• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.976-980
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• 2005

자연하천과 같은 사행수로에서 발생하는 이차류는 흐름 분포를 왜곡시킴으로써, 유사이동, 하상과 제방침식, 하천의 지형변형 등에 매우 큰 영향을 미치게 된다. 또한, 이차류는 주 흐름방향에 수직으로 발생하기 때문에 자연하천에 유입된 오염물의 횡방향 혼합에도 지대한 역할을 한다. 따라서, 본 연구에서는 사행수로에서 이차류의 특성을 정량적으로 분석하고자 중심각이 $120^{\circ}$인 두 개의 만곡부로 이루어진 사행수로에서 실험을 수행하였다. 실험수로는 직사각형 단면과 자연형 단면 두 가지 형태로 제작하였으며, 자연형 단면 하상은 베타함수를 이용하여 제작하였다. 이차류의 정확한 측정을 위해 3차원 유속측정 장치인 micro-ADV를 이용하였다. 실험조건으로는 직사각형 단면과 자연형 단면에서 평균수심과 유량을 달리하여 실험을 총 12회 수행하였다. 실험결과, 직사각형 단면수로에서의 주 흐름의 최대유속선은 수로의 가장 짧은 경로를 따라 발생하였는데, 이는 Shiono와 Muto (1998)의 결과와 일치한다. 자연형 단면 수로에서의 주 흐름은 직사각형 단면 수로에서의 주 흐름 거동과 비슷한 양상을 보였다. 이것은 실제 자연하천 만곡부에서의 주흐름 거동(최대유속선이 최심선을 따라 발생)과는 상이한 결과였다. 그 첫째 원인은 실험수로의 조도가 일반적인 실제하천의 조도를 상사법칙에 맞게 계산한 값보다 작았기 때문이다. 그리고 두 번째 원인은 실험수로의 하폭대 수심비율은 실제하천의 하폭대 수심비율보다 컸기 때문인 것으로 사료된다. 이차류의 정량적인 분석을 위해 각 측정지점별로 횡방향, 수심방향 유속을 그려본 결과, 직사각형 단면에서는 하나의 셀이 존재하는 반면에 자연형 단면에서는 셀이 두개 존재함을 알 수 있었다. 이는 자연하천에서도 발견되는 현상이다. 실제 자연하천에서는 주 셀이 바깥제방 셀보다 큰 형태를 보이지만, 실험수의에서의 셀의 형태는 주 셀보다 바깥제방 셀이 더 크게 발생하는 것으로 밝혀졌다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 조도가 작음으로 인한 것으로 판단된다. 이차류 강도를 계산한 결과, 직사각형 단면 수로의 최대값은 두 번째 만곡 유입부지점(U2)에서 가장 크게 나타났으며. 자연형 단면 수로에서 최대값은 두 번째 만곡을 조금 지난 (U4)지점에서 가장 크게 나타났다. 자연형 단면에서는 하폭 대 수심비가 커질수록 이차류강도가 크게 나왔으나, 직사각형 단면에서는 반대로 나왔다. 그리고, 자연형 단면의 이차류 강도는 직사각형 단면보다 크게 나타났다. 특히, 직사각형 단면의 이차류강도는 첫 번째 만곡부분보다 두 번째 만곡부분이 더 크게 나타나는 현상만 보였지만, 자연형 단면의 이차류 강도는 앞서 언급한 특징 외에 만곡부에서 증가하고, 직선부에서 감소하는 주기적인 형태를 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.434-438
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• 2005

