• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.30 no.4
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• pp.81-92
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• 2014

The integrity evaluation of river levee includes slope stability evaluation of riverside land and protected low-land, and safety of piping with respect to critical gradient and critical velocity based on related regulations, such as Design Criteria Rivers Commentary (2009), Structural Design Criteria Based Commentary (2009). The design hydro-graph is the most important design input factor for the integrity evaluation; it can be inaccurate due to the absence of its decision methods suggested by the national level. The authors in this paper evaluated numerical analytic levee integrity for piping and slope stability by changing each design hydro-graph, including rising ordinary water level, lasting flood water level, falling water level, and flood frequency for Mun-san-jae on Nak-dong River. Finally, the authors suggested that the levee integrity of piping and slope stability are very sensitive to the changes of increasing time of ordinary water level by 57 hours and lasting time of the flood water level by 53 hours, respectively, for Mun-san-jae.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.55-55
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• 2020

개수로 흐름에서 유체특성을 파악하는 것은 매우 중요하다. 특히 홍수가 발생하거나 유속의 증가에 따라 유체의 거동은 복잡하고 예측하기 어려워진다. 이러한 복잡한 유체거동은 하천시설물 설계, 시공 및 관리에 있어서 구성재료의 보호능력에 따라 예상하지 못한 조건에서 쉽게 파손될 수 있다. 국내 하천의 경우 한계유속과 한계소류력에 의해 하천설계에 적용되고 있다. 한계 유속의 경우 간단한 수식에 의해 산정될 수 있지만 실제 하천의 보호능력을 대표하기는 힘들기 때문에 한계소류력이 동시에 고려되어야 한다. 한계소류력은 개수로 흐름에서 복잡하게 발생하는 이차류나, 난류 특성에 의해 산정하거나 예측하기는 매우 어렵다. 한계 소류력 뿐만 아니라 하천을 구성하는 재질의 조도계수 역시 균일하지 못하고 매우 예측하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 이러한 복잡한 양상을 나타내는 수리학적 요소에 대해 표준화된 실험수로에서 실험을 통해 평가하고, 체계화된 설계지침이 되고자 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 자연하천과 유사한 조건의 경사를 가지는 경사수로와 경사의 영향에서 자유롭게 평가를 진행하고자 무경사수로에서 실험연구를 통해 제방 재료의 안정성 평가방법을 제시하고, 재체의 안정성 평가를 위한 실험진행은 기 개발된 바닥응력을 직접측정하는 장치와 PIV시스템을 이용하여 수리특성을 측정하였다.(Park J.H. et al. 2016, Flow Measurment and instrumentation.) 하천의 설계나 평가에 적용되는 평균 소류력 개념은 복잡한 난류흐름에서 평가지표로써 대표하기 힘들기 때문에 바닥에서 발생하는 소류력을 직접 측정하고, 측정된 소류력을 검증하고자 난류유속 u', v'을 이용하여 Reynolds stress산정하여 Total shear stress를 추정하는 기법을 사용하여 검증하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.605-605
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• 2012

