• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.362-366
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• 2008

본 연구에서는 천변저류지 조성에 따른 홍수기의 홍수위 저감효과와 조성된 천변저류지를 비 홍수기에 습지로 활용 가능한가를 검토하기 위한 수문분석에 의한 저류지내 유지유량을 분석하였다. 대상유역은 경남 창녕군에 위치하고 있는 토평천 유역에 위치한 우포늪 주변지역이다. 홍수기의 홍수위 저감효과를 분석하기 위해서 1차원 수리모형인 HEC-RAS 모형의 부정류 해석을 이용하였으며, 비 홍수기의 습지로의 활용 가능성을 검토하기 위한 수문분석은 SWAT 모형을 이용하여 수행하였다. HEC-RAS 모형을 이용한 홍수위 저감효과 분석은 천변저류지 조성 위치와 크기에 따른 시나리오별로 모의를 수행하였으며, 각 시나리오별 홍수위 저감효과를 분석한 결과 최대 약 56cm 정도의 홍수위 저감효과를 나타내는 것으로 분석되었다. SWAT 모형을 이용한 수문분석은 조성된 천변저류지가 습지로 활용 가능한가를 검토한 것으로써 2004년 8월 1일 $\sim$ 2005년 7월 31일까지의 모의 기간에 대한 물수지 분석을 수행하였으며, 이를 통하여 천변저류지 조성지역의 수심변화를 분석하여 1년간의 유지유량을 검토하였다. 물수지 분석 결과 1년 동안에 천변저류지의 최저수심이 1.3m 정도 유지되는 것을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.32-32
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• 2016

정부는 1999년 제정된 연안관리법에 따라 2000년부터 시행 중인 '연안정비계획' 등을 통하여 연안 침식 대응사업을 지원하고 있다. 그러나 연안의 개발은 지속적으로 일어나고 있으며 그 중 동해항 3단계 북방파제 축조공사가 내년 3월 중으로 착공할 것으로 예상된다. 동해항 3단계 개발사업은 동해항을 환동해권 물류 중심 거점 항만으로 육성하기 위해, 오는 2020년까지 대규모 항만개발과 방파제 등이 축조될 예정이다. 이에 따라 본 연구에서는 동해항 3단계 개발사업의 추진에 따른 인근해변의 해안침식 저감대책 방안으로 해안선 및 수심 변화를 예측하고자 한다. 동해항 인근의 추암 해수욕장부터 삼척 해수욕장까지 대상지역 N-line 모델 적용 및 Case분석을 실시한다. 해안선 변화는 Polar coordinate에서 개발된 One-line 모델에 회절 효과를 반영하고 해빈 경사와 쇄파고에 따라 횡단 방향으로 발생하는 표사로 인한 추가적인 해안선 변화 효과를 반영하여 입사파고 변동에 따른 단기적인 해안선 변화의 변동 폭을 제공한다. 연평균 입사 파고에 따라 형성되는 연안방향 표사로부터 해안선이 변동하며 이 해안선을 기준으로 연평균 파고에 따른 전진 폭과 최고 파고에 따른 침식 폭을 제시한다. 동해항 개발 전 변화 예측 모델링과 동해항 개발 후 변화 예측 모델링을 통해 개발에 따른 장래 해안선의 변화 예측 모델링 결과 분석 및 검토를 실시, 동해항 인근 지역에 적합한 해안선 유지관리 방법 결정 및 제안을 하는데 도움을 줄 것이라 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.91-91
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• 2022

