• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.327-327
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• 2011

본 연구에서는 영국 환경청의 지원 하에 HR Wallingford에서 2003년에 개발한 Conveyance Estimation System(CES)을 이용하여 하천 조도계수를 산정해보고자 하였다. CES프로그램은 하천지형 정보인 단면 형상, 하상경사, 하상재료, 식생 상태 등의 정보를 바탕으로 임의 단면내 각 저항요인에 따라 프로그램에서 제시하고 있는 조도계수를 적용함으로써 수위변화에 따른 단면적, 유량, 통수능, 동수반경 등의 계산 결과를 제공한다. 이러한 계산 결과들을 Manning식에 대입함으로 써 유량 변화에 따른 조도계수를 산정할 수 있다. 섬진강 곡성 지점에 CES프로그램을 적용하여 계산된 조도계수를 실측 조도계수, 하천정비기본 계획에 제시된 조도계수와 비교하였다. 산정된 조도계수는 모두 유량 증가에 따라 감소하는 경향을 보이며, 약 $1,000m^3/s$이상의 고유량에서 실측자료를 이용하여 산정된 조도계수와 유사한 값에서 수렴하는 결과를 나타내고 있다. 섬진강 곡성지점 외에 추가 지점을 분석한 결과에서도 실측 조도계수와 CES를 이용한 조도계수가 큰 차이를 보이지 않았다. 따라서 CES프로그램을 이용하면 하천의 지형 정보만을 가지고도 조도계수, 수위-유량 관계식 등의 추정이 가능하기 때문에 실무적으로 유용하게 사용될 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권2호
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• pp.137-149
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• 2012

본 연구는 흐름 저항에 대한 분석을 위해 초본 281개, 관목 150개, 교목 308개의 현장실측 자료로 구성된 739개 식생하천을 대상으로 수행되었다. 실측자료의 Manning 조도계수 분포는 초본자료에서 0.015~0.250, 관목자료에서 0.016~0.250, 교목자료에서 0.018~0.310의 범위를 갖는다. 이들 조도계수의 중요한 분포경향은 Darcy-Weisbach (또는 Manning의 조도계수)와 유량, 마찰경사 및 상대 잠수비에 대한 관계식으로 제시하였다. 식생하천에서 Darcy-Weisbach와 Manning 조도계수에 관한 회귀 방정식은 $f_{veg}=0.436Q^{-0.363}$, $f_{veg}=3.305S_f^{0.508}$와 $n_{veg}=0.061Q^{-0.124}$, $n_{veg}=0.144S_f^{0.199}$ 및 $V=5.3(h/d_{50})^{1/8.3}{\sqrt{ghS_f}}$, $\sqrt{8/f}(=V/u_*)=5.75log(5h/d_{50})$로 유도되었다. 이들 반 경험적 관계식은 수공 실무에서 유용하게 사용될 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.551-560
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• 2001

낙동강의 화원-교령교-현풍 수위관측소 구간에 대하여 수리학적 하도추적을 통하여 조도계수를 추정하였다. 세 관측소의 연속 수위자료와 하천 종횡단 측량자료만이 이에 사용되었다. 하도추적에 의해 계산된 유량자료로부터 수위-유량 관계식을 작성하였으며 이는 기존의 수위-유량 관계식보다 나은 결과를 보였다. 수위측정 오차가 유량계산에 미치는 영향에 대하여 분석하였으며, 측방유입류를 억제할 수 있도록 하도길이를 제한하는 방법도 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.107-116
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• 2014

본 연구는 조도보정 블록수로에서의 체적밀집도를 정의하고, 평균유속(V)과 수리반경(R)의 곱인 VR, 블록 Reynolds수($Re^*$), 항력계수($\acute{C}_D$) 및 바닥전단특성의 바닥조도계수($n_b$)를 분석하여 조도계수(n)를 산정하였다. VR과 블록Reynolds수가 증가함에 따라 조도계수가 감소하여 일정함에 수렴하는 경험적인 양상을 확인하였다. 블록Reynolds수의 증가에 따라 항력계수는 감소하여 일정한 값에 수렴하는 것으로 나타났다. 블록Reynolds수가 큰 난류구간에서는 항력계수는 밀집도로 정의한 조도블록의 형상에 지배적임을 볼 수 있다. 정확한 조도계수의 산정을 위해서는 블록Reynolds수와 체적밀집도에 의한 상관식의 개발이 요구된다. n-VR, $\acute{C}_D-Re^*$, $n_b-\acute{C}_D$상관에 대한 관계곡선식을 제시하였다. 조도계수를 산정할 수 있는 블록Reynolds수와 체적밀집도와의 상관관계식을 제시하였다. 실험결과를 토대로 블록Reynolds수와 체적밀집도에 의한 조도 계수 산정식을 이용한 HEC-RAS의 수리특성 분석결과는 실험결과와 잘 일치함을 보여주어 산정한 조도계수 추정식의 적용성을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.874-878
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• 2009

