• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1802-1806
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• 2009

최근 들어 국내외에서는 하천환경 및 생태서식처 기능을 갖는 자연형 하천으로의 복원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 하천복원의 범주에서 하천 내 설치되는 수공구조물에 대한 중요성이 많이 언급 되고 있는데 그 중 대표적인 것으로 수제를 들 수 있다. 하천 내 설치하는 수제(groyne)는 제방보호 및 유로변경의 목적으로 하천내에 시공되는 구조물 중의 하나로서 하천복원과정에 있어 필수불가결한 구조물 중의 하나로 인식되고 있다. 근래에 들어 경제성 및 환경성을 갖는 수제에 대한 연구로 변형수제에 대한 연구들이 진행 되고 있는데 변형수제의 대표적인 형상으로는 L형, T형 수제 및 굴절, 열쇠형 수제 등이 있다. 각각의 수제들은 그 형상에 따라 수제주변에서 국부적인 흐름구조가 다르게 발생하게 된다. 이러한 수제들은 수제 고유의 형태에 대한 흐름특성 연구들이 주로 이루어지고 있는 반면에 수제의 투영길이에 대한비교는 수행되지 않았다. 즉 동일한 수제길이를 갖더라도 설치각이나 형태에 따라 투영면적에 대한 유수단면적의 변화가 발생하게 된다. 본 연구에서는 그림과 같이 상향 또는 하향굴절수제를 대상으로 팔길이(AL)의 변화를 주었으며, 팔길이 변화로 인해 발생되는 투영길이(L')와 동일한 길이를 갖는 연직수제를 제작하여 흐름특성을 관측하고 비교하여 보았다. 수제는 군집 형태로 건설되는 것이 일반적이나 여러 가지 형태의 조합으로 건설되기도 하는데 이러한 투영길이에 대한 비교는 수제설계 시 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.959-964
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• 2005

본 연구에서는 수리실험을 통해 단일 돌출수제 설치에 따른 흐름중심선과 수제 하류부의 흐름분리영역의 특성을 파악하였다. 흐름중심선은 최대유속이 발생되는 유선을 의미하며, 수제 설치로 인한 수제 선단부 흐름분리 현상은 흐름 중심선의 형태를 변화시킨다. 이러한 주요 특성들은 수제길이 및 투과율과 밀접한 연관이 있으며, 제방의 침식방지 및 수로의 흐름제어라는 수제설치의 목적을 고려해 볼 때 매우 중요한 변수라 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 수리실험을 통해 단일 돌출수제의 길이 및 투과율 변화에 따른 수제 주변의 흐름장을 LSPIV(Large Scale Particle Image Velocimetry)를 이용하여 측정하고, 수제길이 및 투과율에 따른 흐름 중심선과 흐름분리 영역의 특성을 파악하였다. 실험결과, 흐름중앙선과 흐름분리영역의 폭은 Fr 수에 따라 큰 변화를 보이지 않으나 수제의 길이 및 투과율에 따라 변화하는 것으로 나타났으며, 이러한 변화 경향은 흐름중앙선과 흐름분리영역이 유사한 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.1041-1046
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• 2005

본 연구에서는 수리실험을 통해 단일 돌출수제 설치에 따른 흐름중심선과 수제 하류부의 흐름분리영역의 특성을 파악하였다. 흐름중심선은 최대유속이 발생되는 유선을 의미하며, 수제 설치로 인한 수제 선단부 흐름분리 현상은 흐름 중심선의 형태를 변화시킨다. 이러한 주요 특성들은 수제길이 및 투과율과 밀접한 연관이 있으며, 제방의 침식방지 및 수로의 흐름제어라는 수제설치의 목적을 고려해 볼 때 매우 중요한 변수라 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 수리실험을 통해 단일 돌출수제의 길이 및 투과율 변화에 따른 수제 주변의 흐름장을 LSPIV(Large Scale Particle Image Velocimetry)를 이용하여 측정하고, 수제길이 및 투과율에 따른 흐름 중심선과 흐름분리 영역의 특성을 파악하였다. 실험결과 흐름중앙선과 흐름분리영역의 폭은 Fr 수에 따라 큰 변화를 보이지 않으나 수제의 길이 및 투과율에 따라 변화하는 것으로 나타났으며, 이러한 변화 경향은 흐름중앙선과 흐름분리영역이 유사한 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.345-345
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• 2011