하천 합류부에서 수체의 흐름은 매우 역동적으로 변화하며 합류부의 복잡한 3차원 흐름과 난류 구조는 2차류(secondary currents)의 강도변화, 전단층(shear layer)의 뒤틀림 그리고 재순환구역(recirculation zone)의 발생 등 합류부에서의 독특한 특징을 형성한다. 이러한 특징들의 변화는 수체의 흐름구조 뿐만 아니라 하천으로 유입된 오염물의 거동에도 영향을 준다. 기존의 합류부 연구들은 주로 본류와 지류의 합류각이나 유량비에 차이를 두어 합류부의 특징 변화를 모의하였다. 하지만 실제 자연하천에서 홍수방지를 위한 수심확보, 건축자재의 골재수집 등 다양한 목적으로 수행되는 본류의 준설작업으로 인해 발생하는 본류와 지류의 하상면 단차 또한 합류부의 특성에 영향을 미치는 주요한 인자 중 하나이다. 단차가 커짐에 따라 증가하는 지류수체의 낙차는 이차류의 강화를 야기하며 이는 합류부에서의 유속구조를 변화시켜 흐름을 가속시키거나 지체시키며 오염물의 혼합에 영향을 미친다. 본 연구에서는 3차원 수치모의를 통해 90도로 합류되는 수로에서의 흐름구조와 오염물의 혼합에 단차비와 유량비가 미치는 영향을 모의하였다. 유동장 해석을 위해 3차원 RANS (Reynolds-averaged Navier-Stoke) 방정식을 사용하였으며 난류해석은 k-𝜔 SST 모델을 이용하였다. 본류의 경우 11.4m의 수로 연장을 갖고, 하폭은 0.3m이며 수심은 단차의 크기에 따라 변화한다. 지류의 경우는 수로연장 1m, 하폭 및 수로깊이는 0.1m이다. 수치결과의 검증을 위해 이주하(2013)이 수행한 실내 합류수로의 실험결과를 이용하였다. 모의결과를 통해 파악한 합류부의 흐름특성을 이용하여 적절한 2차원 분산계수를 산정한다. 자연하천에서 오염물의 혼합거동을 효과적으로 모의하기 위해 수심 평균된 2차원 이송-분산모형을 이용하는데 이때 적절한 분산계수의 산정이 필수적이다. 본 연구에서는 합류 후 흐름방향에 따라 분산특성이 상이한 구간을 구분하여 분산계수를 산정하였으며 이를 통해 오염물의 거동을 정확하게 모의하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.608-612
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• 2008

최근 들어 지구 온난화 및 이상기후 현상에 의해 전 세계적으로 국지성 호우가 빈번히 발생되어 댐과 같은 수공구조물의 월류량 증대를 위한 연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다. 외국에서는 이러한 월류량 증대를 위해 Labyrinth 위어를 이용하고 있다. 또한 labyrinth 위어는 이외에 수질개선 및 수심유지 효과가 있다. Labyrinth 위어는 평면상의 단면 형상이 직선이 아닌 위어로 정의된다. 본 연구에서는 실무에서 가장 많이 이용되고 있는 사다리꼴 labyrinth 위어의 유량특성을 분석하여 월류량 증대효과를 분석하고자 한다. labyrinth 위어의 복잡한 흐름현상을 구현하기 위해 수리모형실험을 수행하였다. 수리모형실험은 사다리꼴 labyrinth 위어의 다양한 형상을 고려하기 위해 벽체와의 사이 각($\alpha$)을 $6^{\circ}$, $8^{\circ}$, $10^{\circ}$, $15^{\circ}$, $25^{\circ}$, $35^{\circ}$로 적용하였다. 또한, 수리모형실험에서 수심 변화는 전수두와 위어 높이의 비를 0.05에서 0.75범위로 수행하였다. 본 연구에서는 수리모형실험 결과를 유량비와 유량계수 곡선을 이용하여 월류량 증대효과를 분석하였다. 그 결과, 사다리꼴 labyrinth 위어의 유량비는 $\alpha$가 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 labyirnth 위어의 유량을 산정할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.2170-2174
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• 2008

