• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1675-1678
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• 2008

어류는 민감하기 때문에 최적화된 어도를 설계하는 것은 매우 어려운 일이다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서, 관찰, 수리모형시험과 같은 방법을 이용한 연구가 주를 이루어 왔다. 최근 들어 어도에 대한 기본 지식의 축적과 CFD 프로그램이 발전함에 따라 수치모의를 이용해 최적 어도를 설계하고자 하는 노력이 활발해 지고 있다. 본 연구에서는 최적 어도 설계를 도모하기 위해서 어류의 휴식을 위해 설치되는 풀(pool) 내의 흐름해석을 수행하였다. 군남홍수조절지를 대상으로 설계도면을 분석하여 3차원으로 변환하여 구조물형상을 구축하였으며, FLOW-3D 모형을 이용하여 흐름을 해석하였다. 휴식 풀 내의 흐름을 모의한 결과 어도 내 월류 수심이 10cm 일 경우, 휴식 풀 내 유속은 풀 내 유입어도의 노치와 잠공부분에서 최대 유속이 0.4m/s로 나타났고, 국부적으로 집중된 유속에 의해 풀 내 순환류가 발생하나, 유속의 범위가 최대 0.15m/s를 넘지 않는 것으로 모의되었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.98-98
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• 2011

중소규모 하천에서 많이 설치되어 있는 경사형보를 대상으로 하류부 세굴에 대한 수리모형실험과 수치모의를 통하여 경사형보 하류부 세굴특성과 세굴영향인자들에 대한 민감도 분석을 실시하였다. 수리모형실험은 폭 0.8m, 길이 20m의 가변경사 직선 개수로에서 1 : 2(H/L)경사를 가지는 경사형보의 높이, 월류수심, 하류부 수심 변화에 따른 최대 세굴심과 세굴길이의 변화를 관측하였고, 수치모의는 유사이동 모의가 가능한 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하여 경사형 보의 경사 변화에 따른 하류부 세굴특성을 모의하였다. 수리모형실험 결과 최대 세굴심 및 세굴길이에 가장 영향을 크게 미치는 인자는 월류고이며, 하류부 수심은 최대 세굴심과 세굴길이의 감소효과 뿐만 아니라 세굴공의 형상에도 영향을 미쳤다. 낙하류의 유입 각도가 예연보에 비하여 작은 경사보는 예연보에 비하여 수평방향 유속이 상대적으로 증가하여 세굴길이가 증가하였으며 이로 인하여 세굴공 하류부 천이영역의 사면경사가 상대적으로 완만하게 형성되었다. 세굴공의 상류부에 재순환 영역이 발생되어 천이영역에서 이송되는 유사의 최대세굴심 발생 위치에 퇴적되는 현상을 방해하며 세굴공의 모양은 완전히 발달된 이중(double) 세굴공을 생성하였으며, 특히 낙하류의 유입각도와 하류부 수위의 영향으로 하류수심($h_t$)과 낙차고(H)의 비($h_t/H$)가 1.0 미만인 경우에 이중(double) 세굴공이 발생하였다. 경사형보의 경사각 영향에 따른 하류부 세굴 영향은 3차원 수치모형을 이용하여 모의하였으며, 경사각을 1V/2H, 1V/3H, 1V/4H로 변화시키며 수치모의를 수행하였다. 수치모의 결과 경사각이 증가할수록 최대 세굴심은 증가하는 경향을 보이고 그에 따른 증가율은 감소하였다. 보 높이, 월류고, 하류부 수심, 경사각 변화에 따른 세굴심의 변화는 상대민감도 방법을 이용하여 비교하였으며 주요 영향인자에 대한 민감도비는 월류고가 보 하류부 세굴에 가장 큰 영향을 미치고, 경사각, 보 높이, 하류부 수심 순이다. 특히 보 하류부의 수심은 음의 민감도를 보이며, 이는 보 하류부 수심이 증가할수록 세굴심이 감소하는 것을 의미한다. 추후 보완 실험 및 수치모의를 추가 활용한다면, 경사형보 하류부 물받이 및 하상보호공 설계를 위한 정량적인 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.11
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• pp.1007-1015
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• 2014

