• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.176-176
• /
• 2022

자연 하천의 종단면도를 살펴보면 상류 지역의 경사는 가파른 반면, 하류 지역으로 내려갈수록 완만해지는 부드러운 오목한 형태가 나타난다. 이러한 종단은 유량, 유사량, 수리기하, 하상 입자의 크기와 분포 등이 복합적으로 작용하여 형성되는 것으로 알려져 있다. 이러한 종단면도에 대한 모의는 지형이 동적평형상태에 이를 때까지 장기간에 걸친 모의를 통해 살펴볼 수 있을 것이다. 단, 그러한 가정은 하천종단 형성에 관여하는 모든 변수에 대한 정량화가 잘 이루어졌을 때 가능할 것이다. 여기서 가장 불확실성이 큰 것은 하천의 유사량을 추정하는 공식일 것이다. 이 연구에서는 유사량이송공식의 변수에 어떠한 값을 적용하느냐에 따라 자연스러운 하천 종단이 형성되는지 지표변화모형을 통해 밝히고자 하였다. Schoklitsch 식을 적용한 LEGS 수치 모형으로 모의를 진행하였으며, 각각의 조건에서 도출된 종단면도의 오목도와 적용한 변수 간의 관계를 비교하였다. 또한, 이에 대한 민감도 분석 수행을 통해 자연 하천에서 확인할 수 있는 특징의 원인을 찾고자 하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.36 no.2
• /
• pp.219-229
• /
• 2016

This study presents the analysis of flood and bed deformation caused by reservoir failure. The CCHE1D is used to simulate 1D non-uniform, non-equilibrium sediment transport and bed deformation. The CCHE1D deals with the adaptation length for non-equilibrium sediment, classified sediment particle for non-uniform sediment and mixing layer for the exchange with the sediment moving with the flow. The model is applied to Ha!Ha! river basin where was experienced reservoir failure in 1996 to analyze non-uniform and non-equilibrium sediment transport. The calculations are compared with morphological bed changes of pre- and post-flood. In addition, model sensitivity to main parameters involving adaptation length ($L_{s,b}$), non-equilibrium coefficient (${\alpha}_s$), mixing layer thickness (${\delta}_m$) and porosity (p') is analyzed. The results indicates that thalweg change is the most sensitive to non-equilibrium coefficient (${\alpha}_s$) among those parameters in the study area.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2023.05a
• /
• pp.220-220
• /
• 2023

단순한 하상 변동 모형은 단일한 입경으로 구성된 하상재료를 다루는 데에 비해, 실제 하천에서는 다양한 입경의 유사가 섞여있다. 이러한 혼합 입경의 유사 이송을 모의하고자 하면 퇴적층의 생성과 소멸을 어떻게 모의하는지에 대한 기법이 중요해진다. 과거 연구에서는 유수의 영향을 받는 하상 두께가 입도 분포에 따라 다르다고 생각하였다. 반면, 다른 연구들에서는 두께가 합리적인 범위 내에 있다면 모의 결과에 영향을 미치지 않는다고 보고 상수로 설정하였다. 퇴적층의 개수를 어떻게 고려하느냐에 따라서도 모의기법이 나누어진다. 단일한 입경을 모의하는 경우 단일 퇴적층을 고려하지만, 혼합 입경을 고려하는 모형은 크게 2개의 퇴적층(active layer와 non-active layer)으로 나누는 종류와 3개 이상의 퇴적층을 고려하는 모형으로도 나눌 수 있다. 이 연구에서는 혼합 입경의 유사 이송을 모의할 수 있는 전 지형 발달 모형을 활용하여 퇴적층 처리 기법의 차이가 얼마나 모의 결과에 영향을 주는지를 파악하였다. 모의 결과는 기법이 바뀜에 따라 매우 민감하게 변하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 이 연구에서는 3개 이상의 퇴적층을 고려함에 있어서 기존 퇴적층에 새로운 물질이 퇴적되었을 때 경계면에서 입자가 섞이는 mixed layer를 고려하는 개념을 제시한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.292-292
• /
• 2017

