• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.329-329
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• 2011

제방은 하천의 범람으로부터 제내지의 인명, 가옥, 재산, 각종 시설 등을 보호하고 유수의 원활한 소통을 유지하기 위해 하천을 따라 축조한 구조물로서 침식 피해를 방지하기 위해 호안을 설치하도록 규정하고 있다. 호안은 만곡부, 하천 급경사, 지형의 간섭효과 등에 의한 유수의 침입으로부터 제방 및 하안을 직접 보호하기 위해 제방 앞비탈에 설치되는 구조물을 의미한다. 따라서 호안의 안정은 곧 제체의 안정과 직결되는 요소라 할 수 있다. 호안의 안정성은 역학적인 측면에서 외력과 저항력의 크기에 따라 평가할 수 있다. 국내 실무에서 적용되고 있는 호안설계 방법은 하천설계기준 해설(2009)에 제시되어 있으며, 경험과 이론의 양면을 고려하여 설계를 수행하도록 하고 있다. 이로 인해 호안 안정성에 대한 역학적인 검토 방법의 한계 때문에 과대 또는 과소 설계의 우려가 있다. 따라서 호안설계시 유속 및 소류력의 크기에 따른 정량적 평가기법이 요구되는 상황이다. 본 연구에서는 호안의 정량적인 설계기법 개발을 위하여 수리실험을 통해 유속증가로 인한 호안재료의 이탈현상을 재현하였다. 실험수로는 폭 2 m, 길이 25 m, 수로경사 1/300의 직선수로 형태이며 우안의 1:2 경사면에 다양한 크기의 사석과 블록을 차례로 설치하여 실험을 수행하였다. 수리실험은 다른 하상변동 요인이 제한된 고정상으로 수행되었으며 정상류 흐름조건에서 유량을 변화시키며 유속변화 등 흐름현상에 의한 호안재료 이탈을 관찰하였다. 실험결과를 바탕으로 호안설계시 1차원 접근유속을 대표유속으로 적용하는 방법의 특성을 파악하고, 호안재료의 이탈유속과 흐름특성간의 상관관계를 분석하였다. 또한, 호안설계시 입력자료로 사용될 수 있는 단면평균유속과 2차원적 국부유속과의 상관관계를 파악하여 호안의 정량적 설계기법에 활용될 제원결정 경험식을 제안하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.32 no.2A
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• pp.117-122
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• 2012

Coastal structures, constructed for preventing coastal slope erosion, often causes the scour on the boundary between the coastal structure and the sea-bed, which might lead to collapse of coastal structures. To prevent the collapse, the usual upright block type coastal structures can be modified to other forms or systems of coastal structures. To validate the performance of the proposed systems, it is necessary to conduct high cost hydraulic experiments. If numerical modeling can be performed prior to the hydraulic experiments and the performance of the proposed systems is analyzed numerically in advance, the expenses can be reduced significantly by optimizing the number of cases for conducting the experiments. In this study, a fluid-structure interaction analysis procedure is proposed for modeling the hydraulic experiments of costal structures using the finite element package, LS-DYNA. As can be found in the usual hydraulic experiments, fluid velocities of potential scour locations are monitored and analyzed in detail for four types of coastal structures, block, step, trapezoid and rubble mound.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.696-696
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• 2012