본 연구에서는 개수로 흐름에서 전단속도의 분포를 조사하였다. 이를 위해 직사각형 개수로 흐름과 복단면 개수로 흐름에 대한 DNS 자료를 이용하였으며, 계산된 전단속도는 기존의 실험자료 및 수치해석결과와 비교$\cdot$분석되었다. 평균흐름장에서는 직사각형 개수로 흐름의 경우, 자유수면 부근에서 내측이차흐름이 발생하는 것을 볼 수 있었으며, 복단면 개수로 흐름에서는 주수로와 홍수터의 접합부 부근에서 쌍와가 생성되는 것으로 나타났다. 이차흐름의 최대크기는 체적평균된 주흐름방향 유속의 약 $5\%$로서, 직사각형 개수로 흐름에서 발생되는 것보다 더 강하다는 것을 알 수 있었다. 이러한 이차흐름의 영향으로 주흐름방향 평균유속의 등속선이 편향된 것으로 나타났다. 본 DNS에서 전단속도가 최대값을 갖는 지점은 직사각형 개수로 흐름의 경우 자유수면이며, 복단면 개수로 흐름의 경우 접합부인 것으로 나타났다. 이는 기존 LES 결과와 동일하지만, 실험연구와는 다른 결과이다. 접합부에서 이러한 차이를 보이는 이유는 실험에서 마찰속도를 산정하기 위해 사용하는 방법의 부적합성에 있는 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.357-364
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• 2008

본 논문은 단면적이 일정한 직사각형 중공단면을 갖는 아치의 자유진동에 관한 연구이다. 아치의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 극좌표계에서 유도하였으며, 이 미분방정식에는 회전관성효과를 고려하였다. 본 연구에서는 원호아치에 비해 구조적 안정성이 우수한 포물선형 아치를 대상아치의 선형으로 결정하였으며, 고정-고정, 고정-회전, 회전-회전의 단부조건을 고려하였다. 미분방정식을 효율적으로 해석하여 정확한 고유진동수를 산정할 수 있는 수치해석 알고리즘을 개발하고, 문헌과 본 연구의 결과를 비교하여 본 연구에서 유도된 이론식 및 수치해석 과정의 타당성을 검증하였으며, 단면폭비, 두께비 및 형상비 등과 같은 제 변수 변화에 따른 무차원 고유진동수의 변화를 고찰하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2A호
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• pp.243-247
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• 2008

본 연구에서는 수정유효탄성계수법에 근거하여 2축 휨과 축력을 동시에 받는 경우에 콘크리트의 크리프와 건조수축을 고려한 철근콘크리트 보의 효율적이고 합리적인 단면해석 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 재령보정계수와 선형 크리프 이론을 이용하였으며, 응력의 분포를 평형조건으로부터 유도하였다. 제안된 방법을 사용하여 직사각형 단면에 대한 예제해석을 수행하였으며 직사각형 단면에서 변형도의 변화와 응력의 변화를 검토하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.153-160
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• 2020

지진동 하의 구조 시스템에서 기둥은 가장 중요한 구조 요소 중 하나이다. 이러한 관계로, 철근콘크리트(RC) 기둥의 내진 성능에 FRP 보강이 미치는 영행을 평가하기 위하여 광범위한 실험 연구가 이루어졌다. 이 중 상당수는 CFRP 또는 GFRP로 보강된 원형 단면 또는 정사각형 단면의 RC 기둥의 지진 거동에 집중하였다. 단면의 형태가 FRP 보강으로 인한 구속 효과에 영향을 미치기 때문에, 보강 효과와 최종 파괴 패턴이 형상에 따라 상이할 수 있다. 본 연구에서는 현무암 섬유를 함유한 BFRP 시트와 복합섬유 패널로 보강한 직사각형 단면을 가진 RC 기둥의 지진 거동을 살펴보기 위하여 반복하중 실험을 수행하였다. 실험 결과는 보강 효과가 크지 않았음을 보여주는데, BFRP 시트와 복합섬유 패널에 의한 구속 효과의 증가가 미미했음을 의미하며, 이는 기둥 단면 형상에 일부 기인하는 것으로 판단된다.

