• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.79-79
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• 2018

하천시설물 설계, 시공 및 관리에 재료에 따른 호안이나 제방의 보호능력이 저하되어 설계 시 예상하지 못한 조건에서 쉽게 파손될 수 있으며, 하천환경의 변화를 야기시킬 수 있다. 제방 표면재료는 제외 비탈면의 침식 방지를 목적으로 사용되는 재료로 주로 호안블록. 식생 매트, 사석, 돌망태, 식생등이 주로 사용되며 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 일반적인 실정이다. 제방의 수리적 설계를 위해서는 표면 재료의 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 실험연구를 통해 연구에 사용된 재료 외 추가적인 재료에 대해서도 평가방법이 적용될 수 있도록 제방 재료의 안정성 평가시스템을 개발하였고, 안정성 평가를 위한 실험진행은 기 개발된 바닥응력을 직접측정하는 장치와 PIV시스템을 이용하여 수리특성을 측정하였다.(Park J.H. et al. 2016, Flow Measurment and instrumentation.) 이러한 측정 장치를 이용하여 바이오폴리머의 첨가에 유무에 따라 세굴에 대한 방어능력의 향상정도를 측정하고자 세굴 및 침식에 대한 평가 방법을 제시하고 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.14-14
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• 2021

개수로에서는 반드시 자유수면이 있으며, 따라서 물과 공기와의 마찰은 관수로에 비해 상대적으로 매우 작고, 개수로의 전단응력 분포는 관수로와 달리 근본적으로 비대칭이다. 따라서 전단응력은 수로 바닥이나 측면에서만 작용하게 된다. 이러한 평균 전단응력 개념은 흐름에 의해 경계면 구성재료가 이동하는 이동상 수리학에서 유사이송 능력을 해석하는 기준이 되며, 경계면의 전단응력은 힘으로 표시하여 통상 소류력이라 한다. 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 설계 지침이 되고자 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 자연하천과 유사한 조건의 경사를 가지는 경사수로와 경사의 영향에서 자유롭게 평가를 진행하고자 기존 연구를 바탕으로 제작된 소류력 측정장치를 이용하였다. 하천의 설계나 평가에 적용되는 평균 소류력 개념은 복잡한 난류흐름에서 평가지표로써 대표하기 힘들기 때문에 유사 하천환경의 바닥에서 발생하는 소류력을 직접 측정하였다. 본 연구에 사용된 장치는 난류유속 u', v'을 이용하여 Reynolds stress산정하여 Total shear stress를 추정하는 기법을 사용하여 검증하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.257-257
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• 2022

댐 건설은 홍수 및 가뭄에 대응하기 위한 구조적 방법으로써 우리나라와 같이 지표수에 의존적인 지역에서는 가용 수자원을 확보하기 위한 확실한 수단으로 활용되어왔다. 신규 댐의 건설은 대상 하천의 수리학적 특성에 큰 변화를 야기할 수 있으며, 댐의 안정성 및 하천의 하도보호를 위해 댐 주변의 수리적 특성의 변화에 대해서도 사전에 인지하여 설계 시 반영할 필요가 있다. 수공구조물 신설에 따라 변화되는 수리학적 특성을 분석하는 방법으로는 그 수단에 따라 상사법칙을 적용한 수리모형실험과 수치기법을 활용한 수치모형실험으로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 수리모형실험을 통한 실험적 방법을 이용하여 댐 상하류 구간의 수리학적 특성을 분석하였다. 해당 실험은 한국농어촌공사 농어촌연구원의 대형수리모형실험시설에서 수행되었다. 적용대상 댐의 제원은 높이 약 70m, 길이 약 230m이며, 폭 55m의 여수로를 포함하는 구조로 설정하였다. 수리모형은 Froude 상사법칙을 적용하여 1/30 규모로 축소하였으며, 콘크리트 및 아크릴 재료를 이용하여 제작되었다. 댐 모형이 설치되는 하천구간은 댐 구조물을 포함하여 실규모를 기준으로 흐름방향으로 약 800m, 하폭방향으로 약 450m의 범위를 포함하도록 설계되었으며, 하류구간에 사행하천이 존재하는 것이 특징이다. 본 실험에서 유량은 총 12개의 펌프를 이용하여 공급되었으며, 최대 4cms에 해당하는 유량공급이 가능하도록 설계하였다. 공급유량은 정교한 절차에 의해 보정된 전자식 유량계를 통해 통제되었으며, 사용된 유량계의 허용오차는 약 0.5% 수준인 것으로 나타났다. 수위 측정은 오차범위 0.05mm 수준의 초음파 수위측정기를 이용하였으며, 유속측정은 약 0.5cm/s의 정확도를 지닌 3차원 전자기 유속계를 이용한 접촉식 측정과 흐름구조 가시화를 위한 비접촉식 입자추적기법을 병행하였다. 실험조건은 실규모 기준으로 방류량 3,000~5,000cms에 대해 수행하였으며, 각 방류량별 댐 상하류의 흐름패턴에 대해 정량적으로 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.1031-1035
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• 2005

