1. 서 론

최근 기후변화의 영향으로 단시간에 많은 비가 집중되는 국지성 호우 및 집중호우의 발생 빈도가 증가하고 있다. 전지구 기후변화 전망보고서(NIMS, 2020)에서는 21세기말(2081~2100년) 전지구 평균기온은 온실가스 배출 시나리오에 따라 1995~2014년 대비 1.9~5.2°C 상승하고, 전지구 평균강수량은 5~10% 증가할 것으로 전망하고 있다. 이러한 기후 특성의 변화는 도시 지역의 침수 피해를 증가시키며, 특히 우수관거 내 수압 증가로 인한 맨홀 덮개 이탈 사고가 주요한 안전 문제로 대두되고 있다. 2023 재해연보(MOIS, 2025)에 따르면 2014~2023년의 10년간 자연재해로 발생한 피해액 중 93.7%에 해당되는 3조 7,306억 원의 재산피해가 호우, 태풍, 대설 등 물 관련 재해로 발생했다. 또한 2022년 서울 강남 일대의 침수 사태와 같이, 도시 내 우수처리 시스템이 비정상적으로 작동할 경우 인명 및 재산 피해로 이어질 수 있어 이에 대한 연구의 필요성이 커지고 있다. 우수관거 시스템은 도시 배수의 핵심 요소로, 주로 지하에 매설되어 지표면의 빗물을 수집하고 하천 또는 배출지점으로 유도하는 기능을 수행한다. 그러나 강우 유입량이 설계 유량을 초과하거나, 하류에서 배수가 원활히 이루어지지 않을 경우, 관거 내 압력이 상승하면서 맨홀을 통한 역류 또는 맨홀 덮개 이탈 현상이 발생할 수 있다. 이러한 현상은 주로 하류 수문 폐쇄, 관거의 부분적 막힘, 혹은 급격한 유입 유량 증가 등의 복합적 요인에 의해 발생하며, 발생 범위는 국지적이지만 보행자 및 차량에 직접적인 위해를 가할 수 있는 근접 위험요소(near-field hazard)로 기존의 침수심이나 유속 중심의 도시 침수 위험 평가와는 구분되는 독립적인 안전문제로 인식되고 있다(Tijsseling et al., 2019; van de Meulenhof et al., 2022).

