• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.453-457
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• 2004

본 연구에서는 WES의 표준 월류형 여수로에 대한 동수역학적인 흐름거동을 FLOW-3D 모형을 이용하여 해석하였다. 월류수두에 따른 월류유량, 월류흐름의 수면곡선, 여수로 표면에서의 압력분포와 같은 모의결과는 WES의 실험자료와 잘 일치하였다. 그리고 월류수두가 여수로 설계수두의 1.33배인 경우의 유속과 압력의 연직분포를 검토하였다. 검토결과, 웨어마루를 통과하면서 저층의 유속이 먼저 가속되며 점차 하류로 이동하면서 수표면의 유속이 가속되어 거의 균일한 유속분포를 보였으며, 압력의 연직분포는 웨어마루 상류에서는 수표면에서 내기압을 보이고 점차 수심이 길어짐에 따라 정수압분포와 유사한 분포를 보이나, 여수로 표면에 접근함에 따라 급격하게 압력이 감소하면서 부압이 발생하였다. 웨어마루 하류에서는 여수로 표면에서의 압력이 점차 대기압으로 접근함에 따라, 거의 전 수심에 걸쳐 대기압과 유사한 분포를 보였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제11권1호
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• pp.35-41
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• 2008

월파형 파력발전장치는 월류된 파랑으로 인하여 발생한 수두차를 이용하여 터빈을 구동하는 일종의 파랑에너지 변환장치로써 파랑에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 본 연구에서는 먼저 상용 CFD코드 인 Fluent를 사용하여 수치조파수조를 구현하고, Reynolds-Averaged Navier-Stokes 방정식과 VOF 모델을 이용하여 2차원 수치 선형 규칙파를 생성한 후 이를 계산 결과와 비교 검증을 수행하였다. 다음으로 월류 성능의 최적 설계점과 파력발전 장치의 월류 충전량을 고찰하기 위하여 여러 가지 파랑조건과 형상변수들에 대하여 계산을 수행 하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권5호
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• pp.363-373
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• 2004

본 연구에서는 교각이 설치된 미공병단의 Waterways Experiment Station (WES)의 표준 월류형 여수로에 대한 동수역학적인 흐름거동을 FLOW-3D를 이용하여 해석하였다. 모의 결과는 WES의 실험자료와 비교하였으며, 교각이 없는 월류형 여수로에 대한 2차원 모의결과와도 상호 비교하였다. 특히 교각이 설치된 월류형 여수로에서의 월류수맥과 압력분포에 대한 특성을 상세히 고찰하였다. 유량, 월류수맥 및 압력분포에 대한 모의결과, 부분적으로 WES의 실험결과와 차이가 발생하는 곳이 있으나, 대부분 그 경향이 일치하였다. 교각이 설치된 월류형 여수로에서의 주요 흐름거동을 정리하면, 첫째 교각이 위치하는 여수로 측면부에서의 수위에 비해 여수로 중앙부에서의 수위가 높고, 둘째 실제수두가 여수로의 설계수두보다 높은 경우 웨어마루 상류에서는 여수로 측면부에서 부압이 크게 발생하며 웨어마루 하류에서는 여수로 중앙부에서 부압이 크게 발생하는 것으로 밝혀졌다.

• 상하수도학회지
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• 제30권2호
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• pp.147-154
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• 2016

The present study used the hydrodynamic numerical model, with the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations (RANS) as its governing equations, to analyze overflow characteristics such as the discharge coefficient of circular-crested weir and the flow velocity and pressure distribution of weir crest. The simulation results well reproduced the overflow characteristics of the overfall of circular-crested weir both qualitatively and quantitatively. As for the discharge coefficient, rational results were yielded by the discharge coefficient equation proposed by Hager(1985) in the $H_1/R_b<0.58$ and by the discharge coefficient equation proposed by Samani and Bagheri(2014) in the $H_1/R_b>0.58$, respectively. Because most existing discharge coefficient equations were developed by disregarding the effects of the approach velocity, when they are applied, it is necessary to evaluate the effects of the approach velocity on the overflow head beforehand.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제12권4호
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• pp.273-278
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• 2009

