• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.388-388
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• 2021

하천에서 호안이나 교량의 교각 등은 홍수 시 주변 하상의 세굴에 의한 피해가 많이 발생한다. 하상보호를 위해서 하천 수공구조물 주변 하상에 자갈, 호박돌, 전석 등을 깔기도 한다. 이 재료들은 다공성 집단을 이루며 유수에 의한 소류력과 항력이 작용한다. 다공성 집단체 공극의 흐름에 의한 항력은 외부 흐름이 가하는 소류력에 비해 작으나 집단의 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 집단체에 작용하는 항력은 공극 내의 흐름의 유속과 항력계수를 이용하여 구할 수 있다. 본 연구에서는 다공성 매질 내 흐름에 대한 항력계수를 조사하기 위하여 수리실험을 이용하여 자갈 매질의 공극을 흐르는 물이 일으킨 항력과 동수경사를 측정하였다. 수리실험을 위한 대공극 매질은 상업용 연마 자갈을 사용하여 크기에 따라 작은 자갈(5~10mm), 중간자갈(15~25mm), 큰 자갈(25~50mm)로 구분하였다. 대표입경 D₅₀은 작은 자갈 8.0 mm, 중간 자갈 17.6 mm, 큰 자갈 32.2 mm이고, 형상계수는 각각 0.28~0.74, 0.29~0.58, 0.38~0.68의 범위였다. 자갈 매질의 공극율은 각각 0.405~0.422이었다. 매질 내의 흐름 길이는 24.2cm로 하였다. 실험결과 자갈 매질 내 흐름의 입자 레이놀즈수 Re_p에 따른 내부항력 F_D와 항력계수 C_D는 Fig. 1 및 Fig. 2와 같다. 실험에서 Re_p는 31.5~3,175.4였다. 자갈 매질의 내부항력은 Re_p가 증가하면 비선형적으로 증가하였으며 입자가 클수록 작았다. 항력계수는 작은 자갈과 중간 자갈 매질에 차이가 거의 없었으나 큰 자갈의 경우 작은 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.515-515
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• 2017

하천에서 취수원을 개발하는데 있어 지층의 구성으로 물리, 화학적 여과, 흡착 등을 통해 자연 정화되는 간접 취수 방식이 활발히 도입되고 있다. 양질의 취수원을 공급할 수 있는 간접 취수 방식은 수량 확보 측면에서의 불확실성과 유지관리상의 어려움 때문에 많은 시행착오가 발생된다. 이와 같은 단점을 개선하기 위해 하상을 개착하여 불균질한 대수층을 치환하고 스크린을 통해 간접 취수원을 개발하는 하상여과 방식이 도입되고 있다. 대수층을 치환하여 여재를 구성함에 있어 오염물질 및 탁도의 저감 효율을 극대화하기 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 개착식 하상여과에서 치환하는 여재의 구성에 따른 탁도의 저감 효율을 분석하기 위해 축소 모형실험으로 구성하였다. 각각의 여재의 구성에 대해서는 상수도 시설기준을 통해 축소된 입경의 매질로 구성하였다. 실험실 규모의 모형 수조($1500mm{\times}500mm{\times}1700mm$)를 구성하고 하부에는 내경 80mm이고 길이 1300mm인 기능성 스크린이 부착된 취수관을 설치하였다. 모형 수조에서 여재의 두께는 총 1000mm로 구성하였고, 각각의 층에 대해서는 250mm로 하여 4개의 층을 구성할 수 있도록 하였다. 치환하는 여재의 매질에는 자갈, 왕사, 중사, 화산석을 사용하였고, 각각의 입경은 5-10mm, 2-5mm, 1-2mm, 2-5mm이고, 탁도를 유발하는 물질로는 입경이 $20{\mu}m$인 황토를 사용하였다. 단일매질 구성을 통해 각각의 여재 종류에 따른 탁도 저감 효과에 대해서 분석하였고, 세 가지의 혼합매질 구성을 통해 치환층 여재의 배치에 따른 탁도 저감 효과를 분석하였고, 각각의 구성은 중사-왕사-자갈-화산석, 화산석-중사-왕사-자갈, 중사-왕사-화산석-자갈로 하였다. 주입수는 30-50NTU를 유지하였으며 유출수의 탁도를 통해 저감 효율을 분석하였다. 분석된 결과를 통해 개착식 하상여과 방식의 여재 구성에 대해서 탁도 저감에 효율을 극대화할 수 있을 것으로 보여진다.

