• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1794-1799
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• 2008

Labyrinth 위어는 평면상의 단면 형상이 직선이 아닌 위어로 정의된다. 이러한 labyrinth 위어는 월류량 증대, 수질개선, 수심유지 효과가 필요한 수공구조물에 이용되고 있다. 특히, labyrinth 위어의 수심유지 효과는 운하 및 하천에 적용될 경우, 관련 수공구조물의 수심 확보 측면에서 기여할 수 있다. 또한, 향후 운하 및 주운에 관심이 증대되고 있어 연구 가치가 충분하다. 본 연구에서는 주로 실무에서 이용되고 있는 사다리꼴 형상의 labyrinth 위어의 접근 수심변화에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 복잡한 labyrinth 위어의 흐름현상을 고려하기 위해 수리모형실험을 실시하여 분석하였다. 수리모형실험 조건은 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 높이비를 0.05에서 0.75범위로 수행하였다. 본 연구의 실험조건에서 연구된 결과, 사다리꼴 labyrinth 위어의 수심유지 효과는 일반 선형 위어에 비해 길게 나타났으며, 수심유지효과의 범위를 제시하였다. 이러한 결과는 수심 확보가 필요한 수공구조물의 기초자료로 활용될 수 있다. 향후 연구가 더 진행된다면, 수심유지 효과를 효과적으로 예측할 수 있는 관련 식이나 기법을 개발할 수 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.62-72
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• 2008

본 연구에서는 흐름에 수직한 방향으로 급격한 수심 변화가 존재하는 해역에서 점열원에 의한 열오염 분포를 예측할 수 있는 해석 모델을 개발하였다. 개발된 모델을 이용하여 열오염 분포에 있어 수심 변화와 흐름효과를 검토하였다. 계산 결과 흐름에 수직한 방향으로 수심 변화가 존재할 경우 수평 확산 플럭스의 증감으로 인해 수심 변화 경계를 가로지르는 열의 이동이 증가하거나 감소하는 것으로 나타났다. 조류와 동시에 잔차류 성분을 포함할 경우에는 이류에 의한 열오염 수송 효과가 증가하여 수심 변화 경계를 가로지르는 수평 확산은 상대적으로 감소하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.845-854
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• 1998

Ebersole(1995)의 접근법을 사용하여 Massel(1993)의 확장형 완경사방정식에서 유도되는 eikonal 식과 파랑 에너지전송식과 또한 파수의 비회전성을 이용하여 파랑변형을 예측하였다. 완경사방정식에 무시되었으나 확장형 완경사방정식에 고려된 고차의 수심변화 효과, 즉 수심경사의 제곱 및 수심의 곡률이 고려되면 수심변화가 심한 경우에 더 정확한 해석이 될 것이라는 예측이 수치실험 결과 제대로 나타나지 않았다. 이는 수심변화가 심한 경우 eikonal 식에서 고려된 회절의 효과가 제대로 반영되지 않아서 해석결과에 오류가 발생하는 것이 아닌가 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.40-41
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• 2011

동해를 전파하는 지진해일은 세계적으로 다른 지역에서 발생하는 지진해일과 비교하였을 때 상대적으로 파장이 짧고, 이에 비해 먼 거리를 전파한다. 그러므로 동해에서 발생한 지진해일의 전파에 대한 해석을 수행할 때 물리적인 분산효과가 매우 중요하다. 따라서 지배방정식으로 분산 효과가 충분히 고려된 선형 Boussinesq 방정식을 사용한다. 기존의 연구에서는 leap-frog 기법을 사용하여 선형 천수방정식을 차분할 때 발생하는 수치분산항에 분산 보정계수를 이용하여 선형 Boussinesq 방정식의 물리적 분산항과 같은 형태로 나타나도록 유도하여 수치모의를 수행하였다. 그러나 기존에 사용한 지배방정식은 수심이 일정하다는 가정을 통하여 유도된 것으로, 수심에 변화가 있는 실제 지형을 통과하는 지진해일에 대한 수치모의를 수행한 결과의 정확도에 문제가 생길 수 있다. 본 연구에서는 기존의 연구에서 발생할 수 있는 수심 변화에 따른 오류를 개선하기 위하여 바닥 지형이 1차원으로 변한다는 가정을 이용하여 지배방정식을 유도하였으며, 이로 인해 발생하는 수심 변화가 고려된 항을 기존의 분산보정기법에 추가하였다. 그리고 적용성을 높이기 위하여 수치모의 기법의 제한을 최소화하는 연구를 진행하였다. 본 연구에서 제안한 수정 기법이 수심이 변화하는 지형을 전파하는 지진해일 수치모의 과정에서 경사에 대한 분산효과가 충분히 고려되는지 확인하기 위하여 Gaussian hump를 이용한 가상 지진해일을 원형 천퇴 지형에 통과시켰다. 본 연구에서 사용한 지형을 통과하는 Gaussian hump에 대한 해석해를 구하는 방법이 존재하지 않으므로, Boussinesq 방정식을 직접 차분하여 푸는 FUNWAVE를 사용하여 동일한 조건 하에서 수치모의를 수행하였다. 비교 결과를 통하여 본 연구에서 제안한 기법의 정확도 향상을 확인하게 되면, 실제 지형을 통과하는 지진해일의 수치모의에 대한 활용성을 높일 수 있을 것이다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.107-115
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• 2009