This study investigates the discharge coefficient of Improved-Pneumatic-Movable (IPM) weir through the weir, a kind of movable weirs, to estimate much more accurate rating curves using laboratory flume experiments. The discharge coefficient ($C_d$) is from 0.613 to 0.634 by the stand-up angle of the weir. The upstream Froude Number ($F_{r1}$), relative crest length(${\xi}$), Headwater Ratio ($H_1/W$), the Overflow depth ratio of weir crest ($y_c/y_1$) was changed by the upstream. And the downstream Froude number ($F_{r2}$), the Overflow depth ratio of weir crest and Downstream Water depth ($y_c/y_2$) was changed by the downstream. The ratio of Downstream and Up and Downstream water Depth (${\Delta}y/y_2$) was found to be changed by both of the up and downstream flow. They considered the major influence variables and derived the Discharge coefficient Formula at this study. The Discharge coefficient of the Improved-Pneumatic-Movable (IPM) weir was settled by the height of the Movable weir, that is to say, it was settled by the flow conditions of upstream approach flow head and physical data according to the standing angle.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1858-1862
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• 2008

최근에 발생하는 이상홍수로 인하여 설계규모를 초과하는 홍수가 발생하여 월류에 의한 제방붕괴 피해가 증가하고 있다. 초과규모의 홍수가 유하하더라도 월류에 의해서 제방이 붕괴되는 것과 붕괴되지 않고 단순히 월류하는 경우의 피해 정도는 매우 다른 양상으로 나타난다. 제방이 붕괴되는 경우, 제내지 유입량 및 유입기간의 증가로 인명 및 재산피해가 가중된다. 따라서 인구가 집중되고 재산이 밀집되어 있는 지역에 대해서는 제방붕괴에 의한 피해를 감소시키기 위한 특별한 대책이 필요하다. 본 연구에서는 기존 제방의 식생이 제방 월류 붕괴에 미치는 영향을 추정하기 위하여 수리실험을 수행하였다. 실험수로에 제작된 제방 뒷비탈에 인조식생을 부착시켜 유량에 따른 수심과 유속을 측정하였으며, 측정결과를 이용하여 조도계수를 산정하였다. 산정된 조도계수를 CIRIA(1987)의 보고서에 조도계수 산정 방법과 비교하고 분석하였다. 분석 결과, CIRIA(1987)에서 제시하고 있는 1V:2H제방의 조도계수 0.02보다 큰 값이 산정되었음을 알 수 있었다. 향후, 실제 식생에 대한 실험을 수행하여 흐름특성별 조도계수에 대한 추가적인 검토가 필요할 것으로 사료된다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.9 no.3
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• pp.107-115
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• 2009

The labyrinth weir can be applied to increase the overflow rate, maintain constant water depth and improve water quality. This weir can be defined that the plane shape of overflow part is not straight line and is a kind of weir having overflow length increased by changing its plane shape. There are relatively few studies related to effect of maintaining the water depth which has been used to consider for various functions as hydraulic facilities and design conditions of labyrinth weirs. Thus, it is needed to conduct studies related to the maintenance of water depth by the labyrinth weir. This study was to provide fundamental data which may become a facilitator for more accurate and proper design of hydraulic facilities related to the maintenance of water depth. The ranges of constant water depth ($H_t/P=0.08\sim0.27$) were provided for the triangle type labyrinth weir, and the effect of maintaining water depth was analyzed using hydraulic laboratory experiments and 3D-numerical simulations(Flow-3D).

