• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.93-93
• /
• 2022

최근 이상기후로 인하여 우리나라 산림에 태풍 및 국지성 호우가 빈번히 발생하고 있다. 이로 인해 사면재해가 많이 발생하고 있으며 그 중 호우로 인한 많은 양의 물과 함께 토석 및 부유물이 중력에 의해 경사면을 따라 흐름 형태를 보이는 토석류 재해는 속도가 매우 빠르고 파괴적이며 그 결과는 비참하기까지 하다. 더구나 인구밀도가 낮은 산지 계곡부 뿐만 아니라 도시지역에서도 토석류 재해가 빈번히 발생하며 국내 및 해외에서도 토석류에 의한 피해사례는 자주 볼 수 있다. 이러한 토석류 재해의 피해를 줄이고자 토석류의 유동성을 저감시키기 위한 대책구조물의 시공이 많이 이루어지고 있으며 최근에는 투과형 구조물 중 하나인 원통형 기둥구조물을 그룹 형태로의 시공하는 경우가 늘어나고 있다. 토석류와 대책구조물 간의 상호작용은 월류(overflow), 쳐오름(run-up), 역류(backwater) 등의 복잡한 흐름 거동을 보인다. 하지만 원통형 대책구조물에 대한연구가 많이 이루어져 있지 않고 대규모 실험 또한 비용이 많이 소요되고 실행하기도 어렵다. 이 연구는 오픈소스 소프트웨어인 OpenFOAM을 사용하여 원통형 대책구조물의 설치 조건에 따라 토석류 흐름에 미치는 영향을 분석하였다. 짧은 시간 내에 흐름이 발생하고 비뉴튼 유체 특성을 갖는 토석류의 유효전단응력이 난류전단응력에 비해 상당히 크므로 난류의 영향은 무시하였다. 계산된 수치모의의 결과를 같은 규모로 시행한 실험결과와 비교분석 및 검증하였다. 공학학적 문제에 적용 가능하도록 비교적 낮은 해상도의 계산 격자를 사용했지만 실험에서 보여지는 토석류의 흐름거동을 양호하게 재현했으며 원통형 대책구조물의 배치조건에 따라 토석류 선단부 유속의 감소 정도 및 시간에 따른 흐름깊이 변화를 분석할 수 있었다. 이 연구는 다양한 조건을 가지는 토석류 흐름을 해석하는데 유용하게 활용할 수 있으며, 추후 복잡한 실제지형 조건을 고려하는 연구를 통하여 적용성을 확보하고자 한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제20권5호
• /
• pp.452-460
• /
• 2008

발전소의 냉각수 방류과정에서 대량으로 발생하는 거품의 제거를 위하여 지금까지 소포제와 확산방지 막에 의존해왔지만 유지보수나 비용 등의 문제로 안정적인 구조물에 의한 거품발생 방지 방안 마련이 요구되어왔다. 따라서 본 연구에서는 거품저감 구조물 설계 기술을 확보하기 위하여 공기연행 해석이 가능한 난류 수치 모형을 적용해 보았다. 방류수의 낙하양상에 따라 공기연행률의 차이가 있고 차단벽의 잠김 깊이와 통과 유속에 따라 연행공기의 유출률이 달라지므로 각 Case에 대한 비교를 통해 적정 단면을 설계할 필요가 있다. 본 연구에서는 단면 형상에 따른 공기 연행률과 유출률을 비교하여 거품의 발생 및 유출이 최소가 되는 단면을 찾았으며, 설계 기준은 현장 여건 특히, 바닥 수심고와 월류양상 등에 따라 달라질 수 있으나 수중 방류구 통과 유속은 1 m/s이내가 되도록 하고 차단벽의 잠김 깊이는 최소한 수중 방류구 단면의 수직고 이상은 되어야 함을 알 수 있었다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제77권3호
• /
• pp.269-275
• /
• 1988

