• 대한토목학회논문집
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• 제30권2B호
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• pp.149-157
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• 2010

본 연구는 국내 9개 하천에서 실측한 자료를 사용하여 하상재료의 입경에 기초한 자갈하천의 조도계수 특성을 분석하는데 그 목적이 있다. 조도계수는 Manning 식을 역산하여 산정하였다. 산정된 조도계수는 유량에 따라 대체로 감소하였으며, 일정한 유량 이상에서는 수렴하는 특성을 나타냈다. 마찬가지로, 상대수심(R/D)이 증가함에 따라 조도계수는 감소하는 경향을 보여주었으며, 실측 자료를 이용하여 적합식을 구한 결과 Limerinos(1970) 식과 매우 유사한 결과를 보여주었다. 일정한 유량 이상에서 수렴된 조도계수값은 0.024~0.045의 범위에 있었으며, 이를 기초로 하상재료만을 고려한 조도계수 산정식을 도출하고 기존의 식과 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.874-878
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• 2009

본 연구는 강원도 영월군 소하천의 계획하폭을 결정하기 위한 관계식에 관한 연구이다. 현재 국내에서 널리 사용되고 있는 계획하폭 산정공식은 모두 중규모 이상의 하천에 대하여 개발되어 하천 및 유역의 특징이 중규모 이상의 하천과 상이한 소하천에 적용하기에는 문제가 있다. 본 연구에서는 영월군내 소규모 하천을 대상으로 유역의 수리 수문학적 특성 인자인 유역면적, 유로연장, 계획홍수량, 하상경사, 그리고 manning의 공식의 특성 인자인 조도계수를 수집하고, 5개의 인자를 매개변수로 하는 다중 회귀 분석을 통해 우리나라 소하천의 다양한 특성을 갖는 계획하폭 관계식을 제안하였다. 유도한 관계식을 다양한 가상 수로에 적용시켜 계획하폭을 검증한 결과 기존에 사용하고 있는 중부지방 경험식, 하천설계기준에 비해 우수한 결과를 나타냈다. 본 연구에서 제안한 소하천의 계획하폭 산정공식은 소하천정비계획 수립시 계획하폭을 결정하기 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권10호
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• pp.755-768
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• 2007

본 연구는 자갈하천에서 실측한 자료를 사용하여 유량 변화에 따른 조도계수의 변화를 분석하고, 기존 조도계수 경험식의 적용성을 검토하는 것이 목적이다. 실측자료를 이용한 조도계수의 산정을 위하여 미 지질조사국의 NCALC 모형을 이용하여 대상구간의 조도계수를 산정하였고, 산정된 결과를 4가지 경험적인 방법에 의해 산정된 조도계수와 비교하였다. 분석결과 기존의 경험적 방법들은 홍수기에 국한하여 근사적인 해를 제공할 수 있으나 판단의 주관성, 방법에 따른 결과의 차이 등으로 인하여 산정결과의 불확실도가 높을 것으로 판단되었다. 평저수기의 조도계수는 기존 경험적 방법으로 산정이 어려울 것으로 나타났으며, 특히 Manning 공식을 이용하여 조도계수를 산정하는 경우, 상한치와 하한치의 범위가 크므로 사용 시 주의가 필요함을 알 수 있었다. 그리고 평저수기에도 조도계수와 하상입도가 상관성이 있는 것으로 확인되었으나 홍수기의 상관성과 다르게 나타남을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권9호
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• pp.77-86
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• 2005

집중강우로 인한 철도연변 사면의 활동 및 선로의 유실은 철도 운행에 있어 불안정성을 유발하는 요인으로서 이에 대한 적절한 평가기법이 요구된다. 현장조사 결과 강우로 인한 사면의 활동은 사면내 흙의 특성, 강우강도, 사면의 3차원상 형상과 지층의 지질학적 조건과 상관이 있는 것으로 관측되었다. 본 연구에서는 사면의 활동패턴 중 사면내 요부에서 주변 수계로부터 흘러 들어온 표면유출수로 인하여 발생하는 사면의 활동을 대상으로 하고 있다. 표면유출수의 발생은 Philip 공식에서 계산된 침투율과 강우강도의 비교를 통해서 판정되었다. 표면유출수의 심도를 계산하기 위하여 합리식과 Manning 공식을 적용하였으며, 심도별 사면의 안전율을 구하기 위하여 Iverson 모텔을 수정하여 적용하였다. 수정된 Iverson 모델의 적용에 있어 표면 유출수의 심도를 고려하므로 최대 동수경사가 1 이상의 경우를 고려하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권12호
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• pp.1055-1063
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• 2004