근래의 연구에서는 맨홀 덮개 이탈이 단순한 수리학적 부수 현상이 아니라, 관거 내 유동이 비만관 상태에서 만관 상태로 급격히 전이되는 과정에서 발생하는 공기 폐색 및 공기-물 상호작용에 의해 유발되는 비정상 수리 현상임을 강조하고 있다. 수치해석 및 실험연구 결과에 따르면, 공기 폐색이 해소되는 과정에서 발생하는 급격한 압력 변동은 맨홀 덮개의 자중과 접촉 조건에 의해 형성되는 저항력을 상회할 경우 덮개 이탈 또는 튀어 오름 현상을 유발할 수 있으며, 이는 정상상태 수리 조건이 아닌 비정상 압력 변화에 의해 지배됨을 시사한다(Wang and Vasconcelos, 2020; Tijsseling et al., 2019). 초기 맨홀 덮개 이탈 관련 연구는 주로 실험실 규모의 축소 수리실험이나 이론적·수치적 모형을 중심으로 수행되었다. 이러한 연구들은 공기-물 상호작용, vent hole 효과, 맨홀 덮개의 운동 방정식 정립 등 이탈 매커니즘에 대한 이해를 심화시키는 데 기여하였다(Tijsseling et al., 2019; van de Meulenhof et al., 2024). 한편, 도시 배수계 해석 측면에서는 맨홀 덮개 이탈을 유량 경계조건의 변화로 간주하여 고나거-노면 유량 교환을 모의하는 연구가 수행된 바 있다. Chen et al. (2016)은 1D-2D 이중 배수 모형을 활용하여 집중호우 시 관거 내 수위 및 압력 변화를 시뮬레이션하고, 맨홀을 통한 월류 및 지표면 침수 확산 양상을 분석하였다. 그러나 실제 현장 관측 자료 없이 수치모의에 기반한 연구로, 공기 포획이나 충격압 등 3차원 비정상 유동 특성은 충분히 반영되지 못하였다. 이러한 한계를 극복하기 위해 최근에는 실규모 실험을 기반으로 한 연구가 수행되고 있다. Zhao et al. (2025)은 실제 크기의 도시 맨홀과 힌지형 덮개를 대상으로 실험을 수행하여, 관거 내부 압력이 일정 수준을 초과할 경우 맨홀 덮개가 이탈하거나 튀어 오를 수 있는 임계 과압력을 실험적으로 규명하였다. 이는 맨홀 구조물 자체의 거동에 주목하여 관거 내 압력과 구조물 안전성 간의 관계를 정량화하였다는 점에서 의의가 있다. 그러나 해당 연구는 공기 주입 기반 실험으로 실제 우수관거의 물-공기 혼합 유입 조건과는 차이가 있으며, 지하 관망의 복잡한 기하 및 유동 조건을 충분히 반영하지 못한다는 한계를 지닌다. 또한 van de Meulenhof et al. (2022)은 압력 상승에 따른 맨홀 덮개의 진동 또는 들림 현상(dancing manhole cover)을 수치모형을 통해 분석하고, 덮개 거동이 수압뿐만 아니라 공기압, 덮개 질량 및 틈새 배출 조건의 복합적인 영향을 받음을 제시하였다. Rubinato et al. (2022)은 도시 지표면-맨홀-관거를 통합한 구조에서 에너지 손실 및 유량 분포 특성을 분석하였으나, 맨홀 덮개 이탈 여부나 과압력 조건을 직접적으로 계측·분석하지는 않았다. 한편, 맨홀 구조물의 거동을 다룬 연구는 지진공학 분야에서도 수행된 바 있다. Lu et al. (2024)은 지반 액상화 조건에서 발생하는 맨홀 부상(uplifting) 현상을 부력 증가 및 지반 저항력 저하를 고려한 해석적 모델을 통해 분석하였다. 이러한 연구는 지진 하중과 지반 거동에 따른 맨홀 본체의 상승 메커니즘을 정량적으로 설명하였다는 점에서 의의가 있으나, 강우로 인한 도시 내수침수 상황에서의 관거 내 압력 상승과 맨홀 덮개 이탈 현상과는 발생 원인과 지배 물리 과정이 근본적으로 상이하다. 따라서 지진 액상화에 의한 맨홀 부상 연구는 도시 내수침수 맥락의 맨홀 덮개 이탈 연구와는 명확히 구분될 필요가 있다.

이처럼 기존 연구들은 우수관거 시스템의 유동 해석 및 침수 예측을 중심으로 다양한 수치적·이론적 접근을 시도해 왔으나, 유입 유량 변화 및 하류 수문 개방율과 같은 하류 조건 변화에 따른 관거 내 압력 변화와 맨홀 덮개 이탈 현상 간의 직접적인 상관관계 분석은 여전히 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 유량 조건을 단계적으로 변화시키고, 각 조건에서 하류 수문 개방율을 0~100% 범위로 조절하여 우수관거 내 압력 변화와 맨홀 덮개 이탈 여부를 정량적으로 분석하고자 한다. 실제 관거 구조를 모사한 실험 장비를 활용하여 맨홀 직하류에서의 압력 계측과 덮개 이탈 여부를 관찰함으로써, 하류 조건 변화에 따른 맨홀 이탈 발생 특성을 실험적으로 규명하는 것을 본 연구의 목적으로 한다.

