KR101982651B1 - 관망 구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유입관로(1), 유출관로(2), 단일폐곡선 구조를 취하는 복수의 배급관로(100)를 포함하는 관망 구조물에 관한 것으로서, 복수의 배급관로(100)가 오일러 경로(euler path)의 조건을 만족함과 아울러, 상호 일지점에서 만나 연통하도록 조합되어 배급관망(A)이 형성되고, 유입관로(1)에서 유입된 유체가 배급관망(A)을 거쳐 유출관로(2)로 유출되도록 형성된 것을 특징으로 하는 관망 구조물을 제시함으로써, 유수율을 높이고 우수한 수질의 물을 공급할 수 있도록 한다.

Description

관망 구조물{PIPE NET STRUCTURE}
본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 관망 구조물에 관한 것이다.
도 1은 종래의 관망 구조물의 구성도이다.
이는 유입관로(1), 유출관로(2) 및 이에 연결된 배급관망(10)으로 구성되는데, 배급관망(10)은 다수의 관로의 격자 구조로 형성된다.
현재 수자원공사 및 지자체에서 운영하는 수도 관망은 심각한 노후화 및 정비 부재로 인하여 유수율의 문제가 한계에 달하고 있다.
유수율이란, 사업소에서 공급한 물에 대한 수용가에서 실제 사용한 물의 비율을 의미하며, 고성 및 전주의 경우 80% 미만의 유수율을 나타내고 있다.
또한, 과도한 네트워크(BLOCK 형 관망) 시스템의 구성은 수돗물을 소비자에게 전달한다는 측면의 신뢰도를 제고할 수는 있으나, 관내에 체류하는 시간을 증가시키므로 2차 오염에 의한 수질저하의 가능성이 오히려 높아진다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 유수율을 높이고 우수한 수질의 물을 공급할 수 있도록 하는 관망 구조물을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 유입관로(1), 유출관로(2), 단일폐곡선 구조를 취하는 복수의 배급관로(100)를 포함하는 관망 구조물로서, 상기 복수의 배급관로(100)가 오일러 경로(euler path)의 조건을 만족함과 아울러, 상호 일지점에서 만나 연통하도록 조합되어 배급관망(A)이 형성되고, 상기 유입관로(1)에서 유입된 유체가 상기 배급관망(A)을 거쳐 상기 유출관로(2)로 유출되도록 형성된 것을 특징으로 하는 관망 구조물을 제시한다.
상기 배급관망(A)은, 상기 복수의 배급관로(100) 중, 내측에 배치된 내측 배급관로(110); 상기 복수의 배급관로(100) 중, 상기 내측 배급관로(110)의 외측에 배치된 복수의 외측 배급관로(120);를 포함하고, 상기 유입관로(1)는 상기 복수의 외측 배급관로(120) 중 일측의 외측 배급관로(120)에 결합하고, 상기 유출관로(2)는 상기 복수의 외측 배급관로(120) 중 반대측의 외측 배급관로(120)에 결합한 것이 바람직하다.
상기 외측 배급관로(120)와 상기 내측 배급관로(110)가 만나는 교차지점 및 상기 내측 배급관로(110) 상호가 만나는 교차지점은 4개의 관로가 만나도록 형성되고, 상기 외측 배급관로(120)를 구성하는 복수의 관로 상호가 만나는 교차지점은 2개의 관로가 만나도록 형성되고, 상기 복수의 외측 배급관로(120)는 상호 만나지 않도록 형성된 것이 바람직하다.
상기 복수의 외측 배급관로(120)의 사이에는, 관로가 연결되지 않은 비연결부(121)가 형성된 것이 바람직하다.
상기 배급관망(A)을 형성하는 격자의 행의 수 및 열의 수는 홀수인 것이 바람직하다.
상기 내측 배급관로(110)는, 중앙부에 배치된 하나 또는 복수의 중앙 배급관로(111); 상기 중앙 배급관로(111)의 외측에 배치된 복수의 연결 배급관로(112); 상기 연결 배급관로(112)의 외측에 배치된 상기 복수의 외측 배급관로(120);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 내측 배급관로(110)는, 중앙부에 배치된 하나 또는 복수의 중앙 배급관로(111); 상기 중앙 배급관로(111)의 외측에 배치된 복수의 제1 연결 배급관로(112a); 상기 제1 연결 배급관로(112a)의 외측에 배치된 복수의 제2 연결 배급관로(112b); 상기 제2 연결 배급관로(112b)의 외측에 배치된 상기 복수의 외측 배급관로(120);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 배급관망(A)은, 배수지(3)로부터 유체를 공급받는 본관에 의해 구성된 본관 배급관망(A1); 상기 본관 배급관망(A1)의 본관으로부터 유체를 공급받는 지관에 의해 구성된 지관 배급관망(A2);을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 유수율을 높이고 우수한 수질의 물을 공급할 수 있도록 하는 관망 구조물을 제시한다.