일반적으로 래버린스 위어는 월류부의 평면형상을 변화시켜 월류 길이를 증가시킨 위어이다. 래버린스 위어는 월류량 증대 및 수심유지에 활용될 수 있으며, 수질개선에도 효과가 있다. 그러나 수공구조물로써 기능 및 설계조건을 고려할 수 있는 수심유지 효과에 관한 연구는 상대적으로 부족한 실정이다. 본 연구의 목적은 삼각형 래버린스 위어의 수심유지효과 범위를 제시하여 보다 효율적인 삼각형 래버린스 위어 설계가 가능토록 하는데 있다. 또한, 수심유지 효과는 수리모형실험 및 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하여 분석하였다. 이러한 결과, 본 연구에서는 삼각형 래버린스 위어는 시점부까지 전 범위에서 수심유지효과가 나타났으며, 위어 종점부까지 수심이 유지되는 범위($H_t/P=0.08\sim0.27$)를 정량적으로 제시하여 효율적인 설계가 가능하도록 하였다.

• 한국음향학회지
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• 제21권5호
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• pp.485-493
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• 2002

수심이 변하는 천해 환경에서 이동하는 선박방사소음의 광대역 간섭 유형을 고찰하였다. 수심 변화율이 일정한 음도파관에 대해 단열 모드 이론에 근거하여 거리-주파수 영역에서의 보강 (또는 상쇄) 간섭 발생 유형을 나타내는 음도파관 불변인자 (waveguide invariant index, β)를 유도하였다. 이를 이용하여 수심 변화에 의한 광대역 간섭 형태 변형을 해석하였다. 해석적 방법으로 고찰한 간섭 유형은 해상 실험과 수치 모델을 이용한 모의실험에서도 나타남을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권1호
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• pp.161-167
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• 2022

낮은 수심에 있는 수중보를 통과하는 해양파 문제는 수심이 낮아지면서 발생하는 Shoaling 효과, 이로 인한 비선형파의 간섭효과, 그리고 수중보를 통과한 후 수심이 다시 깊어지면서 발생하는 파주기 별 분산효과 등을 복합적으로 포함하고 있다. 따라서, 이 문제는 해양파의 이론적 접근이나 CFD의 유효성을 검증하는 좋은 사례로 많이 활용되고 있는데, 주로 규칙파에 대해서 시간영역에서의 파형변화를 수조실험 결과와 비교하여 분석한다. 본고에서는 주파수 영역에서의 에너지 스펙트럼 변화를 분석하여, OpenFOAM 등의 CFD를 적용함에 있어서 초기위상조건 등 별다른 제약이 없는지, 비선형파의 간섭효과로 인한 배음 주파수 간의 에너지 교환이 나타나는지 등을 연구하였다.

• 한국음향학회지
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• 제6권4호
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• pp.64-73
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• 1987

비균질한 천해에서의 저주파 수중음파의 전파 특성을 수치모델을 이용 분석하였다. 특히 전파매질의 비균질성이 독특한 대한해협의 겨울철 해수특성을 고려하여 음속의 수평변화, 저질두께 및 감쇠계수의 변화, 수심의 변화등 천혜의 독특한 환경 변화요인을 거의 망라한 경우를 모델로 삼았다. 음원과 수신기의 수심을 수면가까이에 둔 경우소위Mode function의 수심에 따른 특성에 의한 손실이 일반적인 손실원인보다 크게 나타났으며 Adiabatic approximation을 이용한 Mode coupling효과는 High Mode의 감쇠특성에 의해 천해에서의 모델 적용 가능성을 보여주었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.58-58
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• 2011

