• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.260-260
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• 2021

본 연구의 목적은 다양한 크기의 사립자들로 구성된 비균질 하상으로부터 부유된 유사의 연직방향 농도분포에 난류 감소효과가 미치는 영향을 살펴보는 것이다. 여기서 난류감소효과란 유사의 존재로 인해서 난류의 구조가 변화하는 것을 의미한다. 연구를 수행하기 위하여 난류감소 효과를 고려할 수 있는 비점착성 사립자의 유사이동 모형을 개발하였다. 유사이동 모형에서는 사립자 크기범위를 여러개의 계급구간으로 분할하여 하상재료의 입도분포를 고려할 수 있으며, 하상재료의 구성에 따른 부유사의 농도분포를 계산한다. 개발된 모형의 검증은 실험실 실험자료와의 비교를 통해 수행하였다. 유사이동 모형에서 난류감소 효과를 고려하지 않을 경우 농도와 유속의 연직분포가 과대산정 되는 것이 여러 연구에서 확인된 바 있다. 이에 본 연구에서는 한방향으로의 정류상태 흐름 조건과 다양한 크기가 혼재되어 존재하는 유사 조건을 가정하여 난류구조의 변화와 부유사 농도의 연직분포 변화를 살펴보았다. 연구결과로부터 난류감소 효과를 고려하지 않는 경우에는 부유사의 농도가 과다하게 산정되는 것으로 나타났으며, 불균질한 하상재료로 구성된 하천에서 부유사의 연직방향 유사농도를 정확하게 계산하기 위해서는 난류감소 효과에 대한 고려가 필요하다는 결론이 도출되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.259-259
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• 2021

하상을 구성하는 사립자들이 흐름에 의해 움직이기 시작하는 상태를 한계운동이라 하며, 한계운동이 시작될 때의 흐름조건을 한계조건이라 한다. 흐름에 부유되어 이동하는 부유사의 농도분포를 정확하게 산정하기 위해서는 하상재료의 침식율을 정확하게 산정하는 것이 필요하다. 특히 하상재료에 다양한 크기의 하상재료가 혼합되어 있을 때에는 차폐효과(Hiding-Exposure Effect)에 대한 고려가 필요하다. 여기서 차폐효과란, 동일한 크기의 사립자들로 구성된 균질 하상에 비해 비균질 하상에서 굵은 사립자가 흐름에 더 많이 노출되어 한계소류력이 감소하고, 잔 사립자의 한계소류력이 굵은 사립자로 인해 증가하는 현상을 의미한다. 하상토의 차폐효과는 Shields (1936)에서 제안된 무차원 한계소류력을 각 사립자의 크기별로 산정 한 후 보정계수를 곱해 고려해주는 것이 일반적이다. 이에 본 연구에서는 하상재료의 차폐효과가 부유사의 연직방향 농도분포에 미치는 영향을 살펴보았다. 연구를 수행하기 위해 하상토의 입도분포를 바탕으로 차폐효과를 고려하고 연직방향으로의 유사농도를 계산하는 유사이동모형을 개발하였다. 수치모형의 검증은 실험실 실험자료와의 비교를 통해 수행되었다. 수치모의 결과로부터 차폐효과를 고려하지 않는 경우에는 하상에서의 침식율이 과다하게 산정되는 것으로 나타났으며, 불균질한 하상재료로 구성된 하천에서 부유사의 연직방향 유사농도를 정확하게 계산하기 위해서는 차폐효과에 대한 고려가 필요하다는 결론이 도출되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.258-258
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• 2021

본 연구에서는 다양한 크기로 구성되어 있는 부유사의 연직방향 농도 분포와 흐름 특성을 동시에 모의할 수 있는 1차원 유사이동 모형을 제시하였다. 하상재료와 부유사의 입도분포를 고려하기 위해 유사입자의 크기범위를 여러 계급구간으로 분할하였으며, 각 계급구간에서 입경별 한계소류력은 Shields의 무차원 관계식을 바탕으로 산정하였다. 수치모형의 검증은 실험실 실험자료와의 비교를 통해 수행하였다. 수집한 실험실 실험자료에서는 연직방향으로의 유속분포와 농도의 분포, 부유사의 입도분포가 모두 제공된다. 수치모의 결과로부터 부유사 계산 과정에서 대표입경을 가정하여 적용하는 경우에 비해 여러 계급구간을 분할하는 경우 수치모의 결과의 정확도가 향상되는 것을 확인하였다. 이러한 모의 결과는 이전의 연구사례에서 확인된 바 있다. 또한 하상으로부터의 거리가 멀어질수록 부유사의 입도분포가 양으로 왜곡되는 현상 또한 계산결과에서 확인되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.181-193
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• 2000

