• 한국수자원학회논문집
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• 제53권10호
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• pp.861-870
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• 2020

자갈 입자로 구성된 다공성매질에서는 유속이 증가하여 레이놀즈수가 커지게 되면 흐름은 Darcy의 영역을 벗어나게 된다. 본 연구는 인공함양 유역의 소하천에 설치예정인 돌망태 보의 채움재를 통과하는 비선형적인 흐름특성을 규명하기 위하여 자갈칼럼과 돌망태모형을 이용한 투수실험을 수행하였다. 칼럼실험을 통하여 공극유속과 수리경사의 관계식과 계수를 결정하고, 수리평균반경과의 상관관계식을 제안하였다. 제안식으로 부터 계산된 공극유속과 공극유량은 돌망태모형 투수실험의 측정치와 잘 일치하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.145-153
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• 2009

본 연구에서는 수리모형실험 결과 및 기존 경험식의 비교검증을 토대로 개발된 사석 및 돌망태 규모를 산정하기 위한 매뉴얼을 이용하여 새만금 방조제 끝막이 공사기간 동안 사전에 예측된 일별, 매시간별, 발생 유속 자료를 이용하여 발생유속에 따른 사석규모와 사석규모의 한계유속 초과시 적절한 돌망태의 혼용율을 시공현장에 제공하였다. 또한 시공에 따른 수심변화를 고려하여 수심별 사석규모도 제공하였다. 개발된 매뉴얼을 통해 발생유속에 따른 사석 및 돌망태 규모와 사석과 돌망태의 적정혼용율을 제시함으로써 시공에 따른 재료(사석 및 돌망태)의 유실을 최소화하여 성공적인 끝막이가 될 수 있도록 하였으며, 개발된 매뉴얼의 적용성을 입증하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.136-144
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• 2009

방조제 시공구간의 사석 및 돌망태의 적정규모를 산정하기 위한 매뉴얼을 개발하였다. 본 매뉴얼은 새만금 방조제 끝막이 구간의 상고공, 바닥보호공, 1차 사석재 구간을 대상으로 한 재료의 이동한계유속을 측정한 수리모형실험 결과와 기존의 경험공식에서 산정되는 규모별 이동한계유속의 비교 및 검증을 통해 개발되었다. 또한 현재까지 수행되지 않았던 사석과 돌망태를 혼용할 경우에 대하여도 이동한계유속을 측정하여 매뉴얼에 추가하였다. 본 매뉴얼은 새만금방조제 끝막이 기간 동안 발생유속에 대한 일별로 시공구간별 적정규모를 제시하였으며, 새만금방조제 끝막이가 끝난 후 그 적용성이 상당히 높게 평가되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.345-349
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• 2016

보본체와 물받이공을 보호하는 바닥보호공(bed protection)은 굴요성 구조(flexible structure)인 돌망태, 블록공, 사석 등으로 설치되어야 하며, 일반적으로 경제성과 시공성이 우수한 사석(riprap)이 많이 이용된다. 이때 사석의 안정성 확보를 위한 설계기준으로 국내의 경우 포설길이에 대해서만 제시하고 있으나, 외국의 경우 수심, 유속 등의 값을 기초로 사석의 크기, 포설두께, 포설길이를 산정할 수 있도록 상세하게 제시하고 있다. 이와 같은 실정으로 국내 하천 실무자들이 바닥보호공을 설계 할 때 하천설계기준을 바탕으로 블라이 공식 또는 국립건설시험소 공식을 적용하여 사석의 포설길이는 산정하지만 사석의 크기, 중량 등의 제원들은 외국 설계기준을 차용하여 산정하거나 생략하는 경우도 있다. 따라서 하천설계기준의 보완 및 최근 국내 주요하천에서 발생하는 바닥보호공 유실, 침하 등의 문제를 해결하기 위한 연구가 필요하다. 본 연구는 전산유체동역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 모형인 FLOW-3D 모형을 이용하여, 바닥보호공 주변 흐름에 대한 수치모의를 수행하였다. 이때 난류 모형은 LES (Large Eddy Simulation) 모형을 적용하였으며, 바닥보호공에 작용하는 비교적 작은 척도의 와(vortex)를 해상할 수 있도록 조밀한 격자를 부여하였다. 초기 수치모형 결과의 적정성은 수리실험 결과와 비교하여 판단하였으며, 수리실험을 잘 재현해내는 격자, 매개변수 등을 적용하여 보의 하류 수위 변화에 따른 유속, 난류강도 등에 대한 분석을 수행하였다. 본 연구 결과는 바닥보호공 설계를 위한 기초자료로 활용될 수 있으며, 향후 수리실험과 병행하여 국내 실정에 맞는 설계식 개발에 대한 연구가 필요한 것으로 보인다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권6호
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• pp.165-174
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• 2010