호안은 유수의 침입으로부터 제방 및 하안의 침식 피해를 방지하기 위해 제방에 설치되는 구조물이다. 침식에 의한 제방 및 호안의 대표적인 붕괴특성 중에는 만곡부, 하천 급경사, 지형의 간섭효과 등이 있다. 특히, 만곡부는 원심력, 2차류 등에 의한 수위상승 및 유속증가로 제체에 응력 집중이 발생되어 안정성 저하를 유발할 수 있다. 또한, 만곡부의 흐름 방향전환 현상은 하도내 통수능 저하를 발생시켜 홍수피해를 가중시킬 수 있다. 따라서 하천특성상 만곡부에 의해 발생할 수 있는 홍수피해 요소를 저감시킬 수 있도록 적합한 피해저감대책을 마련할 필요가 있다. 제방의 보강대책으로서 활용되고 있는 호안은 역학적인 측면에서 외력과 저항력의 크기에 따라 안정성이 평가되어야 하며 지역여건 등에 따른 만곡부의 수위상승 및 제방 침식 등을 고려한 설계가 수행되어야 한다. 국내 실무에서 적용되고 있는 호안설계방법은 하천설계기준 해설(2009)을 참고하고 있는데, 흐름현상 및 만곡부 특성 등에 대하여 경험과 이론의 양면을 고려한 설계를 수행하도록 제안하고 있다. 이는 호안 안정성에 대한 역학적 검토 방법의 한계로 비합리적 설계가 될 우려가 있다. 따라서 만곡부에 의한 유속 및 소류력 등 흐름특성을 고려한 정량적인 평가기법이 요구되는 상황이다. 본 연구에서는 수리실험을 통해 만곡에 의한 흐름영향과 수리학적 거동 및 설계요소를 파악하고자 만곡부에 사석호안공을 설치하여 흐름전환 및 유속변화에 따른 사석호안공의 이탈현상을 재현하였다. 실험수로는 곡률반경( )이 4.5 m인 만곡부가 3개소 발생하는 폭 2.3 m, 길이 25 m의 다중 사행수로 형태이다. 실험수로 우안의 1V:2H 경사면에 10, 20, 30, 40, 50 mm 사석을 크기별로 설치하여 만곡에 의한 유속변화 등 흐름현상과 호안공 이탈을 관찰하였다. 수리실험은 고정상으로 수행되었으며 정상류 흐름조건에서 공급유량별 하류단 수위 조절을 통해 만곡부내 호안 공 이탈을 발생시키는 설계인자를 도출하고자 유속과 수심을 측정하였다. 실험결과를 바탕으로 사석호안공 설계시 1차원 접근유속에 만곡 영향을 고려하여 대표유속으로 적용하는 방법의 특성을 파악하고, 사석호안공의 이탈유속과 만곡에 의한 흐름특성간의 상관관계를 분석하여 제원결정기법을 제안하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.168-168
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• 2015

자연하천의 주요한 특징 중 하나인 하천의 사행은 직선수로에서 예측되는 유속분포를 왜곡시키며 매우 복잡한 흐름구조를 형성한다. 이는 하상 경계면에서 발생하는 전단응력 분포의 변화를 야기하는데 하상 경계면에서의 전단응력은 다양한 경험적 관계에 의존하는 유사이동의 한계 소류력 산정 및 오염물질 거동해석의 분산계수 산정에 많은 영향을 미치게 된다. 물리적인 관측을 통한 하상 경계면에서의 전단응력의 관측은 다소 제한적이며 많은 비용을 요구한다. 따라서 하상 경계면에서 발생하는 전단응력의 경우 수심의 20% 이하의 연직 유속분포를 벽법칙에 적용하여 추정하는 방법이 주로 이루어지고 있다. 벽법칙을 이용한 하상 경계면의 전단응력을 계산하는 경우 대수중복층의 유속 분포 $u/u^*=(1/{\kappa})ln(zu^*/{\nu})+B$에서 무차원상수 ${\kappa}$와 B의 적절한 추정이 요구되어 진다. 일반적으로 무차원상수 ${\kappa}$와 B는 수리학적으로 매끄러운 벽면에서 대략 ${\kappa}=0.4$, B=5.5로서 경험적으로 이용되고 있다. 본 연구에서는 직선수로 및 다양한 사행수로의 3차원 흐름장 모의를 수행하여 벽법칙의 대수 중복층을 따르는 주흐름 방향 유속의 연직분포를 비교하였다. 수치모의 소프트웨어로서 Linux 기반의 OpenFOAM이 사용되었으며 모델의 검증을 위해 Chang(1971)에 의해 수행 된 사행수로에서의 유속장 관측 결과와 비교하였고 수치모의 결과가 실험 관측치와 잘 일치하는 것으로 판단되었다. 수치모의에 적용 된 사행수로의 형상은 Hey(1976)에 의해 제안 된 사행하천의 지형학적 인자들 간에 관계를 이용하여 사행도 1.03에서 2.42까지 총 7개의 사행수로 지형을 생성하였다. 사행도의 변화에 따라 만곡부 정점에서 대수중복층 구간의 주흐름 방향 유속의 연직분포를 비교한 결과, 본 연구에서 생성 된 모든 사행수로에서 대수중복층 구간의 무차원 유속 $u^+$와 무차원 거리 $z^+$가 로그 분포를 따르는 것으로 나타났으나 경험적으로 사용되었던 무차원상수 B의 경우 사행도가 증가 할수록 대수적으로 감소하는 경향이 나타났다. 본 연구에서는 이러한 관계가 무차원 상수 B값에 미치는 영향을 반영하여 수리학적으로 매끄러운 벽면에서 적용이 가능한 수정된 대수중복층 식을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.971-976
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• 2004

