• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.512-515
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• 2004

횡월류 위어는 수로에서 일정한 월류량을 얻기 위해서 또는 홍수시 하천에서 하류의 유량을 감소시킬 목적으로 설치되는 off-line 저류지에서의 구조물이다. 이러한 횡월류 위어의 단면 설계 시 계획 월류량 산정을 위하여 일반적으로 De marchi공식이 사용되며 De marchi공식은 유량계수($C_M$)와 월류수심의 함수이며, 유량 계수는 여러 연구자들이 실험을 통하여 여러 가지 유량계수 공식으로 제시되었다. 하지만 기존의 제시된 유량계수식($C_M$)들은 동일한 Froude수에 대한 유량계수($C_M$)값이 큰 편차를 보인다. 이는 개개의 유량계수식들이 서로 다른 실험조건에 의한 자료들의 회귀분석으로 산정된 식들이기 때문이다. 본 인구에서는 수리모형실험을 통하여 횡월류 위어의 월류량에 영향을 미치는 유량계수를 산정하고, 기존의 유량계수 공식들과 비교 분석하여 적합한 유량계수식을 제안하였다. 실험은 폭 0.3m의 직선개수로에서 위어의 폭과 유량을 변화시키며 실험을 반복 수행하였으며, 실험결과 유량계수는 Froude수에 반비례하는 경향을 나타냈다. 산정된 유량계수를 Borghei, Subramanya, Hager, Ranga Raju 공식들과 비교한 결과 Borghei 공식에 의한 계산치와 실험치가 $7.5\%$의 오차를 보이던 가장 근사한 값을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.109-113
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• 2005

도시하천유역에서 집중호우에 따른 제방 범람과 이에 따른 침수 피해범위를 해석하기 위하여 우리나라의 대표적 도시하천인 중랑천 시험유역에서의 하천의 홍수 및 제방붕괴 특성 분석을 중심으로 연구하였다. 이를 위하여 100년, 200년, PMF의 빈도별 강우 조건에서 홍수량을 각각 산정하였고, 제방붕괴조건별 하천의 부정류 해석 및 제내지의 홍수범람해석을 실시하였다. 제방붕괴의 조건으로서 붕괴시간(10, 30, 60분), 붕괴폭(10, 20, 30m) 및 제방붕괴위치(중상류부, 중류부, 중하류부) 등에 따른 홍수위, 월류량 및 제내지 침수 수위 변화 등을 검토하였다. 홍수규모와 제방붕괴 양상 및 위치에 따른 월류량 및 제내지에서의 침수 범위를 각각 계산하고 비교 검토한 결과, 제방붕괴의 위치 및 붕괴폭이 홍수범람규모와 침수피해에 큰 영향을 주는 것으로 분석되었다.

• 한국GIS학회:학술대회논문집
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• 한국GIS학회 2006년도 GIS/RS 공동춘계학술대회
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• pp.49-54
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• 2006

세계적인 기상이변으로 전 세계적으로 예측하기 힘든 규모의 자연재해가 발생하고 있고, 향후에도 증가될 가능성이 매우 높은 실정이다. 또한 인구의 집중화와 도시화로 자연재해가 발생하면 엄청난 인명과 재산피해를 발생시키고 있다. 본 연구에서는 도시의 일부 지역을 대상으로 그 지역에 대한 지형, 하수관건, 기후 등의 공간 및 속성 데이터베이스를 바탕으로 자연재해 중 우리나라에서 가장 빈도가 높은 침수재해에 초점을 두고 도시의 강우 유출모형인 SWMM을 이용하여 우수관거 해석 및 월류량을 산정하고 해수위 상승에 따른 저지대 우수관망 월류량을 계산하여 침수구역 예상 및 침수심 산정을 하고 침수특성을 분석하였다. 이는 해안 저지대 도시지역에서 빈도별 침수량을 예상하여 피해지역의 침수구역에 대한 홍수에 의한 위험도를 평가할 뿐 아니라 단계적 대피 계획, 주요시설 보호 및 이동, 위험지구에 대한 사전 개선대책 수립 등 홍수피해 경감계획 수립에 기초 자료로 사용될 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.594-598
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• 2012

