• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1251-1255
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• 2006

도로 조건에 따른 빗물받이 유입구의 설치간격, 적정크기 및 관리 방안을 마련하여야 하며, 빗물받이 설계 시, 빗물받이 유입구의 통수능력을 저하시키는 빗물받이 유입구의 막힘 현상을 고려한 빗물받이 유입구의 합리적인 설계와 관리 방안을 마련하여 빗물 배제 능력을 향상시킴으로써 도시 홍수피해의 경감대책을 수립하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 합리식을 이용하여 우수유출량을 계산하고, 빗물받이 차집효율 실험을 통하여 산정된 빗물받이 규격별 차집유입량 경험식을 이용하여 빗물받이의 차집유입량을 산정하였다. 막힘 현상을 고려한 빗물받이 유입구의 찻집효율 분석 실험을 실시하여 제시되어진 막힘 계수를 이용하여 빗물받이 유입구의 막힘 현상을 고려한 도로의 격자형 빗물받이 유입구의 설계 방법을 제시하였으며, Excel을 이용하여 간략하게 프로그램화 하였다. 제시된 설계방법은 실무에서 도로 조건의 변화와 빗물받이의 막힘 현상을 고려한 빗물받이 유입부의 설계에 사용 가능하다고 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.6
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• pp.537-549
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• 2016

The grate inlets generally were installed to intercept surface runoff on the roads and intercepted flow was drained to the underground sewer system. The equation of interception flow was used to determine the size and spacing of grate inlet on the roads. Therefore, it is necessary to analyze the interception capacity of grate inlet. Hydraulic experimental apparatus which can be changed with the longitudinal slopes(2, 4, 6, 8, 10%) of street, the transverse slopes(2, 4, 7, 10%), and the lengths(50, 100, 150cm) of grate inlet was installed for this study. The range of the experimental discharges were calculated with change of road lanes(2, 3, 4) and design frequencies(5, 10, 20, 30year). As the transverse slope increased, it led to the increase of interception capacity at grate inlets. The long lengths of grate inlet with direction of flow increased the interception capacity by the increase of side inflow. On the basis of the hydraulic model experiment results, the empirical equations for calculation of the interception capacity were derived with regression analysis. As a result of comparison with equations, the suggested equation of this study was estimated reasonable one for increased design frequency. Therefore, this study can suggest the basic data for design of drainage facility at road.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.36 no.3 s.134
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• pp.465-480
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• 2003

The interception capabilities of storm water grate inlet were analyzed in this paper. The hydraulic model lot gutter flow was used to estimate the interception capability. With the consideration of width and length of road, gutter discharges were ranged of 4-15l/sec. The transverse slopes of gutter were selected 4, 7 and 10%. The longitudinal slopes were 0, 2, 5 and 7%. The four sizes of storm water grate inlet were used in this experiments ($30\times40cm,\;40\times50cm,\;40\times100cm,\;40\times150cm$). The total number of experimental cases were 240. As the transverse slopes of gutter increased, the interception capability also increased. As the flow width in gutter and the discharge were lower, the interception efficiencies increased and the longitudinal slopes of road increased, the interception efficiencies decreased. The empirical formula with the factors of total inflow discharge, the longitudinal slope and the transverse slope of gutter were derived. These equations could be used to estimate the intercepting discharge of grate inlet. The reasonable construction space of grate inlet for the road widths, the longitudinal slopes, the transverse slopes and the grate inlet sizes were suggested.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.251-251
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• 2018

