• The Journal of the Korea Contents Association
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• v.15 no.2
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• pp.499-506
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• 2015

The friction velocity is a quantity with the dimensions of velocity defined by the friction stress and density of a wall surface at near wall of flow condition. Also, the friction velocity is the hydraulic parameter describing shear force at the bottom flow. Moreover, it is a very important factor in designing open channel and essential to determine the mixing coefficient in the main flow direction. The estimation of the friction velocity are such as methods using channel slope, linear law of the mean velocity at viscous sub-layer and direct measurement of wall shear stress, etc. In the present study, we propose a friction velocity equation that has been optimized by combining the concept of entropy, which is used in stochastic method, and to verify the proposed equation, the experimental data measured by Song was used. The R squared for friction velocities between proposed equation and friction velocity formula analyzed 0.999 to 1.000 in a very good agreement with each equation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.1345-1349
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• 2004

하천수를 취수원으로 하는 우리나라의 많은 취수장의 경우, 유사유입 및 유로 변경에 따른 취수장애를 겪고 있으나 유로의 변화특성을 분석하고 취수장 위치선정에 활용한 수 있는 실무적 기법에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 유로가 좌${\cdot}$우안으로 수시로 바뀌어 갈수기는 물론 평수기에도 취수장애를 겪고 있어 대책 강구가 요구되는 국내 취수장을 선정하고 취수지점의 계속적인 하상 및 유로변동 현상을 규명하여 안정적인 취수를 가능케 하는 근본적인 대책을 수립하기 위한 유로변화 특성 분석기법을 제시하였다. 연구내용으로는 과거 30여년에 걸친 하도의 평면학적 변화양상을 인공위성영상자료, 지형도자료 및 하도단면 실측자료를 활용하여 각 지점별 유로변화에 대한 동계분석을 실시하였다. 또한 하도의 전단응력, 마찰 속도 등을 산정하여 하상형태를 분석하여 대상구간의 흐름특성을 분석하였다. 분석결과 하도의 사행은 지속적으로 진행되고 있음을 알 수 있으며 특히 취수장부터 상류 수km구간 하도에서는 밤섬이 지속적으로 생긴다 사라지는 현상이 반복되고 있음을 확인할 수 있었다. 취수장 주변에서는 유로의 변동이 하폭의 $70\%$에 달하는 심한 유로변화 특성을 나타내고 있어 취수지점으로 적당치 못함을 알수 있었으며 주변 상하류 십수 km구간 중에는 유로의 변화가 거의 없는 구간도 존재함을 알 수 있이 본 연구의 유로변화 분석기법이 향후 유로변화 분석 및 취수장 건설 위치 선정에 효과적인 분석기법으로 활용 가능함을 입증하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.24-28
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• 2016

댐의 발전방류는 댐 하류의 하천에 비정상성이 큰 흐름을 발생시킨다. 이와 같은 흐름은 하류 하천의 수심 및 유속 조건을 급격하게 변화시키게 되어 어류 물리서식처에 큰 영향을 끼치게 된다. 또한 갑작스런 유량의 상승은 어류를 하류로 강제로 이동시키며, 빠른 수위의 하강은 어류를 하안에 고립되게 하여 죽음을 초래하게 된다. 발전방류가 어류 물리서식처에 미치는 영향을 평가한 기존의 연구는 대부분 흐름계산을 위하여 준정류 모형을 사용하였다. 하지만 준정류 모형은 발전방류와 같은 비정상성이 큰 흐름에 대하여 적절히 모의하지 못하는 한계가 있다. 본 연구의 목적은 2차원 부정류 모의가 가능한 River2D 모형을 이용하여 댐 하류 하천에서의 발전방류가 어류 물리서식처에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 연구 대상지역은 괴산댐 하류 지점인 수전교부터 대수보까지 2.3 km 구간이다. 서식처모형은 피라미에 대한 HSI 모형을 사용하였다. 복합서식처 적합도 지수, 하상전단응력을 모의하였으며 소와 여울의 지형조건에서 발전방류가 위의 인자들에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 또한 발전방류량이 발생하였을 때 기저유량의 조건에 따라 어류 물리서식처에 미치는 영향에 대하여 분석하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.5
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• pp.20-26
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• 2019

Where hydraulic structures are to be installed over the entire width of a river or stream, usually a bed protection structure is to be installed. However, a local scour occurs in which the river bed downstream of the river protection system is eroded due to the influence of the upstream flow characteristics. This local scour is dominant in the flow and turbulence characteristics at the boundary of the flow direction and in the material of the bed materials, and may gradually become dangerous over time. Therefore, in this study, we compared the turbulence patterns in the local scour hole at the downstream of the river bed protection with the results of the analysis of the mobile bed experiment, and compared with the application of OpenFoam, a three dimensional numerical analysis model. The distribution of depth-averaged relative turbulence intensities along the flow direction was analyzed. In addition to this result, the stabilization of scour hole was compared with the bed shear stress and Shields parameter, and the results were compared by changing the initial turbulent flow conditions. From the results, it was confirmed that the maximum depth of generation of the three-stage was dominantly developed by the magnitude of depth-averaged relative turbulence intensity rather than the mean flow velocity. This result also suggests that design, construction or gate control are needed to control the depth-averaged relative turbulence intensities in order to reduce or prevent the local scour faults that may occur in the downstream part of the bed protection.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.85-85
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• 2019