2. 실험 개요

2.1 실험 시설

맨홀 이탈을 모의하고 분석하기 위한 실험은 한국건설기술연구원 안동 하천실험센터에 위치한 맨홀 이탈 실험장에서 수행하였다. 맨홀 이탈실험장은 1 m 직경의 우수관이 35 m 길이로 설치되어 있으며, 10 m 간격으로 3개의 집수정이 설치되어 있다. 집수정은 가로, 세로, 높이 내경이 1.2 m인 정육면체 구조물이며, 우수관의 흐름에서 가장 하류인 세번째 집수정에 맨홀이 설치되어 있다. 우수관이 매설되어 있는 지표에는 폭 3 m의 홍수터가 콘크리트로 포장되어 있고, 맨홀에서 하류 3 m 위치에 있는 유출부의 수문 조절을 통해 하류부의 막힘 모의가 가능하다. 유량은 하천실험센터 유량공급 고수조에 병렬로 연결된 직경 0.3 m의 관 2개로 공급할 수 있으며, 공급관과 유량공급용 집수정의 높이차는 5 m이다. 맨홀 이탈 실험장의 형상은 Fig. 1과 같다.

Fig. 1.

Experimental facility for manhole cover displacement

실험에 사용된 맨홀은 직경 0.645 m, 두께 0.055 m 규격으로 일반적으로 도시에 사용되고 있는 규격을 사용하였으며, 맨홀의 무게는 약 20 kg이다. 유량 공급관은 직경이 0.3 m이고, 집수정까지의 수두차가 5 m이기 때문에, 1개의 관에서 공급할 수 있는 최대 유량은 아래의 Eqs. (1) and (2)를 통해 0.7 m³/s로 계산되었다. 또한 실험 시간동안 유량공급관에 최대 공급유량으로 유량을 공급시킬 수 있도록 고수조의 월류부의 월류 유무를 지속적으로 확인하였다.

여기서, v는 유속, g는 중력가속도(m/s²), h는 수두차이(m), Qpipe는 관에서의 유량, A는 관의 면적이다.

2.2 실험 장비 및 방법

맨홀 이탈을 분석하기 위한 실험 장비로는 OTT사의 Orpheus Mini 압력계를 사용하였다. 압력계는 맨홀의 이탈시 집수정의 상류 및 하류의 우수관거 및 집수정 내부의 압력변화를 확인하기 위해 설치하였다. 우수관의 압력을 측정하기 위해 집수정 상류와 하류 0.5 m 지점의 우수관 중앙에 각 1기씩 설치하였고, 집수정 내부에는 맨홀의 직하단 집수정 중앙부에 1개, 집수정 맨홀의 상·하류 방향 0.2 m 지점 상단에 각 1기씩 설치하여, 총 5개 압력계를 이용하였다(Fig. 2). 압력계는 초당 1개의 압력을 측정하였으며, 모든 측정장비는 대기압 보정 및 시간 동기화를 진행한 후 실험에 사용되었다.

Fig. 2.

Pressure sensor install

맨홀 이탈에 대한 실험 조건은 유량공급관을 1개 가동한 경우(Case 1)와 2개 가동한 경우(Case 2)로 구분하였으며, 각 유량 조건별로 하류 수문을 0%, 20%, 40%, 60%, 80%, 100% 개방하여 맨홀이 이탈될 때까지 유량을 공급한 후 맨홀 이탈이 발생하면 유량공급을 종료하는 방식으로 수행하였다. 하류의 수문은 버터플라이형이며, 수문 개도율에 따른 개방면적은 Fig. 3 및 Table 1과 같다.

Fig. 3.

Pipe opening area by valve opening percentage

3. 실험 결과

각 조건별로 실험 전 개방율에 따른 맨홀 이탈의 임계점을 확인하였으며, Case 1에서는 개방율 40% 이하일때, Case 2에서는 개방율 60% 이하일때 맨홀의 역류 및 이탈이 발생하는 것을 확인하였다. 이에 따라 맨홀의 역류가 발생하지 않는 수문 개방율을 제외하고, Case 1은 개방율 0%, 20%, 40%, 100%, Case 2는 개방율 0%, 20%, 40%, 60%, 100%에 대해 실험을 수행하였다. 본 실험에서 우수관이 만관된 이후 맨홀 덮개의 틈을 통해 역류가 발생하였으며, 이때 맨홀이 이탈하지 않고 역류만 지속적으로 발생하는 경우를 부분역류, 우수관의 역류로 인해 맨홀이 이탈하고 역류가 발생하는 경우를 완전역류라고 정의하였다. Fig. 4는 맨홀의 부분역류와 완전역류 현상에 대해 도시하였다.