도 1은 종래의 관망 구조물의 구성도.
도 2 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 2는 관망 구조물의 제1 실시예의 구성도.
도 3은 배급관로의 구성도.
도 4 내지 6은 관망 구조물의 제1 실시예의 수치해석 결과의 구성도.
도 7은 관망 구조물의 제2 실시예의 구성도.
도 8은 관망 구조물의 제3 실시예의 구성도.
도 9는 관망 구조물의 제4 실시예의 구성도.
도 10은 관망 구조물의 제5 실시예의 구성도.
도 11은 관망 구조물의 제6 실시예의 구성도.
도 12는 관망 구조물의 제7 실시예의 구성도.
도 13은 관망 구조물의 제8 실시예의 구성도.
도 14는 관망 구조물의 제9 실시예의 구성도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 2 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명은 유입관로(1), 유출관로(2), 단일폐곡선 구조를 취하는 복수의 배급관로(100)를 포함하는 관망 구조물에 관한 것으로서, 복수의 배급관로(100)가 오일러 경로(euler path)의 조건을 만족함과 아울러, 상호 일지점에서 만나 연통하도록 조합되어 배급관망(A)이 형성되고, 유입관로(1)에서 유입된 유체가 배급관망(A)을 거쳐 유출관로(2)로 유출되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
오일러 경로(euler path)란, 어떤 도형의 특정지점에서 출발하여 그 도형의 모든 선을 한 번씩만 지나 다시 위 특정지점에 도달할 수 있도록 형성된 경로를 의미한다(한 붓 그리기).
이는 전기 회로도에서 전자의 흐름에 대한 저항을 줄이기 위한 용도 등에 사용되어 온 개념으로서, 본 발명은 이를 유체의 이송을 위한 관망 구조물(상수도, 하수도, 오일 공급관, 가스 공급관 등)에 응용한 것이다.
즉, 유입관로(1), 유출관로(2), 복수의 배급관로(100)를 포함하는 관망 구조물에서, 배급관로(100)가 단일폐곡선 구조를 취하도록 하고, 그 복수의 배급관로(100)에 의해 형성됨과 아울러, 유입관로(1), 유출관로(2)를 제외한 배급관망(A)이 오일러 경로(euler path)의 조건을 만족하도록 형성한 것이다.
이는 종래의 관망 중 무의미(meaningless)한 관로를 삭제하고, 유체에 대한 관로의 저항을 최소화하므로, 유속이 상승하여 유입관로(1)에 유입된 유체가 유출관로(2)에 도달하는 비율을 증대시킬 수 있다.
따라서 본 발명에 의한 관망 구조물을 상수도에 적용하는 경우, 유수율을 높일 수 있고, 유속의 증대로 인하여 우수한 수질의 물을 공급할 수 있다는 효과가 있다.
위에서 배급관로(100)란, 공급된 유체의 배급을 위하여 단일폐곡선 구조로 형성된 관로를 의미한다(도 3).
본 발명에 의한 관망 구조물에서 배급관망(A)은 복수의 배급관로(100)가 상호 일지점에서 만나 서로 연통하도록 조합되어 형성된다(도 2).
구체적으로 배급관망(A)은, 복수의 배급관로(100) 중, 내측에 배치된 내측 배급관로(110); 복수의 배급관로(100) 중, 내측 배급관로(110)의 외측에 배치된 복수의 외측 배급관로(120);를 포함하여 구성된다.
유입관로(1)는 복수의 외측 배급관로(120) 중 일측의 외측 배급관로(120)에 결합하고, 유출관로(2)는 복수의 외측 배급관로(120) 중 반대측의 외측 배급관로(120)에 결합한다.
배급관망(A)이 전체적으로 사각형 구조를 취하는 경우, 유입관로(1)와 유출관로(2)는 각각 대각선 반대편에 형성된다.
도 2는 하나의 내측 배급관로(110)와, 그 사방에 배치된 4개의 외측 배급관로(120)에 의해 배급관망(A)이 구성된 실시예를 도시한 것이고, 도 4 내지 6은 위 실시예를 전제로 수치해석을 실시한 결과를 나타낸 것이다.
