• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.89-89
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• 2020

본 연구에서는 GPU 가속화 기반의 Boussinesq 모형인 Celeris Advecnt에 수심 적분된 2차원 이송-확산방정식을 추가하여 인터렉티브 시스템 기반의 추적자 이동 모형을 개발하였다. Celeris Advent는 최초로 개발된 인터렉티브 시스템을 갖춘 Boussinesq 모형으로, 시뮬레이션 중에 사용자가 모형의 파라미터뿐 아니라 모델 도메인 내 수위 및 수심을 바꿀 수 있다. 이를 통해 사용자는 모의가 진행되는 도중에 모델의 안정성 및 효율성을 위해 시간 간격을 조정할 수 있을 뿐 아니라 방파제 설치 등과 같은 지형 변화를 고려하기 위해 도메인 내 격자별 수심을 조정할 수 있다. 본 연구에서는 연안에서의 추적자 이동 모의를 위해 Boussinesq 방정식과 더불어 이송-확산방정식을 풀이하는 추적자 이동 모형을 개발하였다. 추적자의 확산항의 경우 분자 자체의 확산과 더불어 쇄파에 따른 난류 확산을 고려하였다. 난류 확산계수는 슈미트 수를 1로 두어 와동점성계수와 동일하게 두었으며, 와동점성은 단순화된 형태의 쇄파모형을 고려하여 계산하였다. 쇄파모형의 고려로 인해 이송-확산방정식과 더불어 운동량 방정식에서도 쇄파에 따른 운동량 소산이 고려되었다. 마지막으로, 추적자 농도에 대한 인터렉티브 시스템을 추가하여, 모델 구동 중에도 사용자가 수심적분된 추적자 농도를 조정할 수 있도록 하였다. 기수행된 2개의 수리실험 조건과 관측값을 이용하여 벤치마크 테스트를 수행하였으며, 관측값과 대체로 일치하는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.698-702
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• 2009

본 연구는 강원도 영서지방의 지방하천을 중심으로 수리특성 및 교각제원 등을 조사하여 기존 세굴심 산정식의 산정 값과 모형실험 산정 값을 비교 검토 하였으며, 또한 교각의 세굴에 영향을 주는 인자에 대하여 통계학적 방법인 민감도 분석을 하였다. 이에 따른 분석결과 기존 세굴심 산정식의 경우 전체 적으로 교각 크기가 커지면서 산정 값과 모형실험 산정 값간의 편차가 $1.09%{\sim}63.98%$ 를 보이고 있어, 강원도 하천의 경우 기존 세굴심 산정식을 적용하여 산정하기에는 적합하지 않은 것으로 판단되었으며, 기존 세굴심 산정식 중 교각크기만으로 형성된 산정식의 경우 세굴심산정이 간편하기는 하나, 수리특성을 충분히 반영하지 못한 산정식의 경우 민감도가 크게 떨어지는 것을 확인 할 수 있었다. 모형실험 산정 값과 세굴심에 대한 민감도 분석결과, 교각크기 64%, 수심 36% 순으로 세굴심 발생에 유의적인 영향을 미쳤으며, 모형실험의 세굴심 값을 토대로 회귀분석을 통하여 강원도 하천에 적합한 세굴심 산정식을 제안 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.283-283
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• 2017

최근 사대강 사업 일환으로 4개강에 설치된 16개의 보들로 인하여 수심이 깊어지고 하폭이 넓어지는 등 많은 하천의 수리적 특성이 변화하였다. 최근 나타나고 있는 이상기후 등 자연현상의 변화는 수자원의 중요성을 다시 한번 잘 보여주고 있으며 특히 우리생활 속에 가장 가까이 있는 하천관리는 그 어느때보다 더 중요한 시점이라 하겠다. 과거는 물론 현재와 미래에 대한 체계적 하천관리를 위해서는 무었보다 하천의 각종 수리수문학적 특성을 대변하고 있는 자료의 축적과 관리와 분석이라 할 수 있다. 그러나 2012년 사대강 사업으로 인하여 사대강 본류 및 지류에 걸쳐 하도준설, 하도변화, 그리고 보 운영으로 인하여 기존의 각종 유량-수위, 유량-유사량관계식 등 하천계획에 필수적인 기초자료가 전무한 실정이라 해도 과언이 아닐 것이다. 2012년 사대강사업 준공이후 본류와 지류 등 많은 곳에서 각종 하천수리학적 기초자료 계측이 국가적으로 이루어지고 있으나 보 건설이후 하천의 설계홍수량에 해당하는 대유량의 유출이 발생한 적이 없고 그나마 측정된 자료수가 작아 분석된 각종 관계식은 통계학적으로 그 유의성을 담보하기 어려운 현실이다. 무엇보다 보 운영으로 인하여 유사이송의 연속성이 단절된 현 시점에서의 하도유사이송특성에 대한 이해는 하천운영 및 관리를 위해서는 절대적으로 필요한 기초자료이다. 따라서 본 연구에서는 현재 하천조건에 대하여 충분히 유의한 각종 수리수문학적 자료들이 누적되고 관계식들이 개발되기 전까지 적용할 수 있는 미계측 하천의 유사수리특성관계식을 개발하였다. 이를 위하여 현재의 본 운영룰에 따라 나타나는 수위-유량 관계로부터 소류력 등 하천수리학적 특성분석을 통해 하도의 유사이송특성을 지배하는 수리적 특성을 분석하였으며 보 운영이후 지금까지 계측된 각종 수리수문학적 자료와 함께 하천에서의 과거 수리수문학적 관계와 비교하여 유량-유사량 관계식을 개발하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.258-258
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• 2022