월파형 파력발전장치는 월류된 파랑으로 인하여 발생한 수두차를 이용하여 터빈을 구동하는 일종의 파랑에너지 변환장치로써 파랑에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 본 연구는 상용 CFD코드 인 Fluent를 사용하여 수치 조파수조를 구현하여 월파형 파력발전장치의 해석에 도입을 하여 입사파 조건과 형상에 대한 계산을 수행하였다. 최적의 월류성능을 나타내는 구조물 사면형상을 도출하기 위하여 직선형과 포물선형을 채택하여 비교분석을 수행한 결과 포물선형 사면경사를 갖는 구조물이 더 우수한 월류성능을 보인다는 것을 확인 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.26-26
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• 2020

하천수의 수심을 유지하기 위하여 설치된 콘크리트 취수보 대신 강자갈이나 쇄석을 채움재로 하는 돌망태를 사용하게 되면 토사퇴적으로 인한 건천화나 상, 하류 수생태계 단절과 같은 문제를 어느 정도 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자갈접촉산화작용에 의한 수질개선과 공사비 절감 효과 등의 장점이 있다. 그러나 돌망태는 투수성이므로 불투수성인 콘크리트 보다 저류측면에서 불리하다. 콘크리트 취수보에서의 흐름은 보 정점의 형상, 보의 폭, 높이, 그리고 월류수심에 좌우되며, 베르누이 방정식과 연속방정식에 의해 방류량 산정식을 유도하고, 유량계수와 같은 실험상수를 결정하여 방류량을 계산한다. 돌망태 취수보의 흐름은 보의 높이, 보의 길이, 보의 상류수심 외에 채움재의 형상, 입경, 배치상태가 흐름에 영향을 미친다. 따라서 콘크리트 취수보에 적용되었던 기존의 방류량 산정식을 그대로 적용할 수 없다. 돌망태 보의 통과류는 실험상수가 포함된 비선형 수두손실방정식으로 표현할 수 있다. 실험상수는 비표면적의 크기를 의미하는 채움재의 평균동수반경와 관계되며, 평균동수반경은 채움재 입자의 형상으로 부터 구할 수 있다. 따라서 실험을 통하여 채움재 입자의 형상과 크기에 따른 실험상수와 평균동수반경의 관계를 구하면 비선형 수두손실방정식으로부터 통과류의 방류량을 계산할 수 있게 된다. 본 연구는 돌망태 취수보가 대수층함양 원수 공급시설물로서 타당한가를 평가하기 위하여 수행되었다. 콘크리트 취수보의 월류량 계산은 기존의 방류량 산정식을 이용하였으며, 돌망태 취수보는 실험상수와 평균동수반경의 기존관계식을 이용하여 통과류의 방류량을 계산하였다. 이와 같이 계산된 각각의 수심-방류량 관계로 부터 수심을 비교하였다. 동일한 유량조건에서 돌망태 취수보의 상류수심은 콘크리트 취수보보다 작게 계산되었다. 상류수심은 돌망태 채움재 입자의 크기가 작을수록 증가하여, 돌망태 취수보는 채움재의 입자크기가 작을수록 저류성능이 개선됨을 알 수 있었다. 따라서 돌망태 취수보는 채움재의 입경이 작을수록 콘크리트 취수보의 저류수준에 접근할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권11호
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• pp.1007-1015
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• 2014

본 연구에서는 실내실험을 통하여 국내 중 소하천에 가장 많이 설치되고 있는 개량형 공압식 가동보를 대상으로 다양한 유량 변화에 대한 흐름특성을 분석하고, 유량계수산정식을 도출하였다. 실험결과, 가동보 기립각도에 따라 월류유량계수 ($C_d$)의 값은 0.613~0.634로 산정되었으며, 상류 Froude number ($F_{r1}$), 상대위어길이(${\xi}$), 전수두비($H_1/W$), 상류수심과 위어마루를 월류하는 수심의 비($y_c/y_1$)는 상류의 영향을 받으며 하류 Froude number ($F_{r2}$), 하류수심과 위어마루를 월류하는 수심의 비($y_c/y_2$)는 하류의 영향을받아 변화하였다. 상 하류수위차와 하류수심의 비(${\Delta}y/y_2$)는 상 하류의 영향을 모두 받아 변화되는 특성을 보여주었다. 주요 영향변수를 고려하여 다중회귀분석에 의한 유량계수산정식을 도출한 결과, 개량형 공압식 가동보의 월류유량계수는 상류흐름 조건이 상류일 때, 가동보의 높이 즉, 기립각도에 따른 물리적 제원과 상류 접근흐름수두의 조건에 의하여 결정되는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.524-529
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• 2006