본 연구는 강원도 영월군 소하천의 계획하폭을 결정하기 위한 관계식에 관한 연구이다. 현재 국내에서 널리 사용되고 있는 계획하폭 산정공식은 모두 중규모 이상의 하천에 대하여 개발되어 하천 및 유역의 특징이 중규모 이상의 하천과 상이한 소하천에 적용하기에는 문제가 있다. 본 연구에서는 영월군내 소규모 하천을 대상으로 유역의 수리 수문학적 특성 인자인 유역면적, 유로연장, 계획홍수량, 하상경사, 그리고 manning의 공식의 특성 인자인 조도계수를 수집하고, 5개의 인자를 매개변수로 하는 다중 회귀 분석을 통해 우리나라 소하천의 다양한 특성을 갖는 계획하폭 관계식을 제안하였다. 유도한 관계식을 다양한 가상 수로에 적용시켜 계획하폭을 검증한 결과 기존에 사용하고 있는 중부지방 경험식, 하천설계기준에 비해 우수한 결과를 나타냈다. 본 연구에서 제안한 소하천의 계획하폭 산정공식은 소하천정비계획 수립시 계획하폭을 결정하기 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1853-1857
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• 2008

본 연구는 국내하천을 대상으로 하천의 단면 형상 및 수위, 유량자료를 실측하여 유량 변화에 따른 조도 계수를 산정하고, 하상 재료와 하천 규모에 따른 조도계수를 비교 분석하였다. 실측 자료는 다양한 유량 변화 자료를 얻을 수 있는 2007년 6월에서 9월 사이에 이루어졌으며, 대상 하천의 조도계수는 미국 지질조사국의 NCALC 모형을 이용하여 산정하였다. 조사 지점은 하상재료가 거석으로 이루어진 섬진강(곡성), 호박돌로 이루어진 평창강(방림), 달천(괴산), 홍천강(서면), 금강(현도1, 현도2)과 자갈 모래로 구성된 금강(이원) 지점, 모래하천인 내성천(평은) 그리고 도시하천인 탄천(복정)으로 총 9개 지점에서 이루어졌다. 조사 결과 모든 하천의 조도계수는 유량 증가에 따라 감소하면서 일정한 값으로 수렴하는 경향을 보였으며, 하상 입경과 규모에 따라 서로 다른 범위의 조도계수를 나타냈다. 가장 큰 조도계수의 범위를 보이는 곳은 하상재료가 큰 섬진강(곡성)과 홍천강(서면), 달천(괴산) 지점이었으며, 모래하천인 내성천(평은)과 도시하천인 탄천(복정)은 가장 작은 조도계수의 범위를 보였다. 또한, 하상 재료 특정입도($d_{16}$, $d_{50}$, $d_{84}$, $d_w$)가 흐름저항에 미치는 영향을 분석하기 위하여 Limerinos에 의해 제안된 상대조도를 분석한 결과, 하상재료의 특성이 상이하게 다른 섬진강(곡성)과 내성천(평은), 탄천(복정)을 제외하고 하상재료와 상대조도 사이에서의 관계식을 산정할 수 있었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.96.1-96.1
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• 2010

하천의 설계홍수위를 결정할 때 가장 중요한 변수중의 하나는 우리가 흔히 부르는 Manning의 조도계수 n으로 과거 수십 년 동안 국내 외에서 많은 연구가 진행되어 왔고 현재에도 끊임없이 여러 연구자들의 관심의 대상이 되고 있다. 이러한 조도계수는 보통 부등류 모형에 의한 방법, NCALC 모형에 의한 방법, 하상재료 또는 사진 index를 통한 방법을 사용하고 있지만 일관성이 떨어질 뿐만 아니라 산정된 조도계수가 유량 또는 수위에 관계없이 일정한 조도계수 만을 제시하고 있다는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점 등을 해결하고자 부정류 수치모형을 이용하여 하천 구간에서의 조도계수를 유량의 함수로 산정하는 연구가 활발히 진행되어 왔다. 본 연구에서는 이러한 조도계수의 여러 특성을 파악하고자 국내 주요 하천인 한강, 낙동강, 금강의 본류 및 지류에 대해서 수위관측소를 기준으로 구간을 구분하고 과거 주요 홍수 수문곡선을 선정하고 부정류 해석을 통하여 다양한 유량에 대한 하천 구간별 조도계수를 산정하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2B호
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• pp.139-147
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• 2012