최근 각종 하천 개발 사업이 활발히 진행되면서 하천환경변화에 따라 발생 가능한 다양한 현상 예측 및 그에 대한 대책수립이 요구되는 실정이다. 특히 하도안정 및 평면적 유로를 유지하기 위해서는 수제와 같은 수공 구조물이 효과적인 것으로 알려져 있다. 그러나 국내에서는 제한적인 연구와 소수의 수제 설치만 진행되었을 뿐 실용화를 위한 기술 개발 연구는 미흡한 실정이다. 단일 수제의 기하학적 특성에 의한 세굴 및 퇴적 등 하상의 변화에 관한 연구는 다수 진행되었으나 연속 수제에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 이동상 수리실험을 통하여 단일수제와 연속수제 설치에 따른 세굴깊이와 길이, 폭 등 하상변화의 기하학적 형상을 지배하는 월류비와 후루이드 수 등 수제설계 지배인자에 대한 특성을 검토하였다. 단일수제와 연속수제에 대하여 월류조건과 비월류조건의 경우로 분류하여 후루이드 수의 영향을 검토하였다. 실험분석 결과 후루이드 수와 월류비가 수제 설치에 따른 세굴 깊이, 세굴 길이 및 세굴 폭의 지배인자임을 확인하였다. 후루이드 수가 증가할수록 세굴깊이와 길이, 폭은 증가하는 것으로 나타났으나 월류비가 증가할수록 세굴깊이와 길이, 폭은 감소하는 것으로 나타났다. 연속수제의 경우 첫 번째 수제 주변의 하상변화는 단일수제와 그 규모가 유사한 것으로 나타났으나 두 번째 또는 세 번째 수제부터의 하상변화 규모는 첫 번째 수제에 비해 작아지는 것으로 나타났다. 또한 세번째 수제 이후 모든 수제에서의 하상변화 규모는 거의 일정한 것으로 확인되었다. 본 연구에서 제시한 하상변화 지배인자와 단일수제, 연속수제 별 세굴공의 기하학적 특성과의 관계는 하상의 안정성 확보를 위한 수제 설계를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.505-509
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• 2006

본 연구에서는 수위변화에 따라 흐름특성이 달라지는 경사수제의 적절한 설계를 위해 수리실험을 통해 경사수제 주변의 흐름 특성을 파악하였다. 수리실험은 $2m(B){\times}40m(L){\times}1m(H)$의 직선 수로에서 수행되었으며, 수제 주변 흐름장은 LSPIV 기법을 이용하여 측정하였다. 수심변화에 따른 수제주변 특성은 수심과 수제높이의 비 $d/h_g$를 $0.60{\sim}0.97$ 범위로 설정하여 $d/h_g$ 변화에 따른 재순환영역의 변화 특성과 본류역의 유속분포 변화를 파악하였다. 실험결과 재순환영역의 폭과 길이는 수심이 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났으며, 제방보호 길이 설정을 위한 재순환영역의 길이는 $d/h_g=0.6{\sim}0.97$에 대해 수제의 길이의 $2{\sim}4$ 배가 발생하는 것으로 나타났다. 또한 수제부근의 유속분포를 측정한 결과, 제방부근 수제역의 역류속은 평균유속의 최대 0.3 배인 것으로 나타났으며, $d/h_g=1$에 가까울수록 역류발생은 미미한 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.319-323
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• 2015

사주의 거동은 하안침식과 하도의 변화를 일으키며, 치수적으로 많은 문제를 일으키고 있다. 수제는 저수로의 이동과 하안침식을 억제하고 저수로를 안정화시키는데 구조적 대안으로 적용되고 있으나 수제에 의한 사주의 변화 과정을 정량적으로 연구되지 않고 있으며, 명확한 설계기준을 제시하고 있지 않은 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 수심적분 2차원 수치모형인 Nays2D를 이용하여 수제에 의한 사주의 변화와 이동 특성을 분석 하였다. 수제 설치 후 사주의 이동은 일정하지 않고, 파장의 변화도 일정하지 않는 것으로 나타났다. 무차원 수제의 길이가 증가함에 따라, 수제의 하류에서 사주의 형상은 변화되며, 이동 특성에 영향을 주었다. 특히, 무차원 수제의 길이가 0.6일 때에는 고정사주로 변화되는 것을 알 수 있었다. 또한 무차원 수제의 길이가 증가함에 따라, 사주의 파장은 증가하고, 사주의 이동속도는 감소하는 특성을 보여주고 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.343-347
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• 2011

하천 내 설치하는 수제는 제방보호 및 유로변경의 목적으로 하천내 시공되는 구조물 중의 하나로서 하천복원과정에 있어 필수불가결한 구조물 중의 하나로 인식되고 있다. 수제는 대개 하나 이상의 일련의 군집형태로 수로 자체의 특성을 고려하여 설치가 되고 있다. 그러나 이러한 수제의 무분별한 설치는 주변 경관을 저해하는 요소로 나타날 수 있을 뿐만 아니라 시공에 따른 비용에 적지 않은 부담을 야기 시키기 충분하다.본 실험에서는 하향수제($\theta=135^{\circ}$)를 대상으로 수제간격에 대한 이동상 실험을 수행하여 수제주변 및 수제역 내에서 발생하는 하상변동특성을 검토하고자 하였다. 실험은 폭 1.2m, 길이 50m, 높이 1.5m 인 직선수로에서 수로폭의 15%길이를 갖는 하향수제($\theta=135^{\circ}$) 2개를 대상으로 각각 수제길이의 2~ 8배의 간격 조절을 통해 하상변동실험을 수행 하였다. 실험용입자는 중간입경($d_{50}$)이 0.15mm 인 모래를 사용하였으며 6시간 동안 통수하였다. 실험 결과 수제의 간격이 4배 미만으로 설치되었을 때 전면부 수제에서 발생하는 세굴의 영향이 후면부 수제 설치지점에 연장되어 나타나는 것이 확인 되었으며 수제간격이 7배 일 경우 전면부 수제에서 발생하는 최대세굴과 같은 세굴심이 관측되었다. 또한 수제간격이 4배이상으로 설치될 경우 후면부 수제에서 독립적인 세굴이 발생하고 있었는데 이는 직각수제 세굴과 동일한 현상으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.932-936
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• 2004