Fig. 4.

Manhole condition by sewer pipe flow

3.1 Case 1

Case 1은 1개의 유량공급관으로 0.7 m³/s의 유량을 공급하였다. 실험기간 동안 압력계로 측정된 자료의 전체 시계열은 Fig. 5에 도시하였으며, 세로축은 압력(bar)이며 측정된 압력을 수심으로 환산하여 보조축에 표기하였다. 물의 밀도 𝜌 = 1,000 kg/m³, 중력가속도 g = 9.8067 m/s² 일 때, 1 bar = 100,000 N/m²이므로 압력을 수심으로 환산하는 식은 다음과 같다.

Fig. 5.

Pressure and depth time series of Case 1

3.1.1 개방율 100%

개방율 100%는 맨홀의 역류가 발생하지 않는 조건에서 실험을 수행하였으며, 유량공급 후 약 10분동안 우수관 내부의 압력을 측정하여 측정결과를 비교하였다. Fig. 6(a)는 측정지점별 압력 측정결과를 나타낸 그래프로 수문 개방율이 100% 일 때는 만관되지 않은 자유수면 상태의 흐름이기 때문에 집수정 천장에 장착한 압력계에서는 압력의 변동이 없었으며, 유량을 공급한 이후 압력이 일정하게 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 해당 조건에서는 맨홀의 역류가 발생하지 않았으며, 3번 반복한 실험결과에 대한 압력의 통계치는 Table 2와 같다. 세 번 반복된 측정결과 중 집수정 중앙의 압력은 평균 0.0777 bar이며, 3회 반복된 실험의 편차는 0.0002 bar로 세 번 반복된 실험의 편차는 거의 없는 것으로 확인되었으며, 실험시설의 유량 공급 및 실험 재현성을 확인할 수 있었다. 집수정 하단이 관거보다 약 0.1 m 정도 낮은 위치에 있기 때문에 파이프의 수심보다 약 0.1 m정도 크게 측정된 것을 확인할 수 있었다. 또한 집수정의 상류에 비해 하류에서 약 0.015 m정도 수심이 깊게 유지되고 있는 것으로 측정되었다.

Fig. 6.

Pressure and water depth measurement time series – Case 1, 2^nd Exp.

3.1.2 개방율 40%

개방율 40%는 Fig. 4(a)와 같이 부분역류로 인해 맨홀은 이탈되지 않은 조건에서 우수관의 유량이 지표로 넘치는 현상이 발생하였다. Fig. 5에서 보면 첫번째와 세번째 실험에서는 지속적으로 집수정 및 우수관 내부의 압력이 상승하는 경향을 보였으며, 두번째 실험에서는 상승폭이 다른 케이스에 비해 작은 것으로 측정되었다. 집수정의 최대 수심인 경우의 압력인 0.118 bar에 도달한 시간은 첫번째 실험이 63초, 두번째 실험와 세번째 실험은 70초로 측정되었다. 집수정 최대수심에 도달한 이후에도 최대 0.15 bar까지 상승하였다(Table 3). 이때의 시간별 관의 압력 및 수심의 변화는 Fig. 6(b)와 같다.

3.1.3 개방율 20%

개방율 20% 조건에서는 상류 우수관에 우수가 도달한 이후 집수정이 만수위가 되는 시간까지는 45~47초이며, 48~49초 사이에 덮개가 이탈하는 현상이 발생하였다. 집수정 내의 최대 압력은 맨홀이 이탈된 이후 1초 후에 발생하였다. 또한 첫번째와 세번째 실험에서는 유량이 도달한 직후 집수정의 압력 상승이 발생하였으나 두번째 실험에서는 5초 후 발생하였다. 수위가 상승하지 않았을 때 집수정 내 압력은 최대 0.004 bar까지 상승한 것을 확인할 수 있었으며(Table 4, Fig. 6(c)), 실험 시간동안 발생한 압력 변화의 경향도 비슷하게 측정되었다.