본 논문에서는 파랑이 존재할 때 모래결위에서의 흐름과 부유사의 거동에 관하여 기술한다. 새로운 수치모형시스템을 구축하였으며 이를 규칙파랑을 이용한 기존 실험실 실험조건과 가상적불규칙파랑조건에 적용하였다. 흐름장 계산은 SMAC 방법에 근거한 프로그램 SOLA를 Kim 등(1994)이 일부 수정하여 제시한 프로그램을 사용하였다. 흐름계산 부모형은 x-z 면에서의 연속방정식과 Reynolds의 운동방정식을 기본방정식으로 한다. 흐름부모형으로 파랑궤적도, 전단응력, 압력의 분포를 계산하였다. 모형실험결과 중 수직방향궤적도는 관측자료와 잘 일치하였다. 퇴적물이동 부모형은 부유사의 이류확산을 나타내는 식을 기본방정식으로 한다. 수치기법은 분리기법을 이용하며, 모래결 표면으로부터 퇴적물이 연행되어 유체내로 투입된다. 규칙파랑 실험조건에 수치모형을 적용한 결과, 부유사농도의 연직분포가 Deltaflume의 실험자료와 유사하게 재현되었다. 가상적인 불규칙 파랑조건에 모형을 적용한 결과 부유사농도의 높게, 부유사확산 범위가 더 넓게 예측되었다.

• 물과 미래
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• 제29권3호
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• pp.129-142
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• 1996

본 연구는 일점 측정을 토대로 연직 유사 농도 계산시 예상되는 입력 자료의 부정확함 때문에 발생하는 오류의 크기를 연구하였다. 오류 가능성이 있는 원인인 채취기의 위치, 수면 및 하상고도, 침강 속도, $\beta$ 와$\kappa$ 값은 미국 리오그란데 강으로부터 얻는 자료를 사용하여 비교, 검증되었다. 그 결과 일점 부유사 채취를 토대로 간편한 유사 농도식과 속도 분포식을 사용하여 평균 유사 농도를 산정할 수 있었다. 이 계산 중에서 가장 불확실한 점은 부유사의 연직 유사 분포식에서 Rouse수인 z였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제14권3호
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• pp.222-231
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• 2002

ADP는 음향의 Doppler효과를 이용하여 층별 유속과 유향을 측정하는 장비이며, 최근에는 반사음향의 강도로부터 부유 퇴적물의 농도측정이 가능하다고 제기되고 있다. 본 연구에서는 염산 인근의 한 정점에 ADP 기기를 설치하고 자료를 수집하였다. 부유사 농도를 분석하기 위하여 해수 분석을 통한 음향계수를 정한 후 보정된 음향강도를 이용하여 부유사 농도를 구하였다. 관측된 부유사 농도분포 식은 해석해와 비교하였으며, 농도변화의 경향에 대해서는 비교적 양호한 결과를 나타냈다. 또한, 관측기간 동안의 부유물질의 이동량에 대한 정량적 결과를 얻었으며 ADP를 활용한 연직방향의 부유입자 농도변화를 관측할 수 있음을 보였다.

• 물과 미래
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• 제13권4호
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• pp.33-40
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• 1980

해안지형 변화의 주원인인 부유사에 대한 연구가 이론적·실험적으로 다소 있었으나 그의 성질을 완전히 해석하기에는 상당한 난점이 있다. 그 이유는 자연상태의 변형인자들이 너무 많고 서로 복합적으로 연합되어 있어 실험실내에서는 실험할 때 고려되어야 할 많은 인자들의 제약이 뒤따르며, 실제 해안에서의 실측은 많은 인력 및 경비와 시간적·공간적 제약이 수반되기 때문이다. 본 연구는 미소진폭파에 의한 비정상 확산방정식을 해석하여 부유사 농도의 시간적 변화와 연직농도분포 및 침강속도의 영향을 밝힘으로써 부유사의 기초적 성질을 규명하는데 목적이 있다.

• 물과 미래
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• 제24권2호
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• pp.71-79
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• 1991

한 시험하천에서 평균유속, 수면경사, 통수단면, 수온 등 수리량과 부유사 농도, 부유사 및 하상도의 입경분포 등 유사량을 측정하였다. 측정 대상하천은 남한강의 제1지류인 청미천으로, 경기도 한평교 지점과 장호원의 원부교 지점을 택하였다. 청미천은 그 하상이 완전히 모래로 구성된 하천으로 전형적인 충적하천으로 간주된다. 본 연구에서 측정된 자료의 주요 분석결과는 다음과 같다: 1)시험하천의 경우, 홍수시에만 실질적인 유사이동이 있다; 2)수위-유량관계는 특히 저수시에 자주 변한다; 3)유량의 증가에 따라 하천의 마찰 역시 증가한다; 4) 평수나 저수시에는 부유사중에 이토나 점토가 지배적이나, 홍수시에는 모래가 지배적이다; 5) 유속및 부유사 농도의 연직분포는 각각 Prandt1-von Karman의 대수분포식과 Rouse의 지수분포식으로 표시될 수 있다. 이상의 결과들은 청미천에서의 측정결과에 의한 것이나, 이는 청미천에 국한되지 않고 하상이 모래로 구성된 충적하천의 경우 일반적으로 적용될 것으로 유추된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.13-23
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• 1984