물넘이 형식에는 수문과 밸브로 조절할 수 있는 조절형식, 개수로 및 관수로 형식의 자연적으로 수위조절이 되는 비조절형식, 레버린스(Labyrinth), 피아노건반(Piano Key Weir), 사이펀(Siphon) 등의 특수형식으로 구분할 수 있다. 이 중에서 피아노건반 물넘이는 레버린스 물넘이를 피아노건반 모양으로 개량한 것으로 2003년 알제리 Biska 대학의 Quamane 교수에 의해 제안되었다. 제한된 물넘이 폭에 물넘이의 길이를 연장하여 방류능력을 증가시키는 효과를 나타내는 물넘이 형식으로 여수로의 월류수심을 낮게 유지하면서 방류량을 증가시킬 수 있다. 피아노건반 물넘이는 2006년에 프랑스에서 최초로 적용되었으며, 현재까지 약 30여 지역(프랑스, 베트남, 호주 등)의 댐에 적용되었다. 본 연구에서는 국내 저수지를 대상으로 여수로에 피아노건반 물넘이를 적용하여 방류능력과 수리적 안정성 검토를 위해 농어촌연구원 국제융합수리시험센터에서 수리모형실험을 수행하였다. 농어촌연구원은 2018년도에 기존 수리모형실험 시설을 확장하여 가로 250m, 세로 102m의 국내 최대규모의 실내 수리모형실험 시설을 준공하였고, 대형유사순환수로, 고정식 급경사수로, PIV 전용실험수로 등 기능별 7종의 실험수로를 갖추고 있다. 수리실험은 Froude 상사에 의한 축척을 적용하여 모형을 제작하였고, 기존의 수리시설과 하류하천까지 포함하여 70m(L)×20(B)×2m(H) 규모이다. 실험은 유량을 다양하게 변화시키면서 수위-방류량을 검토하였고, PMF 홍수위에서 방류량이 배제 가능한지 검토하였다. 또한, 물넘이의 안정성 검토를 위한 접근유속을 게측하였고, 물넘이를 통해 월류하는 흐름의 유황을 분석하여 수리학적으로 안정한 흐름이 발생하는지 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1827-1831
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• 2009

본 연구에서는 래버린스 형태 중 비교적 연구가 거의 되어 있지 않은 직사각형 래버린스 위어의 유량특성을 분석하여 월류량 증대효과를 분석하고자 하며 직사각형 래버린스 위어의 복잡한 흐름현상을 구현하기위해 수리모형실험을 수행하였다. 수리모형실험은 직사각형 래버린스 위어의 다양한 형상을 고려하기 위해 유효길이와 위어 폭 비(L/W)의 범위를 2, 4, 6, 8, 10으로 적용하였다. 또한, 수리모형실험에서 수심 변화에 대한 범위는 전수두와 위어 높이의 비를 0.05에서 0.75범위로 수행하였다. 직사각형 래버린스에 대한 유량 특성을 유량비와 유량계수 곡선을 이용하여 월류량 증대효과를 분석하였다. 그 결과, 직사각형 래버린스 위어의 유량비는 L/W가 증가할수록 감소하는 경향을 나타냈으며, 전수두 비$(H_t/P)$가 증가할수록 작아지는 경향을 나타냈다. 즉, 일반 선형 위어보다 월류량 증대하는 효과가 낮은 전수두 비에서 발생하는 것으로 분석되었으며, 월류량 증대를 위한 수공구조물 설계의 기초자료로 활용이 가능할 것이다. 향후, 유량계수를 예측하는 관련 식이나 기법을 개발하여 효과적으로 래버린스 위어의 유량을 산정할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.44-48
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• 2011

본 연구에서는 구조물 상치에 에어챔버를 설치하여 챔버 내부의 공기주입량에 따라 흘수심을 조절 할 수 있는 유공 및 투수성부유식방파제를 사용하였으며, 부유식방파제의 흘수심구간에 유공을 두어 내부의 흐름에 따른 에너지소산 효과를 수리모형실험을 통하여 분석하였다. 기존 연구에 의하여 선행되어진 부유식방파제의 형상은 구조물 제체의 입사면과 투과면이 막힌 형태의 연구가 대다수였으나, 계류라인의 장력에 따른 부체의 안정성을 고려하여 본 수리모형실험에서는 입사면 흘수심구간과 투과면 흘수심구간에 유공 및 투수층을 두어 진행하는 입사파랑을 일부 흡수하도록 하였다. 또한, 부유식방파제 흘수심단면의 내부에서 흐름변화에 의한 에너지소산 효과와 입사면과 투과면의 유공률 변화에 따른 방파성능을 무공 부유식방파제와 비교하며 효율성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.1376-1380
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• 2004

