• 한국수산과학회지
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• 제38권5호
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• pp.316-322
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• 2005

In order to develop a floating breakwater, which can efficiently control long period waves, vertical plates are attached in pontoon. Wave control and dynamic behaviors of the newly developed vertical plates type are verified from numerical analysis and hydraulic experiment. As a result, for the wave control and energy dissipation, the newly developed vertical plates type is more efficient than the conventional pontoon type. For the floating body motion, the wave transmission, depending on incident wave period, is decreased at the natural frequency. Dimensionless drift distance has similar trend of the reflection rate of wave transformation near natural frequency except maximum and minimum values. Dimensionless maximum tension is 17 percent of the weight of floating breakwater in case of the conventional pontoon type and 18 percent or 14 percent in case of the newly developed vertical plates type. Thus, it is shown that the wave control is improved by the vertical plates type. In addition, by adjusting the interval of the front and back vertical plate, we would control proper wave control.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.276-276
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• 2017

홍수 시 하천의 급격한 유량증가로 인하여 하상의 변화를 야기할 수 있으며, 이를 저감하기 위한 하천사업에는 자연친환경적이고 고유속흐름에서도 변동되지 않는 하상재료를 도입한 연구들이 다양하게 진행되고 있으며, 과거 제방보호 기능만을 가진 단순한 호안에서 식생을 이용한 다양한 종류의 호안공법이 개발되어 각종 하천에 도입되고 있다. 호안공법을 도입할 때 고유속흐름과 식생의 유무에 따라 하천의 흐름에 미치는 영향을 파악하는 것은 하천설계에 있어 중요한 부분이다. 최근에는 기후변화로 인한 극우강우가 많아지고 호안의 안정성을 위한 평가기법이 제시되지 않기 때문에 호안사면의 수리학적 안정성과 지반공학적 파괴거동의 적절한 평가가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 식생 유무에 따라 유속, 레이놀즈수, 바닥전단응력 등을 산정하여 흐름특성을 파악하고 호안 및 제방에 대한 적용성을 검토하고자 실험연구를 진행하였다. 실험에 사용된 재료는 모래, 식생점토. 본 연구를 위해 자체적으로 양생시킨 잔디를 이용하였으며, 실내 고속수로 실험 장치를 이용하여 유속의 변화에 따라 실험을 실시하였다. 이를 통해 초기상태의 재료와 세굴 이후의 세굴심을 비교하여 고유속흐름에서의 식생 유무에 따른 하상재료 유실변화 정도를 비교하고자 하였다.

• 터널과지하공간
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• 제18권1호
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• pp.44-57
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• 2008

본 연구에서는 암반의 수리적 거동을 다공성매체로 간주하고 개별균열 연결망을 통해 구해진 암반의 등가수리전도도와 수리이방성을 입력 자료로 하여 유한요소법 프로그램을 사용한 2차원 수리해석을 수행하였다. 입력변수에 의한 결정론적인 해를 얻게 되는 연속체 해석의 단점과 입력자료의 불확실성을 보완하기 위하여 입력변수에 대한 민감도 분석을 실시하고, 터널과 단층파쇄대의 다양한 위치관계를 고려한 가상의 시나리오 단면에 대하여 해석을 수행하였다. 이때 암반의 포화 불포화 특성을 반영하기 위한 수리전도도함수와 체적함수율 함수를 구하여 해석에 반영하였다. 해석대상지역은 경부고속철도 13-3공구, 원효터널의 고산 습지(무제치 3늪, 대성뒷늪, 대성큰늪) 하부통과구간과 간천계곡하부 통과구간으로서 부정류 해석을 통하여 터널 굴착 후 10년 경과시까지의 터널 내 유입수량과 인접지역의 지하수위를 살펴봄으로써 수리학적 안정성과 습지 및 계곡에 미치는 영향을 검토하였다. 그라우팅을 시행하지 않은 경우에는 무제치늪과 대성뒷늪 주변의 지하수위가 강하하지만, 그라우팅을 통해 수리전도도를 1/50 이하로 감소시킬 경우 지하수위는 강하하지 않는 것으로 나타났다. 그리고 단층파쇄대가 터널에 인접하여 위치하더라도 터널을 관통하지 않는 경우에는 단층파쇄대가 터널내 유입수량에 미치는 영향은 크지 않은 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.251-260
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• 2002

