수문 형식

수문이란

수문은 수로와 하천, 댐에서 물의 유량과 수위를 개폐로 조절하는 구조물이다.

쉽게 말해 수문은 물길에 설치한 문이다. 문을 열면 물이 흐르고 닫으면 막힌다.

수문 형식은 이 개폐 방식과 형상에 따라 나뉜다. 답안 첫 줄에는 이 정의를 쓴다.

구성요소

수문은 문비, 권상장치, 문틀, 지지구조로 나뉜다.

문비는 물을 직접 막고, 권상장치는 문비를 상하 또는 회전시킨다.

문틀은 고무 씰로 수밀성을 확보하고, 지지구조는 수압과 자중을 전달한다.

수문의 원리는 문비가 받은 수압 합력을 지지구조로 넘기는 것이다.

수압과 유량

수문이 받는 전수압은 문비 한 장에 작용하는 수압 합력이다.

전수압 F는 단위중량 γ에 도심 깊이 h_c와 문비 면적 A를 곱해 구한다.

자유 유출일 때 통과 유량은 Q = C_d·b·a·√(2gH)로 간단히 쓴다.

유량은 개도 a와 수위차 H로 정해지며, 유량계수 C_d는 실험식으로 구한다.

형식별 분류

수문은 개폐 방식에 따라 네 가지 형식으로 나뉜다.

상승식은 수직으로 상하 이동하며 구조가 단순해 소규모 취수·배수에 많다.

회전식은 원호나 힌지로 돌며, 상부 개방에 유리해 대형 여수로에 적합하다.

굴림식은 원통이 회전하고, 전도식은 하단 힌지로 도는 플랩 게이트가 대표적이다.

형상과 한계

방금 문제의 답은 회전식이다. 힌지나 축을 중심으로 문비가 돈다.

형상은 수압이 작용하는 방식으로 나눈다. 판형은 수위가 높을수록 모멘트가 커진다.

테인터 게이트는 수압이 원형의 중심축으로 모여 권상력이 작다.

회전식은 힌지부 정비가 어렵고, 판형은 상부 권상 구조물이 필요하다.

정리

수문 형식은 목적, 형식, 구조, 형상의 네 기준으로 나누어 답한다.

답안에서는 분류 기준을 먼저 밝히고, 그 아래에 형식을 나열해야 한다.

테인터 게이트는 명칭과 방사형 암 구조만 쓰고 발명자 논쟁은 피한다.

소형 전자 밸브와 수문은 원리와 구조가 다르므로 구분해 써야 한다.