• 대한토목학회논문집
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• 제30권6B호
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• pp.607-615
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• 2010

개수로에 식재된 식생은 항력을 유발하여 유수의 평균유속을 감소시키고 수위를 상승시키는 역할을 한다. 기존 식생수로에 관한 연구는 주로 수직 난류모형에 의한 수직 흐름특성 변화나 1차원 모형에 의한 종방향 흐름특성 변화에 초점을 맞추고 있다. 그러나, 이러한 수치모형을 실제 자연하천에 적용하기란 쉽지 않고, 실무적인 측면에서도 비실용적이다. 따라서, 본 연구에서는 실무적으로 적용성 및 활용도가 높은, 식생항력 개념을 적용시킨, 수심 평균된 2차원 수치모형을 개발하였다. 우선 원주형의 곧은 식생을 가정하여 식생밀도를 정의하고, 식생항력 식을 유도하였으며, 유도된 식생항력 항을 흐름 지배방정식에 추가하여, 식생의 영향을 수치계산에 반영하였다. 개발된 모형의 검증을 위해 단단면 및 복단면 실험수로에서 실측된 수위와 유속 결과를 수치모의 결과와 비교하였으며, 매우 만족스러운 결과를 얻었다. 검증된 모형을 자연하천에 적용하여, 홍수터 식생에 의한 흐름 특성 변화를 모의하여, 식생이 흐름특성에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1604-1608
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• 2008

최근 기상이변 등에 따라 빈번히 발생하는 이상홍수에 대비하여 댐의 안정성 확보를 위한 댐설계기준이 강화되었고, 이에 따라 가능최대홍수량(PMF) 유입시 댐의 항구적인 안전성 확보를 위하여 치수능력 증대사업이 필요하게 되었다. 본 연구에서는 안동댐의 치수능력 증대사업의 일환으로 계획된 비상여수로에 대하여 2차원, 3차원 수치모형실험을 통해 비상여수로의 수리학적 안정성과 기능성을 검토하였다. 최적의 설계안을 결정하는데 필요한 자료를 제공하기 위하여 접근수로의 유황, 월류위어의 방류능력, 급경사수로 및 감세공의 유황을 검토하였다. 특히, 월류위어의 교각형상에 따른 수면형상, 조절부의 제원에 따른 방류량 검토, 조절부의 평면형상에 따른 유황, 급경사수로의 종단경사에 따른 유황, 저유량 방류시 플립버킷부에서의 사출궤적 등에 대한 검토 등을 수행하였다. 본 연구결과, 수치모형실험은 설계자에게 실용적인 해석도구로 사용될 수 있음을 보일 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1874-1878
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• 2008

본 연구에서는 물고기 서식처의 수리조건을 조사하기 위한 현장조사와 대상지에서의 미시서식처의 분포를 파악하기위한 수치계산을 실시하였다. 현장조사는 미호천과 금강이 합류되는 지점으로부터 약 24km 상류에 위치한 동경127도26분-북위36도41분 충북 청원군 오창면의 미호천 일부구간을 대상으로 수리학적 특성 조사, 지형측량 및 서식처별 대표어종 조사를 수행하였으며, 수치실험은 하천에서의 흐름거동을 2차원적으로 해석하는데 많이 사용되고 있는 상용프로그램인 SMS (Surface - Water Modeling System)의 RMA2 모형에 현장조사로부터 얻은 결과들을 입력함으로서 진행하였다. 그 결과 유속과 수심에 따른 서식처 구분이 가능하였으며, 현지특성을 재현한 수치모형 결과는 대상하천에서의 서식지 분포를 정량적으로 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.302-307
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• 2017