하천에서 주로 부유사의 형태로 이송되는 유사는 크게 점착성 유사와 비점착성 유사로 구분된다. 입자의 크기가 약 $63{\mu}m$이하인 유사는 입자 표면의 전자기적 점착력의 영향이 우세하여 유사입자들은 지속적인 응집현상을 겪는다. 응집 현상을 통해 유사의 가장 단위인 일차입자(Primary Particle)들은 하나의 커다란 덩어리인 플럭(Floc)을 형성한다. 응집현상이 중요한 이유는 형성된 플럭의 크기 및 밀도가 끊임없이 변화하는 데 있다. 크기와 밀도의 지속적인 변화로 인하여 유사의 부유에 직접적으로 관계하는 침강속도가 변화한다. 우리나라의 금강 및 낙동강의 하구는 점착성 유사가 지배적인 환경으로, 하구에서의 유사 이동을 살펴보기 위해서는 흐름 방향 및 연직방향으로의 흐름 특성(Hydrodynamics)변화와 응집 모형을 통한 응집 현상의 고려가 필수적이다. 이에따라, 본 연구에서는 흐름 방향 및 연직방향으로의 2차원 점착성 유사 이동모형에 관한 개념적 틀(Framework)을 제시한다. 2차원 점착성 유사 이동 모형의 개념적 틀은 기존의 1차원 연직 점착성 유사 이동 모형을 근간으로 한다. 모형에서 흐름을 구성하는 지배 방정식은 오일러-오일러 이상방정식(Eulerian-Eulerian Two-Phase Equation)을 통해 얻는다. 유사상(Sediment Phase, Dispersed Phase)와 유체상(Fluid Phase, Continuous Phase)는 혼합물 이론(Mxiture Theory)를 통해 하나의 혼합물 상(Mixture Phase)의 지배방정식으로 대표된다. 난류의 계산은 와점성 모형 중 -${\varepsilon}$모형을 통해 수행되며, 부유사의 농도는 유사의 이송-확산 방정식을 통해 모의된다. 입력된 흐름 조건을 따라 초기 흐름이 모의되면, 유체 내에서 시간에 따른 플럭의 크기가 계산된다. 플럭의 크기가 계산되는 과정에서 밀도와 침강 속도가 계산되며, 그 이후에 유체 내 유사의 농도가 계산된다. 난류 모의가 수행되고 난 이후에, 유속이 재계산 된다. 이러한 과정을 통해 흐름 방향 및 연직 방향으로의 유사 이동 모의가 가능한 2차원 점착성 유사 이동 모형이 개발될 수 있을 것이라고 생각된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2023.05a
• /
• pp.133-133
• /
• 2023

풍화작용에 의해 생성된 유사는 자연 매체에 의해 이동하고 하천에 도달하기 이전이나 이후 퇴적되며, 해당 과정 중에서 하상변동, 홍수위 상승, 제방 안정성, 두부 침식, 생태환경 변화, 수질문제 등 다양한 침식과 퇴적 관련 문제들이 발생한다. 이러한 유사 문제의 해결과 지속적인 하천관리를 위해서는 유사의 생성, 이송, 그리고 퇴적 과정에 대한 충분한 이해와 정량적인 유사량을 파악하는 것이 필수적이다. 다양한 연구들을 통해서 유사량을 정량적으로 파악하기 위해 여러 종류의 모델과 공식들이 제안 되어져 왔다. 그 중 경험적 모델의 경우 실제로 관측된 값을 기반으로 하며, 복잡한 계산이나 요구하는 자료가 다른 종류의 모델들 보다 적어 쉽게 접근이 가능하다. 이러한 경험적 모델은 유사에 영향을 주는 인자를 규명하거나 특정 유역이나 지역에서 이송 및 퇴적 되는 유사의 출처와 특성을 규명하는 초기 단계에서 유용하게 이용된다. 국내 하천의 경우 여름에 강우가 집중되고 대부분의 국토가 산지로 이루어져있어 상류에서 침식이 주로 발생한다. 또한, 본류 및 하류 지역의 하천은 유사의 퇴적이 주로 일어나서 하천의 형태와 물길이 형성된 충적 하천 형태로 발전 되어있기 때문에 국내 하천에서는 전반적으로 국부적이며 다양한 형태의 유사 관련 문제가 발생한다. 국내 하천에서 발생하는 유사 관련 문제를 해결하기 위해 국내 하천의 유사량을 추정하는 다양한 경험적 모델들이 지속적으로 개발되어왔다. 하지만 과거에 개발된 모델들의 경우 계측 자료가 충분하지 않은 시기에 개발 되었으며, 현재에는 활용하기 불가능하다. 본 연구에서는 국내 하천의 비유사량을 예측하는 동시에 국내 하천의 유사 특성을 이해하기 위해 과거에 국내 하천을 대상으로 비유사량을 추정하기 위해 개발되었던 경험적 모델을 개선하였다. 본 연구를 통해 기존 경험 모델의 경우 주기적인 업데이트가 필요함을 확인하였으며, 개발된 모델의 경우 국내 하천 유사 관리를 위해 미래 유사량 예측하는 등 다양한 방면으로 활용 관리가 가능할 것으로 보인다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.47 no.12
• /
• pp.1121-1134
• /
• 2014

The distributed watershed model of rainfall-runoff-soil erosion-sedimen transport was constructed for the Naesung Stream Watershed with high potentiality and risk of sediments produced by soil erosion. The sensitivity analyses of roughness coefficient and hydraulic conductivity which affected the modeling results of runoff and sediment concentration were performed in this study. As a result, the change of the roughness coefficient for the forest area from 0.4 to 0.45 did not affect the change in runoff and stream discharge and the average value and range of sediment concentration were also insignificantly increased with few difference. As a result of the sensitivity analysis of the hydraulic conductivity, the total amount of runoff and maximum runoff were gradually increased as the hydraulic conductivity was reduced. In the case of sediment concentration modeling, the average and the range of sediment concentration for all stations were increased as the hydraulic conductivity was decreased. For the Hyangseok Station, in case of the hydraulic conductivity reduced by 50%, the simulation result of sediment concentration was most similar to the estimated value by the sediment rating curve.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.740-746
• /
• 2009

