• 한국수자원학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.141-154
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• 2001

본 연구는 하천제방의 마루폭, 비탈 경사가 월류에 의한 제방의 붕괴에 미치는 영향을 분석하기 위한 수리모형 실험으로부터 하천수의 제방월류에 따른 붕괴과정을 4단계로 구분하여 제시하였으며, 마루폭 및 비탈경사의 변화에 따른 붕괴폭, 깊이, 붕괴지속시간, 월류량 및 붕괴부 바닥세굴형태 등을 분석하였다. 전반적으로 제방마루폭이 넓고 비탈경사가 완만할수록 첨두월류량을 감소시키며, 붕괴 지속시간이 길어지는 결과를 보였다. 또한 마루폭이 넓거나 비탈경사가 급한경우에서 제방의 붕괴 폭은 좁고 붕괴깊이는 깊었으며 제방마루폭이 좁거나 경사가 완만할수록 바닥 세굴심이 질고 세굴웅덩이의 비탈경사가 컸다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권7호
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• pp.571-578
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• 2009

본 연구에서는 하천의 제방붕괴시 제방의 침식 및 세굴이론에 기초한 범람 홍수량 해석, 시간에 따른 제방붕괴폭의 변화, 침수범위 및 침수위의 추정, 침수 예상 피해규모를 예측할 수 있도록 하천의 유량변화를 고려한 제방붕괴 모형을 개발코자 하였다. 하도구간에서는 홍수시 4점 음해 유한차분기법을 이용하여 하천 홍수위를 예측하며, 제방 붕괴해석을 위해서 제방침식을 고려한 토사이동방정식을 도입하여 물리적 이론에 기초한 제방붕괴 모형을 개발하였다. 제방붕괴모형과 하천해석모형을 이용하여 제방붕괴해석모형으로 통합하였고 연구모형을 실제하도 붕괴사례에 본 모형을 적용한 결과 제방붕괴 기간중의 하천수위, 파제기간, 파제폭 등의 인자들을 합리적으로 모의하고 있었고 개발된 모형이 보다 다양한 실제 하천제방 붕괴사례에 도입되어 적용성 및 정확성이 증명된다면 앞으로 정확한 제방붕괴가 발생한 도시하천의 하천수위 해석, 파제유량 계산, 홍수지도 작성 및 침수위 해석 등에 본 모형이 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.1-8
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• 2018

최근 전 세계적으로 이상기후에 따른 국지성 폭우로 인한 홍수 발생과 하천제방의 노후화로 인하여 제방이 소실되고 저지대에서의 엄청난 재산 피해 및 인명 피해가 발생되고 있다. 특히 월류에 의한 제방붕괴는 약 40%에 달하는 것으로 보고되고 있다. 본 연구는 월류에 의한 제방붕괴의 원인 및 메커니즘을 파악하기 위해 수리모형실험을 수행하였고 제방의 내구성 향상을 위한 친환경 신소재인 바이오폴리머를 이용하여 월류에 따른 제방사면의 안정성 및 붕괴지연효과 등을 평가하였다. 영상계측장치를 이용한 실험분석 결과, 제방사면에 신소재 적용 시 총 제방붕괴시간은 흙 제방과 비교했을 때 약 2.25배의 차이를 보였고 신소재가 적용되지 않은 흙 제방의 경우 초기 붕괴발달속도가 약 1.43배 빠르게 나타났으며 시간이 지날수록 제체가 급격하게 붕괴되는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 신소재 적용 제방의 붕괴메커니즘은 흙 제방에 비해 확연히 다르게 나타났으며 월류 흐름에 저항하여 사면침식속도를 경감시킴으로써 급격한 제체붕괴 예방이 가능한 것으로 평가되었다.