수치해석의 전제조건은, 관로길이는 100m, 관직경은 100mm, 노드(각 꼭지점)별 공급량은 100㎥/day로 하였다.
도 4는 관로별 유속을 해석한 결과로서, 20개의 직선형 관로 중 12개소는 유속증가, 4개소는 유속동일, 4개소는 유속감소로 나타나, 전체적으로 유속이 증가함을 확인할 수 있었다.
도 5는 노드별 압력을 해석한 결과로서, 24개의 노드 중 13개소는 압력감소, 3개소는 압력동일, 8개소는 압력증가로 나타나, 전체적으로 압력(부하)이 감소함을 확인할 수 있었다.
도 6은 관로별 잔류염소 농도를 해석한 결과로서, 20개의 직선형 관로 중 14개소는 잔류염소 농도증가, 2개소는 잔류염소 농도동일, 4개소는 잔류염소 농도감소로 나타나, 전체적으로 잔류염소 농도가 증가함을 확인할 수 있었다.
따라서, 도 4 내지 6의 수치해석 결과를 살펴보면, 본 발명에 의한 관망 구조물이 상수도에 적용되는 경우, 관로에 의한 마찰(압력)이 감소함에 따라 유수율(도달율)을 높일 수 있고, 유속의 증대 및 잔류염소 농도의 증가로 인하여 우수한 수질의 물을 공급할 수 있음을 확인할 수 있다.
구체적으로, 배급관망(A)이 오일러 경로의 조건을 만족하기 위하여, 외측 배급관로(120)와 내측 배급관로(110)가 만나는 교차지점 및 내측 배급관로(110) 상호가 만나는 교차지점은 4개의 관로가 만나도록 형성되고, 외측 배급관로(120)를 구성하는 복수의 관로 상호가 만나는 교차지점은 2개의 관로가 만나도록 형성되고, 복수의 외측 배급관로(120)는 상호 만나지 않도록 형성된다.
이로 인하여, 복수의 외측 배급관로(120)의 사이에는, 관로가 연결되지 않은 비연결부(121)가 형성되고, 배급관망(A)을 형성하는 격자의 행의 수 및 열의 수는 홀수가 된다.
도 2, 도 7 내지 13은 위 조건에 맞도록 형성된 배급관망(A)의 실시예 및 수치해석 결과를 도시한 것이다.
도 2는 3개의 행과 3개의 열로 이루어진 배급관망(A)에 관한 것으로서, 종래에 비해 4개의 관로를 절감할 수 있다(비연결부).
도 7은 5개의 행과 5개의 열로 이루어진 배급관망(A)에 관한 것으로서, 종래에 비해 8개의 관로를 절감할 수 있다.
도 8은 7개의 행과 7개의 열로 이루어진 배급관망(A)에 관한 것으로서, 종래에 비해 12개의 관로를 절감할 수 있다.
도 9는 9개의 행과 9개의 열로 이루어진 배급관망(A)에 관한 것으로서, 종래에 비해 16개의 관로를 절감할 수 있다.
도 10은 3개의 행과 5개의 열로 이루어진 배급관망(A)에 관한 것으로서, 종래에 비해 6개의 관로를 절감할 수 있다.
도 11은 3개의 행과 7개의 열로 이루어진 배급관망(A)에 관한 것으로서, 종래에 비해 8개의 관로를 절감할 수 있다.
도 12는 5개의 행과 7개의 열로 이루어진 배급관망(A)에 관한 것으로서, 종래에 비해 10개의 관로를 절감할 수 있다.
도 13은 7개의 행과 9개의 열로 이루어진 배급관망(A)에 관한 것으로서, 종래에 비해 14개의 관로를 절감할 수 있다.
표 1은 상술한 관로의 절감율을 나타낸 것이다.
Figure 112017077270319-pat00001
이는 관망의 규모가 작을수록 관로 절감효율이 높음을 알 수 있도록 한다.
도 7,12의 실시예의 경우, 내측 배급관로(110)는, 중앙부에 배치된 하나 또는 복수의 중앙 배급관로(111); 중앙 배급관로(111)의 외측에 배치된 복수의 연결 배급관로(112); 연결 배급관로(112)의 외측에 배치된 복수의 외측 배급관로(120);를 포함하는 구성을 취한다.