지오텍스타일 튜브공법은 고강도 토목섬유인 지오텍스타일을 튜브모양으로 봉합하여 수리학적 방법이나 기계적인 방법으로 내부에 토사를 채워 구조물을 형성하는 공법으로, 지오텍스타일 튜브구조물은 지오텍스타일에 구속된 토사 체로 구성되며, 지오텍스타일과 토사의 복합거동 특성을 나타낸다. 또한, 구조물의 활용분야가 해안 및 호안 침식방지 구조물이나 방파제, 제방 등에 적용되어지므로 설계 및 안정해석 시, 지반공학적 검토와 파도에 의한 수리동역학적 검토가 필요하다. 본 연구에서는 지오텍스타일 튜브의 효율적인 안정해석방법에 대하여 분석하기 위하여, 방파제 (Breakwater), 이안제(Detached breakwater), 돌제(Groin)등과 같은 해안구조물의 경험 및 2차원 평형해석방법을 검토 및 적용하였으며, 해석결과의 실험적 분석을 위하여 이안제형태의 지오텍스타일 튜브에 대한 수리모형시험을 실시하였다. 본 연구에서 수행한 경험식 및 2차원 평형해석 분석은 기존의 수리모형시험을 통하여 도출된 경험식과 파도의 작용을 외력으로 한 2차원 평형해석이론을 적용.검토하였다. 또한, 수리모형시험을 통한 안정해석은 지오텍스타일 튜브의 형태(채움비율 변화), 유의파고(Significant wave height), 천단고(구조물 상부수심)의 확보유무 등의 해석변수조건을 적용하였다. 2차원 평형해석에 의한 지오텍스타일 튜브의 안정해석결과, 활동 및 전도에 대한 안정성은 튜브형태, 접지면적, 유의파고, 투영면적 등의 복합상관관계로 비선형적인 변화를 나타내었으며, 수리모형시험을 통한 안정성 검토결과, 경험식 및 2차원 평형해석결과와 근접한 결과를 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.415-420
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• 2009

공학 분야에 있어서 수치 해석적 연구가 많은 주목을 받고 있다. 경제적 측면을 비롯한 다양한 측면에 있어서 모의의 간편성으로 인해 하천에서의 수리학적 거동모의에 수치해석 모의 분석법이 쓰이고 있는데 모의결과의 비교 및 검증을 위해서는 현장 실험 혹은 모형실험이 선행되어야만 한다. 본 연구에서는 강재로 제작된 S자 형태의 만곡부를 두 개 갖고 있는 사행수로 실험 장치를 제작하여 두 가지 유량조건 (30, 60 ${\ell}$/sec.)과 두 가지 하류단 수위조건 (30, 40 cm)에 대하여 수평 2차원 유속분포 자료를 이용하였다. 유속장의 자료는 Sontek사에의 3차원 micro-ADV(Acoustic Doppler Velocimeter)를 이용하여 측정하였다. 주 흐름은 직선구간에서는 중앙에서 최대 유속을 나타내며, 좌우대칭적인 유속분포의 모습을 보이고, 만곡부에서는 수로안쪽을 따라 최대유속이 발생하였다. 이는 만곡부의 정점부분에서의 이차류 발생 및 소멸에 의한 연직방향 유속분포를 통해 발생되는 현상이라 사료된다. 또한 본 연구에서는 2차원 하천해석 상용프로그램인 RAMS (베타버젼)와 SMS를 이용하여 흐름해석을 수행하였다. 실험 자료와의 비교를 통하여 두 가지 상용프로그램의 경우 모두 다소 과대 산정되는 것을 알 수 있었고, 만곡부와 직선부의 유속분포에 대한 모의결과는 RAMS (RAM2)의 결과가 보다 실험결과와 잘 일치하는 것으로 분석되었다. 위와 같은 유속분포의 분석을 통하여 각각의 상용소프트웨어의 적용성을 비교해 보았으며 향후 오염물질 거동해석 모형을 실험수로에 적용하여 그 결과를 비교할 수 있을 것으로 예상한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.1480-1487
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• 2012