블록 TTG를 이용한 교각국부세굴보호공의 적합성과 유효성을 확인하기 위해 수리모형실험을 통해 모형 블록의 조도계수를 확인하고 안전성을 검토하였다. 현장조건을 대표하는 수리학적 조건하에서 개별 블록과 블록을 연결하여 매트화한 경우의 한계 안전중량을 결정하였다. 사석, 돌망태, TTG의 세굴보수공 성능을 비교한 결과 TTG의 안전성이 가장 우수하였다. 하상재료의 유출을 막기 위해 블록의 중간 부분을 적정한 자갈로 채우고, 토목섬유의 설치 여부를 검토하여야 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.308-308
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• 2017

국내 하천에 설치된 횡단구조물은 2009년을 기준으로 약 20,753개로 알려져 있으며 수위 유지, 하상고 유지 등의 목적을 가지고 설치된다. 그러나 낙차를 가진 빠른 유속의 흐름을 형성시켜, 하류 하상에서 국소 세굴을 발생시킨다. 이를 방지하기 위해 횡단구조물 하류에 굴요성 구조(flexible structure)인 돌망태, 블록공, 사석 등으로 이루어진 바닥보호공(bed protection)이 설치되나 유실, 침하 등의 문제가 빈번히 발생되고 있어, 문제를 해결하기 위한 연구가 필요하다. 본 연구는 이러한 피복 대책에서 일어날 수 있는 파괴 기구인 전단파괴, 흡출 파괴, 경계 파괴, 하상 형태 변화에 따른 하부 침식 중 흡출 파괴(winnowing failure)를 유발하는 흐름을 검토하기 위한 수치모의를 수행하였다. 이때 흡출 파괴는 바닥보호공의 공극으로 미세한 하상 재료가 난류와 침투류의 작용에 의해 침식되어 바닥보호공이 침하되는 것을 말한다. 수치모의는 전산유체동역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 모형인 FLOW-3D 모형을 이용하였으며, 난류 모형으로 LES 모형을 적용하고 조밀한 격자를 부여하여 바닥보호공의 공극에서 발생되는 비교적 작은 척도의 와(vortex)를 해상할 수 있도록 하였다. 수치모의에 적용된 횡단구조물은 보, 물받이공, 바닥보호공으로 구성하였으며 특히, 바닥보호공의 형상은 구체(sphere)로 가정하여 다층으로 배치하였다. 바닥보호공의 공극 또는 구체 사이에서 발생되는 유속, 압력 등의 흐름특성을 분석한 결과, 바닥보호공 두께가 두꺼울수록 흡출 파괴에 대해 안정적인 것으로 나타났다. 이는 바닥보호공 설계를 위한 기초자료로 활용될 수 있으며, 향후 입자영상유속계(Particle Image Velocimeter, PIV)와 같이 공극에서 흐름을 측정할 수 있는 방법과 병행한 연구를 수행할 수 있을 것이다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.25-32
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• 2006