도 8,13의 실시예의 경우, 내측 배급관로(110)는, 중앙부에 배치된 하나 또는 복수의 중앙 배급관로(111); 중앙 배급관로(111)의 외측에 배치된 복수의 제1 연결 배급관로(112a); 제1 연결 배급관로(112a)의 외측에 배치된 복수의 제2 연결 배급관로(112b); 제2 연결 배급관로(112b)의 외측에 배치된 복수의 외측 배급관로(120);를 포함하는 구성을 취한다.
도 9의 실시예의 경우, 위에 더하여 제2 연결 배급관로(112b)의 외측에 배치된 복수의 제3 연결 배급관로(112c);를 포함하는 구성을 취한다.
배급관망(A)은 배수지(3)로부터 유체를 공급받는 본관과, 본관으로부터 유체를 공급받는 지관에 의해 구성된다.
따라서 본 발명에 의한 관망 구조물은, 배수지(3)로부터 유체를 공급받는 본관에 의해 구성된 본관 배급관망(A1); 본관 배급관망(A1)의 본관으로부터 유체를 공급받는 지관에 의해 구성된 지관 배급관망(A2);을 포함하는 구조로 적용될 수 있다(도 14).
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
1 : 유입관로 2 : 유출관로
100 : 배급관로 110 : 내측 배급관로
111 : 중앙 배급관로 112,112a,112b : 연결 배급관로
120 : 외측 배급관로 121 : 비연결부
A : 배급관망 A1 : 본관 배급관망
A2 : 지관 배급관망

Claims (8)

  1. 유입관로(1), 유출관로(2), 단일폐곡선 구조를 취하는 복수의 배급관로(100)를 포함하는 관망 구조물로서,
    상기 복수의 배급관로(100)가 오일러 경로(euler path)의 조건을 만족함과 아울러, 상호 일지점에서 만나 연통하도록 조합되어 배급관망(A)이 형성되고,
    상기 유입관로(1)에서 유입된 유체가 상기 배급관망(A)을 거쳐 상기 유출관로(2)로 유출되도록 형성되고,
    상기 배급관망(A)은,
    상기 복수의 배급관로(100) 중, 내측에 배치된 내측 배급관로(110);
    상기 복수의 배급관로(100) 중, 상기 내측 배급관로(110)의 외측에 배치된 복수의 외측 배급관로(120);를 포함하고,
    상기 유입관로(1)는 상기 복수의 외측 배급관로(120) 중 일측의 외측 배급관로(120)에 결합하고, 상기 유출관로(2)는 상기 복수의 외측 배급관로(120) 중 반대측의 외측 배급관로(120)에 결합한 것을 특징으로 하는 관망 구조물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외측 배급관로(120)와 상기 내측 배급관로(110)가 만나는 교차지점 및 상기 내측 배급관로(110) 상호가 만나는 교차지점은 4개의 관로가 만나도록 형성되고,
    상기 외측 배급관로(120)를 구성하는 복수의 관로 상호가 만나는 교차지점은 2개의 관로가 만나도록 형성되고,
    상기 복수의 외측 배급관로(120)는 상호 만나지 않도록 형성된 것을 특징으로 하는 관망 구조물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 외측 배급관로(120)의 사이에는, 관로가 연결되지 않은 비연결부(121)가 형성된 것을 특징으로 하는 관망 구조물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 배급관망(A)을 형성하는 격자의 행의 수 및 열의 수는 홀수인 것을 특징으로 하는 관망 구조물.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 내측 배급관로(110)는,
    중앙부에 배치된 하나 또는 복수의 중앙 배급관로(111);
    상기 중앙 배급관로(111)의 외측에 배치된 복수의 연결 배급관로(112);
    상기 연결 배급관로(112)의 외측에 배치된 상기 복수의 외측 배급관로(120);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 관망 구조물.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 내측 배급관로(110)는,
    중앙부에 배치된 하나 또는 복수의 중앙 배급관로(111);
    상기 중앙 배급관로(111)의 외측에 배치된 복수의 제1 연결 배급관로(112a);
    상기 제1 연결 배급관로(112a)의 외측에 배치된 복수의 제2 연결 배급관로(112b);
    상기 제2 연결 배급관로(112b)의 외측에 배치된 상기 복수의 외측 배급관로(120);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 관망 구조물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배급관망(A)은,
    배수지(3)로부터 유체를 공급받는 본관에 의해 구성된 본관 배급관망(A1);
    상기 본관 배급관망(A1)의 본관으로부터 유체를 공급받는 지관에 의해 구성된 지관 배급관망(A2);을
    포함하는 것을 특징으로 하는 관망 구조물.
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