최근, 국내 탄광의 안전성이 향상되고 있으나 사고는 꾸준히 발생하고 있다. 대부분의 터널 지보는 I빔과 I빔을 연결하는 이음판 부분에서 지압을 견디지 못하고 파손이 발생한다. XX 탄광의 경우, 터널지보의 아치부가 일반적인 굽힘 거동이 아닌, 위쪽 방향으로 굽힘이 발생하고 있다. 이러한 경우는 터널지보에 수직하중 이외에 수평하중이 과대하게 작용하는 경우로 볼 수 있으며 이러한 수평하중은 지하암반의 급격한 변화에 의한 암반의 이완범위의 증가나 지하수의 누출 등으로 인한 수리학적인 요인 등의 복합적인 문제가 작용하여 나타난다. 따라서 본 연구에서는 위쪽 방향으로 굽힘을 일으키는 수평하중의 크기를 추정하기 위하여 실험계획법과 최적화 알고리듬을 적용하여 터널지보의 굽힘거동을 규명하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권1호
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• pp.37-47
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• 2014

본 연구에서는 하폭의 주기적인 변화에 의하여 교호사주와 복렬사주가 발생하는 수리학적 조건에서 주기적인 하폭변화에 의한 강제사주의 형성과정과 거동 특성을 2차원 수치모형을 이용하여 파악하였다. 하폭변화의 진폭이 크면, 사주의 파장은 짧아지고, 사주의 이동성은 크게 감소하였다. 교호사주가 발생할 수 있는 영역에서는 하폭의 변화에 대하여 강제효과가 크게 작용하며, 복렬사주가 발생할 영역에서는 하폭의 변화에 의한 강제효과가 상대적으로 작은 특성을 보여주었다. 복렬사주가 발달한 조건에서는 하도변화의 진폭 대 평균하폭의 비인 무차원 진폭이 0.25로 증가할 때 사주의 이동속도는 증가하지만, 이보다 크면 사주의 이동속도가 급격하게 감소하였다. 교호사주가 발생하는 조건에서는 사주의 파장 대하폭 변화의 파장 비인 무차원 사주의 파장이 증가할수록 사주의 이동속도가 증가하지만, 무차원 사주의 파장이 1에 가까운 경우에 사주의 이동속도가 급격하게 감소하였다. 즉, 사주의 파장과 하폭의 파장이 일치할 때, 하폭변화에 의한 강제효과가 강하게 작용하여 사주가 압박되기 때문이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.558-558
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• 2012

