역사이폰 하수관로에 부분 물막이 장치를 이용하여 수문을 설치 하는방법

역사이폰(Inverted Siphon)은 구조적 특성상 낮은 유속으로 인한 퇴적물 쌓임이 가장 큰 문제입니다. 따라서 가장 합리적인 유지관리 방법은 퇴적을 사전에 방지하는 운영(예방)과 주기적인 제거(사후관리)를 병행하는 것입니다.

1. 유속 관리를 통한 퇴적 예방 (가장 중요)

역사이폰 막힘의 근본 원인은 유속 부족입니다. 오수 내 고형물이 가라앉지 않고 흘러가도록 하는 **소류유속(Self-cleansing Velocity, 통상 0.9m/s 이상)**을 유지하는 것이 핵심입니다.

• 가변적 수문 운용 (Multi-barrel Operation):

  • 유입량이 적은 평상시(건기)에는 여러 개의 관로 중 1개 또는 2개만 개방하여 유속을 높여야 합니다. (전체 개방 시 유속이 느려져 퇴적 가속화)

  • 교대 운전 (Rotation): 사용하지 않는 관로에 오수가 고여 썩는 것을 방지하기 위해, 1~2주 단위로 통수 관로를 주기적으로 바꿔주어야 합니다.

• 플러싱 (Flushing):

  • 하루 중 유입량이 가장 많은 시간대에, 상류측 수문을 잠시 닫아 수위를 높인 후 일시에 개방하여 강한 유속으로 퇴적물을 쓸어내려 보내는 방식입니다. 자동화된 수문 설비가 있다면 가장 효과적입니다.

2. 물리적 준설 및 세정 (정기 관리)

• 피깅 (Pigging) 또는 세정 볼 (Cleaning Ball):

  • 사이폰 관로 내경에 맞는 폴리우레탄 폼 재질의 ‘피그(Pig)’나 ‘볼’을 상류에서 투입하고수압으로 밀어내어 내부를 닦아내는 방법입니다.

  • 장점: 대형 장비 진입 없이도 200m 구간 전체를 효과적으로 긁어낼 수 있어 사이폰 관리에 매우 적합합니다.

• 고압 준설차 (Jetting):

  • 일반적인 방법이지만, 200m 길이는 일반 노즐 도달 거리에 한계가 있을 수 있으므로 고성능 준설차나 중간 맨홀 활용이 필요할 수 있습니다.

• 흡입 준설 (Suction):

  • 상·하류실(Chamber) 바닥에 쌓인 토사는 진공 흡입차로 정기적으로 퍼내야 관로 유입을 줄일 수 있습니다.

3. 점검 및 모니터링 기술

관로가 항상 물에 차 있기 때문에 육안 점검이 불가능합니다. 데이터 기반의 관리가 필요합니다.

• 수두 손실(Head Loss) 측정:

  • 상류실과 하류실의 수위 차($\Delta H$)를 상시 모니터링해야 합니다. 평소보다 수위 차가 커진다면 관로 내부에 퇴적물이 쌓여 통수 단면이 줄어들었다는 신호이므로 즉시 청소를 해야 합니다.

• 소나(Sonar) 탐사:

  • CCTV는 물 때문에 보이지 않으므로, 음파를 이용한 소나(Sonar) 장비를 투입하여 관로 내부의 퇴적 높이와 단면 형상을 3D로 스캔하여 퇴적량을 산출할 수 있습니다.

4. 악취 및 부식 제어

• 공기 주입 (Air Injection): 사이폰 구간은 혐기성 상태가 되기 쉬워 황화수소($H_2S$)가 발생합니다. 상류측에서 공기를 주입하면 유속을 높이는 효과(Air Lift)와 함께 악취 발생 및 콘크리트 부식을 저감할 수 있습니다.

• 하류부 밀폐: 사이폰 출구에서 물이 솟구칠 때(Turbulence) 악취 가스가 가장 많이 방출되므로, 하류실(Outlet Chamber)의 밀폐와 탈취기 설치가 필수적입니다.

• 상기와 같이 역사이폰을 관리 하기 위하여 상류 및 하류에 수문을 설치 할 수 있도록 하수의 흐름을 유지 하면서 부분 물막이 공법을 적용하여 수문 프레임을 설치 필요시 수문을 설치 후 양수 작업을 진행하고 준설 및 관로 유지 보수를 할 수 있는 공법을 소개 합니다.