본(本) 연구(硏究)의 목적(目的)은 조류(潮流)에 의한 부유사(浮遊砂)의 확산(擴散)현상에 대하여 2차원 비정상확산(非定常擴散)방정식을 유한차분법(有限差分法)을 이용하여 부유사의 농도분포(分布)를 계산할 수 있는 수치모형(數値模型)을 개발하는데 있다. 바닥으로부터 부상량(浮上量)의 계산은 개수로에서 얻어진 공식(公式) 이용하였으며, 확산계수는 Coleman의 경험공식(公式)을 사용하였다. 특히, 침강속도 감쇠효과와 연직유속이 고려되었다. 여러 가지 경우의 계산예(計算例) 통하여, 유속조차, 연직유속, 침강속도의 감쇠효과 같은 각(各) 변수(變數)들이 부유사의 농도분에 미치는 영향이 검토 되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.25-25
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• 2021

점착성 유사는 비점착성 유사에 비해 1차입자의 크기가 작아 1차입자간의 점착력이 중요한 역할을 하는 유사를 말한다. 점착성 유사는 비점착성 유사에 비해 크기가 작아 입자의 전자기적 점착력의 영향을 무시할 수 없으므로 점착력으로 인해 입자들은 서로 응집하는 동시에 입자들 간의 충돌에 의하여 파괴되는 과정을 거친다. 이러한 응집과 파괴가 지속되는 일련의 과정을 응집현상이라 한다. 점착성 유사는 응집과정을 통해 일차입자보다 크기가 크며 수십 개에서 수천 개의 일차입자와 물의 덩어리인 플럭을 형성하게 된다. 흐름 내 존재하는 플럭의 응집현상에 가장 지배적인 영향을 미치는 인자로 난류 거동이 알려진 바 있다. 본 연구에서는 난류 거동에 따른 점착성 플럭의 입도분포 변화를 살펴보고자 하였으며, 점착성 유사 입도분포 모형을 개발하였다. 수치모형의 개발은 확률과정(또는 추계과정)의 개념을 바탕으로 한다. 점착성 유사의 응집현상을 구성하는 응집과정은 다양한 연구를 통해 메커니즘들이 규명된 것과 달리 파괴과정은 난류로 인해 발생하며 무작위한 것으로 여겨진다. 무작위한 플럭의 파괴과정을 확률과정으로 가정하고 매개변수 중 하나를 대수정규분포를 따르는 난수로 고려하였다. 개발된 모형의 검증은 연안지역에서 점착성 플럭의 거동을 측정한 연구결과와의 비교를 통해 수행하였으며, 흐름 유속의 연직분포와 유사 농도의 연직분포, 응집현상 이후 플럭의 평형크기와 입도분포가 모두 합리적으로 계산되는 것이 확인되었다. 더불어 모의 결과에서는 대수정규분포를 따르는 동일한 난수를 적용하였음에도 불구하고 하상으로부터 거리가 가까워짐에 따라 플럭입도분포가 단봉분포(Unimodal Distribution)와 이봉분포(Bimodal Distribution)가 모두 계산되는 것으로 나타났다. 이는 모형의 개발과정에서 플럭의 가능 최대 크기를 콜모고로브 길이규모로 제한한 것과 관련이 있다. 난류 흐름 내 존재하는 플럭의 크기가 응집현상을 통해 난류의 콜모고로브 길이규모까지 성장하는 경우, 난류의 전단응력이 급격하게 증가하여 파괴과정이 활발해지고 응집과정이 저하된다는 것은 널리 알려진 사실이다. 이러한 사실을 바탕으로 플럭의 가능최대 크기를 콜모고로브 길이규모로 제한하였으며, 하상으로부터의 거리에 따라 콜모고로브 길이규모의 변화로 인해 콜모고로브 길이규모 부근에서 하나의 최빈값이 추가로 나타나는 것으로 이해된다. 수치모의 결과로부터 얻어진 콜모고로브 길이규모와 입도분포 형태의 상관관계를 보다 정확하게 이해하기 위해 실측 자료들을 검토해 본 결과, 균질한 재료를 이용한 실험실 실험결과에서 플럭 이봉분포의 최빈값이 콜모고로브 길이규모와 일치하는 것이 확인되었다. 연안지역에서 측정을 수행한 자료들에서도 이봉분포 또는 다봉분포와 콜모고로브 길이 규모와의 상관성을 찾아볼 수 있었다.