• 한국습지학회지
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• 제14권4호
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• pp.439-455
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• 2012

파랑 수치모형인 SWAN 수치모형, 파랑에 의해 발생되는 기인력 수치모형인 WIF 수치모형, 그리고 흐름장 수치모형은 EFDC 수치모형을 연동하여 최종적으로 파랑류 계산이 가능한 WIC 수치모형을 개발하였다. 개발된 WIC 수치모형을 검증하기 위하여 Goda(2000)가 적용한 수중 원형천퇴의 파랑변형 계산하여 파고, 파랑의 굴절과 회절을 비교하였으며, 파고비 결과는 약 1~5 %의 차이를 보였다. 파랑에 의한 기인력 수치모형은 기존의 Longuet-Higgins and Stewart(1960)가 제안한 잉여응력에 의해 발생하는 기인력에 Dally and Osiecki(1994)가 제안한 roller로 인한 응력에 의해 발생되는 기인력을 추가하였고, Kim(2004)이 제안한 완화기법을 도입하여 lateral mixing 처리를 수행하지 않아도 자연현상과 유사한 결과를 얻을 수 있도록 개발되었다. 개발된 파랑에 의한 기인력 수치모형은 계산시 ${\Delta}t$에 제약을 받지 않는다는 장점을 가지고 있으며, 흐름장 수치모형의 source항이 되어 파랑류의 양상을 계산할 수 있도록 하였다. 연계된 파랑류 수치모형을 검증하기 위해서 Nishimura et al.(1985)의 수리모형실험과 Kim(2004)의 수심적분된 파랑류 수치모형과 비교하였다. 이안제 배후에서 연안류의 유속분포와 이안류의 유속분포 결과가 기존의 수리모형실험과 수치모형실험의 결과와 상당히 일치함이 관측되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.244-244
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• 2021

난류흐름 거동은 지형이나 수공구조물과 같은 고체 경계면의 변화에 민감하게 반응하며 특징 또한 다양하다. 보나 여수로 등과 같은 단차 구조물을 통과하는 흐름은 구조물의 모서리 같은 흐름 경계면이 급변하는 지점에서는 흐름분리(flow separation)가 발생하는 것이 특징이다. 이러한 흐름분리로 인해 전단층이 발생하며 흐름 재순환(recirculation)이 구조물 하류부에 형성된다. 이 연구에서는 낙차공 형식의 단차 구조물 하류부에서의 흐름 거동을 이해하기 위해 CFD모델링을 통하여 계산된 3차원 유동장을 분석한다. 난류 모의는 하이브리드 LES(large-eddy simulation)/RANS 계산 기법인 IDDES(improved delayed detached-eddy simulation)기법을 적용한다. IDDES의 기본 모형으로는 k-ω SST모형과 Spalart-Allmaras모형을 이용하여 두 모형의 성능을 평가한다. 자유수면의 변동은 VoF(volume of fluid)기법을 이용하여 계산하며, 각 지배방정식은 최소의 수치분산을 유지하면서 수치해의 안정성을 확보할 수 있는 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 이산화하였다. 수치해석 결과는 레이놀즈수 23,400과 후르드수 0.22의 조건에서 기존에 계측된 자료와 비교하여 수치모형의 정확도를 평가하고 하상 단차 하류부에서의 흐름 거동 특성을 분석한다. 계산 결과는 공학적으로 널리 사용되는 RANS 수치모의에서 볼 수 없는 전단층과 난류구조의 동적 거동 특성과 이에 따른 레이놀즈 응력분포의 특성을 설명해준다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.987-991
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• 2004

잠제 형식의 발달에 따른 구조물들의 성능 및 환경 개선에 대한 연구가 활발해지고 있는 시점에서 벽체 형태의 잠제에 대한 연구는 다양한 각도에서 실행되고 있다. 이러한 벽체 구조물의 배치거리에 따른 효과를 연구하는 것을 목적으로 1열과 2열 벽체 잠제에 대한 조류와 같은 일방향 흐름장의 변화를 수치모형을 이용하여 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1925-1930
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• 2006