황발산지(荒發山地)에서 야계수로(野溪水路)의 월류발생원인(越流發生原因)을 구명(究明)하기 위하여 1987년(年) 7월(月)3일(日)부터 7월(月)23일(日)까지 삼성천(三聖川)의 상류지역(上流地域)인 서울대학교(大學校) 부속(附屬) 관악수목원(冠岳樹木園)의 야계수로(野溪水路)를 대상(對象)으로 예상최대홍수류량(豫想最大洪水流量) 및 수로최대유출량(水路最大流出量)을 조사(調査)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 측정지점(測定地點)에서의 유역면적(流域面積)은 477ha로 설계유역면적(設計流域面積) 410ha의 116%였다. 2. 관측분석(觀測分析)된 최대강우강도(最大降雨强度)는 설계최대강우강도(設計最大降雨强度) 100mm/hr와 거의 같은 99.5mm/hr였다. 3. 실측(實測)한 유출계수(流出係數)는 0.672로 설계유출계수(設計流出係數) 0.35의 약 2배로 나타났다. 4. 예상최대홍수류량(豫想最大洪水流量)은 설계예상최대홍수류량(設計豫想最大洪水流量) $39.9m^3/sec$의 222%인$88.59m^3/sec$였다. 5. 수로횡단면적(水路橫斷面積)을 조사(調査)한 결과(結果), 설계수로횡단면적(設計水路橫斷面積) $25.43m^2$의 68%인 $17.25m^2$을 얻었다. 6. 경심(徑深)은 0.94m로 설계경심(設計徑深) 1.28m 보다 작은 값을 나타내었다. 7. 평균계상(平均溪床)물매는 설계(設計)물매(1.00%)와 거의 같은 0.998%였다. 8. 수로최대평균유속(水路最大平均流速)은 2.87m/sec로 설계수로최대평균유속(設計水路最大平均流速) 3.68m/sec의 78%였다. 9. 수로최대유출용량(水路最大流出容量)을 산출(算出)한 바, 설계수로최대유출용량(設計水路最大流出容量) $93.58m^3/sec$의 53%인 $49.51m^3/sec$였다.

• 한국방재안전학회논문집
• /
• 제14권2호
• /
• pp.61-75
• /
• 2021

최근 기후변화로 인해 강우강도 및 빈도의 증가에 따른 집중호우의 영향 및 기존 여수로의 노후화에 대비하여 홍수 시 하류 하천의 영향을 최소화할 수 있는 보조 여수로 활용방안 구축이 필요한 실정이다. 이를 위해, 수리모형 실험 및 수치모형 실험을 통하여 보조 여수로 운영에 따른 흐름특성 변화 검토에 관한 연구가 많이 진행되어 왔다. 그러나 대부분의 연구는 여수로에서의 흐름특성 및 기능성에 대한 검토를 수행하였을 뿐 보조 여수로의 활용방안에 따른 하류하천 영향 검토 및 호안 안정성 검토에 관한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 기존 여수로 및 보조 여수로 방류 조건에 따른 하류영향 분석 및 호안 안정성 측면에서 최적 방류 시나리오 검토를 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 사용하여 검토하였다. 또한 FLOW-3D 수치모의 수행을 통한 유속, 수위 결과와 소류력 산정 결과를 호안 설계허용 기준과 비교하였다. 수문 완전 개도 조건으로 가정하고 계획홍수량 유입 시 다양한 보조 여수로 활용방안에 대하여 수치모의를 수행한 결과, 보조 여수로 단독 운영 시 기존 여수로 단독운영에 비하여 최대유속 및 최대 수위의 감소효과를 확인하였다. 다만 계획홍수량의 45% 이하 방류 조건에서 대안부의 호안 안정성을 확보하였고 해당 방류량 초과 경우에는 처오름 현상이 발생하여 월류에 대한 위험성 증가를 확인하였다. 따라서 기존 여수로와의 동시 운영 방안 도출이 중요하다고 판단하였다. 여수로의 배분 비율 및 총 허용 방류량에 대하여 검토한 결과 보조 여수로의 방류량이 기존 여수로의 방류량보다 큰 경우 하류하천의 흐름이 중심으로 집중되어 대안부의 유속 저감 및 수위 감소를 확인하였고, 계획 홍수량의 77% 이하의 조건에서 호안의 허용 유속 및 허용 소류력 조건을 만족하였다. 이를 통하여 본 연구에서 제안한 보조 여수로 활용방안으로는 기존 여수로와 동시 운영 시 총 방류량에 대하여 보조 여수로의 배분량이 기존 여수로의 배분량보다 크게 설정하는 것이 하류하천의 영향을 최소화 할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 본 연구는 여수로 방류에 따른 대안부에서의 영향에 대해서만 검토하였고 수문 전면 개도 조건에서 검토하였다는 한계점은 분명히 있다. 이에 향후에는 다양한 수문 개도 조건 및 방류 시나리오를 적용 및 검토한다면 보다 효율적이고, 효과적인 보조 여수로 활용방안을 도출이 가능할 것으로 기대 된다.