조력발전 건설사업에서 우선적으로 고려되어야 할 사항은 조수간만에 의해 외해부와 조지부 사이를 이동하는 해수를 적절히 소통시키는 것이다. 즉, 조력발전소에서 수문구조물의 목적은 주어진 조건 하에서 계획된 유량을 충분히 그리고 안전하게 배제시키는 것이다. 본 연구에서는 수문구조물에 대한 Apron의 길이와 경사의 변화에 의한 외해 조위와 시화호 수위차 조건에 따른 유량계수를 구해 배수능력과 유$\cdot$출입부, 외해, 시화호 및 큰가리섬 주위의 흐름 특성을 검토하고자 하였다. 이를 위해 시화호를 실험대상으로 하여 구조물을 중심으로 외해측으로 1,000m, 시화호측으로 500m, 폭 1,500m의 범위를 선정하였다. 수리모형을 1대50의 축척비로 제작하였다. 표 1은 실험별 Apron과 수문구조물의 제원을 나타내며, 수문구조물은 7기로 이루어졌다. 시화호의 흐름은 관성력과 중력이 지배력이 되며, 이때 상사법칙은 Froude 상사법칙을 적용할 수 있다. 실험III은 실험II에서 Apron의 경사를 1대10에서 1대5로 수정한 실험으로 수위조건은 외해측 -2.530 EL.m이고, 시화호측은 -1.603EL.m이다. 유량계수를 산정하기 위하여 6개 실험조건을 기본계획에서 제시된 수위-조위 조건에서 수위차 및 통수유량을 분배하여 결정하였고 유량계수 산정식에 따라 구조물의 유입부와 유출부에서 유속-면적법에 의해서 유량을 측정하였다. 그리고 국부평면 실험모형에서의 전체적인 해류의 흐름을 분석하기 위해 2차원 유속을 측정하였다. 또한, 유$\cdot$출입부 안정성을 검토하기 위해 Apron 지점과 수문구조물 지점에 3점법으로 유속을 측정하였으며, 색소를 이용하여 유황을 관찰하였다. 시화호와 외해의 수위차가 1.011 m일 때의 전체 수문구조물을 통과하는 유량을 비교한 결과, 실험II 및 실험III의 통과유량은 각각 $10,924m^3/s$ 및 $10,075m^3/s$로서 실험 I의 $2,757m^3/s$에 비해 통수능이 많이 개선되었음을 알 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1822-1826
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• 2009

최근 국내 하천복원사업의 방향(패러다임)이 구하도를 포함한 홍수터의 중요성을 인식하게 됨에따라 과거 하천사업 시 발생되었던 폐천구역을 가능한 한 하천구역에 편입하여 보존하려는 노력이 시도되고 있다. 본 연구는 하천복원사업의 일환으로 함평천 구하도 복원을 함으로써 발생할 수 있는 흐름특성변화 및 하상변화를 파악하기 위한 목적으로 수리모형실험과 수치모의를 수행하였다. 실험대상구간은 함평천 중류 구하도 복원구간(1.34 km)이며, 수리모형은 Froude 상사법칙에 따라 수평축척 1/50, 연직축척 1/25의 모형으로 제작하였다. 실험조건으로는 재현기간 50년, 100년의 홍수량과 강턱유량 두 케이스$(100\;m^3/s$, $120\;m^3/s)$를 적용하였고, 구하도 복원수로의 흐름특성은 고정상 조건에 대해 분석하였다. 구하도 복원전/후의 홍수위 비교를 통해 구하도 복원후의 하도에서는 단면확대로 인한 통수능 증가로 홍수위 저감효과를 확인 할 수 있었다. 구하도 복원후의 유속변화는 통수능의 증가로 복원전에 비해 저감되었다. 기존하도와 복원하도간의 유속차가 다소 크게 나타났는데 이는 복원하도의 단면형상과 와류발생으로 인해 나타난 것으로 판단된다. 복원하도내의 유황은 일부구간에서 흐름정체현상과 역류현상이 발생되는데 이 구간에는 퇴적현상이 예측된다. 수리모형실험의 유사퇴적경향과 FESWMS 모형의 하상전단력을 비교한 결과는 유사하게 나타났으며, 복원하도의 넓은 둔치지역에 넓은 퇴적층이 형성되어 차후 환경구조물 등을 이용한 흐름제어 및 유지관리대책에 의한 문제해결이필요할 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.8 no.3
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• pp.149-155
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• 2008