최근 들어 국가하천의 주요구간에 대규모 보가 설치되고 있으며 설치된 고정보와 가동보는 형식에 따라 부분적으로 상이한 기능을 나타내나 기본적으로 상류의 수위가 일정하게 유지되도록 하여 하천 내 수자원을 확보하는데 기본적인 목적이 있다. 그러나 이로 인해 치수 및 하천환경에 많은 변화가 예상되므로 발생 가능한 하천관리의 문제점을 최소화하기 위해서는 하천정비에 따른 수리학적 영향을 검토할 필요가 있다. 본 연구에서는 4가지 형식의 고정보 본체의 형식별 월류능력을 수치해석모형인 Flow-3D 모형을 이용하여 검토하여 하천에서 고정보 설계시 단면형식 결정의 기초자료로 활용할 수 있도록 하였다. 이를 위해 선정된 고정보 단면의 형상에 따라 보 하류측 사면형태 및 경사별 월류량 검토를 수행하였으며 하류관리수위가 없을 때와 있을 때의 월류량과 하류부 흐름양상을 분석하였다. 고정보 단면 형식 선정을 위한 분석결과 적용된 4가지 유형중 선행한 월류능력별 수치해석 결과에서는 월류능력, 월류수맥의 수충, 구조체의 수축 팽창에 의한 불안정성 등을 종합적으로 고려할 때 오지형이 가장 적합한 구조인 것으로 검토되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.248-248
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• 2022

Hwang(2015)은 불연속 지형을 지나는 천수 흐름의 수치 해석에서 불연속 전면에 의한 추력(thrust)에 주목하여 그 영향을 흐름률(flux) 계산에 반영하는 새로운 기법을 제시하였다. 이 기법 덕분에 수심 적분 모형으로도 계단이나 보와 같이 직립한 하천 구조물의 불연속면을 경사로 완화하지 않고 직접 모의할 수 있다. 직립 측면 위어 실험에 Hwang(2015)의 기법이 적용됨으로써 연직면을 경사면으로 완화하여야 하는 기존의 수심 적분 모형에 비해 계산 격자 개수가 53%로 줄었다(Hwang, 2019). Hwang(2019)은 기존 모형과 비교를 통해, 정확도를 어느 정도 유지하면서도, 소요된 계산 시간이 20%에 불과하다고 주장하였다. 여기에서는 보다 다양한 직립 광정 위어 실험에 적용하여 수심 적분 모형에 의한 월류량을 검토하고자 한다.

• 물과 미래
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• 제18권4호
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• pp.335-345
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• 1985

추계학적 이론을 근거로 하는 하천유량의 모의발생 모형에는 여러 가지가 있으며 이는 한정된 짧은 기간동안의 유량 실측치의 통계학적 특성을 재현시키는 일련의 장기적 유량자료를 인위적으로 발생시켜 수자원 시스템의 거동예측이나 조작기준을 보다 완벽하게 설정하기 위한 풍부한 인력 자료를 제공하자는 데 목적이 있다. 본 연구에서는 연유량의 모의발생에 주로 사용되는 Monte Carlo 모형을 연유량 자료를 구성하는 월별 하천유량의 발생에 적용 가능한가를 연구 검토하였다. 비교검토의 목적으로 실측된 월별 유량의 적정분포형을 설정한 후 Monte Carlo 방법에 의해 발생된 월별량과Autoregressive 모형중의 하나인 Thomas-Fiering의 다계절 모형에 의해 발생된 월류량의 통계학적 특성치의 실측치의 특성치와 비교하였다. 한편, 월유량 발생자료의 합성에 의한 연류량 자료의 특성치가 실측 월류량의 합성에 의한 월류량 특성치를 얼마나 잘 재현시키는가를 검사하기 위해 Monte Carlo 및 Thomas-Fiering 모형에 의해 발생시킨 연류량의 통계학적 특성치를 실측류량의 통계특성치와 비교평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.970-975
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• 2005

