• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1561-1565
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• 2006

수제는 주로 호안 또는 하안 전면부에 설치하는 구조물로써 기존의 수제 설치는 하안 및 제방의 보호, 유로제어 및 주운 등의 목적에 의해 이루어졌다. 최근 들어서는 수제하류부의 흐름분리로 인해 발생되는 재순환 영역(recirculation zone)과 국부세굴에 의해 발생하는 세굴공이 수중생물의 다양한 서식처 및 홍수 시어류의 피난처로 활용될 수 있다는 점 등의 환경기능이 부각되면서 수제에 대한 설치목적이 다양화 되었다. 월류수제는 흐름이 수제 투과정도를 나타내는 투과율과 함께 다뤄지기는 기존의 실험연구에서는 수위가 수제의 머리부를 초과함에 따라 월류되는 흐름은 과도한 난류의 발생 등 투과수제에 비해 수제부근에 더 많은 영향을 미친다고 하였다. 이러한 과도한 난류의 발생은 수제를 월류하는 흐름은 상류에서는 가속되다가 수제 하류부로 흘러내리면서 다시 감속되어 교란되기 때문이다. 이러한 월류수제의 흐름특성은 수제 주변 국부세굴에 영향을 미친다. 특히 우리나라 하천은 홍수시 수위의 변화가 매우 크기 때문에 일반적인 불투과 수제라 하더라도 대부분의 수제가 월류수제처럼 거동한다. 따라서 수위가 증가함에 따라 월류가 발생하는 수제의 경우 비월류 구조물과는 세굴심의 변화가 다르게 발생할 수 있다. 본 연구에서는 월류수제 주변에서 발생되는 국부세굴이 수중생물의 다양한 서식처 및 피난처로 활용될 수 있다는 관점에서 세굴영역(세굴부피)과 세굴심의 관계에 대한 수리모형실험을 수행하고 분석하였다. 월류수제의 세굴실험은 축척의 영향을 최소화하기 위해 $7m(W){\times}40m(L){\times}1.5m(H)$ 규격의 대형 수로에서 수행하였으며 세굴변화에 미치는 시간축척의 영향을 파악하기 위해 $70{\sim}90$ 시간 동안 실험을 수행하였다. 세굴의 측정은 투명한 아크릴로 제작된 수제 내부에 CC카메라를 수제 전 후면 및 측면에 설치하여 월류수제의 세굴 발생을 실시간으로 측정하며 동시에 수제의 각 면에 각각 3개의 압력센서를 설치하여 압력분포를 측정함으로써, 월류수제 주변의 압력변화에 따른 세굴심의 실시간 변화를 비교할 수 있도록 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.644-648
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• 2012

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 저해하거나 시공에 따른 비용 부담을 가중시키기 충분하다. 치수적 목적 이외에 경제적인 문제점을 해결하기 위해서는 실험을 통해 수제의 적절한 간격을 제시하는 것이 필요하다. 수제간격을 제시하기 위한 기초자료를 얻기 위해 본 연구에서는 기존 연직 및 하향군수제 하상변동실험과 동일한 조건으로 상향수제($\theta=45^{\circ}$)를 대상으로 수제간격에 대한 이동상 실험을 수행 하여 수제주변 및 수제역 내에서 발생하는 하상변동특성을 검토하였으며, 기존자료와 비교하였다. 실험결과 흐름집중 증가로 인해 국부세굴이 크게 발생하고 있으며 세굴폭은 수제길이의 3배 지점까지 영향을 미치고 있었으며, 퇴적고는 설치간격이 증가할수록 높게 형성되고 있었다. 연직 및 하향수제자료와 비교한 결과 상향수제는 수제끝단부에서 발생하는 국부적인 세굴에는 불리하나 수제역내 퇴적에는 유리한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.843-847
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• 2009

본 연구는 가상하도에서의 합리적인 수제공 설계 근거를 확립하기 위하여, 가상하도에서 수제설치 간격에 따른 수제군 주변의 유속 및 벡터 등을 비교 검토하였다. 수제는 하천에서의 흐름을 하도 중앙으로 집중시켜 일정수심을 확보하는 역할을 하며, 하안 및 제방의 보호 및 유로제어를 목적으로 설치되고 있다. 근래 하천정비사업에는 견고한 재료로 하안을 피복하는 호안기법을 사용함으로써 자연스러운 침식퇴적작용을 억제하고 하안을 고착화, 단순화 시켜왔다. 또한, 최근 자연생태계 복원에 대한 관심이 점차 증가함에 따라 하천정비사업에서도 자연친화적인 기법적용에 대한 관심이 커지고 있다. 그렇지만 아직도 수제 서리에 있어서 하천의 흐름특성을 제대로 반영하지 못함으로써 수제를 올바르게 이용하지 못하는 예가 많이 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 가상하도에서 수제설치 간격에 따른 수제군 주변의 흐름특성을 수제공의 수리학적 원리를 통해 수제설치간격에 따른 수제군 주변의 흐름특성을 비교 분석하겠다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1229-1233
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• 2007

국내에서의 수제는 하안 및 제방의 보호, 유로제어 및 주운 등의 목적에 의해 설치되기 보다는 수제로 인해 발생되는 수제역(recirculation zone)의 다양한 흐름이 수중생물의 다양한 서식처 및 홍수 시 어류의 피난처 제공한다는 환경적인 목적이 지배적이다. 따라서 홍수시 하천의 통수능 감소영향이 상대적으로 작고 국부세굴에 대해 안정적인 경사형 수제에 대한 관심이 크며 몇몇 곳에서는 시공되어 졌다. 하지만 경사수제에 대한 설계기법은 현재 미미한 상태이며 선행되어져야할 구조물 주변의 흐름해석에 관한 연구도 미미하다. 이에 본 연구에서는 3차원 수치모형을 적용하여 주수로와 수제역의 흐름해석을 수행하였다. 연구내용은 수리모형변화와 수치모형실험을 병행하여 수행하여 수치모형결과를 검증하였으며 그 결과를 적용하여 경사형 수제주변의 흐름을 해석하였다. 수치모형은 Flow 3D모형을 이용하여 경사형 수제조건에 따른 흐름해석을 수행하였고 수리모형실험은 수치모형과 동일한 2가지 조건에 대해 수행하여 수치모형결과와 비교 분석 하였다. 본 연구의 목적은 경사형 수제설치로 변화되는 수제역 흐름을 3D 수치해석으로 분석하여 수제역의 환경적 효과(수중생물의 서식처 등)에 대한 기초자료를 제공하는 것이다. 연구결과, 수치모형실험은 수리모형결과와 일치하였으며 경사형 수제특성에 따라 수심별 흐름변화를 분석할 수 있었으며 기존 불투과 및 투과수제와 다른 결과를 도출하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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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.