To evaluate the formulae for the stability of riprap, the formulae of Isbash, California division of highway, Netherlands, ASCE, Pilarczk, and Maynord are comparatively analysed with the experimental results. The critical velocity which initiates the motion of riprap is increased with the weight and the size in diameter and the riprap size with water depth, Froude number, shear velocity with mean velocity, Shields parameter have great correlation with them. The results by 6 formulae are overestimated in riprap size in diameter and the result by Maynord formula proposed by U.S. Army Corps of Engineers estimates rather correct. The results by Isbash, Netherlands, and Pilarczk are overestimated in riprap weight but the result by California division of highway formula coincides with experimental result. In the experimental results of model riprap artificially made by gypsum with light weight density, the critical velocity is increased with shape factors. The critical velocity appears greater in regular arrangement of model riprap than in random arrangement of it. Therefore the shape factor and the degree of interlocking are an important parameters in riprap stability.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.13 no.4
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• pp.123-129
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• 1993

Because the existing scour prediction formulas for plunge pools of pipe culverts and spillways give a wide range of predicted scour depths, it is difficult to estimate actual scour depths. A review of literature showed that wide range of predicted values was caused mostly by lack of thorough analysis of the scour mechanism. In this study, the effects of the parameters govering scour were examined, and the scour potentials were measured. The major variables govering scour were the velocity and size of jet impinging into the plunge pool, the submerged weight of bed material, the ratio of jet size to bed material size, the tail watr depth of the plunge pool, and the angle of jet impact on water surface. The ratio of jet size to bed material size to bed material size was found to be another significant parameter affecting scour for larger bed materials. A densimetric Froude nember of the bed material in incipient motion was formulated. This number represented the scour potential of the jet at the point where the bed material was tested.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.13 no.4
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• pp.111-121
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• 1993

Changes in bed forms and subsequent changes in channel roughness by changes in water discharge are discussed with the field data collected from some alluvial rivers in Korea. This study is limited to the following condition of river flow: (1) Medium size alluvial rivers with their widths of 100 m more or less, (2) Straight and prismatic river reach with no additional causes for energy loss but bed friction, (3) Lower-flow regime with Froude number less than 0.5. Major conclusions obtained from this study can be summarized as follows: (1) For the channels considered in this study, the bed roughness expressed by Manning's n increases from 0.02 for the plane beds with no sediment motion to 0.05 for the dune beds, (2) The roughness coefficient for alluvial channels should not be estimated from Strickler-type equations developed for the fixed beds, (3) The method for determining the channel roughness suggested in the present guideline for river works, River Structure Standard, appears to be lack of generality. More research based on the field data collected in Korea is needed in order to improve the existing methods.

• Fire Science and Engineering
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• v.20 no.4 s.64
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• pp.58-64
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• 2006

Smoke extraction in tunnel fire is investigated experimently with thermal model. The object is a immersed tunnel, of which the partial extraction system exists between the tubes. The model tunnel is measured 12 m long, 0.5 m wide and 0.35 m high. The fire is simulated to pool fire and the size corresponds to full scale fire of 5 MW based on Froude modeling. The performance of partial extraction system is determined under two ventilations, natural and longitudinal ones. The results show that compared with longitudinal ventilation, the smoke extraction efficiency of natural ventilation is increased about 30% because of smoke stratification in tunnel. Also the efficiency is identical to the iso-thermal model. The results will be help for activation of the ventilation system in emergency such as in the event of tunnel fires.

• 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.