EPANET 관망해석

정의

EPANET은 가압 관망의 수리와 수질 거동을 모의하는 관망해석 소프트웨어다.

미국 환경보호국이 개발했고 공개 소프트웨어로 배포된다. 1993년에 처음 나왔다.

핵심 키워드는 관망해석, 기간 모의, 수리해석, 수질해석이다.

구성과 원리

EPANET의 구성은 입력 편집기, 수리 해석 엔진, 수질 해석 모듈, 결과 표시로 나뉜다.

입력 편집기에서 관망을 만들면 수리 해석 엔진이 유량과 수두를 구한다.

수질 해석 모듈은 그 결과를 받아 물의 나이와 잔류염소를 추적한다.

해는 연속방정식과 에너지 보존을 동시에 만족하도록 반복 계산으로 구한다.

방법 비교

관망해석 방법은 Hardy-Cross 법, 선형이론법, Gradient Method로 나뉜다.

Hardy-Cross 법은 폐합회로의 유량을 보정하는 시행착오 방식이다.

EPANET은 절점 수두와 관 유량을 동시에 푸는 Gradient Method를 쓴다.

대규모·확장기간 해석에는 Gradient Method가 적합하고, Hardy-Cross 법은 검산에 유리하다.

손실수두 식

관로의 손실수두는 k에 유량의 n제곱을 곱한 형태로 쓴다. k는 길이·직경·조도로 정해진다.

Hazen-Williams 식의 지수 n은 1.85다. 실무 표준으로 가장 많이 쓰인다.

Darcy-Weisbach 식과 Manning 식의 지수 n은 2다.

Hazen-Williams 식은 C값 입력의 정확도가 결과 정확도를 좌우한다.

수질과 한계

앞 문제의 정답은 1.85다. Hazen-Williams 식에서 쓰는 지수다.

수리 해석 결과는 입력을 한 번 만들면 수질 해석의 입력으로 그대로 쓴다.

수질 해석은 기본적으로 단일 물질의 감쇠 또는 성장만 모의한다.

여러 물질의 상호작용은 확장 모듈 EPANET-MSX로 따로 다룬다.

시험 포인트

시험에서는 정의, 해석 대상, 해석 조건, 계산 기법, 손실수두 식을 빠짐없이 쓴다.

해석 조건은 두 가지다. 절점의 연속방정식과 폐합회로 손실수두 합 0이다.

해석 대상에 펌프 에너지, 밸브 종류, 물의 나이를 함께 쓰면 응용 이해도가 드러난다.

직접 풀어 보자.

정리

앞 문제의 정답은 유입 유량과 유출 유량의 합이 같음이다.

핵심을 정리한다. EPANET은 가압 관망의 수리와 수질을 기간 모의하는 도구다.

관망 해석은 연속방정식과 폐합회로 손실수두 합 0을 함께 만족하는 해를 찾는 문제다.