3.1.4 개방율 0%

개방율 0% 조건에서는 상류 우수관에 우수가 도달한 이후 집수정이 만수위가 되는 시간까지는 47~48초이며, 49~50초 사이에 덮개가 이탈하는 현상이 발생하였다. 집수정 내의 최대 압력은 맨홀이 이탈된 이후 1~3초 후에 발생하였다. 또한 유량이 도달한 직후 집수정의 압력 변화의 경향은 두번째 실험이 전체적으로 지연되는 결과를 보였다. 수위가 상승하지 않았을 때 집수정 내 압력은 최대 0.005 bar까지 상승한 것을 확인할 수 있었다(Table 5, Fig. 6(d)).

3.2 Case 2

Case 2는 2개의 유량공급관으로 총 1.4 m³/s의 유량을 공급하였다. 실험기간 동안 압력계로 측정된 자료의 전체 시계열 그래프는 Fig. 7과 같다.

Fig. 7.

Pressure and depth time series of Case 2

3.2.1 개방율 100%

개방율 100%는 유량공급 후 약 10분동안 우수관 내부의 압력 및 수심을 측정하여 결과를 비교하였다. Fig. 8(a)는 측정지점별 압력 측정결과를 나타낸 그래프로 만관이 되지 않았기 때문에 집수정 천장에 장착한 수위계에서는 변동이 없었으며, 유량을 공급한 이후 압력 및 수심이 일정하게 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 해당 조건에서는 맨홀의 역류가 발생하지 않았으며, 세번 반복한 실험결과에 대한 압력의 통계치는 Table 6과 같다. 세 번 반복된 측정결과 중 집수정 중앙의 압력은 평균 0.0988 bar이며, 편차는 0.0003 bar로 거의 없으며, 집수정과 상류 및 하류 관의 수심차는 Case 1과 비슷하게 유지되었다.

Fig. 8.

Pressure and water depth measurement time series – Case 2, 2^nd Exp

3.2.2 개방율 60%

개방율 60%는 Case 1의 개방율 40%와 동일하게 부분역류로 인해 맨홀은 이탈되지 않은 조건에서 우수관의 유량이 지표로 넘치는 현상이 발생하였다. 집수정의 최대 수심인 경우의 압력인 0.118 bar에 도달한 시간은 평균 26초로 측정되었고, 집수정 최대수심에 도달한 이후에도 최대 0.15 bar까지 상승하였다(Table 7). 이때의 시간별 관의 압력 및 수심의 변화는 Fig. 8(b)와 같다.

3.2.3 개방율 40%

개방율 40% 조건에서는 상류 우수관에 우수가 도달한 이후 집수정이 만수위가 되는 시간까지는 14~16초이며, 17~19초 사이에 덮개가 이탈하는 현상이 발생하였다. 집수정 내의 최대 압력은 맨홀이 이탈된 이후 4~11초 후에 발생하였으며, 실험에 따라 편차가 크게 발생하였다. 또한 유량이 맨홀에 도달하고 약 4초 이후 집수정의 압력 상승이 발생하였으며, 최대 0.01 bar까지 상승한 것을 확인할 수 있었으며(Table 8, Fig. 8(c)), 실험 시간동안 발생한 압력 변화의 경향은 비슷하게 측정되었다.

3.2.4 개방율 20%

개방율 20% 조건에서는 상류 우수관에 유량이 도달한 이후 집수정이 만수위가 되는 시간까지는 12~15초이며, 13~16초 사이에 덮개가 이탈하는 현상이 발생하였다. 집수정 내의 최대 압력은 맨홀이 이탈된 이후 6~7초 후에 발생하였다. 또한 유량이 도달함과 동시에 집수정의 압력 상승이 발생하였으며, 최대 0.011 bar까지 상승한 것을 확인할 수 있었다(Table 9, Fig. 8(d)).

3.2.5 개방율 0%

개방율 0% 조건에서는 상류 우수관에 우수가 도달한 이후 집수정이 만수위가 되는 시간까지는 19~24초 걸렸으며, 20~ 25초 사이에 덮개가 이탈하는 현상이 발생하였다. 집수정 내의 최대 압력은 맨홀이 이탈된 이후 27~32초 후에 발생하였다. 또한 유량이 도달함과 동시에 집수정의 압력 상승이 발생하였으며, 최대 0.011 bar까지 상승한 것을 확인할 수 있었다(Table 10, Fig. 8(e)). 개방율 0%에서는 맨홀의 이탈 및 최대압력 발생 시점이 관이 개방된 조건에 비해 지연되어 발생한 것을 확인할 수 있었다.