흐름의 연직분포를 가정하여 수면에서 바닥까지 적분하여 평균화한 방정식에 기초한 준2차원 흐름모형을 연안해역에서의 취송류해석을 위해 적용되었다. 바람장의 변동에 따른 취송류장의 변동이 크게 나타나므로 본 연구에서는 육상지형의 영향을 고려할 수 있는 3차원 중규모 지역기상장 모형을 통해 연안해역에서의 시간에 따른 바람장변동을 수치해석 하였다. 육상에서의 지표면 열수지 변화를 위해 식생모델을 적용하였다. 기상장과 취송류 해석을 위한 수치모형실험결과 바람장의 변동에 따른 연안역에서의 흐름특성을 효과적으로 예측하고 있음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2B호
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• pp.171-178
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• 2006

사행하는 하천에서 오염물질의 2차원 이송-분산 거동을 보다 정확하게 해석하기 위하여 유속장 특성을 반영하여 계산된 분산텐서를 포함하여 지배방정식을 구성하고 이에 대한 유한요소모형을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 수치모형을 검증하기 위하여 직교 좌표계에서 45o 기울어진 직선 수로에서 연속 점오염원 문제를 모의한 결과, 분산텐서를 포함한 수치모형은 정확한 해를 제공함이 밝혀졌다. 사행수로에서 실제 오염물의 거동 모의에 있어서 본 모형의 적용성을 검증하기 위하여 수치모의 결과를 실험실 사행수로에서 수행된 추적자 실험결과와 비교하였다. 모의 결과 유속장이 반영된 분산텐서를 포함한 모형이 사행 수로에서와 같이 주 흐름방향이 주기적으로 변화하는 흐름장에서 오염운의 거동을 보다 정확하게 묘사함을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1413-1417
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• 2004

수제는 하천 흐름을 적극적으로 제어하여 수심을 유지하고, 소류력을 증가시키는 한편 수세를 줄여 토사의 침전을 유포하고자 하는 하천 시설물이다. 수제에 의한 역흐름장(diverse flow fields) 혹은 수제역 (spur-dike zone)의 형성은 다양한 수중생물의 서식환경을 조성하거나 홍수 시 어류의 피난처로 사용될 수 있기 때문에 최근 중시되고 있는 자연형 하천 공법에 수제가 도입되고 있다. 따라서 본 연구에서는 3차원 수치모형을 이용하여 수제주변 흐름을 수치모의 하여 Rajaratnam과 Nwachukwu (1983)의 수리실험 자료 및 Tingsanchali와 Maheswaran (1990)의 2차원 수치모의 결과와 비교하였다. 수치모의 결과 이차흐름과 역방향 흐름이 크게 나타나는 수제 안쪽 및 제방과 가까운 지점에서는 수치모의 자료와 실험자료가 잘 일치하지 않는 결과를 보였으면, 이러한 지점을 제외한 다른 지점에서는 실험자료와 유사한 결과를 나타내고 있음을 확인하였다. 단일 수제에 의한 재순환영역 (recirculation zone)은 수제길이의 약 10배 지점인 것으로 나타났으며, 이는 기존의 연구결과와 유사하였다. 또한 수제 뒤편에 형성되는 와의 중심이 수면에 가까운 지점일수록 뒤로 이동하는 것을 확인하였다. 이는 Tominaga 등 (2001)의 실험결과와 유사한 것으로서 수심에 비례하여 수제 뒷부분에 형성되는 와의 크기가 커지는 것을 파악하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제4권2호
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• pp.53-59
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• 2004

본 연구는 집중호우 시에 발생하는 맨홀뚜껑의 비산(飛散)현상의 원인을 수리모형과 수치모형(SWMM)을 사용하여 밝힌 연구이다. 대규모 간선에서 써차지 흐름의 급격한 수두상승 현상에 대해 수치모형과 수리모형 결과가 매우 잘 일치하였다. 맨홀 뚜껑이 비산 하는 현상의 원인은 펌프장의 게이트 조작이나 간선의 막힘 등으로 발생하는 써차지 흐름에 따른 압력전파에 의해 기인하는 맨홀 내 잔존 압축공기괴의 맨홀에서의 팽창 분출에 의한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.119-129
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• 1997