• 청정기술
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• 제12권4호
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• pp.211-216
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• 2006

단면이 직사각형 형태를 갖는 마이크로채널에서 이론적인 퍼텐셜의 분포변화를 제타퍼텐셜과 수력학적 지름을 변수로 조사하였다. 그리고 종/횡(Height-Width) 비를 1, 1/2, 1/3로 변화시켜서 형태의 변화에 따른 퍼텐셜의 분포변화를 조사하였다. 이를 위하여 Comsol 사의 FEMLAB 3.0을 이용하여 전산 무사를 실시하였다. 그 결과 단면의 수력학적 지름이 감소함에 따라서 높이방향 표면이 퍼텐셜 분포에 미치는 영향이 일정한 영역까지 나타났다. 또한 단면의 중앙을 지나는 가상의 선상에서 퍼텐셜 값은 제타퍼텐셜에 정비례하여 증가하였으며, 퍼텐셜 값은 단면의 종/횡 비가 증가함에 따라서 그 기울기가 증가하였다. 그렇지만 전체적으로 보았을 때, 단면의 종/횡 비가 감소함에 따라서 전기이중층이 표면방향으로 압축되는 형태를 나타내었으며, 이는 제타퍼텐셜의 증가를 가져올 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권4호
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• pp.271-279
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• 2009

본 연구는 단순한 직사각형 하도에서 발생한 댐 붕괴 및 홍수전파 등에서 만족스러운 결과를 보였던 Riemann 근사해법을 이용한 1차원 유한체적기법을 불규칙한 하도형상의 자연하도에 적용하기 위하여 새로운 기법을 개발하는 것이 목적이다. 이를 위하여 자연하천 단면을 등가의 직사각형 단면으로 변환하는 개념을 도입하였으며, 그 결과, 운동량방정식이 수정되었다. 새롭게 개발된 기법을 정확해가 존재하는 삼각형 단면하도의 댐 붕괴 흐름에 적용하고 그 결과를 비교함으로써, 기법의 정확성 및 적용성이 검증되었다. 단면의 형상 및 단면간 거리가 균일하지 않는 자연하도에 적용한 결과는 실측수위와 비교하여 홍수파의 전파 양상, 도수의 발생 위치 및 크기, 그리고 전 구간에서의 최대 수위가 잘 일치함을 나타낸다. 본 연구결과로부터 기존의 균일한 단면을 사용하여 개발된 기법들을 복잡한 수치처리과정 없이 자연하천 단면에 직접 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.235-235
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• 2018

홍수 시의 산지하천 만곡부는 2차류 발생과 편수위 상승에 따른 하상세굴 및 홍수범람 위험이 크다. 만곡부 외측에 주로 설치되어 있는 콘크리트 옹벽호안은 표면이 매끄러워 홍수피해를 가중 시킨다. 이러한 피해를 저감시키기 위해 콘크리트 옹벽에 돌출줄눈을 설치하여 유속조감 및 설치효과를 분석한 바 있다. 본 연구에서는 기존에 제안된 직사각형 단면의 돌출줄눈보다 내구성을 추구한 사다리꼴 단면의 돌출줄눈을 제시하여 수리모형 실험을 수행하였다. 수리모형 실험은 개수로 직선수로에서 수로경사 0.0035 조건에서 수로 출구 게이트를 조절하면서 이루어졌다. 모형 돌출줄눈의 조도높이는 3cm로 하였으며, 사다리꼴 밑각은 $45^{\circ}$로 완만한 경우이다. 설치간격은 무차원 돌출줄눈 간격을 기준으로 ?형 조도인 6으로 하였다. 돌출줄눈의 설치 유무에 따라 유량에 따른 수위를 측정하고 유속을 산정하여, 마찰저항의 변화를 파악하였다. 공급유량에 따른 Froude 수는 0.168~0.359 범위였으며, 유량이 증가에 따라 Manning의 조도계수는 감소하였다. Froude 수가 0.25보다 큰 경우 돌출줄눈설치의 조도계수가 미설치보다 큰 것으로 파악되었다. 그러나 사다리꼴 돌출줄눈의 흐름저항효과는 직사각형 돌출줄눈에 비해 상대적으로 작았다. 수로 횡단면의 수위분포에 따르면, 돌출줄눈 설치 측벽 주변에서 흐름저항에 따른 유속감소와 수위상승 효과가 나타나는 것으로 파악되었다. 이번 사다리꼴 돌출줄눈은 흐름저항 효과가 크지 않았기 때문에 사다리꼴 밑각을 조정하여 새로운 단면에 대한 추가적인 실험이 필요할 것으로 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제8권5호
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• pp.1179-1185
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• 2007