다수의 자연 하천은 유사 이동과 하안의 침식으로 인하여 사행 하천이 발생한다. 사행 하천에서의 이차류는 원심력, 편수위로 발생하는 중력에 의한 압력차, 그리고 난류로 인하여 발생하는 응력으로 인하여 형성되며 나선형 구조 형태로 표면 유속은 외부로 향하고 하천 바닥의 유속은 안으로 향하게 된다. 이러한 2차류의 형성은 주 흐름의 특성을 변형시킨다. 자연하천에서 2차류는 주 흐름의 15-25%의 크기를 가지고 있으나, 하상의 변화, 유사의 이동 등과 연관되므로 2차류의 영향을 정확히 해석하는 것은 수리학적으로 매우 중요하다. 본 연구에서는 사행수로에서 발생하는 2차류 거동을 수치모의를 통하여 수행하였다. 우선 2차류의 분석을 위하여 실험을 통한 결과물을 비교하였다. 자연 하천의 특성을 반영할 수 있도록 서일원(2006)이 수행한 S-자 형태의 실험 수로의 실험 결과를 분석하였다. 수치 모의를 위하여 3차원 전산유체역학 프로그램을 사용하여 사행수로의 2차원 유속 구조를 모의할 수 있도록 하였다. FLOW-3D 프로그램을 이용하여 실험 결과와 모의 결과를 비교할 수 있도록 하였으며 비교 후 보정을 실시하였다. 모의는 주로 LES (Large Eddy Simulation) 모형을 통해 이루어졌으며, 이를 통하여 실험에서 획득한 결과와 비슷한 유속구조 분포를 확인할 수 있었다. 보정 및 검증 후 수치 모의를 통한 유속 데이터를 이용하여 민감도 분석을 실행하였다. 이후로는 수로의 만곡부, 조도, 수심 등 인공수로의 조건을 변경하여 수치 모의를 수행하였다. 보정된 결과를 이용하여 추가적인 모의를 통한 유속 분포 구조의 비교가 이루어졌다. 이를 통하여 각 조건이 이차류의 크기에 미치는 영향을 확인할 수 있었으며, 모의를 통한 유속분포 결과는 대체적으로 실험을 통한 이차류의 연직분포 구조와 일치하였다.

• 터널과지하공간
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• 제28권3호
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• pp.258-276
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• 2018

정확하고 정량적인 현지 암반 수리특성 정보들은 고수압 조건 굴착 공동 주변의 수리 지질학적 거동에 대한 신뢰성 있는 평가에 필요한 핵심 인자들 중의 하나이다. 상부의 해수가 무한 수원으로 작용하는 해저지반 내 터널이나 암반 구조물 설계에서 계획 구조물의 규모와 작용 수압이 커질수록 수리특성 정보의 중요성은 크게 증가된다. 본 연구에서는 기존 수압시험 시스템의 부적절한 구성이나 부정확한 자료 획득과 관련된 제반 문제점들의 개선을 통해 고수압 해저지반에 최적화된 일체형 메인 프레임과 30 bar 급 완전방수구조 공내측정장치를 독자적으로 개발하였다. 수리특성 조사 시스템을 구성하는 개별 시험장치들을 단일 프레임에 통합함으로써 협소하고 위험요소가 많은 해상 시추용 플랫폼에서도 안전하고 효율적으로 시험을 수행할 수가 있게 되었다. 또한 유압유 이중 조절장치를 고안하여 공내 순 주입압력 기준 $2.0kgf/cm^2$ 이하 간격으로 정밀한 단계적 가압과 압력 유지가 가능하도록 하였다. 개발 장치들의 시스템 성능과 작동 안정성을 실증적으로 확인하기 위해 연구 시험공 2개소에서 현장 적용성 시험을 완료하였으며 제주 현무암 분포 지역 내 시험공 1개소에서 대표요소체적 규모 수리특성 시험을 성공적으로 수행하였다. 본 논문에서는 개발 장치들의 주요 특성들과 다양한 실내 및 현장 성능시험에서 획득된 주요 결과들을 간단히 소개하였다.

• 물과 미래
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• 제28권1호
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• pp.121-132
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• 1995

본 연구는 Siphon을 배수제어장치로 이용한 Cherepnov송수기의 거동을 예측할 수 있는 수학적모델을 구성하는데 목적이 있다. Cherepnov송수기의 작동과정은 23단계로 이루어진다. 송수기의 각 단계별 작동과정은 에너지방정식과 연속방정식을 이용하여 표현하였고 또 이를 계산하기 위하여 전산프로그램을 작성하였다. 본 연구의 결과로 얻어진 전산프로그램은 실험조건과 동일한 수리학적 조건 및 기하학적 조건을 입력하여 실행할 수 있었으며 그 결과는 실험에 의한 각 탱크의 수위곡선, 공기압곡선, 효율과 작동주기를 잘 재현하였다. 따라서 본 연구에서 구성한 수학적모델은 Cherepnov송수기를 설계하고자 할 때 송수기의 제원등을 검토하는데 유용하게 사용될 수 있으리라 판단되었다.