공간적 위치 및 유량 값에 따라 각 계산점마다 조도계수의 값이 달리 주어질 수 있도록 하는 가변 조도변수 부정류 계산모형을 수립하였다. 유량과 조도계수의 관계식으로는 계단함수 또는 멱함수를 적용할 수 있도록 하였다. 수립된 모형을 충주댐부터 팔당댐까지의 남한강 구간에 적용하여 최적화에 의한 매개변수의 추정을 수행하였다. 가변 매개변수 모형의 보정 결과, 계단함수 도형 및 멱함수 모형 모두 유량이 커질수록 조도계수가 감소하는 경향이 일관되게 나타났다. 이러한 경향은 여주 지점 상류구간의 경우에 더욱 현저한 것으로 나타났다. 가변 조도계수 모형의 매개변수 추정에 따른 오차가 고정 조도계수 모형의 경우보다 작아짐을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.309-313
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• 2005

한강 하류부의 잠실 및 신곡 수중보가 흐름에 미치는 영향을 적절히 모의할 수 있도록 FLDWAV 모형을 수정, 개선하였다. 고정좌 측에서 발생하는 월류형 흐름에 대해서는 월류 유량 관계식을, 가동보 측에서의 하도형 흐름에 대해서는 Manning 형의 유량관계식을 각각 적용함으로써 복합적인 형태의 수중보 흐름을 모의하도록 하였다. 월류 유량식으로는 수중 위어형 및 자유 월류형 흐름에 대한 식들이 적용 가능하며, 가동보 개방 시 또는 미개방 시의 흐름을 모두 모의할 수 있다. 모형의 적용성을 검증하기 위하여 수중보 지점에서의 다양한 조건에 대하여 계산을 수행한 결과, 각 경우에 대한 배수효과가 잘 모의되었다. 평수시 흐름에 대한 모의 기능을 검사한 결과, 수중보의 존재로 인한 수위의 불연속성이 잘 모의되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.586-591
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• 2009

권 등(2008)은 수면보다 높은 정방형 다열기둥의 수리실험을 수행하여 바닥마찰과 구조물에 의한 흐름저항을 포함하고 항력상호작용계수가 적용된 Manning계수 형태의 상당저항계수 이론식을 제안하였으나 저항체의 횡방향 간격에 대해서는 충분한 연구가 수행되지 못하였다. 따라서 본 연구에서는 오리피스의 에너지 손실계수를 적용하여 횡방향 간격에 따른 항력상호작용계수식을 제안하였다. 또한 정방형 다열기둥의 다양한 횡방향 간격에 따른 흐름양상을 FLOW-3D를 이용한 수치실험을 수행하여 상당저항계수 n을 측정하였으며 수치실험 결과를 본 연구에서 제안한 횡방향 항력상호작용계수식이 적용된 이론식과 비교하였다. 이론식과 수치실험 결과는 잘 일치하였으며 이 결과로부터 본 논문에서 제안한 횡방향 항력상호작용계수식이 유효함을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권11호
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• pp.967-976
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• 2010