본 논문은 슬래브내의 보 상부철근의 영향을 파악하기 위한 해석적 연구로 슬래브가 있는 보-기둥 접합부에서 기존의 설계방법인 직사각형 단면 내에 상부철근을 2단으로 배근한 보와 동일량의 상부철근을 직사각형 단면에 1단만 배근하고 나머지는 보의 적정 플랜지폭 내에 분산 배치하여 상부철근의 배치에 따라 보의 휨 강도가 어떻게 변화하는지를 정량적으로 평가할 수 있도록 하는 것이다. 이러한 연구 목적을 수행하기 위하여 상용화된 범용 구조해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 모델링하고, 비선형 구조해석을 실시하였다. 플랜지폭, 플랜지(슬래브)두께 및 상부 플랜지내에서의 철근의 위치 등을 변수로 한 수치해석을 통하여 보의 최대내력을 비교 검토한 결과, 플랜지폭의 영향은 상부 인장철근을 1단으로 직사각형 단면에서 멀리 배치할수록 내력차이가 증가하는 것을 확인하였으며, 플랜지폭이 동일한 계열에서 내력이 증가되는 비율은 플랜지두께의 영향을 크게 받지 않는 것으로 나타났고, 상부 인장철근의 위치에 따른 내력은 슬래브두께가 증가할수록 내력의 차이가 줄어드는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1001-1009
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• 2002

본 연구는 반복 수평하중을 받는 철근 콘크리트 T형 벽체의 횡철근의 구속범위를 제안하기 위한 것이다. 횡철근의 구속범위는 압축과 인장변형율 분포에 의해 좌우되는 중립축을 기준으로 압축변형율과 콘크리트 극한 변형율의 분포에 따라 결정된다. 압축변형율은 바닥층 평면적에 대한 벽 단면비, 형상비, 단면형상, 압축력, 그리고 철근비 등에 따라 다르게 나타난다. T형 벽체의 중립축은 플랜지의 영향으로 정가력과 부가력이 다르게 나타나며, T형 벽체의 중립축이 직사각형 벽체와 다르기 때문에 압축콘크리트를 구속하여 주는 횡철근의 구속범위가 다르게 나타날 것으로 판단된다. 또한, 좌우 대칭으로 배근되는 직사각형 벽체는 반복적인 수평하중에 대해 좌우 대칭인 구조적 특성을 나타내지만, T형 벽체의 경우는 좌우 비대칭적인 구조적 특성을 보인다. 즉, 복부 단부가 압축을 받는 정가력인 경우, 중립축 깊이(c)가 직사각형 벽체보다 크게 나타나며, 복부 단부가 인장을 받는 부가력인 경우, 중립축 깊이(c)가 직사각형 벽체보다 작게 나타난다. 그러므로, T형 벽체를 직사각형 벽체로 가정하여 좌우대칭으로 횡철근을 구속할 경우, 압축을 받는 복부 단부에서 요구되는 횡철근의 구속범위가 증가할 것으로 판단된다 따라서, 본연구에서는 T형 벽체의 구조적 특성을 파악하고, 실험값과 기존분석 및 단면해석을 비교함으로써 T형 벽체의 중립축 깊이를 제시하였다.