하천유지를 위한 하천내 최소유량의 충족은 사실상 환경문제에 제공되는 것으로서 기본적으로 하천변 수생식물의 생태계 서식처를 유지하거나 복원하기 위해 제공된다. 또한 하천유지유량은 하천의 고유종 동${\cdot}$식물을 보전하고, 아름다운 하천에 대한 심미적 질을 유지하며 여가활동 및 상업적 어획고를 최대로 늘릴 수 있거나 과학적 또는 문화적 관심사의 특성을 보호하는 기능을 위한 목적으로도 제공된다. 그러므로 생태학적인 하천유지유량 차원에서 무엇보다 중요한 것은 충분한 물을 확보하고 쾌적한 하천을 유지할 수 있는 맑은 물을 하천에 흐르도록 하는 것이다. 이와 더불어 하천의 생태학적인 측면에서는 서식지 보호를 고려한 계획이 뒷받침되어야 할 것이다. 기존의 개발은 하천정비, 골재채취, 수중 보와 하구 둑 등 하천시설물 건설, 그리고 댐 및 교량건설 등 인위적인 요인에 의하여 하천환경이 심각하게 변화는 경우가 많다. 특히 댐 건설로 인해 하류지역에 수리학적 변화와 하상 변동 등이 발생하고, 이로 인하여 생태계의 변화를 초래하기도 한다. 따라서 본 연구에서는 금강 최상류에 건설된 용담다목적댐에 의해 인위적으로 하천유입량이 감소하고 이로 인해 발생할 수 있는 수리학적 변화를 모의하여 댐 건설이 금강 상류에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 이를 위해 2차원 유한요소모형을 이용하였으며, 댐 건설전 자연유출량 및 댐 건설후 하천유지유량에 의한 하천의 건조면적, 습지면적을 산정하였다. 또한 하천의 한계소류력과 하도를 형성하는 재료에 따라 바닥면 전단응력을 산정하여 그 차(差)를 활용하여 유량에 따른 유사이송현황을 모의하였다. 모의된 결과를 visual하게 표현하고자 GIS 기법을 이용하여 주요구간에 대한 유사이송현황을 도시하였다.유역의 고도차를 이용한 흐름특성 분석을 위해 수치고도자료를 이용하여 유역흐름특성을 분석할 수 있는 TOPAZ(Topographic PArameteri-Zation) 프로그램을 이용하였다. TOPAZ 프로그램을 통해 분석된 각 격자별 분포형 수문 매개변수는 적합한 관계식을 통해 분포형 유출량을 모의하는데 적용된다.다 정확한 유입량 예측이 가능할 것으로 사료된다.이 작은 오차를 발생하였으며, 전체적으로 퍼프 모형이 입자모형보다는 훨씬 적은 수의 계산을 통해서도 작은 오차를 나타낼 수 있다는 것을 알 수 있었다. 그러나 Gaussian 분포를 갖는 퍼프모형은 전단흐름에서의 긴 유선형 농도분포를 모의할 수 없었고, 이에 관한 오차는 전단계수가 증가함에 따라 비선형적으로 증가하였다. 향후, 보다 다양한 흐름영역에서 장${\cdot}$단점 분석 및 오차해석을 수행한 후에 각각의 Lagrangian 모형의 장점만을 갖는 모형결합 방법을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.mm/$m^{2}$로 감소한 소견을 보였다. 승모판 성형술은 전 승모판엽 탈출증이 있는 두 환아에서 동시에 시행하였다. 수술 후 1년 내 시행한 심초음파에서 모든 환아에서 단지 경등도 이하의 승모판 폐쇄 부전 소견을 보였다. 수술 후 조기 사망은 없었으며, 합병증으로는 유미흉이 한 명에서 있었다. 술 후 10개월째 허혈성 확장성 심근증이 호전되지 않아 Dor 술식을 시행한 후 사망한 예를 제외한 나머지 6명은 특이 증상 없이 정상 생활 중이다 결론: 좌관상동맥 페동맥이상 기시증은 드물기는 하나, 영유아기에 심근경색 및 허혈성 심근증 또는 선천성 승모판 폐쇄 부전등을 초래하는 심각한 선천성 심질환이다. 그러나 진단 즉시 직접 좌관상동맥-대동맥 이식술로 수술