최근 통계자료에 의하면 국내 제방붕괴 유형 중 11.5%가 제체 불안정에 의한 붕괴로 보고되고 있다. 홍수시 노후화된 제방이 붕괴하여 발생하는 인명 및 재산피해는 점차 증가하고 있는 상황이어서, 이에 대한 제방 시설물의 보강 및 안전관리 대책이 필요한 상황이다. 하천시설물 주변의 흐름특성에 의하여 세굴이 발생할 수 있는 지점에는 보호공을 설치하여 시설물의 안정성을 확보하도록 하천설계기준 해설(2009)에서 제안하고 있다. 그러나 구조물을 보완하는 보호공의 공종 및 규격 등을 설계하기 위한 세부적인 설계지침이 미흡하여 외국의 연구 또는 설계사례를 참고하여 국내 하천에 적용하고 있는 상황이다. 해외의 연구사례를 살펴보면, 설계공식에 적용된 설계인자인 유속 및 수심 등을 1차원 단면평균값을 활용하는 경우가 많아서 복잡한 하천의 흐름특성을 반영하기에 미흡한 상황이다. 본 연구에서는 국내 하천해석에서 주로 활용되고 있는 수치모형을 이용하여 실험수로의 흐름을 재현하고 수리실험을 통하여 관측한 유속 및 수위분포 결과와 비교하였다. 2차원 수치모형으로는 RMA2, CCHE2D, FLUMEN 등의 상용모형과 최근 연구가 활발히 진행되고 있는 Approximate Riemann 기법을 적용하여 개발된 유한체적모형을 적용하였다. 제방 부근에서 형성되는 흐름을 상세하게 모의하기 위하여 국내 하천시설물 설계에서 많이 활용되고 있는 FLOW-3D 모형을 적용하여 3차원 모의결과와 수리실험결과를 비교하였다. 수리실험에서 관측된 사석호안공의 이탈시 흐름현상을 재현하여 호안공 이탈에 영향을 미치는 국부유속 및 전단응력을 산정하여 호안설계에 적합한 설계인자를 분석하였다. 연구결과를 활용하여 사석호안공 설계 기법에 적용되는 수치모형을 통하여 산정되는 설계인자의 정확성을 향상시킴으로써, 정량적이고 합리적인 사석호안공 설계기법개발에 도움이 될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.276-276
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• 2017

홍수 시 하천의 급격한 유량증가로 인하여 하상의 변화를 야기할 수 있으며, 이를 저감하기 위한 하천사업에는 자연친환경적이고 고유속흐름에서도 변동되지 않는 하상재료를 도입한 연구들이 다양하게 진행되고 있으며, 과거 제방보호 기능만을 가진 단순한 호안에서 식생을 이용한 다양한 종류의 호안공법이 개발되어 각종 하천에 도입되고 있다. 호안공법을 도입할 때 고유속흐름과 식생의 유무에 따라 하천의 흐름에 미치는 영향을 파악하는 것은 하천설계에 있어 중요한 부분이다. 최근에는 기후변화로 인한 극우강우가 많아지고 호안의 안정성을 위한 평가기법이 제시되지 않기 때문에 호안사면의 수리학적 안정성과 지반공학적 파괴거동의 적절한 평가가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 식생 유무에 따라 유속, 레이놀즈수, 바닥전단응력 등을 산정하여 흐름특성을 파악하고 호안 및 제방에 대한 적용성을 검토하고자 실험연구를 진행하였다. 실험에 사용된 재료는 모래, 식생점토. 본 연구를 위해 자체적으로 양생시킨 잔디를 이용하였으며, 실내 고속수로 실험 장치를 이용하여 유속의 변화에 따라 실험을 실시하였다. 이를 통해 초기상태의 재료와 세굴 이후의 세굴심을 비교하여 고유속흐름에서의 식생 유무에 따른 하상재료 유실변화 정도를 비교하고자 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.512-515
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• 2012

최근의 재해 발생은 하천에 의한 범람, 제방의 붕괴 등에 의한 피해발생보다는 일정지역에 국한적으로 내수배제 불량, 토사유출, 산사태 등으로 인한 피해의 발생이 증가하고 있다. 특히나 도시지역과 신규개발지역을 중심으로 집중호우로 인한 토사유출 등으로 인한 배수로 막힘, 산사태등의 2차적인 피해가 증가하고 있는 추세이다. 2011년의 서울의 우면산 산사태 등과 같은 도시중심에서의 피해와 강원도 등의 신규개발지역에서의 토사로 인해 2차, 3차 피해는 국지적이고 예측이 불가능한 곳에서 발생되고 있다. 이러한 토사유출, 산사태에 의한 예측기법은 최근의 정보기술의 발달로 인해 보다 다양한 방법의 접근들이 시도되고 있으며, 이에 대한 정량적인 평가기법들이 개발되고 적용되고 있다. 본 연구에서는 산지지형의 소규모 개발지의 토사재해의 위험성을 평가하기 위하여 GIS 기술을 이용한 사면의 안정성과 산사태 위험성을 평가하는 대표적인 방법으로 Pack et al. (1998)이 제안한 수리적 무한사면 안정모델과 결합하여 사면안정분석을 위해 개발된 SINMAP을 이용하여 소규모 개발지역의 토석류 해석과 사면의 안정성 검토 그리고 범용토양공식을 이용하여 토사유출량을 산정하여 개발지역내 사면 및 토사재해의 위험성을 평가하였다. GIS를 이용한 지형적 특성에 따른 사면의 위험성과 토사유출량 해석 결과를 이용하여 소규모 개발지역의 토사재해의 위험성을 정량적이고 다각적으로 평가하여 재해발생에 따른 위험성을 노출하고 이에 대한 대책 수립에 도움이 될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1108-1114
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• 2007