• Geophysics and Geophysical Exploration
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• v.8 no.2
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• pp.119-128
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• 2005

The assessment of erosional and depositional patterns near bridge piers is essential to understand the fluvial scour process. Geophysical surveys are particularly effective in determining the riverbed variations in a river and may also be of value for obtaining the previous scour history below the riverbed profile. In this study, GPR (Ground Penetrating Radar), as a non-destructive geophysical technique, was used to assess the existence and depth of existing and infilled scour thickness, streambed materials, and pre- and post- scour surfaces at the bridge piers in Han River, June 2002 and October 2002. The GPR acquisition system used for obtaining profiles of the shallow subsurface deposits was a portable GSSI SIR 2000 system with 100 and 400 MHz antennas. The GPR data obtained along the 24 bridge piers in the flow direction of the river and in the surroundings of 5 bridge piers were compared and presented in this study. It is concluded that GPR surveys can be effective in determining both the water depth and sub-bottom geological structure near the bridge piers and abutments provided that the appropriate instrumentation and operational procedures are applied.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.996-1000
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• 2005

본 연구에서는 마포대교 확장 공사의 인해 일부 교각의 우물통 기초 주변 하상변화와 세굴 현상을 파악하기 위한 심도추정 방법으로 현재 다양하게 토목분야에서 적용되고 있는 치하투과레이더 탐사기법을 사용하였다. 교각 우물통 주변의 안정적인 GPR 탐사를 수행하기 위한 보조장비를 고안하여 마포대교 P6의 우물통 주변을 2004년 6월(1차)과 2004년 10월(2차)에 걸쳐 탐사를 실시하였으며, 탐사 기간 중 약 12,000 cms의 유출량이 발생하여 국부세굴과 하상 변화 가능성을 충분히 검토 할 수 있을 것으로 판단되었다. 수집된 자료를 통해 양질의 자료 획득을 위해서 자료의 보정 과정을 마친 후 각각의 구간에 대해서 1, 2차 탐사된 두 개의 자료를 비교 분석하였다. 전구간의 반사파를 이용하여 기존의 연구결과에서 얻어진 반사파의 양상(Beres and Haeni, 1991)과 비교한 결과 하상 표면은 미사 혹은 실트로 구성되어 있고 주요한 하상 하부 매질은 전석(boulder), 호박돌 등으로 이루어져 있었다. 그리고 1차 및 2차 탐사 자료와 DATAPCS의 세굴센서가 설치된 측점을 기준으로 심도 및 위치 보정을 한 결과 큰 오차는 발생하지 않았으며, 400 MHz 안테나를 활용하여 최대수심 약 10 m 이상 하상을 탐사할 수 있었다. 수심이 깊은 구간은 하상과 가까운 위치에서 탐사를 실시하여 양질의 하상 변화 양상을 파악할 수 있어 하상 재료의 정성적인 평가를 높일 수 있도록 하였다. 마포대교의 탐사 대상 교각 우물통 주변은 계획홍수량의 1/3 수준으로 비교적 적은 홍수량이 발생한 2004년의 호우사상으로 인해 일부구간이 약 $10\~20\;cm$ 정도의 퇴적과 세굴 영향이 나타난 것을 제외하고는 유의할 만한 세굴과 하상 변화가 발생하지 않고 매우 안정적인 상태를 보이고 있으며 되메움이나 두드러진 퇴적층의 양상 또한 확인할 수 없었다. 대상구간에 설치한 유속계 최대유속이 2.0 m/s 이상 발생하였지만 우물통 주변의 자갈 및 호박돌 등과 같은 평균입경이 큰 유사의 이동에 절대적인 한계유속을 초과하지 못한 것으로 판단된다. GPR 탐사의 적용 한계성을 극복한 본 연구는 홍수 전$\cdot$후의 하상변화 및 최대세굴심, 되메움 깊이 및 범위 등의 세굴현상을 현장탐사를 바탕으로 현재 다양하게 적용하고 있는 세굴 실험식과 비교 분석함으로써 우물통 주변의 효율적인 세굴 보호 대책을 강구하는 목적으로 그 활용성을 증대할 수 있을 것이다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.36 no.6
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• pp.1013-1023
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• 2003