• 물과 미래
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• 제22권2호
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• pp.223-231
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• 1989

하천제방의 붕괴로부터 발생하는 제내지의 침수현상을 월류(overtopping), 제체의 붕괴(breaking), 파이핑(piping) 등의 세경우로 구분하고, 각 경우에 대하여 제내지로의 유입량을 예측하는 해석모형을 제시하였다. 가상수치실험을 통한 월류 및 제방제체의 붕괴에 의한 하도-제내지간의 흐름의 특징을 해석한 결과 붕괴부의 폭이 유출량에 미치는 영향이 가장 큰 것으로 나타났으며, 붕괴시간이나 유량계수 등의 영향을 작게 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.155-167
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• 2001

본 연구는 하천제방의 마루폭, 비탈경사, 축조재료와 다짐도의 변화에 따른 월류로 인한 제방붕괴특성을 수리모형실험을 통하여 분석하였다. 전반적으로 제방붕괴양상에 가장 영향을 주는 특성치는 다짐도, 축조재료, 마루폭, 비탈경사의 순으로 분석되었다. 제방붕괴로 인한 붕괴부의 세굴깊이 및 형태를 검토하였으며, 다짐도와 비탈경사 등의 영향이 큰 것으로 나타났다. 본 실험을 통하여 제방축조시의 충분한 다짐과 적절한 축조재료의 선택이 제방의 붕괴지속시간을 지연시키고, 붕괴홍수량을 억제하는데 가장 효과적인 것으로 분석되었다. 본 실험에서 측정된 붕괴지속시간, 붕괴폭의 제방고에 대한 비 및 붕괴부 측면경사 등은 흙댐에 대하여 Singh, Fread 및 MacDonald 등이 제안한 범위에 해당됨으로써 이들 기준을 제방에도 적용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권6호
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• pp.461-470
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• 2011

Abrupt and gradual levee breach analyses on the flat domain were implemented by laboratory experiments and numerical simulations. To avoid the reflective wave from the side wall the experiment was performed in a large domain surrounded by waterway. A numerical model was developed for solving the two-dimensional gradual levee breach flow. The results of the numerical simulation developed in this study showed good agreement with those of the experimental data. However, even if the numerical schemes effectively replicated the trends of the observed water depth for the first shock, there were little differences for the second shock. In addition, even though the model considered the Smagorinsky horizontal eddy viscosity, the location and height of the hydraulic jump in the numerical simulation were not fairly well agree with experimental measurements. This shows the shallow water equation solver has a limitation which does not exactly reproduce the energy dissipation from the hydraulic jump. Further study might be required, considering the energy dissipation due to the hydraulic jump or transition flow from reflective wave.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.557-565
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• 2016

지구온난화 및 이상기후의 영향으로 극한홍수의 발생확률 및 규모가 증가함에 따라 수공구조물의 붕괴위험도 함께 증가하고 있다. 대표적인 수공구조물인 제방의 붕괴 시 막대한 붕괴유량이 제내지로 유입되어 많은 침수피해를 발생시킨다. 이러한 피해를 예측하기 위해 붕괴유량을 정확히 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 제방붕괴단면의 비대칭성에 따른 붕괴유량의 변화를 분석하였다. 수리실험결과를 통해 제방의 붕괴가 진행됨에 따라 붕괴단면의 비대칭성이 어떻게 변화하는지 BASD를 계산하여 분석하였다. 그 결과, 붕괴유량과 BASD의 관계를 도출할 수 있었다. 또한, 3차원 수치모의를 통해 동일한 조건하에서 붕괴단면의 비대칭성에 따른 붕괴유량의 차이를 비교하였다. 이는 기존에 침수면적을 예측하기 위해 사용한 붕괴단면의 직사각형 가정은 붕괴유량이 과다하게 산정됨을 알 수 있었고 붕괴단면의 BASD에 따라 붕괴부에서 간섭현상이 발생하여 붕괴유량이 감소하는 것으로 나타났다. 범람 수치모의 시 제방붕괴 단면의 BASD를 고려하여 보다 정확한 붕괴유량을 산정한다면 정확한 예상침수면적을 도출할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권6호
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• pp.471-480
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• 2022