측면웨어(side weir)는 본류의 수위가 한계수위 이상으로 상승할 경우 본류로부터 저류지나 분수로(distributary channel)로 흐름을 전환하기 위하여 사용하는 수공구조물이다. 최근 들어 치수와 관련된 계획에서 본류의 홍수량 중 일부를 저류지나 홍수 우회수로로 전환시키는 시설에 대한 관심이 높아지고 있다. 측면웨어가 하천에 설치되는 경우, 측면웨어 부근 표층부의 흐름은 측면웨어의 영향을 크게 받으며, 수의바닥이나 측면웨어에서 떨어진 지점의 흐름은 측면웨어의 영향을 작게 받는 등 측면웨어 주변부는 3차원적인 흐름특성을 보인다. 또한 측면웨어를 월류하는 흐름이 일반 웨어와 같이 웨어 마루부에 대하여 직각방향으로 흐르지 않고 본류의 유속에 따라 비스듬하게 흐르게 된다. 이러한 흐름특성으로 인해 측면웨어를 통과하는 유량은 본류의 하폭, 본류의 흐름특성, 측면웨어의 길이 및 설치위치 등에 따라 각기 다르게 산정되는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 기존 측면웨에에 관한 연구를 정리하고 상용 프로그램인 FLOW-3D를 이용하여 측면웨어가 설치된 경우의 흐름을 해석하였다. 해석결과는 기존 실험연구에 바탕을 둔 이론식과 비교하였다. 계산격자는 구조물 부근의 흐름이 급변하는 곳은 격자크기를 작게, 흐름의 변화가 완만한 곳은 격자크기를 크게 하였다. 경계조건으로 상류는 유량, 하류는 수위경계를 입력하였다. 본 수치모의결과와 이론식을 이용하여 산정한 월류량을 비교한 결과 약 $10-30\% 내외의 오차가 발생하는 것으로 나타났다. 본류의 흐름은 웨어의 길이가 짧을수록 상$\cdot$하류단의 수위차가 작아지며 유속의 경우 웨어길이가 길고, 높이가 낮을수록 빨라진다. 측면웨어 주변부 흐름의 경우, 웨어의 길이가 짧을수록 방류강도가 강하고 횡방향의 수면변위가 급하게 형성되고 있음을 알 수 있다 또한, 웨어의 길이가 상대적으로 길어질 경우에는 3차원적 흐름특성에 의하여 유속의 분포가 다양하여 이론식과 결과의 오차가 점점 더 커짐을 알 수 있다. 본 연구는 사각형수로에 측면웨어가 설치된 경우, 월류량과 수리학적 거동을 해석할 때 수치모형실험이 수리모형실험과 더불어 유용한 해석도구로 이용될 수 있음을 보인 깃으로 이후 관련 구조물의 설계와 해석 시 참고자료로 이용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.5-13
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• 2015

본 연구는 수치모형을 이용하여 만곡수로 외측에 설치된 횡월류 위어의 곡률반경에 대한 횡월류 유량계수를 분석한 연구이다. 곡률반경의 변화에 따른 만곡부의 중심각이 $180^{\circ}$인 수로모형을 설계하였으며, FLOW-3D모형에 적용하여 유량계수를 산정하고 직선 수로와 비교하는 방법으로 유량계수의 특성을 분석하였다. 모형의 적용성 검증을 위해 기존에 연구되었던 수리실험과 동일한 조건의 수치모의를 수행하였다. 하폭(b)을 고정시키고 곡률반경($R_c$)을 변화시킴으로써 $R_c/b$의 변화에 따른 유량계수($C_M$)의 변화를 분석하고, 만곡수로의 월류량($Q_{wc}$)에 대한 직선수로의 월류량($Q_{wc}$)의 비를 분석하였다. 분석결과 유량계수는 상류수심, 만곡수로의 곡률반경의 변화에 따라 유량계수는 변화하였으며, 직선과 만곡수로에 대해 분석을 수행하였기 때문에 직선수로의 영향인자를 이용하여 만곡수로에 설치된 횡월류 위어의 월류량과 유량계수를 추정 가능 할 것이라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.503-503
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• 2023