본 연구에서 퇴사량조사 실적 및 유량-유사량 관측 자료, 상 하류 수위-유량 자료를 보유하고 있는 B 저수지를 대상으로 3차원 수치모형을 이용하여 저수지 퇴사분포를 분석해 보았다. 또한 수치모형의 검증을 위하여 저수지내 6개 지점에 대한 시추 샘플링을 통해 퇴적토의 깊이를 측정하였다. 퇴적토 샘플링시 시료의 교란을 방지하기 위하여 동일지점에서 2회 샘플링 작업을 수행하였다. 샘플링 시료는 원지반과 퇴적지반의 구분을 위하여 시료분석 이전에 각 단면별 깊이를 측정하였으며, 시료는 각 단면별로 물리적 특성시험을 통해 압밀도를 측정하여 퇴적토의 깊이를 산정하고 수치모형시 검증 자료로 사용하였다. 본 연구에서는 3차원 수리해석과 함께 유사의 이송, 침식, 퇴적현상을 연동하여 모의 가능한 Delft3D 모형을 이용하여 B 저수지에 대한 유사 이송모의를 수행하였다. 모의 결과 저수지의 하폭이 넓어지는 지형 및 만곡부 인근에서 퇴적이 진행되는 결과를 보였으며, 퇴적토 시료와 비교한 결과 퇴적토 깊이는 일부 차이가 있었으나, 퇴적분포 양상은 유사한 결과를 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.1441-1449
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• 2015

하천 만곡부에서는 높은 에너지의 편향적 흐름으로 인하여 제방침식 및 유사이송으로 하도변동을 야기하고 있는데 이러한 현상들은 제방의 불안정을 초래하고 인접 도로와 토지, 하천변 구조물에 심각한 문제를 야기할 수 있다. 본 연구에서는 제방 침식과 하도변동을 방지할 수 있는 Riprap Weir를 S자 만곡수로에 설치하고, 만곡부에서의 수리학적 흐름특성을 분석하고자 한다. 이를 위해 이차원 CCHE2D 모형을 이용하여 실험하도를 구축하고 Riprap Weir의 유무에 따른 수리특성분석을 실시하였다. 이를 통해 Riprap Weir의 설치간격에 따른 만곡부 내측과 외측에서의 수리특성과 보 인근의 흐름특성을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1366-1370
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• 2004

한강은 남한 제1의 하천으로 지리적으로 한반도의 중심부에 위치하여 동에서 서로 흐르는 대하천이다. 매년 발생하는 홍수에 대한 한강하류부의 홍수관리는 대단히 중요하다. 본 연구는 한강의 지천유입량이 한강본류 수위에 미치는 영향을 수리학적 홍수추적 모형을 이용하여 분석하였다. 수리학적 홍수추적 모형은 하천의 지형적 특성과 여러인자들을 반영하여 하천의 흐름을 해석하기 때문에 하천에 설치되어 있는 교량, 수중보, 지천유입량, 조도계수 등을 적절히 반영하였을 때 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 1차원 부정류 흐름으로 해석하였으며 미국 NWS(National Weather Service)에서 기존의 DWOPER 모형과 댐파괴 모형인 DAMBRK 모형을 통합하여 개선한 FLDWAV 모형을 사용하였다. 이 모형의 지배방정식은 연속방정식과 운동량방정식으로 구성되어 확장된 Saint-Venant 방정식이고, 수치기법으로는 가중4점음해법을 이용하려 비선형 연립방정식을 Newton-Raphson 방법으로 해석한다. 모형의 상류경계는 팔당댐 시간 방류량을 하류경계로는 전류수위표 지점의 수위를 이용하였다. 한강하류부에는 많은 지천들이 흘러들어 유입되고 있는데 지천유입량이 한강수위에 미치는 영향을 분석하기 위하여 비교적 유역면적이 큰 왕숙천, 탄천, 중랑천, 안양천 등의 지천유입량을 고려하였다. 2000년과 2001년에 발생한 2개의 실측사상을 FLDWAV 모형을 이용하여 계산된 수위값과 검증해 본 결과 실측수위를 잘 재현하고 있는 것을 알 수 있었다. 검증된 모형을 가지고 동일한 사상에 대해서 지천 유입량을 고려하지 않고 모의를 한 결과 지천유입량을 고려하였을 때와 고려하지 않았을 때의 지천유입량에 대한 수위상승량은 $1\~5cm$ 정도로 나타났다. 지천유입량에 의한 수위상승이 어느정도 일어나고 있지만 홍수기간에 이 정도의 수위상승은 한강의 흐름이나 한강하류부에 설치된 구조물의 침수피해에 크게 영향을 주지않을 것으로 판단되었다. 한강하류부의 수위는 지천유입량의 영향보다는 팔당댐의 방류량에 의해서 좌우되고 있고 홍수시에는 한강의 수위상승으로 인하여 지천에 미치는 배수영향이 훨씬 더 클 것으로 판단된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제3권1호
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• pp.1-7
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• 2016