실제유량에 대한 이론유량의 비로 정의되는 유량계수는 수공구조물의 설계에 있어서 중요한 요소 중에 하나이다. 댐 여수로 또한 이러한 유량계수를 통하여 산정되는 방류량에 따라 여수로 월류부의 규모가 결정되며 이러한 수위별 방류량 산정에 있어서 유량계수는 $\ulcorner$댐 설계기준$\lrcorner$에 제시되어 있는 미국 개척국(USBR)의 여러 경험을 통하여 산정한 유량계수 그래프에서 독치하여 결정한다. 본 연구에서는 국내 댐 여수로의 설계 유량계수를 수리모형실험 및 수치해석을 통하여 비교.검토하였으며, 이에 대한 적정 유량계수의 범위를 산정하였다. 이러한 유량계수의 범위를 기 건설 운영 중인 댐의 관측자료를 통하여 그 적정성을 검토하였고, 그 결과 상당수의 자료가 금회 산정한 유량계수 적정 범위 이내에 드는 것으로 나타나 국내 댐 여수로 유량계수는 적정한 것으로 검토되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권1호
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• pp.65-74
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• 2008

국내 농업용수 댐은 약 18,000개로 추산되는데 거의 대부분이 월류에 취약한 필댐이다. 여수로 형식은 자연월류 측수로형 여수로가 99%인 것으로 추산되고 있다. 본 연구에서는 댐의 홍수배제능력을 증대시키기 위한 방법의 하나로 측수로형 여수로의 선형웨어 부분을 래버린스 웨어로 개축할 경우 어느 정도의 방류량 증대효과가 발생하는지를 분석하였다. 분석방법은 저수용량 크기별로 5개의 댐을 임의 선정하여 수리모형실험과 Flow-3D를 이용한 3차원수치해석을 통해 월류수심별 방류량을 산정하였고, 확률홍수량과 가능최대홍수량(PMF)에 대한 저수지홍수추적을 실시하여 개축 전 후의 최고수위를 비교하였다. 분석결과 래버린스 웨어는 홍수유입초기에 방류량 증대효과가 있어서 선형웨어에 비해 홍수시 최고수위를 200년 확률홍수량 유입시 13.8$\sim$43.7%, 500년 확률홍수량 유입시 13.9$\sim$38.3%, PMF 유입시 6.1$\sim$9.6% 정도 저하시킬 수 있는 것으로 분석되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.67-72
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• 2010

본 연구에서는 조류발전용 헬리컬 수차를 발전소 냉각수 배수로에서의 수력 개발에 이용하기 위하여 수차구조물의 설치로 인한 수위 증가가 냉각수 순환 계통에 미치는 영향을 파악하였다. 배수로 암거 출구부에 가로 3.6 m $\times$ 세로 1.5 m의 헬리컬 수차 1 set(2기 일체형)를 설치하는 경우에 대하여 배수로의 수위변화 및 압력변화를 수치해석을 통해 분석한 결과, 평균해수위시에는 seal well 하류의 수위 변화 영향이 seal well의 weir에 의해 차단되어 상류로 전파되지 않았다. 그러나 고조시에는 weir의 월류 흐름형태가 잠김 월류가 되고 seal well 전 후단이 모두 만관흐름상태가 되어 하류의 압력변화가 상류로 전파되었다. 방류 개시 후 약 10분간 불안정한 압력변화가 발생하나 이후 안정되며, 약 0.2 m 내외의 수두 증가로 냉각수 순환펌프 소요 동력이 증가할 수 있으나 안전성에는 영향을 주지 않을 것으로 판단되었다. 따라서, 수력 개발 타당성 평가시 냉각수 순환펌프의 소요전력 증가를 고려할 필요가 있다.