도로설계기준(2012)에 따르면 노면 배수시설은 측구, 집수정, 배수관, 배수구(빗물받이, 맨홀) 등으로 구성되며 중앙분리대 배수에서 구조가 방호벽일 경우 원칙적으로 집수정과 종배수관, 횡배수관을 설치하여 노면수를 배수한다. 최근 기후변화에 따른 국지성 집중호우로 교량 배수시설의 배수능력 부족으로 교량의 노후화, 노면의 체수와 수막현상을 야기한다. 교량 설계 시, 교량의 외관은 점배수에 의한 배수불량으로 막힘부에서의 식물생육, 부식, 배수구의 오염 등으로 심미성에 악영향을 미치고 있다. 따라서 국토교통부 도로 배수시설 설계 및 관리지침에서는 기존의 집수정으로 유도하여 배수하는 점배수 형태에서 우수의 지체시간을 저감하기 위해 배수구로 즉시 배수되어 배수 효율을 증가시켜주는 선배수시설을 권장하고 있다. 그러나 선배수 구조의 일반적인 내용만을 기술하고 있으므로 보다 상세한 설계기준이 필요하다. 또한 국내에서는 교면 배수를 위한 횡배수구의 배수능력에 관한 설계 개념은 미국의 빗물받이 설계 개념을 그대로 적용하고 있어서 교량 배수시설의 배수능력 증대를 위한 수치 및 수리실험에 관한 기술적인 자료가 부족한 실정이다. 따라서 도로의 흐름해석 및 선배수를 위한 측구 횡배수관의 흐름개선에 관한 구체적인 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 배수로 전반의 유향 분석 및 횡유입관 유입부에서의 상세한 흐름해석과 통수능력을 분석하기 위해서는 수리실험을 통한 연구가 필요한 실정이다. 그러나 최적 횡배수관의 형상 및 간격 설정에 대한 수리실험의 물리적 및 시간적 한계를 극복하기 위해 Fluent 모형(Ansys Workbench 13.0)을 활용한 수치모의를 수행하여 모형의 적용성을 검토하였다. 다상유동 해석을 위해 VOF(Volume of Fluid)방법을 적용하였고, 수치해석 방법으로는 비정상류, 난류 모형으로는 standard ${\kappa}-{\varepsilon}$모형을 적용했다. 도로 형상에 따른 우수유출량을 비교 분석하기 위하여 횡경사는 2%로 고정하고 종경사를 2%로 선정하여 수치모의를 통한 배수능력을 분석하고 설계에 직접적인 적용성을 검토하였다. 횡배수관의 간격변화 및 배수공의 위치 변화 등에 따른 차집량을 분석하였으며, 개략적인 수리실험 결과와 수치모의의 차집율을 비교 및 분석하여 Fluent 모형의 적용성을 확인하였다. 또한, 횡배수관의 유입부에서의 유속 변화 및 유출부에서의 유속이 모의가 가능하므로 배수시설에서 보다 정확한 흐름 해석이 가능하여 보다 적정한 배수능력 분석이 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.820-824
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• 2007

간선도로의 유입부 설계에는 도로 표면에 떨어진 강우만을 고려하여 빗물받이 간격, 형태 등을 결정하고 있으나, 현실적으로는 간선도로와 연결된 급경사 국지도로에서 횡방향 빗물받이 유입부로 유입되지 않는 유량이 간선도로의 침수를 가중시키고 있는 실정이다. 이러한 점들을 고려할 때, 침수피해에 의한 시민들의 재산을 보호하고, 불편을 덜어주기 위해 급경사 국지도로의 합리적인 배수시설이 필요하다. 그러므로 국지도로 조건에 따른 횡유입부의 설치간격, 적정크기 및 관리 방안을 마련하여 빗물 배제 능력을 향상시킴으로써 도시 홍수피해의 경감대책을 수립하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 합리식을 이용하여 우수유출량을 계산하고, 횡유입부의 차집효율 실험을 통하여 산정된 국지도로의 단위 폭(1m)당 차집유량을 이용하여 횡유입부의 설계 방법을 제시하였으며, Excel을 이용하여 간략하게 프로그램화 하였다. 제시된 설계방법은 실무에서 국지도로 경사의 변화를 고려한 횡방향부의 설계에 사용가능하리라 판단된다.

• Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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• v.31 no.6
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• pp.567-575
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• 2017

It is not cost effective to raise the density of catch basins in preparation for heavy rainfall in terms of construction and maintenance. Our researchers have developed the new catch basin for increasing interception capacity of runoff with internal filtration structure. To compare interception capacity of an existing catch basin with the invented catch basin, a hydraulic experiment device with 4% of road gradients and 0.2% of road gradients was constructed. For runoff conditions of 4.4 l/s, 6.7 l/s and 10.4 l/s, capability of runoff and separation capability of debris (sand and leaves) were evaluated. As the main experimental results, the effectiveness of the developed catch basin has been verified with an increase in interception rate of approximately 22% for the runoff of 6.7 l/s as heavy rainfall. However, the results of invented catch basin showed only 4.5% of settlement rate of debris regarding sand. Therefore, the authors proposed an improved tilted screen structure additionally. After reviewing the performance of improved catch basin, application of the invented catch basin is expected to drain runoff effectively when it is applied to the faulty road drainage section.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.180-180
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• 2011

도시지역에서 빗물은 대부분 도로를 통해 이동하고 배수된다. 도로의 배수시설은 도로면의 안전을 확보하기 위한 목적뿐만 아니라 도로 이외의 지역에 흐르는 유출수의 배수를 위한 기능도 포함하고 있다. 그러나 도로변에 설치되어 있는 빗물받이 등과 같은 하수도 시설을 통해 빗물이 원활하게 배수되지 않으면 노면수가 정체되고, 이 노면수가 인근 주택가로 유입되어 침수를 피해를 가중시키는 경우도 있다. 빗물받이 설계 시 설계빈도를 차집능력에 상위하는 충분한 여유를 두고 설치하더라도 빗물받이가 도시지역에서 발생하는 유송토사, 쓰레기, 낙엽 및 담배꽁초 등에 의하여 막히게 되면 유입구의 순 면적이 감소하게 되어 빗물받이가 제 기능을 다하지 못하는 경우 또한 발생하고 있다. 이렇게 빗물받이로 유입되는 부유잡물들은 퇴적되어, 우수관로 내에서 썩어 수질을 악화시키거나 악취의 원인이 되기도 한다. 본 연구에서는 빗물받이의 이 같은 문제점을 개선할 수 있는 비노출 배수로의 배수효율을 수리실험을 통해 검토하였다. 도로의 측면에 비노출 배수로를 설치하였을 경우 도로위에 수심이 거의 발생하지 않으면서 배출할 수 있는 최대 유량은 1.67 l/s였고, 서울시를 기준으로 설계빈도 10년에 대하여 본 연구의 실험도로 규격에서의 유출량이 1.09 l/s임을 고려할 때 10년 빈도 강우강도 발생 시 비노출 배수로가 충분한 여유를 가지고 배수 시킬 수 있을 것으로 판단된다. 본 실험도로의 규격에서 1.67 l/s의 유출량이 발생하기 위한 강우강도는 서울시를 기준으로 100년 빈도에 상응하는 강우강도로 비노출 배수로에 막힘이 없는 경우 100년 빈도의 강우시에도 노면수 배출이 가능하였다. 쓰레기와 모래와 같은 부유잡물이 배수로를 막고 있다 하더라고 배수효율 저하는 크게 발생하지 않았다. 그러나 흙탕물이 유입되는 경우 흙탕물이 배수로의 공극을 차단하는 현상이 나타났고 이는 도로위의 수심은 증가시켰다. 흙탕물이 유입된 후 배출가능 유량을 강우강도와 빈도를 환산한 결과 서울시를 기준으로 6.8년에 상응하였다. 따라서 흙탕물 유입가능성이 높은 도로에 비노출 배수로를 설치하게 되는 경우 배수로의 효율이 낮아지는 것에 대한 대책이 필요하고, 철저한 관리가 요구된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 비노출 배수로의 채움재를 개선하고 동일실험 수행을 계획 중이며, 비점오염물의 제거효율 또한 검토할 예정이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.242-242
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• 2020