This study was performed to improve water quality of stream by applying hydraulic structures (weir and river bed material) made of porous concrete. The physical and chemical characteristics of porous concrete were measured to estimate application possibility of it in hydraulic structures and it was considered as a proper material for the hydraulic structures. In the results of comparison for the component of matters attached on the hydraulic structures made of porous and ordinary concrete, DW (dry weight) amount attached on porous concrete was 1.6 times higher than that on ordinary concrete under the condition of the same flow rate but influence by flow rate (difference of 10 times) was not shown. Therefore, we could understand that the material of media was more important in DW amount than flow rate. The rate of AFDM (ash free dry mass) to DW also was more at porous concrete than at ordinary concrete. Especially, the high rates of nitrogen and phosphorous in matters attached on porous concrete verify that they were removed by assimilation, adsorption and metabolism of periphyton. The removal percentage of SS, BOD, COD, T-N and T-P by hydraulic structures applying porous concrete compared with ordinary concrete was increased by 34.6%, 36.9%, 33.9%, 18.3% and 21.6%, respectively. Therefore, applying porous concrete to hydraulic structure is expected to contribute to improvement of stream water quality.

• Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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• v.23 no.4
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• pp.401-408
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• 2005

Presently many constructions establish in underwater, but approaching to underwater constructions are difficult, for comparing with ground, underwater environment is different in media. Usually measurement methods for underwater constructions are using tapes, using depth gauges, using acoustic positioning systems. But, tapes are hard to measure the correct distance, for applying a right tension is not easy in underwater. Depth gauges have a weakness in settling, for it takes long time to do it. Acoustic positioning systems don't work well in confined spaces and cost a lot. Hence, the purpose of this study is, at first, to understand rays path in multimedia like water, glass and air. The second thing is to perform a camera calibration at the field to compare with the interior orientation parameter. And the third thing is to find out whether photogrammetry is applied for underwater object in using cube for accuracy examination. The last thing is to perform underwater photogrammetry about underwater object, which is pier model and riverbed. We came to the conclusion through this experiment that the applying underwater photogrammerty for underwater constructions and underwater ground is possible.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.18 no.2
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• pp.126-133
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• 2014

The main source of bridge destruction is due to scour. The bridge scour is the result of erosive action of flowing water taking away ground materials from near the abutment or pier. Furthermore, the water level must be also monitored whiling flooding, because it dangers not only the stability of bridge itself, but the safety of bridge users. This study is intended to develop a new measuring system for bridge scour by overcoming the current limitation of scour measurement technique. This measuring system is confirmed its excellence and validity through this study. The newly developed measuring system finds the distance between the water surface and the ground surface by detecting temperature difference along the abutment vertically. The measuring mechanism for monitoring the bridge scour and water level is based on identifying the temperature difference among mediums, including air, water and ground. In order to validate the new measuring system, the lab experiments and the field tests are conducted and compared. It has been confirmed that this system can effectively measure the bridge scour and the water level by analyzing the temperature distribution between mediums and the temperature variation over time.

• Journal of Wetlands Research
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• v.14 no.1
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• pp.75-87
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• 2012

Hyporheic zone is a region beneath and alongside a stream, river, or lake bed, where there is mixing of shallow groundwater and surfacewater. Hyporheic exchange controls a variety of physical, biogeochemical and thermal processes, and provides unique ecotones in a aquatic ecosystem. Field and experimental observations, and modeling studies indicate that hyporheic exchange is mainly in response to pressure gradients driven by the geomorphological features of stream beds. In the reach scale of a stream, pool-riffle structures dominate the exchange patterns. Flow over a pool-riffle sequence develops recirculation zones and stagnation points, and this flow structures make irregular pressure gradient which is driving force of the hyporheic exchange. In this study, 3 D hydro-dynamic model solves the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations for the surface water and Darcy's Law and the continuity equation for ground water. The two sets of equations are coupled via the pressure distribution along the interface. Simulation results show that recirculation zones and stagnation points in the pool-riffle structures dominantly control the upwelling and downwelling patterns. With decrease of recirculation zones, length of donwelling zone formed in front of riffles is reduced and position of maximum downwelling point moves downward. The numerical simulation could successfully predict the behavior of hyporheic exchange and contribute the field study, river management and restoration.