최근 하천복원 사업은 하천의 이수 및 치수 기능과 함께 생태적 기능을 고려한 방향으로 진행되고 있다. 생태적 건강성과 다양성이 증대된 하천으로의 복원을 위해서는 하천 내 제방과 같은 종적구조물로 의해 차단된 공간에서의 수리수문 연결성 회복이 중요하다. 본 연구에서는 차단된 공간에서의 생태적 연결성 분석에 필요한 수리수문자료의 제공을 위한 첫번째 단계로써 강우에 의한 유역유출 및 하도흐름 해석이 동시에 가능한 1차원 수치모형을 개발하였고, 이를 청미천 유역에 적용하였다. 수치해석 결과는 실측 자료 및 타 모형의 수치해석 결과와 비교하였고, 그 결과 잘 일치함을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 생태적 변화를 예측할 수 있는 자료의 제공을 위해 장기적인 수리수문분석이 가능하도록 보완될 예정이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.63-63
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• 2018

최근 이상기후로 인한 국지성 호우의 발생빈도 및 강우강도의 증가는 하천횡단구조물의 안정성에 문제가 되고 있다. 하천 횡단구조물(보, 물받이공 등)의 파괴는 국부 세굴(bed scour), 파이핑(piping), 구조물 본체의 불안정성 등의 원인으로 발생되고 있으며, 이 중에서 구조물 본체의 불안정성은 도수(hydraulic jump)로 인한 압력변이도 주요 원인이 될 수 있다 (Bower and Toso, 1988; Kazemi, F. et al., 2016). 그러나, 현재 직접적인 파괴 원인인 세굴 등에 대한 연구에 비해 압력변이로 인한 구조물의 파괴원인을 분석하는 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 다양한 흐름조건을 발생시켜, 하천횡단구조물 주변의 도수특성 및 도수로 인한 압력변이에 대하여 수리실험 및 수치모의를 통하여 검토하고자 한다. 수리실험에 사용하는 수로는 길이 10 m, 폭 0.3 m, 높이 0.4 m이며 상류로부터 2.5 m 떨어진 곳에 보(weir)를 설치하였다. 실험조건은 다양한 흐름조건에 따른 도수 발생을 검토하고자 상하류 수위를 조절을 통해 Froude 수의 범위를 1 < Fr < 10로 설정하였다. 압력변이는 전압형 압력계(Model : UNIK 5000, 압력 측정 변위 : -2 ~ 5 kPa)를 사용하였으며, 보(weir) 하류단에서 2.5 cm 간격으로 천공하여 측정하였다. 또한 3차원 모형인 FLOW-3D 모형을 이용하여 실험수로를 재현하였으며, 도수 발생 위치, 도수 길이, 도수 발생 시 압력변이에 대하여 실험결과와 수치모의 결과를 비교하여 수치모형을 검증하였다. 최종적으로 Froude 수에 따른 도수특성(도수 발생위치, 도수 길이 등) 및 최대 압력변이를 무차원화 하여 나타내었다. 본 연구는 도수 발생 시 압력변이로 인한 구조물 파괴분석에 대한 기초가 되는 기본적인 연구이나, 향후에는 물받이공 길이, 두께 등 하천횡단 구조물 설계인자 도출에 선행연구로 발전할 수 있다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.112-112
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• 2017