본 연구에서는 홍수범람지도 제작을 위해 사용되는 수치모형의 검증을 수행하고자 한다. 검증할 수치모형은 스위스의 Beffa에 의해 개발된 FLUMEN(FLUvial Modeling ENgine)으로서 수심 적분된 2차원 비선형 천수방정식에 불규칙 심각망을 이용한 유한체적법(finite volume method)이 적용된 수치모형이며 스위스, 독일, 오스트리아 등에서 홍수범람해석에 사용된 바 있는 모델이다. FLUMEN 모형의 검증을 위하여 범람해석시 가장 중요한 문제인 이동경계조건(moving boundary condition)을 포함하고 있는 원형섬에서의 고립파에 처오름높이를 계산하여 수리모형실험 결과와 비교한다. 수리모형실험은 미국 육군 공병단 산하의 해안공학연구소(CERC, Coastal Engineering Research Center)에서 수행되었으며(Liu 등, 1995) 수조의 중앙에 높이 0.625m, 해저지름 7.2m, 경사각 $14.04^{\circ}$의 원형섬이 위치한다. 본 연구 결과, 수치해석으로 계산된 섬에서의 실제 처오름높이와 입사파의 파고의 비(R/A)는 수리모형실험의 결과와 어느 정도 일치하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1397-1401
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• 2007

낙동강에 위치한 하회마을의 점사주는 상류에 안동 및 임하 다목적댐이 건설되면서, 수량이 조절됨에 따라 토사수리학적 특성이 상당히 변화되었으며, 식생이 발생하는 등 옛 모습을 상실해 가고 있는 지역이다. 이 연구는 낙동강의 중상류에 위치한 하회지구에 평면 이차원 하상변동 및 수질예측 수치모형인 KU-RLMS 모형을 적용하여 하회마을 앞의 점사주에 영향을 미치는 수리학적 특성 변화를 규명할 목적으로 수행하였다. KU-RLMS 모형은 하천 및 저수지의 국부적인 수리, 수질, 유사이동 해석을 위해 개발된 평면 이차원 비정상 수치모형이다. 직사각형 격자를 사용하는 유한차분법의 단점을 보완하기 위해, 흐름 계산을 위한 지배 방정식은 3차원 Reynolds 방정식으로부터 수심적분된 2차원 연속방정식과 운동량방정식을 불규칙한 경계를 현실적으로 모사할 수 있는 직교곡선 좌표계로 변환한 방정식을 사용한다. 안동다목적댐과 임하다목적댐의 방류량, 수공구조물 설치 여부 등을 고려하여 수치모의조건을 결정하였으며, 각 조건에 대한 흐름 변화특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.254-254
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• 2015

본 연구에서 사용한 부유식방파제는 상치의 공기주입량에 따라 흘수심을 조절할 수 있으며, 부유식방파제 입사면과 투과면에 하부슬릿을 두어 입사파랑의 제어가 가능하도록 고안하였다. 또한, 수리 모형실험에서는 카테너리(catenary) 계류시스템의 계류각 변화에 따른 장력특성을 분석하였다. 일반적으로 계류시스템은 계류점, 계류형상 및 인장정도에 따라 구분된다. 본 연구에서는 부유식방파제의 6자유도 운동 중 2차원운동에 따른 장력특성 분석을 위하여 4점 계류를 채택하였으며, 계류형상은 일정 동요량을 허용하지만 안전성이 높은 카테너리형을 적용하였다. 수리모형실험을 통하여 투수성 부유식방파제의 장력특성을 분석하고, 입사파랑 변화에 따른 계류시스템의 안전성을 분석한 결과, 투수성부유식방파제는 계류각 전 구간에서 무공형부유식방파제에 비하여 최대장력이 낮게 측정되었으며 안전성이 확보되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.506-510
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• 2017

최근 변화된 하천환경에서 대량 발생하는 조류는 다양한 수질 문제를 일으켜 이에 대한 관심이 점차 높아지고 있다. 특히 낙동강의 조류발생과 피해가 심화되면서 다양한 관련 연구가 폭넓게 수행되고 있으나, 본류와 지류가 만나는 합류부에서의 수리 수질 특성과 조류발생 간의 관계를 구명하기 위한 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 낙동강-남강 합류부에서 녹조대발생기 현장측정을 통해 합류부에서의 조류와 수리 수질 특성 간의 관계를 파악하고자 하였다. 측정결과 수심별 조류의 분포양상이 수채 내 수온 및 수질인자 분포에 따른 성층정도와 관계가 있음을 확인할 수 있었다. 또한 다양한 수질인자와 조류발생 간의 관계에 대한 분석을 통해 용존산소와 pH가 조류발생과 높은 상관관계를 보임을 확인할 수 있었다.