4. 분석 결과

Case 1의 개방율 40%와 Case 2의 개방율 60%에서는 부분유출이 발생해 맨홀 이탈은 없었으며(Fig. 4(a)), 일정하게 유지하는 집수정 중앙 바닥에서의 압력은 각각 0.151, 0.150 bar로 측정되었다. 집수정이 만수위 일때 최대 압력은 0.118 bar이며, 추가 압력 0.032 bar가 지속적으로 유지될 때는 맨홀이 이탈되지 않았다. 이러한 결과로 직경 0.645 m, 무게 약 20 kg인 맨홀 덮개는 0.032 bar의 압력에서는 이탈되지 않는다는 것을 확인할 수 있었다.

맨홀의 이탈이 발생한 Case 1 및 Case 2의 모든 실험에서 동일하게 맨홀 이탈 이후 일정 시간이 흐른 뒤 큰 역류가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 하류의 막힘조건에 따라 차이가 발생하지만, 우수의 접근으로 인해 관내 압력이 상승하였고 이에 따라 관내 공기가 맨홀 덮개를 통해 빠져나오는 것을 맨홀 덮개의 떨림으로 확인할 수 있었다. 또한 Fig. 6과 Fig. 8의 그래프에서 보이는 바와 같이 집수정 상단에 유량이 도달하지 않은 시점에서 발생한 관내 압력으로 인해 우수관 및 집수정의 수위상승이 일정시간 동안 지연되는 것을 확인하였으며, 이러한 현상은 유량이 많을수록 그리고 관의 막힘이 클수록 크게 발생하는 것을 확인하였다.

하류의 막힘으로 인해 관에서 발생하는 배수영향은 유량이 적은 Case 1에서는 수위 상승의 경사도가 급상승하는 지점을 통해 확인할 수 있었으나, 유량이 많은 Case 2에서는 관이 완전히 막힌 조건을 제외하고는 확인이 어려웠다.

실험자료를 기반으로 우수관의 역류로 인해 발생하는 맨홀의 이탈은 우수관 내 압력 증가, 우수의 역류, 맨홀 덮개의 이탈, 부분역류, 완전역류로 발생하였으며, Case 1의 개방율 20%를 제외한 모든 조건에서 완전역류시의 압력이 가장 크게 발생하는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 9, Table 11).

Fig. 9.

Stages of manhole cover lift-off and overflow

Case 1과 Case 2 모두 개방율 0%와 20%에서 집수정 상부의 압력이 즉시 상승하였으며, 관내 압력의 상승에 따라 유수의 흐름을 방해하여 집수정의 만수위 도달 시간이 지연되는 것을 확인할수 있었다. 또한 Table 12의 집수정 만수위 시간을 비교해보면 개방율 0%에 비해 개방율 20%가 만수위 도달시간이 늦은 것을 확인할 수 있었으며, 이는 개방율 0%에서 압력의 발생 시간이 개방율 20%에 비해 2배 빠르게 증가한 것이 이유로 판단된다. Case 1의 개방율 20%에서 발생한 압력은 Case 2에서 개방율 60~40%에서 발생한 조건에서의 압력이 거의 비슷한 값을 보였으며, 관의 막힘으로 인한 맨홀 이탈 및 맨홀 덮개의 이탈과정은 수문개방율로 재현한 관의 막힘보다 우수관으로 공급된 유량이 더 큰 영향을 미칠 수 있다는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 10, Table 12).

Fig. 10.