하천은 크게 하도와 홍수터 그리고 제방으로 나눌 수 있으며, 최근 대하천 및 중 소규모 하천의 홍수터 공간을 활용하여 인공습지, 체육시설 및 공원 등과 같은 다양한 친수시설들을 조성하여 활용하고 있다. 이러한 홍수터는 여름철 태풍이나 집중호우로 인해 침수되다가, 강우 사상이 종료된 이후에는 유사가 퇴적되어 복구비용이 반복적으로 발생하고 있다. 홍수시 홍수터에서의 수리적 안정성을 평가하기 위해서는 홍수터를 포함한 복단면에서의 흐름해석이 선행되어야 하며, 계산된 수리적 인자들을 이용하여 홍수터에서의 수리적 안정성을 평가할 수 있다. 국외에서는 국내와 다르게 하천 홍수터 공간을 거의 활용하지 않기 때문에 홍수터에서의 수리적 안정성 평가에 대한 연구사례는 드문 실정이며, 도시침수로 인한 제내지 홍수위험도 평가에 대한 연구가 주를 이루고 있다. 하지만 기존에 사용되고 있는 제내지 홍수위험도 지수를 국내 홍수터에 도입하여 수리적 안정성을 평가하기에는 침식 및 퇴적을 올바르게 고려할 수 없는 한계점이 있기 때문에 본 연구에서는 홍수시 홍수터 내에서 침식과 퇴적을 고려할 수 있는 홍수터 수리적 안정성 지수를 산정하고 과거 연구된 실내 수리실험 자료와 비교하여 적용성을 분석하고자 한다. 또한 자연하천에서의 실제 태풍 사상에 의한 침식 및 퇴적의 상대적 공간분포를 산정하여 홍수터에서의 수리적 안정성을 평가하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.2100-2104
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• 2008

현재 전국적으로 하천을 횡단하는 보에 어도시설이 되어 있는 곳은 4.6%에 불과하고, 기존에 설치된 어도의 경우에도 설계단계에서부터 회유성 어류의 통로로 부적합하거나, 시공 후 관리부실로 하상이 세굴되거나 퇴적되어 어도로서의 기능을 상실한 경우가 많은 실정이다. 또한 어도의 위치는 통수장애 및 퇴적을 고려하여 하천의 유심(流心)과 연결되는 위치에 설치해야 함에도 불구하고 엄밀한 수리계산 없이 어도의 설계가 이루어지는 경우가 많다. 따라서 본 연구에서는 1차원 및 2차원 흐름해석을 통해 어도 효율을 높일 수 있는 방안을 강구하였다. 흐름해석 대상구간은 왕숙천의 퇴계원 수위표 지점부터 상류 약 4km 구간이며, 이 구간에 3개의 보가 존재한다. 상하류 연속성 확보를 위해 어도 설치시 고려 대상 종으로 왕숙천 중류에만 출현하는 긴몰개를 삼았다. 보에 어도가 없는 상태에서 흐름 및 하상변동 해석을 수행하여 이를 바탕으로 어도를 설치하기에 적정한 위치를 도출하였다. 2차원 흐름모형의 하나인 RMA-2를 사용하여 유심선을 파악하였으며, 하상변동 해석 모형인 SED-2D를 이용하여 홍수시 어도 입,출구에 예상되는 세굴 및 퇴적양상을 확인하였다. 갈수시 설치된 어도에 충분한 유량이 확보되는가를 확인하기 위해 HEC-RAS를 이용하여 1차원 흐름해석도 병행하였다. 2차원 흐름해석 결과 대상구간의 좌안쪽으로 유심선이 발생하므로 어도는 이를 따라 보체의 좌안쪽에 설치함이 타당하다. 그러나 홍수시 하상변동해석 결과, 좌안쪽에 상당량의 퇴적이 발생하는 경우에는 퇴적이 진행되지 않는 보의 중앙부에 어도를 설치함이 타당하다고 사료된다.