• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.890-894
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• 2009

수제는 본래 제방의 보호나 주운의 수심확보를 등을 목적으로 제방과 수직에 가까운 각도로 설치되는 하천구조물이며, 수제의 형태에는 월류수제와 비월류수제 등 두 종류가 있다. 과거 하천의 주운으로 이용되었던 시절에는 대부분의 하천에서 수제를 볼 수 있었지만 하천의 수운교통의 쇠퇴, 제방축조기술의 발달에 따라 본래의 역할을 유지하지 못하여 최근에는 수제공법이 활용되지 않고 있는 실정이다. 최근에는 하천의 생태서식환경을 개선시킴과 동시에 주운용 수심을 확보하기 위하여 수제 설치가 주요한 공법으로 널리 행해지게 되었지만, 아직도 수제 설치에 있어서 하천의 기하학적 구조와 흐름특성을 제대로 반영하지 못함으로써 시행착오가 많이 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 가상하도에서 2차원 수리모델인 RMA2를 이용하여 월류형 수제 주변의 흐름특성을 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1413-1417
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• 2004

수제는 하천 흐름을 적극적으로 제어하여 수심을 유지하고, 소류력을 증가시키는 한편 수세를 줄여 토사의 침전을 유포하고자 하는 하천 시설물이다. 수제에 의한 역흐름장(diverse flow fields) 혹은 수제역 (spur-dike zone)의 형성은 다양한 수중생물의 서식환경을 조성하거나 홍수 시 어류의 피난처로 사용될 수 있기 때문에 최근 중시되고 있는 자연형 하천 공법에 수제가 도입되고 있다. 따라서 본 연구에서는 3차원 수치모형을 이용하여 수제주변 흐름을 수치모의 하여 Rajaratnam과 Nwachukwu (1983)의 수리실험 자료 및 Tingsanchali와 Maheswaran (1990)의 2차원 수치모의 결과와 비교하였다. 수치모의 결과 이차흐름과 역방향 흐름이 크게 나타나는 수제 안쪽 및 제방과 가까운 지점에서는 수치모의 자료와 실험자료가 잘 일치하지 않는 결과를 보였으면, 이러한 지점을 제외한 다른 지점에서는 실험자료와 유사한 결과를 나타내고 있음을 확인하였다. 단일 수제에 의한 재순환영역 (recirculation zone)은 수제길이의 약 10배 지점인 것으로 나타났으며, 이는 기존의 연구결과와 유사하였다. 또한 수제 뒤편에 형성되는 와의 중심이 수면에 가까운 지점일수록 뒤로 이동하는 것을 확인하였다. 이는 Tominaga 등 (2001)의 실험결과와 유사한 것으로서 수심에 비례하여 수제 뒷부분에 형성되는 와의 크기가 커지는 것을 파악하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.324-324
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• 2023

수제는 비용 대비 높은 효율을 가지는 수공 구조물로 하천과 해안에 많이 이용된다. 수제는 하천에서 식생물의 서식처, 유량 확보, 하천시설 보호 등의 목적으로 설치되며 해안에서는 해안선보호, 수심 확보 등의 다양한 목적으로 설치된다. 수제는 일반적으로 넓은 영역을 제어할 수 있도록 여러개의 군수제 형태로 설치한다. 수제설치 시 기존 하도나 수로의 흐름에 교란이 일어나는데 본류부에서는 하폭이 좁아져 수제선단부에 의한 영향으로 높은 유속이 발생되며 수제역내에서는 재순환흐름과 함께 다양한 형태의 유속분포가 형성된다. 이러한 수제에 의한 흐름은 수제 선단부의 영향으로 발생하는 흐름분리선(Separation Layer)을 기준으로 흐름중심선(Talweg Line)과 흐름분리영역(Separation area)을 만들어내며 수제역내의 재순환영역에서 완화된 유속은 제방을 침식으로부터 보호하며 식생물의 서식처를 제공한다. 기존의 연구는 대부분 단일수제에 대한 연구가 수행되었으며 연속된 군수제에 대한 연구는 다소 제한된 조건에서 수행되었다. 이에 본 연구에서는 연속된 수제가 설치된 경우 수리실험을 통해 수제주변의 흐름 변화 특성을 분석하였다. 수리실험은 30.0m(L')×1.52m(B')×1.10m(H')의 직선 개수로에 050m(l)×0.10m(b)×0.25m(h)의 수제를 수로측면을 따라 연속적으로 배열하여 설치하였다. 실험은 수심, 유량, 수제설치간격을 변화시키면서 수행했으며 마그네틱유속계를 사용해서 수제의 영향을 받지 않으며 벽면의 영향이 가장 적은 수로상류의 중앙지점에서 접근유속을 측정했다. 표면유속을 취득하기 위해 일반디지털카메라로 FHD(1920×1080) 해상도를 가진 영상을 각각의 조건마다 10~20분 촬영했다. 촬영된 영상을 연속된 정지영상으로 변환하고 영상해석 프로그램을 이용하여 표면유속을 도출했다. 표면영상유속계를 활용하여 도출한 결과로 각각 조건에 따라 발생하는 최대유속과 최대역방향유속, 와도(vorticity), 흐름중심선과 단면유속분포의 변화와 발생 위치를 분석했다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.2143-2147
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• 2009