방조제 공사는 바다를 막아 바닷물의 흐름을 차단해가는 과정으로 육상공사와는 달리 수심이 깊고 파랑이 심한 바다에서 이루어지는 공사이기 때문에 축조재료의 유실이 많고 심할 경우 방조제가 붕괴되는 위험이 큰 공사이다. 특히, 방조제의 끝막이 단면은 대규모 사석과 돌망태 등을 이용하여 시공하므로, 구성 재료가 불규칙하고 간극이 크기 때문에 일반적인 지반내의 침투흐름보다 상당히 빠른 침투가 발생된다. 본 연구에서는 방조제 끝막이 후 축조된 사석단면과 후속공정을 통하여 축조되는 방조제단면에 대한 실내 침투모형시험을 수행하여 침투거동을 예측 및 분석하였다. 다양한 조위변화를 재현하여 근고공 필터매트 시공에 따른 사석단면내의 유속변화, 침윤선 분포 등을 계측하여 침투거동을 분석하였다. 실내 침투모형시험 결과, 끝막이 사석단면의 침투유속은 최대 1.7m/sec 발생하였으며, 근고공 필터매트 시공에 따라 최대 침투유속이 23.7% 감소하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.766-766
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• 2012

최근 진행되고 있는 자연형 하천 조성사업과 관련하여 하천 복원 계획 및 실무에 있어 우선적으로 고려되어야 할 사항은 여러 가지가 있지만, 그 중에서 유역의 복합적인 요인(기후, 지형특성, 수리 수문특성, 식생특성, 유사 특성 등)들에 의하여 영향을 받게 되는 하천의 지형형태학적 측면의 경우에는, 안정 하도 형성에 직접적인 영향을 미치게 되므로 계획의 예비조사 단계서부터 충분한 검토가 이루어져야 함에도 불구하고, 국내에서는 하천 지형형태학적인 측면을 고려한 하천 복원의 연구는 아주 미미한 것이 사실이다. 자연하천 조성에 있어서 획일적으로 직선화된 하천보다 사행화를 유도함으로써 얻어지는 장점들이 더 많지만, 하천설계기준 등에서 제시하고 있는 사행화에 대한 정확한 지침이 부재하여 설계자의 판단에 의하여 사행화를 유도하는 경우가 대부분이다. 사행현상은 유심의 변화가 이루어지기 때문에 전단면에 걸친 수심의 유지가 어렵고, 취수구의 기능저하, 제방의 파괴, 국소세굴에 따른 하천재해 등의 문제가 발생하기도 한다. 자연 상태의 하천형상은 대부분 호우로 인한 홍수로 인하여 자연스럽게 만들어지게 되며, 대부분 사행하천의 형태를 띠게 된다. 자연적으로 형성된 사행하천은 하천 정비시 경제적인 측면을 고려하여 직선화로 계획하는 경우가 많으며, 하천 주변 지형과 토지이용 등의 제약 조건 등으로 인하여 만곡구간을 그대로 두고 하천설계를 계획하는 경우도 있다. 그러나 경제적인 측면만을 고려하여 하천을 직선화하는 것은 상류부 홍수를 하류부로 전가시켜 하류 홍수피해를 가중시키는 결과를 초래하므로 바람직하지 않을 뿐만 아니라 직선화된 수로에서는 하천의 생태계가 제대로 이루어지지 않으므로 하천은 만곡구간을 갖는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 자연하천 조성시 하천의 사행화를 유도할 수 있는 방안으로 호안 공법의 적용을 통한 사행화 유도 방법을 제안하였으며, 길이 20m, 폭 2m, 높이 1m의 크기를 갖는 개수로 장치를 이용하여 수리모형실험을 실시하였고, 이동상 실험을 통하여 호안 공법의 배열에 따른 사행화 영향 정도를 분석하였다. 또한, 소프트 백과 같은 유연한 소재뿐만 아니라 돌이나 돌망태와 같은 강성 소재에 대한 사행화 영향을 검토함으로써 다양한 호안기법을 통한 영향범위를 제시하였다.