하천시설물 설계, 시공 및 관리에 있어서 구성재료의 보호능력에 따라 예상하지 못한 조건에서 쉽게 파손될 수 있다. 이러한 영향은 하천환경의 변화를 야기시킬 수 있다. 제방 표면 재료는 제외 비탈면의 침식 방지를 목적으로 사용되는 재료로 주로 호안블록. 식생 매트, 사석, 돌망태, 식생등이 주로 사용되고 있다. 국내에서는 2000년대 이전에는 자연 흙사면의 식생, 돌망태, 단순 돌기형 콘크리트 블록 등이 주로 사용되었으며 2000년대 이후에는 하천환경을 고려하여 식생의 생장이 가능한 친환경 호안 블록 및 식생 매트의 적용이 일반적으로 시공되고 있다. 제방의 수리적 설계를 위해서는 재료 표면의 수리 특성, 즉, 조도계수 및 한계 유속, 한계 소류력이 제시되어야 하는데 이는 실험을 통해서 결정되어야 한다. 때문에 본 연구에서는 자연형 하상재료를 이용하여 바이오 폴리머 첨가시 증가하는 방어능력에 대한 향상도를 평가하는 실험적 평가 방법을 제안하기위해 홍수시 수리조건을 반영하여 상류에서부터 사류까지 다양한 유속범위에 따른 세굴 및 침식에 대한 실험을 진행하였다. 본 연구에서는 자연하천과 유사한 조건의 경사를 가지는 경사수로에서 실험연구를 통해 제방재료의 안정성 평가방법을 개발하였고, 안정성 평가를 위한 실험진행은 기 개발된 바닥응력을 직접측정하는 장치와 PIV시스템을 이용하여 수리특성을 측정하였다.(Park J.H. et al. 2016, Flow Measurment and instrumentation.) 기존 문헌에서 제시되었던 측정 장치를 이용하여 바이오폴리머의 첨가에 유무에 따라 세굴에 대한 방어능력의 향상정도를 측정하고자 세굴 및 침식에 대한 평가 방법을 제시하고 있다.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.23 no.2
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• pp.35-45
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• 2007

In this research, artificially cemented sand which is made of a few portland cement and Nak-Dong river sand was researched closely. For providing the fundamental data which is needed in design and analysis of levee material, the shear behavior of cemented sands was investigated by drained triaxial test, and analyzed in accordance with the increase of cement content. The peak strength and elasitc modulus increased and dilation of cemented sand was restricted by the cementation, but after breakage of the cementation, dilation increased, cohesion intercetpt and friction angle increased with the increase of cement content and strain softening behavior appeared in stress-strain curve.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.45 no.2
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• pp.151-163
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• 2012

The distribution of gravel-bed materials in mountainous river is formed by the process of deposition and transportation of sediment responding to stream power of the latest flood that is over the certain scale. The particle size of bed material was surveyed in the longitudinal points of river and detail points of a specific meandering section and used to estimate the critical velocity and stream power. Yang's critical unit stream power and Bagnold's critical stream power for gravel-bed materials increased with the distance from downstream to upstream. Dimensionless shear stress based on the designed flood discharge in Shields diagram was evaluated that the gravel-bed materials in most survey points may be transported as form of bedload. The mean diameter in the meandering section was the biggest size in first water impingement point of inflow water from upstream and the second big size in second water impingement point by reflection flow. The mean diameters were relatively the small sizes in points right after water impingement. The range of mean critical velocity was 0.77~2.60 m/s and critical unit stream power was big greatly in first water impingement point. The distribution of critical stream power, range of 7~171 $W/m^2$, was shown that variation in longitudinal section was more obvious than that of cross section and estimated that critical stream power may be affected greatly in first and second water impingement point.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.25 no.12
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• pp.57-67
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• 2009

Along with the advanced construction technologies, the maximum size of coarse aggregate used for dam construction ranges from several cm to 1m. Testing the original gradation samples is not only expensive but also causes many technical difficulties. Generally, indoor tests are performed on the samples with the parallel grading method after which the results are applied to the design and interpretation of the actual geotechnical structure. In order to anticipate the exact behavior characteristics for the geotechnical structure, it is necessary to understand the changes in the shear behavior. In this study, the Large Triaxial Test was performed on the parallel grading method samples that were restructured with river bed sand-gravel, with a different maximum size, which is the material that was used to construct Dam B in Korea. And the Stress - Strain characteristics of the parallel grading method samples and the characteristics of the shear strength were compared and analyzed. In the test results, the coarse-grained showed strain softening and expansion behavior of the volume, which became more obvious as the maximum size increased. The internal angle of friction and the shear strength appeared to increase as the maximum size of the parallel grading method sample increased.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.429-433
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• 2004

According to researchers, the influential factors of scouring are generally divided into three factors: the flow conditions, the type and position of structures, and the characteristics of bed materials. In addition, scouring is affected by the 3-dimensional turbulent boundaries, the unsteady flow, the movement of sediment in the scour-hole area, the approach flow velocity and depth, the width of bridge foundation/pier, and the particle size of bed materials. However, it is difficult to estimate the scour depth near bridge piers when all conditions are factored in at once. Therefore, for reasonably accurate estimates of scour depth, it is essential to consider sufficiently the flow force and resisting force for scour. That is, to determine the shear stress concerning the bed material distribution is needed. In this study, the experiments were performed under the condition of a steady state of flow. As a result, scouring occurred at velocity ratios of 0.476,$(V/V_c=0.476)$, and the scour depth was increased linearly as the velocity ratio increased. in addition, the average values of shear stress ratio at zero scouring depth in both rectangular and circular piers were approximately 7$(\tau_c/\tau_{approach})$ and in the case for same size bed particle material. The results of this study can be used for the fundamental material for estimating the scour depth of bed materials.

• 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.