도시화와 산업화에 따른 유출환경의 변화로 인해 도심지에서 발생하는 대부분의 유출은 도로표면을 따라 이동하고 도로변에 설치된 빗물받이에 의해 배수된다. 이 때 빗물이 원활하게 배수되지 않아 노면수가 정체되고, 이 노면수가 인근 주택지로 유입되어 침수 피해가 발생한다. 이러한 현상은 유출량이 집중되는 도심지 저지대에서 주로 발생하며 설계 한도를 초과하지 않는 정상적인 강우 조건에서도 빈번히 나타나고 있다. 이는 최근의 기후 변화로 인한 집중 호우 등을 고려하여 설계 기준이 지속적으로 조정되어야 함과 동시에 도로 노면수의 배수 능력 평가를 위한 실제적인 연구가 이루어져야 한다는 필요성을 나타내고 있다. 특히 도로 빗물받이의 효율은 주로 종경사 및 횡경사 등의 도로 조건, 표면 유출 우수량, 빗물받이의 형상 등에 의존한다. 그러므로 상향된 설계빈도 및 도로 조건을 고려한 도로 표면 유출에 대한 흐름 분석과 빗물받이 특성을 고려한 실증연구의 분석 및 설계 해석 알고리즘의 개발이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 도로 노면수의 배수 능력 증대를 위해 연속 설치된 빗물받이 조건 및 도로 경사조건을 고려하여 도로 배수시설의 표면 유출 모델 설계 알고리즘을 개발하였다. 표면 유출 유량은 도로의 차선(2~4차선), 경사(종경사 2~10% 및 횡경사 2~10%) 및 설계빈도(최대 30년)를 고려하였으며 유량이 노면 진행방향을 따라 연속적으로 증가하는 부등류 흐름 해석 방법을 채택하였다. 또한, 빗물받이 설치간격(L)과 도로의 폭(W)의 곱으로 계산되는 단순 직사각형 형태의 노면 형상이 아닌 도로 종경사 및 횡경사에 따른 유달거리를 산정하여 평행사변형 형태의 노면 형상을 계산하고 이에 따른 면적(A), 도달시간(tc) 및 강우강도(I)를 산정하였다. 이와 같은 1차원 흐름분석을 통해 도로 표면흐름 및 빗물받이 설치 간격을 제시하고 기존의 제시된 빗물받이 설치 간격과 비교하여 본 연구에서 제시한 설계 알고리즘을 검증하였다. 또한, 수리 실험을 통해 측정된 빗물받이 차집효율을 이용하여 연속 구간에서의 도로 표면 유출 모델의 적용성을 제시하였다. 이는 빗물받이 유입구를 통해 모든 유량이 유출된다고 가정하고 단독 구간에서의 수리분석 결과만을 고려하여 이를 확장시켜 개발된 기존의 도로 표면 유출 모델을 보완할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서 제시하고 있는 설계 알고리즘을 적용한다면 도로 전체 구간에서의 흐름 변화 분석과 배수효율의 정량적인 분석이 가능하므로 향후 도로 표면 침수 피해 저감 및 배수능력 증대를 위한 실증적이고 정량적인 분석 방법이 될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.317-317
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• 2016