최근 우리나라의 많은 하천에서 자연 친화적 하천정비가 이루어지고 있으며, 이를 위한 하천정비기법들 역시 다양하게 소개되고 있다. 다양한 기법들은 대상하천이 가지고 있는 특성을 충분히 고려하여 자연 친화적 하천정비를 추진하자는 데 그 근거를 두고 있다. 이에 따라 하천을 구성하고 있는 지형학적 요소와 그 구조 안에서 흐름이 갖는 수리학적 특성, 그리고 하천에서 서식하는 생태학적 조건과 현상들에 대한 분석을 통한 연구가 친자연적인 하천을 조성하기 위한 토대로서 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 제방 또는 하안을 유수에 의한 파괴와 침식으로부터 보호하는 역할을 하는 호안에 대한 평가기법을 수리학적, 생태학적 관점에서 연구하였다. 호안은 제방 및 하안의 수리적 안정성을 담보하기 위해 시공되는 하천구조물이며, 그로 인해 자연 생태계와의 조화로부터 이탈될 수 있는 가능성이 높은 구조물이다. 그러므로 자연 친화적 하천정비를 위한 호안의 평가는 반드시 생태적 요소들을 고려하여야 한다. 따라서 본 연구는 자연 친화적 하천정비를 위한 호안의 평가지표 및 기법의 개발에 대한 선행연구로서 현장조사지점 선정과 선정된 조사지점의 세부조사항목들을 활용한 평가방법을 모색하였다. 이는 향후 하천의 호안설계 및 시공을 위한 가이드라인 제시를 위한 초석으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.667-667
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• 2012

호안블록을 설치하는 목적은 제방의 비탈면 및 저수로 하안을 강수나 유수에 의한 침식작용으로부터 보호하는데 있다. 근래에 들어서는 친수성, 경관, 생태계 보전 및 재생 등과 같은 기능을 가진 다양한 호안블록의 시공이 이루어지고 있는데 이러한 국내 상황은 호안블록에 관한 수리적 연구와 안정성 검토의 필요성을 증가시키고 있다. 현재 국내에서는 호안의 설계 및 시공시에는 하천공사 표준시방서 등을 이용하고 호안블록 제작에는 콘크리트 표준 시방서 등을 이용하고 있다. 그리고 이런 시방서의 내용들은 호안블록 설치 후 호안의 안정성을 보장하는 듯 하다. 하지만 이는 모두 호안블록의 재료 및 설치 기준에 관한 지침서일 뿐이며, 어느것도 호안블록 설치 이후에 호안의 안정성을 보장하지는 않는다. 따라서 현재 국내 상황을 고려한 호안블록 주변의 수리특성에 관한 연구와 안정성 평가 기법의 개발은 매우 시급한 과제이다. 본 연구에서는 한국건설기술연구원 안동 하천실험센터 실규모 수로에 최근 미국과 일본에서 적용하고 있는 호안블록의 안정성 평가 지침을 참고하여 호안블록 시험구간을 설치한 뒤, 서로 다른 형태의 호안블록 두 종류에 대하여 실험을 수행하였다. 실험에 사용된 호안블록은 실재 현장에서 사용되는 블록과 동일한 제품을 사용하였다. 실험 결과 두 종류의 호안블록에서 모두 기반 토층의 침하 현상이 발견되었으며, 그 중에서 블록 중앙에 구멍이 있는 형태의 호안블록의 경우에는 구멍 내부에서 발생한 강한 세굴 현상이 침하로 이어져 결국에는 호안블록이 설치된 구간 전체가 파손되는 양상을 보였다. 또한 유속이 빠른 구간에서 블록의 파손이 더 심화되는 양상도 확인하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.5B
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• pp.501-509
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• 2006