울산지역의 해륙풍장을 해석하기 위해 3차원 중규모 지역기상 수치모형을 개발하여 흐름장의 변동을 수치해석하였다. 식생의 영향을 고려한 지표면 열수지모형을 이용하여 지표면의 온도 및 습도를 결정하도록 하였다. 그리고 접지층에서의 연직방향 확산계수는 Businger의 모형을, Eckman층에서는 Yamada의 난류 closure모형을 사용하여 계산하였다. 그 결과 울산지역의 해륙풍장의 거동특성을 해석하는데 있어서 본 모형은 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권8호
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• pp.631-643
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• 2005

신설될 복합화력발전소 취수펌프장 계획안에 대하여 수치 및 수리모형실험을 수행하고 순환수취수펌프운영에 문제를 발생시킬 가능성이 발견되면 개선안을 도출하는 것이 본 연구의 목적이다. 수리모형은 1:20의 크기로 아크릴을 이용하여 제작되었고 2차원 수치모형실험은 RMA2모형을 이용하였다. 수리 및 수치모형실험의 결과를 평가하기 위하여 취수로 및 취수펌프장내 흐름에 대한 평가기준을 설정하였다. 복합화력발전소 취수펌프장의 계획안에 대한 2차원 수치모형실험을 통하여 얻어진 연직방향 와도를 수리모형실험결과와 비교하여 흐름평가기준의 하나인 와류발생 가능성을 평가하였다. 계획안은 취수펌프장내에서 큰 규모의 와류가 발생하여 순환수취수펌프운영에 문제를 발생시킬 수 있을 것으로 판단되었다. 이에 따라서 9개 개선안이 고안되어 수치모의되었다. 9개중 4개의 개선안에 대하여 수리모형실험이 수행되었다. 수리모형실험에 근거하여 4개의 개선안의 하나가 최종개선안으로 제시되었다. 공간적인 제약조건이 있는 순환수취수펌프장 및 취수로 설계의 경우 격벽과 도류벽을 이용하면 순환수취수펌프장의 흐름상황을 개선할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.373-377
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• 2007

본 연구는 하천수를 직접 취수하는 기존 취수장의 취수장애 문제를 해결하기 위한 대안을 개발하는데 목적이 있다. 이를 위해 지금까지 취수장 문제해결 방법으로 검토되지 않았던 유로(流路) 및 하천의 지형변동을 GIS 및 항공사진을 이용하여 정량적으로 파악하였으며, 유사영역 구분 및 하도특성 분석, 하천 특성 해석에 적합한 이동경계 좌표계를 이용한 수치모형을 적용하여 2차원 하상 및 지형변동 예측을 검토하였다. 저수로의 이동 및 하상저하로 인하여 취수문제가 발생하고 있는 경상북도 구미시에 위치한 해평취수장 주변에 대하여 항공사진 분석 및 GIS 기법을 이용하여, 시간 경과에 따른 하천 형태 변화 저수로의 이동 특성을 조사하고 분석하였다. 저수로는 좌안에서 우안으로 이동해 가고 있으며, 이는 하천의 경사가 급하고 하폭이 증가하면서 발생하는 현상으로 저수로의 불안정성이 크게 증가 하는 특성을 보여주었다. 시간의 증가에 따라 저수로 하폭의 증가율이 감소하고 있으며, 수로의 측방 이동을 보여주고 있으며, 시간이 증가함에 따라 측방향 이동율이 감소하였다. 만재유량을 이용하여 유사의 영역구분을 수행한 결과, 망상하천으로서, 모래하천으로 부유사가 지배적인 하천으로 판단되었다. 2차원 수치모형을 이용하여 하상변동을 모의한 결과, 유량이 $2,000\;m^3/s$일 경우에는, 해평 취수장 측의 하천 하상은 상승하였으며, 구미정수장 측에서는 하상이 저하되었다. 홍수유량 $8,000\;m^3/s$일 경우에는 해평 취수장 측에서는 약간 저하하였고, 구미정수장 측에서는 하상이 상승하나, 직하류에서는 하상이 세굴되고, 하천 가운데 자리하고 있는 하중도는 커지는 현상을 보여 주었다. 또한 하중도 직하류에서는 하중도를 중심으로 좌안인 해평 취수장과 우안인 구미정수장 쪽으로 분류된 흐름이 합류되면서 하상에서는 퇴적과 세굴이 반복되며, 복렬 사주가 발생하는 것으로 나타났다. 이는 두 흐름에 의해 와(vortex)가 크게 형성되어 하상의 세굴에 영향을 미치기 때문으로 판단되었다.