Comparison of manhole cover displacement timing under different inflow and blockage conditions

5. 요약 및 결론

본 연구에서는 도시에 설치되는 맨홀의 이탈에 대해 실규모 실험을 통해 분석을 수행하기 위해 직경 1 m, 연장 35 m의 우수관에 직경 0.645 m, 무게 20 kg의 맨홀 덮개를 설치한 후 0.7 m³/s (Case 1), 1.4 m³/s (Case 2)의 유량공급 조건과 우수관 유출부 수문의 개방율(0, 20, 40, 60, 100%)을 조절하여 공급 유량과 막힘 조건에 대한 맨홀 덮개의 이탈을 모의하였다. 또한 맨홀이 설치되는 집수정의 천장 및 바닥 그리고 맨홀을 중심으로 0.5 m 상류 및 하류 우수관 바닥에 압력식 수위계를 설치하여 압력을 1초 단위로 측정해 맨홀 이탈시 압력변화 양상을 분석하였다.

우수관이 만관되지 않는 조건에서 반복 실험을 통해 유량공급의 안정성을 확보하였으며, 맨홀에서 부분적 유출이 발생하는 조건을 기준으로 수문의 개방율을 20%씩 줄여 맨홀이탈의 양상을 검토하였다. 그 결과 Case 1에서는 개방율이 약 40%인 조건에서 우수가 맨홀로 역류하는 것을 확인할 수 있었으며, Case 2에서는 개방율이 60%인 조건에서 발생하였다. 해당 조건에서는 맨홀은 이탈되지 않고 우수만 유지되는 현상이 발생하였고, 이를 통해 20 kg의 맨홀은 우수관에서 맨홀 덮개로 0.032 bar까지 압력이 도달한 경우에는 이탈이 발생하지 않는다는 것을 확인할 수 있었다.

또한 Case 1에서는 개방율 20%, Case 2에서는 개방율 40%부터 맨홀의 이탈 발생을 확인할 수 있었다. 실험의 결과 맨홀의 이탈은 Fig. 9와 같이 우수로 인한 초기 우수관의 압력상승, 우수의 부분유출, 맨홀의 이탈, 부분역류, 완전역류의 단계로 발생하였으며, 각 단계별로 발생하는 시점은 유량 및 막힘 조건에 따라 변동되는 것을 확인할 수 있었다. 우수관의 하류가 완전히 폐쇄된 조건에서는 관내 압력이 다른 조건에 비해 더 빠르게 증가하고 더 높은 수준에 도달하여, 그 결과 우수의 관내 유입이 지연되는 경향을 보였으며, 공급유량이 증가할수록 이러한 경향은 크게 발생하였다(Table 12). 또한 하류의 막힘보다는 공급유량에 따른 맨홀 이탈에 따라 압력발생이 빠르게 발생한다는 것을 확인할 수 있었다.

하지만 본 연구에서 측정한 압력자료는 1초단위로 측정한 자료로서 초단위 이하로 급변하는 맨홀 내부의 압력을 모두 측정하지 못했다는 한계가 있으며, 이에 따라 맨홀 집수정 내부의 만관이나, 맨홀이 이탈되는 정확한 시간은 측정하지 못하였기 때문에 일부 분석 자료는 실제 발생한 시점보다 조금 빠른 시간으로 결정된 부분도 있다. 하지만 이러한 부분은 1초 이하의 오차이기 때문에 맨홀 이탈에 대한 전반적인 흐름을 다루는 데는 크게 영향을 미치지 않을 것이라 생각된다. 또한 본 연구에서 재현한 우수관의 막힘은 일반 토사 및 부유물질로부터 발생하는 막힘현상과는 차이가 있기 때문에 실제 우수관의 역류 및 막힘에 따른 물리적 현상과는 차이가 발생할 수 있으며, 추후 이를 보완하기 위한 계획수립이 필요하다.

하지만 본 연구에서 수행한 방법으로 다양한 형태의 맨홀 및 우수관 조건에 대한 실험을 수행하고 실험결과의 신뢰성을 확보한다면 추후 맨홀이탈에 대한 최소 안전조건 및 맨홀 설치 규정과 관련된 기준수립 등이 가능할 것으로 판단되며, 이를 통해 도시홍수에 의해 발생하는 맨홀 덮개 이탈에 대한 피해를 예방하고 대응하는데 활용될 수 있을 것이다.