최근 전 세계적 이상기후로 인한 가뭄 또는 집중호우에 따른 하천의 건천화 및 홍수범람은 국가의 인명 및 재산에 상당한 피해를 야기 시키고 있으며 이로 인한 하천환경의 급격한 변화는 생태파괴의 주된 원인이 되고 있다. 따라서 제방의 안정성을 확보하며 유로를 제어할 뿐만 아니라 퇴적 및 세굴 등에 의한 하상고의 변화를 최적화할 수 있는 기법이 요구되는 실정이다. 이와 같은 제방과 하도의 안정성 확보를 위한 구조적 대책으로 수제가 많이 알려져 있으나 국내에서는 제한적인 연구와 극히 소수의 수제설치가 시도되었을 뿐 실용화를 위한 요소기술 개발이 부족한 실정이다. 본 연구에서는 국내외의 수제 실내실험 및 설치사례조사를 통하여 각 국의 친환경적 하천관리 방안에 관한 수제설치 형태 및 기법을 검토하였다. 본 연구에서는 국내의 연구 및 설치사례조사는 물론 유럽, 미주 및 아시아의 수제 실내실험 및 설치사례조사와 수제설치에 따른 수리학적 변화양상 및 설계가이드라인에 관한 자료를 검토하였다. 사례분석을 통해 축적된 자료를 통하여 수제 설치에 따른 개선효과 및 수제의 형태·기법에 따른 수리학적 영향을 검토하였으며 향후 국내 하천별 특성에 적합한 수제형태를 검토하였다. 이상의 검토과정을 통해 수제의 지배 인자를 도출함으로써 각 인자의 영향을 정량화 할 수 있는 지속가능한 수제설계 요소기술 개발을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.510-510
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• 2012

최근 4대강 살리기 등 하천 개발 사업으로 인한 하천환경의 변화로 하도 내 유사의 세굴 및 퇴적 문제가 제기되고 있으며 이에 대한 대책수립이 요구되고 있는 실정이다. 국외의 경우 이미 수제와 같은 수공구조물의 설계 가이드와 유로 확보 및 하도 안정화를 위한 목적의 수제가 실제 하천에 적용된 사례를 확인할 수 있으며 경험적 공식 등을 통해 이미 실용화 단계에 있다. 그러나 국내의 경우 소수의 수제 설치 등 제한적인 연구만이 진행되고 있을 뿐 하도 안정화를 위한 적절한 기술 개발이 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 하도안정화를 위한 구조적 대책의 일환으로 이동상 수리모형 실험을 통해 단일 및 연속수제를 이용함에 있어 수제 설치에 따른 하상변화의 특성을 지배하는 매개변수(수심, 후루이드 수, 유속 등)를 검토하였다. 연구 결과 후루이드 수와 수심 뿐만 아니라 평균 유속 와 한계유속 $V_r$을 무차원화한 $V/V_{cr}$ 값이 하상 변동 양상에 지배적인 영향을 미친다는 사실을 확인하였다. 수제주변의 정량적 세굴 및 퇴적 깊이와 범위는 물론 수제가 수제부 하류에 미치는 하상 변화의 영향 범위를 지배하는 인자들의 상관관계를 유도하였다. 본 연구에서 확인한 수제 설치 시 하상변동 특성을 지배하는 주요인자들과 이들의 상관관계는 하상의 안정성 확보 및 수제 설계 가이드라인 수립을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.132-136
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• 2011