Hwang(2022; J.KWRA, 55, 10)은 수심 적분 모형으로 불연속 지형을 경사로 완화하지 않고 직접 해석하는 Hwang(2015; J.KSCE, 35, 6)의 기법이 적용된 수치 모형의 정확도를 높이기 위해 지형 전면에 실제로 작용하는 정수압 분포와 차이를 해명하는 흐름률 보정 계수(flux correction coefficient)를 도입하였다. 직각 광정 위어 실험 중에서 널리 알려진 다섯 가지 월류 실험으로부터 218회의 시행을 추려 실험과 모의에서 월류량 값이 서로 잘 일치하는 흐름률 보정 계수를 각각 산정하였는데, 이때 광정 위어를 지나는 흐름을 모의하기 위해 계산 영역을 평면 2차원으로 두고 삼각형 계산 격자로 분할하였다(Hwang, 2022). 실험에 사용된 실험 수로들이 수로의 길이 방향으로 그 폭이 일정하므로 옆벽의 영향이 크지 않다면 수로의 단위 폭에 모형을 적용함으로써 계산 영역의 차원을 한 수준 낮출 수 있다. 실질적으로 1차원 모의가 되어 모의 시간을 획기적으로 줄일 수 있으므로 다양한 분석이 가능하겠으나, 2차원 모의로부터 결정된 흐름률 보정 계수를 수정없이 그대로 적용하는 것이 적절한지 검토할 필요가 있다. 이 연구에서는 Hwang(2022)이 검토한 218회의 직각 광정 위어 실험 시행에 수로의 단위 폭에 불연속 지형을 직접 해석할 수 있는 Hwang(2015)의 1차원 모형을 적용하고 모의와 실험에서 월류량의 차이가 최소가 되는 흐름률 보정 계수를 각각 산정하였다. 결정된 흐름률 보정 계수의 평균값을 별도로 선정된 두 가지 직각 광정 위어 실험에 적용하였으며, 보정에 따른 모형의 성능을 평가하기 위해 Willmott의 일치 지표(index of agreement)를 이용하였다. 흐름률 보정 계수를 적용하였을 때, 한 실험 경우에 대해 모형의 성능이 대폭 개선됨을 확인하였고 성능 개선이 미미한 나머지 실험 경우는 보정 전에 일치 지표가 이미 상당히 높은 편이었다. 2차원 문제에 이어 1차원 모형의 적용에서도 흐름률 보정 계수를 결정함으로써 계단이나 직립 보와 같은 불연속 지형을 넘나드는 천수 흐름의 월류량을 더 쉽고 정확하게 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.337-342
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• 2018

도시유역에서 발생되는 내수침수를 방어하는 수단으로 구조적 대책인 빗물펌프장이 있으나 현실적 적용에 어려움이 있기 때문에 비구조적 대책 등이 보안되어야 한다. 본 연구에서는 빗물펌프장 실무운영 담당자의 의견을 반영한 최소의 월류량을 가지는 펌프의 최적운영수위를 결정하였다. 빗물펌프장의 최적운영수위를 산정하기 위해 최적화 기법인 GA(Genetic Algorithm)을 이용하였으며, 도시유역의 강우-유출 모형인 SWMM(Ver.5.1) DLL과 연계하였다. 제약조건으로는 펌프의 효율을 극대화하는데 까지의 걸리는 시간을 고려하였으며, 최적운영수위를 산정한 결과 전체적으로 기존운영수위보다 낮은 운영 수위에서 월류량이 감소하였다. 대부분 펌프의 경우 각 펌프 호기의 운영 범위에서 가장 낮은 운영 수위가 선정되었다. 초기 펌프의 운영하는 것이 월류량을 저감할 수 있는 것으로 판단되며 이 후 펌프 운영 조건 변경을 하여도 월류 저감에 변화는 없는 것으로 나타났다. 내수침수 저감정도는 약 1%~2%로 산출되었으며, 하류지역에서 발생되는 월류량을 저감하는 정도이지만, 펌프의 운영적 관점에서 기계적 및 실무적 관점의 접근에 따른 효과적인 운영이라 판단된다. 향후, 펌프의 운영조건 등을 고려한다면, 펌프의 효율을 증대하고 내수침수를 저감하는데 도움이 되리라 판단된다.