자연 상태의 하천의 하상은 흐름에 의해 끊임없이 변하지만 기록적인 홍수 등 특별한 자연 현상이 없는 한 유사이송에 평형을 이룬 상태라 할 수 있다. 하지만 유역 토지이용의 변화와 골재 채취, 댐과 저수지의 건설 등과 같은 인위적인 요인들은 하천의 평형 상태를 파괴하고 유사이송문제 및 하상변화 등과 같은 문제점을 야기 시킨다. 따라서 홍수피해를 경감시키고 홍수조절을 목적으로 계획하는 홍수조절댐의 경우 홍수 발생 기간 외에는 상류와 하류 하천 간의 흐름 차단을 최대한 억제하고 상류로부터 유입되는 유사가 댐 상류부에 퇴적되는 것을 방지하기 위해 댐에 상시 개방되어 있는 배사관과 생태통로를 설치하도록 계획되기도 한다. 국내에서는 임진강 유역에서 홍수피해 저감을 위한 한탄강댐의 건설이 계획되었으며 유사이송문제와 생태환경 문제를 고려하여 배사관과 생태통로를 설치하도록 설계하였다. 본 연구에서는 1차원 HEC-6모형을 이용하여 대상 유역인 한탄강 홍수조절댐 상류하천에 대해 댐 건설 전과 후의 수위변화 및 하상변동 모의를 수행하였으며 지속 기간별 평수량과 연평균유량에 대한 장기하상변동을 분석하였다. 또한 과거유량수문자료를 이용하여 산출된 1년 동안의 대표 유량수문곡선을 HEC-6 모의에 적용하여 유량변화가 연속적으로 발생했을 경우의 하상변화를 1년과 100년 기간에 대해 각각 분석하였다. 그 결과 지속 기간이 길어짐에 따라 상류 7.8 km에서는 퇴적과 침식 작용이 활발히 일어남을 알 수 있었다. 하지만 댐 건설 전과 후의 하상 변화의 차이가 크지 않았다. 또한 연평균 유량 조건을 복합적으로 적용했을 때가 지속적인 연평균유량을 적용했을 때보다 하상변화가 더 크게 발생하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2023.05a
• /
• pp.235-235
• /
• 2023

하천 내에서 하상변동은 치수나 생태계에 직간접적인 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다. 하상변동의 예측을 위한 여러 가지 모델들이 존재하지만 하상변동의 양상을 직관적으로 파악하기에는 어려움이 있다. 최근 수행된 연구결과에 따르면 하천의 수리 기하학적 형상이 부유사 농도와 유량과의 관계와 관련이 있는 것으로 밝혀졌다(Kim et al., 2018). 본 연구에서는 하상변동과 부유사의 농도를 밀접한 관련이 있다고 가정하여 수리기하(Hydraulic Geometry) 이론을 이용하여 하상변동의 경향성을 표현하여 하상변동의 경향성을 직관적으로 유추할 수 있는 기법을 제시하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 하상변동을 수리기하적표현을 이용하여 해석적으로 제시하였고 수치모의를 실시하였으며 실제 자연하천에 대해 검증을 수행하였다. 수치모의는 자연에 존재할 수 있는 다양한 하천형상을 표현하기 위해 수리기하 이론에서의 수심과 폭을 나타내는 인자들을 이용하여 하천의 형상을 넓고 얕은 하천, 좁고 깊은 하천, 중간 정도의 하천으로 분류하였으며 흐름조건을 정상류와 부정류조건으로 분류하였다. 또한 하상경사와 하상재료의 입경분포를 고려하였다. 그리고 실제 하천에 대한 검증은 대한민국에 존재하는 갑천, 미호천, 남강, 임진강, 원주천, 금호강의 하상변동 자료를 이용하여 실시하였다. 하상변동의 경향성을 직관적으로 표현하기 위해 Manning 공식을 이용하여 하상전단력의 수리기하 지수를 수심, 유속, 조도계수의 수리기하지수들로 표현하였다.

• Water for future
• /
• v.49 no.6
• /
• pp.52-62
• /
• 2016

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2002.11c
• /
• pp.50-53
• /
• 2002

이 논문에서는 CNC 머시닝 센터의 두 서보축을 대상으로 가공정밀도를 유지하면서 최고의 이송속도로 가공 속도를 증가시키는 퍼지 제어 기법을 제안한다. 또한 기존의 오차 모델링 방식이 아닌 비선형 궤적에서도 적용이 가능한 최근의 윤곽오차 모델을 사용한다. 퍼지 소속함수의 입력 변수가 허용 오차에 따라 스케링되고 이송속도와 윤곽오차와의 관계를 퍼지제어룰에 기초하여 허용 오차안에서 매 시간마다 보다 빠른 이송속도를 찾는다. 모의 실험 결과들이 제안한 방법이 기존의 고정된 이송속도를 사용하는 방법과 유사한 윤곽오차를 보이면서도 빠른 가공을 할 수 있음을 보여준다.