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.893-897
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• 2004

본 연구는 아이스하버 형태의 어도를 조립식으로 개발하여 실제 현장에 적용하기에 앞서 유량 변화에 따라 어도내 유속 및 유황변화를 조사하고 어도의 배열을 조정하여 어도의 현장적용성을 검토하기 위하여 실시하였다. 모형 월류수심이 40cm(현장 20cm)일 때 상류부는 어류가 소상하기에 적합한 유속을 나타내었고 하류부의 가장 낮은 월류부(좌측열)에서는 어류 소상에 다소 지장을 주는 유속변화를 보였다. 그러나 좌측열을 제외한 우측열과 중간열에서는 어류 이동 및 소상에 적절한 유속변화를 나타내고 있는 것으로 보아 본 어도는 유량 증가에 따라 월류 유속이 증가하여도 월류벽이 높은 구간에서는 유속이 증가폭이 크지 않기 때문에 수위변화에 대응력을 가지는 것으로 판단된다. 다양한 배열로 어도를 설치하면 유속이 느린 어도 구간은 어도 유인수로로서의 역할을 할 수 있으므로 어도내의 다양한 유속은 어류 소상에 유리하게 작용한 것으로 평가된다. 어도의 배열은 월류부의 높이가 높은 것을 좌${\cdot}$우측열에 배열하고 낮은 것을 중간열에 배열하면 갈수량에 대한 대응력이 증가하는 것으로 나타났다. 잠공은 하천의 유량 조건이 좋을 때보다 갈수기나 홍수기에 어류가 소상하는 통로의 역할을 할 수 있을 것으로 판단된다. 따라서, 본 어도는 다양한 월류벽의 배열로 하천의 수위변화에 대한 대응력을 가지고 있으며 구조적으로 견고하여 우리나라 하천 상황에 적절한 어도로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.155-159
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• 2011

본 연구는 만곡수로 외측에 횡월류 위어를 설치하여 곡률반경에 대한 횡월류 유량계수의 특성을 분석하였다. 곡률반경의 변화에 따른 만곡부의 중심각이 180인 수로모형을 설계하였으며, FLOW-3D모형에 적용하여 유량계수를 산정하고 직선 수로와 비교하여 유량계수의 특성을 분석하는데 목적이 있다. 난류모형은 RNG-$\in$ 모형을 사용하였으며, 수치기법으로는 유한체적법을 사용하였다. 모형의 적용성 검정을 위해 기존에 연구되었던 수리실험과 동일한 조건의 수치모의를 수행하여 모형의 적용성을 확인하였다. 본 연구에서는 하폭를 고정시키고 곡률반경를 변화시킴으로써 $R_c/b$의 변화에 따른 유량계수(C)의 변화를 분석하고, 만곡수로의 월류량($Q_{wc}$)에 대한 직선수로의 월류량($Q_{ws}$)의 비, 만곡수로의 평균 월류 수심에 대한 직선수로의 평균 월류 수심($y_{cave}/y_{save}$)과 $R_c/b$의 관계를 분석하였다. 분석결과 유량계수는 상류수심, 월류량, 만곡수로의 곡률반경 등의 변화에 따라 유량계수는 변화하였으며, 직선과 만곡수로에 대해 분석을 수행하였기 때문에 직선수로의 영향인자를 이용하여 만곡수로에 설치된 횡월류 위어의 월류량과 유량계수를 추정 가능할 것이라 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.904-908
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• 2007

도시 지역에서는 범람류에 의한 인명 피해 가능성이 크기 때문에 범람류 특성과 침수특성을 파악하는 하는 것이 매우 중요하다. 인명 피해를 야기시킬 수 위험요소로는 홍수파의 전파속도와 범람류의 유속 및 수심을 들 수 있다. 본 연구에서의 도시 지역의 특성이라 할 수 있는 구조물의 영향에 의한 범람홍수파의 거동에 대해서 추가적인 실험을 수행하여 기초적인 현상을 규명하고자 하였다. 실험결과, 홍수파의 전파속도는 제방 붕괴시 하도 초기수위의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 즉, 제내지에 구조물 설치 유무가 범람홍수파 전파속도에 지배적인 영향을 미치는 초기 월류수위 효과를 감소시키지는 못하였다. 제내지에 구조물이 있음으로써 없는 경우에 비해 제방붕괴부 주위의 최대수심은 증가하였다. 이는 구조물에 의한 배수영향이 있음을 보이는 것이다. 이러한 현상은 구조물 설치밀도가 높은 군집구조물의 경우에 확실하게 나타났다. 실험결과를 이용하여 범람홍수파의 전파속도와 최대수심을 산정하는 식을 무차원변수를 이용하여 제시하였다.