동해를 전파하는 지진해일은 다른 지역에서 발생하는 지진해일과 비교하였을 때 상대적으로 파장이 짧고, 파장에 비해 먼거리를 전파한다. 따라서 지진해일이 전파할 시 물리적인 분산효과가 매우 중요하다. 그러므로 동해에서 발생하는 지진해일을 수치모의 할 때는 분산효과가 충분히 고려될 수 있는 선형 Boussinesq 방정식을 사용한다. 그러나 이를 직접 풀 경우에는 상당히 많은 시간이 소비되며 효율적이지 못하다. 이와 같은 단점을 극복하기 위해 기존의 연구에서는 leap-frog 기법을 사용하여 선형 천수방정식을 차분할 때 발생하는 수치분산항을 선형 Boussinesq 방정식의 분산항과 같은 형태를 가질 수 있도록 분산보정계수를 사용하여 수치모의를 수행하였다. 하지만 이때 사용된 지배방정식은 수심이 일정하다는 가정을 이용하여 유도된 것이므로, 실제 경사가 있는 지형을 통과할 때의 수치모의 결과는 정확하다고 할 수 없다. 본 연구에서는 이를 극복하기 위하여 바닥 지형이 1차원으로 변한다는 가정으로 새로운 지배방정식을 유도하였으며, 수심변화로 인해 새로 발생하는 항을 기존의 분산보정기법에 추가하였다. 또한 수심이 변화는 지형을 통과하는 지진해일의 분산효과가 충분히 고려되는지 확인하기 위하여 Gaussian hump를 이용하여 가상 지진해일을 원형 천퇴지형에 통과시키는 수치모의를 수행하였다. 결과의 비교를 위한 정확해가 없으므로, 비선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분하여 푸는 FUNWAVE를 이용하여 동일한 조건으로 수치모의를 수행하였다. 수치모의 시 중심선에 4개의 가상 gage를 설치하였으며, 이를 통해 각각의 수치모의 실험에 대한 자유수면 변위를 관찰하여 비교하였다. 수치모의 결과에 대한 비교를 통하여 기존의 분산보정기법에 비해 본 연구에서 제안한 새로운 수치기법이 분산효과를 비교적 잘 반영하는 것으로 나타났으며, 비교적으로 실제 지형에 적용하였을 때 정확도 향상의 가능성이 높다고 판단하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.240-240
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• 2020

강우 시 우수관로 내부의 수리 거동(유속, 수위)에 영향을 미치는 대표적인 매개변수는 관로의 조도계수와 손실계수 등이 있다. 이 중 조도계수는 관로 내부의 퇴적 및 협잡물로 인한 조도높이 변화에 따른 관로 내의 수리학적 거동을 평가할 수 있는 매개변수이며 손실계수는 관로의 확대, 축소, 만곡 등에 의한 에너지 감쇄 효과에 따른 관로 내 수리학적 변화를 평가할 수 있는 매개변수이다. 본 연구에서는 서울시 주요 배수구역에 대해 관로 조도계수 및 손실계수 변화에 따른 수위, 유속 변동성을 SWMM으로 분석하였다. 연구에 적용한 대상 배수구역은 반포 02 (방배1), 안양천 13 (봉천1), 성내 05 (길동), 안양천 11(신림4), 반포 03 (방배2), 안양천 01 (오류1), 성내 03 (천호)로 총 7개 배수구역이다. 모형수행을 위한 조건으로 조도계수는 0.015 ~ 0.120 구간에 대해 0.003 단위로 증가시키며 총 12개 CASE를 적용하였으며 손실계수는 0.0 ~ 0.5 구간에 대해 0.1 단위로 총 6개 CASE를 적용하였다. 관로 수리특성에 따른 수심, 유속의 변화량 분석 결과는 관로 및 유역의 크기별로 변화의 폭이 매우 크므로 상자-수염그림(Box-whisker plot) 이용하여 중간값의 변화 정도를 검토하였다. 조도계수 증가에 따른 수심증가, 유속 감소치의 중간값을 분석한 결과 조도계수가 0.013에서 0.034로 증가 시 수심은 40.6% 증가하고 유속은 47.4% 감소하는 것으로 검토되었다(그림 1, 2). 한편, 손실계수 증가에 따른 수심증가, 유속 감소치의 중간값을 분석한 결과 조도계수가 0.0에서 1.6으로 증가시 수심은 15.7% 증가하고 유속은 15.0% 감소하는 것으로 검토되었다. 이상과 같은 연구의 성과는 우수관로 내부의 다양한 여건 변화가 강우 시 관로 내 수리특성에 미치는 영향을 판단하기 위한 기초 자료로 활용할 수 있으며 향후, 우수관로 모니터링 결과와 연계하여 유지관리 방안 수립에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.