본 연구는 자연하천의 모래 179개, 자갈 992개, 조약돌 651개, 호박돌 53개 수로로 구성된 현장실측 1,875개 하천자료를 사용하여 흐름 저항에 대한 Darcy-Weisbach 마찰계수와 Manning의 조도계수 및 무차원 유속의 관계식을 각각 유도하였다. 멱함수 형의 이들 관계식은 유량, 수로경사 및 상대 잠수비에 대한 함수식으로 회귀분석과 반 경험적 방법에 의해 제안하였다. Box-Whisker 분석에 의한 Manning 조도계수의 실측치 분포는 각각 모래자료에서 0.004~0.151, 자갈자료에서 0.008~0.250, 조약돌 자료에서 0.015~0.327 및 호박돌 자료에서 0.023~0.444로 나타났다. 이들 반 경험적 관계식과 저항계수는 수공분야의 정보제공에 유용하게 사용될 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.236-236
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• 2022

연속적인 하천의 유량을 추정하기 위해서는 관측된 수위값을 유량으로 변환하기 위해 일반적으로 수위-유량 관계 곡선을 사용하며 수위구간 별로 일대일 관계로 제시된다. 그러나 유량을 추정함에 있어서 수위 외에도 하상경사, 조도계수와 같은 지형인자, 시간에 따른 유량의 변화와 같은 흐름요소를 모두 고려하여야 정확한 유량을 산정할 수 있다. 즉, 평상시에는 적합한 수준의 유량을 추정할 수 있다고 하더라도 조석의 영향이 있는 구간이나 홍수와 같이 시간에 따른 수위와 유량이 급변하는 경우에는 관측값과 수위-유량관계곡선을 이용한 추정값의 차이가 상당히 증가하여 유량 추정값의 활용이 부적합할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 수위-유량관계곡선식의 적용이 어려운 조건에서 보다 정확한 유량을 추정하기 위해 1차원 유동해석모델을 이용한 계산 값과 관측 값과의 비교를 통해 정확도를 검토하고, 지점에 따라 차이가 발생되는 원인을 정성적으로 분석하고자 한다. 대상지점은 강우, 식생 등의 영향으로 수위와 유량의 관계를 단일 관계로 표현하기 어려워 구간분리가 발생된 지점으로 선정하였다. 흐름해석은 기지의 기점수위 조건으로부터 시작하며, 모델링을 통해 유량과 조도계수를 동시에 추정하였다. 분석 결과, 모델 내에서도 수위와 유량 관계의 루프형 특성, 조도계수의 변화를 대체적으로 잘 반영하는 것으로 나타났으며, 국내하천에서 유량추정의 정확도를 저하시키는 주된 원인에 대해 추정할 수 있었다. 향후 이 같은 방법을 통해 도출된 결과를 기반으로 수위-유량관계곡선의 불확실성을 평가하고, 유량 추정방식의 보완이 필요한 지점을 선별하는 기준에 대한 가이드라인을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권12호
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• pp.1055-1063
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• 2004

공간적 위치 및 유량 값에 따라 각 계산점마다 조도계수의 값이 달리 주어질 수 있도록 하는 가변 조도변수 부정류 계산모형을 수립하였다. 유량과 조도계수의 관계식으로는 계단함수 또는 멱함수를 적용할 수 있도록 하였다. 수립된 모형을 충주댐부터 팔당댐까지의 남한강 구간에 적용하여 최적화에 의한 매개변수의 추정을 수행하였다. 가변 매개변수 모형의 보정 결과, 계단함수 도형 및 멱함수 모형 모두 유량이 커질수록 조도계수가 감소하는 경향이 일관되게 나타났다. 이러한 경향은 여주 지점 상류구간의 경우에 더욱 현저한 것으로 나타났다. 가변 조도계수 모형의 매개변수 추정에 따른 오차가 고정 조도계수 모형의 경우보다 작아짐을 알 수 있었다.