기후상승으로 해수면의 상승으로 인해 삼면이 바다로 둘러싸인 지형적 특성을 가진 우리나라 연안에 파도로부터 시설물의 보호가 중요한 요인으로 꼽히고 있다. 파의 에너지를 저감하여 연안에 위치한 시설물 보호에 많은 연구가 진행되고 있다. 여기서 다루게 될 수중방파제와 다공성 소파장치는 반사와 수심의 변화에 따른 분산효과로 입사파의 에너지 감소를 통해 연안에 위치한 구조물과 배후시설에 대한 피해를 줄이는데 주목적이 있다. 사다리꼴 수중방파제의 전 후면의 기울기를 변화시키며 장주기파의 입사파와 투과파에 대한 연구가 Chang과 Liou(2004)에 의해 연구되었고, 수직 다공성 소파장치의 두께를 변화하며 반사계수와의 상관 관계에 대한 연구가 Madsen(1983)에 의해 진행되었다. 본 연구에서는 해석해를 통해 수중방파제와 다공성 소파장치가 있는 경우에 투과파와 소파장치 전 후면에서의 처오름 높이의 변화에 대해 알아보고, 그에 따른 관계를 알아보고자 한다. 구간은 각각 수심이 일정한 지역과 변화하는 지역, 다공성 소파제가 있는 지역으로 설정하여 각 구간마다 해석해를 적용하여 파고를 측정하였다. 측정된 파고를 이용하여 투과율은 수중방파제를 통과한 입사파와 투과파의 관계를 통해 측정할 수 있다. 수중방파제를 투과한 파는 다공성 소파장치를 통과하면서 파고가 급감하는 현상을 다공성 소파장치 전 후면에서 측정되는 파고를 통해 알 수 있다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.2 no.1
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• pp.51-57
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• 1990

Based on second-order Stokes wave and parabolic approximation, a refraction-diffraction model for linear and nonlinear waves is developed. With the assumption that the water depth is slowly varying, the model equation describes the forward scattered wavefield. The parabolic approximation equations account for the combined effects of refraction and diffraction, while the influences of bottom friction, current and wind have been neglected. The model is tested against laboratory experiments for the case of submerged circular shoal, when both refraction and diffraction are equally significant. Based on Boussinesq equations, the parabolic approximation eq. is applied to the propagation of shallow water waves. In the case without currents, the forward diffraction of Cnoidal waves by a straight breakwater is studied numerically. The formation of stem waves along the breakwater and the relation between the stem waves and the incident wave characteristics are discussed. Numerical experiments are carried out using different bottom slopes and different angles of incidence.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.24 no.3
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• pp.179-188
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• 2012

Performance analyses of vertical breakwaters were conducted for fictitiously designed breakwaters for various water depths to analyze the influence of climate change on the structures. The performance-based design method considering sea level rise and wave height increase due to climate change was used for the performance analysis. One of the problems of the performance-based design method is the large calculation time of wave transformation. To overcome this problem, the SWAN model combined with artificial neural network was used. The significant wave height and principal wave direction at the breakwater site are quickly calculated by using a trained neural network with inputs of deepwater significant wave height and principal wave direction, and tidal level. In general, structural stability becomes low due to climate change impacts, but the trend of stability is different depending on water depth. Outside surf zone, the influence of wave height increase becomes more significant, while that of sea level rise becomes negligible, as water depth increases. Inside surf zone, the influence of both wave height increase and sea level rise diminishes as water depth decreases, but the influence of wave height increase is greater than that of sea level rise. Reinforcement and maintenance policies for vertical breakwaters should be established with consideration of these results.

• Proceedings of the KSRS Conference
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• 2006.03a
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• pp.232-235
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• 2006