The safety of levee that depends on the river flood elevation has been regarded as very important keys to build up various flood prevention systems. However, deterministic methods for computation of water surface profile cannot reflect the effect of possible inaccuracies in the input parameters. The purpose of this study is to develop a methodology of uncertainty computation of design flood level based on steady flow analysis and Monte Carlo simulation. This study addresses the uncertainty of water surface elevation by Manning's coefficients, design discharges, river cross sections and boundary condition. Monte Carlo simulation with the variations of these parameters is performed to quantify the variations of water surface elevations in a river. The proposed model has been applied to the Kumho-river. The reliability analysis was performed within 38.5 km (95 sections) reach considered the variations of the above-mentioned parameters. Overtopping risks were evaluated by comparing the elevations of the flood condition with the those of the levees. The results show that there is a necessity which will raise the levee elevation between 1 cm and 56 cm at 7 sections. The model can be used for preparing flood risk maps, flood forecasting systems and establishing flood disaster mitigation plans as well as complement of conventional levee design.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.7
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• pp.547-558
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• 2009

General reliability assessment of levees embankment is performed with safety factors for rainfall characteristics and hydrologic and hydraulic parameters, based on the results of deterministic analysis. The safety factors are widely employed in the field of engineering handling model parameters and the diversity of material properties, but cannot explain every natural phenomenon. Uncertainty of flood analysis and related parameters by introducing stochastic method rather than deterministic scheme will be required to deal with extreme weather and unprecedented flood due to recent climate change. As a consequence, stochastic-method-based measures considering parameter uncertainty and related factors are being established. In this study, a variety of dimensionless cumulative rainfall curve for typhoon and monsoon season of July to September with generation method of stochastic temporal variation is generated by introducing Monte Carlo method and applied to the risk assessment of levee embankment using reliability index. The result of this study reflecting temporal and regional characteristics of a rainfall can be used for the establishment of flood defence measures, hydraulic structure design and analysis on a watershed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1102-1106
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• 2006

본 연구에서는 현재 제방 사면에 적용된 자연친화적인 호안공 중 블록공을 대상으로 수리적인 안정성 및 식생 활착성 등을 검토하는 것을 주요 목적으로 하였다. 일반적으로 블록 호안공은 수리적인 안정성을 갖지만, 호안공 배면에 토사유출 방지를 목적으로 부직포를 설치하는데, 이 경우 호안공 두께가 그리 크지 않아 홍수시 또는 인위적인 행위에 의해 호안공이 쉽게 어긋날 우려가 있다. 또한 부직포 위에 호안공을 설치하는 까닭에 마찰이 적어 홍수시 흐름의 소류력에 의해 쉽게 미끄러질 우려가 있으며, 경사면과 부직포 사이로 물이 들어갈 경우 부직포가 배수가 되지 않기 때문에 부직포 배면의 토사는 부분 흘러내림 현상으로 토사 유출에 따른 부등침하와 블록의 내려앉음 현상이 발생되는 우려가 발생된다. 현지조사 결과 블록공 배면에 설치되는 부직포는 식물 뿌리가 뚫고 들어가지 못하므로 식생활착이 불충분함이 나타났다. 따라서 상기 결과를 종합하여 볼 때, 수리적인 안정성과 식생 활착을 동시 만족시키는 호안공은 부직포가 설치된 호안공으로서 부직포는 식물 뿌리가 뚫고 들어갈 수 있는 형태이어야 하며, 호안공 공극에 충분한 식생이 활착할 수 있는 면적을 갖는 형태이어야 한다.