저영향개발(Low Impact Development, LID) 시설들은 미국 일본 등 선진국을 중심으로 관련법에 따라 개발 및 적용 되어왔으나 국내에서는 최근에서야 LID 시설을 적용할 수 있는 제도적인 틀을 구축하고 있는 실정이며, 국내 여건에 맞는 LID 시설을 개발하여 그 효용성을 검증하기 까지는 상당한 시간이 소요될 것으로 판단된다. 서울시는 2014년 '서울특별시 빗물관리에 관한 조례 전부개정조례'를 발표함으로써 한국형 LID 시설을 대단위로 적용 하고 검증 할 수 있는 발판을 마련하였다. 서울시의 2014년 전부개정조례에 따르면 시장 및 구청장은 저영향개발 계획 수립의 실효성 확보를 위하여 저영항개발 사전협의 제도를 마련하여 시행하여야 하며, 시장은 저영향개발 지구단위계획을 수립하여야 한다. 이에 따라, 본 연구에서는 실제로 적용 가능한 투수포장 주차장을 설계 할 수 있도록 투수 주차장형 LID 시설을 검증할 수 있는 투수효율성 검증실험단지를 설계 및 구축 하였다. 과거 도심의 우수배제는 중앙 집중형 시스템으로 단기간에 우수를 차집하여 배제하는 방식이었으나, 근래에는 집중형 우수배제 시스템의 위험성, 경제성 그리고 용량한계 등 여러 가지 문제점이 부각되면서 분산형 시스템으로의 전환이 이루어지고 있다. 물순환도시 및 지속가능한 도시 등이 분산형 우수배제 시스템의 예이며, 주차장, 도로, 건물 등 불투수 표면으로부터의 우수를 지면으로 침투 및 침루시키는 방법 등을 활용하여 건전한 물순환을 꾀하고 있다. 침투 및 침루 능력은 각각 포장체 및 포장면 하부구조의 재료와 밀접한 관련이 있으며 재료의 선정은 하부구조의 안정성 확보를 고려하여 선택되어야 한다. 또한 우수 배제를 위한 유공관은 접합점에서 강도를 유지하면서 효율적으로 유수를 배제할 수 있어야 하며, 저류조 설치는 강수의 활용목적에 맞게 선정되어야 한다. 이러한 투수 주차장형 LID 시설은 하나의 시스템으로서 포장체의 재료에 따른 공학적 성질, 하부구조 구축방법 및 재료 선정 그리고 유공관 배열 등에 따라 그 시스템의 거동이 변화하므로 기존에 행해왔던 단순 재료실험으로는 투수성 주차장의 우수배제 시스템을 평가할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 이를 검증할 수 있는 투수효율성 검증실험단지 설계 및 구축하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.8 no.4
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• pp.223-232
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• 2021

In general, stormwater flows to the road surface, especially in urban areas, and it is discharged through the drainage grate inlets on roads. The appropriate evaluation of the road drainage capacity is essential not only in the design of roads and inlets but also in the design of sewer systems. However, the method of road surface flow analysis that reflects the topographical and hydraulic conditions might not be fully developed. Therefore, the enhanced method of road surface flow analysis should be presented by investigating the existing analysis method such as the flow analysis module (uniform; varied) and the flow travel time (critical; fixed). In this study, the algorithm based on varied and uniform flow analysis was developed to analyze the flow pattern of road surface. The numerical analysis applied the uniform and varied flow analysis module and travel time as parameters were conducted to estimate the characteristics of rainfall-runoff in various road conditions using the developed algorithm. The width of the road (two-lane (6 m)) and the slope of the road (longitudinal slope of road 1 - 10%, transverse slope of road 2%, and transverse slope of gutter 2 - 10%) was considered. In addition, the flow of the road surface is collected from the gutter along the road slope and drained through the gutter in the downstream part, and the width of the gutter was selected to be 0.5 m. The simulation results were revealed that the runoff characteristics were affected by the road slope conditions, and it was found that the varied flow analysis module adequately reflected the gutter flow which is changed along the downstream caused by collecting of road surface flow at the gutter. The varied flow analysis module simulated 11.80% longer flow travel time on average (max. 23.66%) and 4.73% larger total road surface discharge on average (max. 9.50%) than the uniform flow analysis module. In order to accurately estimate the amount of runoff from the road, it was appropriate to perform flow analysis by applying the critical duration and the varied flow analysis module. The developed algorithm was expected to be able to be used in the design of road drainage because it was accurately simulated the runoff characteristics on the road surface.