해저 해빈모래가 다량 유실되어 이 지역의 장기관리를 위해 침식구간에 대한 지속적인 모니터링 작업이 필요하다. 그러나 각 구청은 지형변화 분석 작업 없이, 양빈작업에 급급하고 있어 장기효과가 나타나지 않고 있다. 그러므로 본 연구는 수심측량 및 GPS 측량을 통해 해저 해빈지대의 정확한 공간자료를 구축, RS GIS 기법을 도입하여 지형변화를 정량 정성적으로 탐지 분석하였다. 연구 결과, 해운대 해저지형은 과도한 도시개발과 하천복개공사로 지난 25년간, 평균수심 0.40m, 수표면적 $11,028m^2$, 수중체적 $2,207,884m^3$ 가량 침식되었다. 해빈지형은 지난 5년간, 평균고도 0.27m, 총면적 $6,501m^2$, 총체적 $25,667m^3$ 가량 퇴적되었다. 이의 원인은 지오그리드의 설치로 해빈모래가 서측까지 도달하지 못하고, 계절영향으로 사료된다. 본 연구는 해저 해빈지형의 정확한 측량작업으로 해안 및 지형변화에 관한 모니터링 작업을 실시하여 연안침식 현황을 분석하고, 양빈작업 및 안전한 해양레저 활동, 해수욕장 관리에 필요한 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.41 no.2
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• pp.131-142
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• 2022

In order to examine the possibility of horizontal simulations of acoustic waves on the environments of big water depth variations, this study introduces a 3-dimensional model based on the pababolic equation. The model gives approximated solutions by separating the cross- and non cross-terms in the equation. Assuming artificial bathymetry (25 km × 4 km) with a source frequency 75 Hz, the simulations give clear horizontal refractions on the transmission loss distributions. The degree of refractions shows non-linear increase along the propagating range and proportional increase with water depth along the cross range. Another simulations with the real bathymetry (25 km × 8 km) also give clear horizontal refractions. The horizontal distributions present little difference with the depth resolution variations of the same data source because the model gives interpolations over the depth data before simulations. Meanwhile, the horizontal distributions show big difference with those of different data sources.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.709-709
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• 2012

보는 하천을 횡단하는 대표적인 수공구조물로써 수위를 유지하여 각종 용수의 취수 기능 및 주운 기능을 가지고 있다. 그러나 보를 설치할 경우 상류부의 유속이 점차 감소하여 유사 퇴적이 일어나며, 흐름 정체에 따른 수질 저하 및 수위 상승의 원인을 제공한다. 이러한 보의 단점을 개선하기 위해 래버린스 보에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. Hay 등(1970) 연구에 따르면 래버린스 보의 월류능력은 동일 수두 조건에서 선형 보보다 높은 특성을 가진다. 또한 Tsang(2000) 연구에 따르면 큰 유량 및 낮은 월류고 조건에서 폭기 효율이 뛰어난 것으로 나타났다. 박호상(2009) 연구에 따르면 경사형 마루 래버린스 보가 일반형 래버린스 보의 수심유지 범위보다 더 크며, 산소전달효율도 더 높은 것으로 나타났다. 그러나 기존 보에서 발생되는 유사퇴적 및 흐름정체 등의 문제는 여전히 존재하였다. 이와 관련하여 본 연구에서는 유사의 연속성을 유지하고 흐름의 정체를 해소하는 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보(현대건설, 2011)를 제안하였다(그림 1, 2 참조). 본 연구에서는 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보의 홍수안정성 및 유사연속성에 대한 효과를 3차원 수치모형(FLOW-3D)을 통해 분석하였다. 수치모의에 사용된 수로 연장은 9.25 m이고 폭은 0.82 m이며, 상류의 수심변화에 따라 수치모의를 수행하였다. 수치모의 결과 에너지 감세 효과와 상류의 수심을 유지하는 효과가 나타났다. 또한 이격된 벽체로 흐르는 유속에 의해 래버린스 보 내의 마찰속도가 증가하였다. 이러한 결과, 퇴적방지 구조를 구비한 래버린스 보가 홍수 안정성 및 유사배제에 효과가 있는 기술로써 가능성이 있는 것으로 판단된다. 향후, 수리모형실험을 통한 연구가 수행된다면 수리특성에 관한 기초자료를 통해 설계 인자가 도출될 수 있을 것이며 나아가 기술의 상용화에도 크게 기여할 수 있을 것이다.