본 연구에서는 도시하천관리를 위한 다양한 분석 및 평가 모델들과 데이터 수집 모듈을 적용한 연계플랫폼을 개발하였다. 연계플랫폼에 적용된 모듈은 데이터 수집 및 제공 모듈, 홍수분석 모듈, 하천 평가 모듈 그리고 제방 붕괴 시뮬레이션 모듈로 효과적인 도시하천 관리를 위하여 선별하여 적용하였다. 연계플랫폼은 분석과 평가 모듈에 적용하기 위한 데이터를 다양한 기관으로부터 수집하여 전처리 과정을 통해 정제하여 저장한다. 저장된 데이터는 각 모듈의 입력자료로 가공하여 사용되며, 플랫폼을 통해 Open API로도 제공된다. 홍수분석 모듈은 도시 내부 및 하천에서 발생하는 홍수를 분석하여 대비할 수 있도록 제공되며, 하천 평가 모듈은 다방면으로 하천을 평가하여 하천 계획수립 및 관리에 이용된다. 제방 붕괴 시뮬레이션 모듈은 가상의 붕괴 상황에 대한 분석을 통해 제방 붕괴로 인해 발생 가능한 피해영역을 도출하여 대비책을 세우는 데 이용될 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.537-544
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• 2017

본 연구에서는 평탄지형의 제내지에서 제방붕괴속도에 따른 범람홍수파 선단의 전파 특성을 규명하기 위하여 제내지와 하도로 이루어진 실험수조에서 실험을 수행하여 전파 거리를 산정하였다. 실험에 의해 측정된 전파거리를 시간에 대한 상관식으로 나타내기 위하여 댐붕괴에 의한 수로에서의 홍수파의 1차원 흐름 해석해인 Ritter의 해에 3차원 거동특성을 반영할 수 있는 상수 k와 m을 도입한 일반식에 실험결과를 적용하여 실험식을 도출하였다. 기존 연구에서 하도내의 초기수위가 범람홍수파의 전파속도에 지배적인 영향을 준다는 사실은 알려져 있으나, 본 실험연구를 통해 제방붕괴속도도 범람홍수파의 전파속도에 영향을 주며, k와 m이 상수가 아닌 제방붕괴속도와 선형관계를 갖는 변수임을 밝혔다. 실험결과를 이용하여 범람홍수파 선단의 전파거리를 산정할 수 실험식을 제시했으며, 범람홍수파의 전파속도 산정시 하도내의 초기수위뿐만 아니라 제방붕괴속도도 고려해야 함을 본 연구를 통해 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 대규모 제내지 범람실험을 수행하여 범람양상을 관찰하고 수리학적 관점에서 해석하였으며, 실험결과를 토대로 제방붕괴속도에 대한 홍수파 전파속도의 상관관계도 제시하였다. 본 연구결과는 홍수위험지도 작성이나 긴급대피계획 수립시 기본적인 판단 자료로 사용할 수 있으며, 2차원 범람 수치모형 검증시 유용한 자료로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 융합정보논문지
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• 제9권11호
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• pp.125-133
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• 2019

본 연구에서는 홍수시나리오에 의해 발생한 제방붕괴에서 불확실성을 포함한 확률홍수위험지도를 산정하였다. 불확실성을 포함한 극치수문시나리오와 그에 따른 홍수위가 산정된 선행연구자료를 활용하였고 이에 따라 제방붕괴 예측지점을 산정하였다. 단순한 조건에 따른 일률적인 파제폭을 제시하는 경험식과 지반공학적 복합요소들에 대한 불확실성을 고려한 물리적 기반의 수치모의 방식을 결합하여 파제폭을 산정하였다. 이에 따라 확률론적 파제유입량을 결정하였고, 신뢰도를 기반으로 100회 모의수행을 통한 2차원 제내지 침수해석을 실시하여 확률침수심도를 작성하였다. 이를 통해 홍수위험지도 작성기법을 기반으로 확률침수심도와 결합하여 확률홍수위험지도를 작성하였다. 본 연구결과는 제내지의 비상대처계획(EAP)의 정량적 근거자료로 보다 경제적, 안정적인 설계지표 제시하는데 효과적일 것으로 기대된다.