수제는 유수에 의한 하안 침식을 방지하기 위한 목적의 수공구조물이다. 최근에는 하천복원 및 생태계복원에 대한 관심이 증가되면서, 하안 침식 방지뿐만 아니라 수제에 의한 흐름분리 및 재순환영역의 생태 서식처 제공에 대한 역할이 부각되고 있다. 따라서 수제 설계 시, 수제 설치에 따른 수리특성 변화를 미리 파악하는 것이 필요하지만, 수제 간격, 설치 방향, 수제 높이, 수제 길이, 하도 특성 및 접근 유수 특성 등 다양한 인자에 의해 수리특성 변화를 예측하기란 쉽지 않으며, 비용과 시 공간 측면에서 물리 모형을 이용한 접근법도 용이하지 못하다. 따라서 본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용하여 수제 설치에 따른 흐름특성 변화를 모의하고, 모형의 적용성을 판별하고자 하였다. 지배 방정식은 기본적으로 천수방정식을 적용하게 되는데, 수제 주변 흐름 특성은 난류에 의한 횡방향 확산이 중요한 인자로작용하게 된다. 상수 와점성(constant eddy viscosity) 모형, 포물선형 와점성 (parabolic eddy viscosity) 모형을통해 개발 모형의예측 결과와 실험수로 결과를 비교하였다. 수제하류의 재순환영역의 길이가 실험수로의 결과에 비해서 5~6 배까지 확대된 결과를 나타내고 있어, 만족할 만한 결과를 현재까지 얻지 못하였다. 횡방향 확산이 중요한 만큼 k-$\varepsilon$ 모형 등 다양한 난류 모형의 적용이 고려되어질 필요가 있으며, 또한 1차원 요소가 아닌 2차원 요소의 적용을 고려할 필요도 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.2093-2097
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• 2009

수제는 본래 제방의 보호나 주운의 수심확보 등을 주목적으로 주로 호안 또는 하안 전면부에 설치되어지는 구조물이다. 과거에 하천이 주운으로 이용되었던 시기와는 달리, 제방축조기술 등의 발달에 따라 그 역할이 점차 줄어들면서 주역할 기능이 사라지게 되었다. 하지만 최근에 수제의 설치로 인한 수제역 내의 역흐름과 재순환영역이 하천환경을 개선시킨다는 기능이 주목받으면서 국부적인 침식과 퇴적을 유도하여 다양한 생태환경을 제공하는 수제의 효용이 재인식되고 있다. 하천의 주운용 수심을 확보함과 동시에 생태서식환경을 개선시키기 위한 수제 설치가 주요한 공법으로 재인식되어, 일정 수위확보로 수생태계의 교란을 억제하고 하천의 황단적 단류를 막아 건습교체를 억제하는 등의 하천생태계의 유도가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 하도에 수제를 설치함으로서 생태하천을 창출하기 위한 수제기법을 제시토록 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1049-1052
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• 2010

수제는 본래 제방의 보호나 주운의 수심확보 등을 주목적으로 주로 호안 또는 하안 전면부에 설치되어지는 구조물이다. 과거에 하천이 주운으로 이용되었던 시기와는 달리, 제방축조기술 등의 발달에 따라 그 역할이 점차 줄어들면서 주역할 기능이 사라지게 되었다. 하지만 최근에 수제의 설치로 인한 수제역 내의 역흐름과 재순환영역이 하천환경을 개선시킨다는 기능이 주목받으면서 국부적인 침식과 퇴적을 유도하여 다양한 생태환경을 제공하는 수제의 효용이 재인식되고 있다. 하천의 주운용 수심을 확보함과 동시에 생태서식환경을 개선시키기 위한 수제 설치가 주요한 공법으로 재인식되어, 일정 수위확보로 수생태계의 교란을 억제하고 하천의 황단적 단류를 막아 건습교체를 억제하는 등의 하천생태계의 유도가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 하도에 수제를 설치함으로서 생태하천을 창출하기 위한 수제기법을 제시토록 하였다.