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.8
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• pp.591-605
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• 2009

In this study the risk integrated erosion and seepage failure factor and combined risk of the levee embankment were assessed. For the research of the reliability, the risk assessment of erosion, seepage and both of them combined for the levee embankment were conducted using discharge curve and stage hydrograph generated by stochastic rainfall variation method during typhoon and monsoon season. The risk of erosion was evaluated using tractive force and the seepage analysis was performed by selecting representative cross sections for SEEP/W model analysis. And the probability of seepage failure was assessed with MFOSM analysis using critical hydraulic gradient method. Unlike deterministic analysis method, quantitative risk could be obtained and the characteristics of realistic rainfall variation patterns as well as a variety of factors contributing to levee failure could be reflected in this research. The results of this study show significantly enhanced applicability for the combined risk. As this model can be employed to determine dangerous spots for levee failure and to establish flood insurance linked with flood risk map, it will dramatically contribute to the establishment of both efficient and systematic measures for integrated flood management on a watershed.

• Journal of Korean Society of Disaster and Security
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• v.12 no.4
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• pp.1-13
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• 2019

Recently, as the occurrence frequency of sudden floods due to climate change increased, it is necessary to install the facilities that can cope with the initial stormwater. Most researches have been conducted on the design of facilities applying the Low Impact Development (LID) and the reduction effect on rainfall runoff to examine with 1D or 2D numerical models. However, the studies on the examination about flow characteristics and stability of pipe network systems were relatively insufficient in the literature. In this study, the stability of the pipe network system in rainwater storage tank was examined by using 3D numerical model, FLOW-3D. The changes of velocity and dynamic pressure were examined according to the number of rainwater storage tank and compared with the design criteria to derive the optimal design plan for a rainwater storage tank. As a results of numerical simulation with the design values in the previous study, it was confirmed that the velocity became increased as the number of rainwater storage tank increased. And magnitude of the velocity in pipes was formed within the design criteria. However, the velocity in the additional rainwater storage pipe was about 3.44 m/s exceeding the allowable range of the design criteria, when three or more additional rainwater storage tanks were installed. In the case of turbulence intensity and bottom shear stress, the bottom shear stress was larger than the critical shear stress as the additional rainwater storage was increased. So, the deposition of sediment was unlikely to occur, but it should be considered that the floc was formed by the reduction of the turbulence intensity. In addition, the dynamic pressure was also satisfied with the design criteria when the results were compared with the allowable internal pressure of the pipes generally used in the design of rainwater storage tank. Based on these results, it was suitable to install up to two additional rainwater storage tanks because the drainage becomes well when increasing of the number of storage tank and the velocity in the pipe becomes faster to be vulnerable to damage the pipe. However, this study has a assumption about the specifications of the rainwater storage tanks and the inflow of stormwater and has a limitation such that deriving the suitable rainwater storage tank design by simply adding the storage tank. Therefore, the various storage tank types and stormwater inflow scenarios will be asked to derive more efficient design plans in the future.