• 생태와환경
• /
• 제46권1호
• /
• pp.94-102
• /
• 2013

본 연구는 단면변화를 고려한 수위-단면적 변화 및 평균 유속-단면적 간의 상관관계를 분석하여 유량 산정 및 하천관리에 활용하고자 하였다. 수위에 따른 단면적 변화는 SB-A 지점은 1.0 m, 1.9 m, SB-C 지점은 0.6 m, 1.8 m, CL-A 지점은 1.0 m, 1.8 m, OS-A 지점은 0.6 m, 2.0m에서 발생되었다. 이 중 첫 번째 변화는 평 저수기에 해당되고, 두 번째 변화는 홍수기 및 하천 좌 우 안에 인위적 자연적으로 형성된 둔치 등으로 판단된다. 수위-단면적 변화에 따른 관계식의 기울기는 지수형 0.5539~1.9013, 선형 9.040~52.544의 범위를 가진다. 기울기는 두 곡선 모두 고수위로 갈수록 증가하는 경향을 보인다. 평균유속-단면적 변화의 관계는 지수와 직선의 방정식으로 지수형 기울기와 상관계수는 각각 0.1182~0.8734, 0.22~0.86이며, 선형의 기울기와 상관계수는 0.0028~0.1032, 0.20~0.87로 분석되었다. SB-A, SB-C 지점의 저수위는 다른 수위보다 상관관계가 높게 산정되었는데, 이는 수위구간이 좁고, 하천 단면적의 변화가 크지 않기 때문으로 판단된다. CL-A, OS-A 지점은 월류보의 영향으로 저수위일 경우에 상관관계가 낮았다. 수위-단면적, 평균유속-단면적의 상관관계 및 곡선식 등을 이용하여 하천 정비계획 등의 수립에 활용할 수 있으며, 제외지의 단면적이 변하는 지점의 유량 변화 등의 예측에 활용할 수 있을 것이다.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.329-337
• /
• 2006

삼천포 화력발전소에서 냉각수로 이용되고 방류되는 해수를 이용한 소수력 발전소가 삼천포 해역에 건설되고 있다. 본 연구에서는 소수력 발전소가 건설되는 지점, 즉 방류수로 및 방류해역의 흐름을 관측하고 흐름특성을 분석하였다. 방류수로의 흐름은 냉각수 방류량에 의한 영향이 지배적이며, 공간적으로는 냉각수가 합류되는 Weir 상류구간, 합류된 냉각수가 방류수로를 통하여 배출되는 Weir 하류구간, 방류해역으로 구분할 수 있다. Weir 상류 지점은 측면에서 유입되는 냉각수로 인하여 유량이 점차 증가하나, 수로의 폭이 증가하기 때문에 수위 변화가 미미한 지역이며, Weir 하류지점은 월류된 냉각수가 사류(super-critical flow)구간을 거쳐서 수리학적 도약으로 인한 강한 연직방향의 요동을 보이며 방류해역으로 이동하는 구간이다. 한편, 방류수에 의한 영향으로 외해방향으로의 해수흐름이 형성되나 유속은 조위의 승강운동에 크게 영향을 받는 것으로 파악되었다. 또한, 방류해역의 조위는 통영 검조소에 비하여 평균조차는 약 10% 크게 나타나고 있으며, 파랑전파에 의한 영향은 미미한 정도로 파악되었다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제36권6호
• /
• pp.971-984
• /
• 2003

본 연구에서는 보 월류시 공기 유입을 수리학적인 방법으로 분석하였다. 이를 위해 하천에 설치된 보의 형태로서 계단형 보와 래버린스 보 및 배사문 보를 선정하여 현지측정과 수리실험을 통해 산소전달 효율을 검토하였다. 산소전달 효율은 계단형 보가 크며, 배사문 보는 산소전달 효율이 그리 크지 않았다. 산소전달은 흐름의 유속, Froude 수, 유량 순으로 상관 관계를 나타내었으며 특히 흐름의 유녹과 산소전달 효율에서 높은 관계를 나타내었다. 수리실험 결과 계단형 보의 월류 흐름은 유량이 작을 경우 계단 전 구간에 걸쳐 잠입류가 발생하고, 유량 증가에 따라 잠입류와 표면류가 공존하며 이 경우 계단 상부께서 표면류 및 계단 하부에서 잠입류가 발생하였다. 잠입류의 경우 계단 끝단에서 흐름 분리에 의해 공기 유입이 시작되고, 자유낙하 nappe과 계단 안쪽의 공기 주머니 및 nappe impact와 이후의 도수 현상으로 많은 공기 유입이 발생되었다. 표면류의 경우 계단 끝단에서 공기 유입이 시작되고, 흐름이 계단과 계단을 스쳐가듯이 흐르는 과정에서 수표면의 진동에 의해 많은 공기가 유입되었지만 공기 유입은 잠입류의 경우에 비해 상대적으로 작았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
• /
• pp.336-336
• /
• 2015

