 수난구조활동을 할 때 유속이 급격히 빨라지는 지점을 파악하고 현장지휘 및 구조활동을 해야 하며, 일반 국민들도 눈에 보이는 수면에서의 유속이 빨라 보이지 않더라도 안쪽에 수로관 주변의 유속은 매우 빠르므로 수로관 가까이 가는 것은 위험하다고 강조했다. 

염료를 이용한 시각화 /소방청

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