수제는 하천에서의 흐름 방향과 유속을 제어하여 하안 또는 제방을 유수에 의한 침식작용으로부터 보호하기 위해 호안 또는 하안 전면부에 설치하는 구조물이다. 수제를 설치하는 목적은 하안 및 제방의 보호, 유로의 제어, 그리고 수환경의 개선 등을 들 수 있다. 국내에는 해방 이후 수제의 시공 사례가 거의 없었으나, 최근 들어 자연형 하천파 하천생태계 복원에 대한 관심이 점증하면서 수제에 대한 관심이 커지고 있다. 그러나 현재 국내에는 수제설계에 대한 실증적인 지침이 미비하고 국외의 기준을 검증 없이 소개하는 수준이어서 현장의 설계단계에서 수제공의 채택을 망설이게 하는 원인이 되고 있다. 이 연구에서는 국내${\cdot}$외 수제의 현황과 기술 동향을 파악하여 수제의 기하학적 특성인 수제길이, 수제길이, 그리고 설치각도의 3가지 설계인자를 조합하여 실험을 실시하였다. LSPIV 기법을 적용하여 측정한 유속자료를 분석한 결과 수제역 내 평균유속이 유입부 유속에 비해 $40\%$ 이하로 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 유속성분을 통하여 수제역 내 와도 및 사분면 검토를 실시한 결과 수제역 내에서는 비교적 안정적인 수치를 보이고 있어 호안침식방지에 유리한 것으로 보인다. 수제의 길이가 하폭의 $15\%$ 이하인 경우 상향 또는 하향수제가, $20\%$ 이상인 경우 직각수제가 유리한 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1745-1749
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• 2010

하천 내 설치하는 수제는 제방보호 및 유로변경의 목적으로 하천내 시공되는 구조물 중의 하나로서 하천복원과정에 있어 필수불가결한 구조물 중의 하나로 인식되고 있다. 수제는 대개 하나 이상의 일련의 군집형태로 수로 자체의 특성을 고려하여 설치가 되고 있다. 그러나 이러한 수제의 무분별한 설치는 주변 경관을 저해하는 요소로 나타날 수 있을 뿐만 아니라 시공에 따른 비용에 적지 않은 부담을 야기 시키기 충분하다. 그러나 적절한 간격 조절을 통해 생태, 호안보호, 경관 등의 수제의 기능을 만족한다면 이보다 더 효율적인 것을 없을 것이다. 따라서 본 연구에서는 수제간격에 따른 하상변동 실험을 통해 효율적인 배치간격을 제시할 목적으로 수행되었다. 실험은 폭 1.2m, 길이 50m, 높이 1.5m 인 직선수로에서 수로폭의 15%길이를 갖는 연직수제를 2개를 대상으로 각각 수제길이의 2~8배의 간격 조절을 통해 하상변동실험을 수행 하였다. 실험용입자는 중간입경($d_{50}$)이 0.15mm 인 모래를 사용하였으며 6시간 동안 통수하였다. 실험결과 유수에 의해 첫 번째 설치된 수제에서 지배적으로 많은 영향을 받게 되면서 후면부에 설치된 수제는 비교적 영향을 덜 받고 있었다. 그러나 그 영향권을 점차 벗어나게 되면서 수제 간격이 4배 이상일 경우 후면부 수제에서도 세굴이 발생하고 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 자료는 추후 수제설치에 따른 효율적인 배치 간격 결정에 중요한 자료로 이용될 수 있을 것이다. 그러나 수제들이 시공되는 대다수의 하천들은 어느 정도의 만곡도를 갖고 있기 때문에 이를 간과해서는 않될 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.39 no.4 s.165
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• pp.313-320
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• 2006

In this study, hydraulic characteristics of thalweg line occurred near the single groyne and recirculation zone around downstream of the structure were discussed from the experiments which conducted in fixed flat-bed channel flume. The thalweg line is the stream line where the maximum velocity occurs and flow separation appeared at the tip of groyne changes the thalweg alignment. In this study, the variations in flow fields which were caused by different length and permeability of groyne were measured by LSPIV(Large Scale Particle Image Velocimetry), and also the characteristics of thalweg line and separation area were analyzed. From these results, it is found that length to thalweg line from the channel wall $T_{CL}$ and height of separation area $S_h$ vary the channel width up to 75%, 50% in the change of length and permeability of groyne, however the Froude number does not affect on $T_{CL}$ and $S_h$. Velocity along the thalweg $U_{CL}$ Increased by twice the mean velocity, and the maximum velocity occurred in downstream where the distance $5{\sim}6$ times of groyne length away from the groyne, which does not get affected by length and permeability of groyne and Froude number.