일반적인 다목적댐은 홍수 발생 시 본댐으로 유입되는 부유쓰레기 및 잡목 등을 차단하기 위하여 댐 상류에 차단망을 설치하여 1차적으로 사전 방지하고, 홍수기 이후 선박으로 부유물을 수거하여 재활용, 소각 등으로 처리하는 시스템이다. 그러나 본 연구의 대상인 한탄강댐은 홍수조절용 댐으로서 수위 변화 폭이 매우 크고 정상 조건(비 홍수기)시는 대규모 홍수터가 드러나기 때문에 댐 유지관리 방법이 상이하며 한탄강 본류 구간은 하폭과 수심 등 하도의 불규칙성과 만곡부에서 유수의 흐름이 한쪽으로 쏠리는 편기 현상이 발생하는 등 복잡한 수리현상으로 인하여 부유쓰레기의 분포를 판단하기 어려운 지역이다. 따라서 본 연구에서는 부유쓰레기의 유동을 모의하기 위하여 HEC-HMS 모형과 $Vflo^{TM}$ 모형을 활용하여 본류와 지류의 빈도별 홍수량 분석을 실시하고, EFDC 3차원 동수역학 모형을 적용하여 홍수조절용지 내 부유쓰레기의 유입 경로 및 정체 구역을 분석하여 효과적인 쓰레기 처리 방안을 제시하고자 하였다. 분석 결과, 소규모 빈도 홍수(2년, 5년)의 경우 중 상류 지류의 부유쓰레기는 거의 유동하지 못하고 하도의 만곡의 영향을 받아 부분적으로 높은 밀도로 고착될 것으로 모의되며, 특히 본류와의 합류점 부근에 도달한 부유쓰레기는 유로 폭이 급확대되어 유속이 거의 없는 사수역 구간으로 변함에 따라 본류 배수위 영향으로 불규칙하게 맴돌다가 고착되는 것으로 모의되었다. 중규모 홍수(25년, 50년)의 경우, 상류부의 부유쓰레기의 분포는 소규모 홍수 시와 유사한 패턴을 보였으나 중류부에서 홍수파가 본류 하도를 월류하여 홍수터로 넓게 범람하는 지역에서는 소규모 홍수 시 본류 하도 양안에 분포하던 부유쓰레기가 홍수터 쪽으로 밀려가서 고착되는 경향을 보였다. 대규모 홍수(100년, 200년)의 경우, 댐과 인접한 분석 구간 하류부는 댐 배수위의 영향을 가장 크게 받으며 수심이 깊어 흐름이 가장 정체되는 구간으로 본류와 지류 모두 다량의 부유쓰레기가 분포할 것으로 분석되었다. 분석 구간 중류부는 홍수 규모가 증가함에 따라 넓은 홍수터로 침수범위가 급격하게 증가하며 이에 따라 부유쓰레기가 분포할 수 있는 면적이 크게 증가할 것으로 분석되었다. 또한 분석 구간 상류부는 협곡을 이루고 있어 홍수규모가 증가하더라도 침수범위와 부유쓰레기의 분포면적에 큰 변화가 없을 것으로 분석되었다. 본 연구 결과를 바탕으로 댐의 치수 문제가 발생하지 않도록 효과적으로 수거 처리 할 수 있는 부유쓰레기 적치장 및 차단 시설의 적정 설치 위치를 파악하였다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제54권3호
• /
• pp.181-190
• /
• 2021

본 연구에서는 하천에서의 월류 발생에 따른 제방의 붕괴를 방지하거나 피해를 최소화하기 위한 신소재 보강공법을 제체 표면에 적용하여 그 효과를 검증하기 위한 실규모 횡월류 붕괴 실험을 수행하였다. 본 실험을 위해 제방 모형은 높이 2.5 m, 길이 12 m, 사면경사 1:2로 구성하였다. 또한 제방의 경우 습식 공법을 이용하여 바이오폴리머 분말, 물, 화강풍화토, 황토를 적정 비율로 혼합한 신소재를 제체 표면에 약 5 cm 두께로 분사한 뒤 식생활착 모니터링을 거쳐 최종 실험모형을 완성하였다. 안동하천연구센터 A3 수로 상류에서 4 ㎥/s 의 유량을 유입시켜 횡월류 흐름을 유도하였으며, 음향 도플러 유속계를 이용하여 상·하류의 유량 및 횡월류량의 변동을 측정하였다. 또한, 제방보강공법의 성능을 평가하기 위해 이미지 픽셀 기법 및 3차원 포인트 클라우드 모델링 기법을 활용한 시간에 따른 제방의 표면손실률을 산정함으로써 영상분석 기반의 새로운 평가 도구를 제시하였다. 본 연구결과를 적절하게 활용하게 되면 제방보강공법의 성능을 평가하는데 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.