우수관의 성능이 한계상태(performance limit state)에 도달할 확률을 정량적으로 산정할 수 있는 FORM(First-Order Reliability Model)의 AFDA(Approximate Full Distribution Approach) 신뢰성 모형을 개발하였다. 우수관망에서 각각의 관으로 유입하는 유량이 그 관의 허용 가능 배출량을 초과하여 성능한계상태에 도달할 때 이를 파괴상태(failure state)라 정의하여 신뢰함수를 수립하였다. 우수관거로의 유입량은 합리식, 유출량은 Manning의 공식을 적용하였다. 또한 신뢰성 해석을 위한 관련 확률변수들에 대한 통계적 특성과 분포함수에 대한 해석이 수행되었다. 강우자료의 불확실성 해석에서 우리나라 여러 중소도시에 대한 연 최대강우강도의 확률분포가 Gumbel 극치분포함수와 일치함을 확인하였다. 개발된 신뢰성 모형을 Y자형 우수관망에 적용하여 성능한계상태가 발생할 확률, 즉 파괴확률(probability of failure)을 정량적으로 산정하였다. Manning의 공식을 이용하여 우수관의 직경 변화에 따른 파괴확률의 거동특성을 분석하였다. 특히 문경과 대전의 50년 재현기간을 갖는 설계 강우강도에 대한 우수관의 파괴확률을 산정한 결과에 의하면, 관의 직경이 특정수치 이하일 경우 파괴확률이 급격히 커지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 실제 우수관의 유효직경이 설계직경에 가깝도록 항상 관내 불순물을 제거하는 것이 파괴확률을 줄이는 최선의 방법임을 의미하는 것이다. 또한 우수관 시스템의 경우 여러 개의 관이 모여 하나의 관으로 흘러 들어가는 경우가 많으며 이 경우 다중파괴유형(multiple failure mode)을 적용하여 시스템이 파괴상태에 도달할 확률을 정량적으로 산정하였다. 본 연구에서 개발된 신뢰성 모형은 우수관의 운용, 관리, 감독은 물론 설계에 활용이 가능 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1691-1695
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• 2010

본 연구에서 AFDA(Approximate Full Distribution Approach)를 사용하여 하수관의 불능확률을 정량적으로 산정할 수 있는 신뢰성 모형이 개발되었다. 여러 도시의 연 최대강우강도(Yearly Maximum Rainfall Intensity)를 이용하여 그 확률분포함수를 분석하였고 우수관(Storm sewer)의 불능확률 산정을 위한 신뢰성 모형에 적용하였다. 연 최대강우강도 자료의 분석결과 우리나라 중부지방의 여러 중소도시에 대한 연 최대강우강도의 확률분포함수는 Gumbel분포와 일치하는 것으로 나타났다. 신뢰성 모형은 불능확률의 신뢰함수를 구하기 위해 하중(Load)을 규정하는 식은 합리식이 사용되었고 용량(Capacity)를 규정하는 식은 Darcy-Weisbach공식과 Manning의 공식이 사용되었다. 이렇게 개발된 신뢰성 모형을 실제 우수관에 적용하여 불능확률을 산정하는 신뢰성 해석을 수행하였다. Y자형 우수관망에서 2개의 관으로 유입하는 각각의 유량이 그 관의 허용유량을 초과할 경우를 불능확률로 가정하였고, 나머지 관의 경우는 두 개의 관으로부터 유입하는 유량과 그 세 번째 관의 매설지역의 우수유입량의 합이 그 관의 허용유량을 초과할 경우를 불능상태(state of system failure)로 간주하여 불능확률을 정량적으로 산정하였다. Darcy-Weisbach공식과 Manning의 공식을 사용한 신뢰성 해석결과를 비교하였으며 우수관 직경의 변화에 따른 불능확률을 산정하였다. 특정한 수치(설계직경)이하일 경우 불능확률이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 실제 우수관의 유효직경이 설계직경에 항상 가깝도록 불순물을 제거하는 것이 최선의 관리 방법이며 불능확률을 줄이는 최선의 방법일 것이다. 본 연구에서 개발된 신뢰성 모형은 우수관의 운용, 관리, 감독은 물론 설계에 활용이 가능 할 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권11호
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• pp.5578-5586
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• 2012

이수 및 치수, 수공구조물 설계 등을 위한 하천 설계의 중요한 요소로써, 유량의 정확한 산정은 매우 중요하다. 현재 하천의 유량 생산은 수위-유량관계 곡선법을 사용하고 있다. 수위-유량 관계 곡선법은 측정된 수위와 유량자료를 바탕으로 홍수기 때의 유량을 회귀 분석으로 예측하여 사용하는 방법이다. 비교적 간편하게, 특히 측정이 어려운 홍수기 때에 유량을 예측하여 사용 할 수 있다는 장점을 가지고 있지만 수위와 유량만의 관계를 이용하므로 동수반경, 에너지경사, 지형, 조도 등 하천의 수리적 특성인자를 반영하지 못하므로 기본적으로 개선되어야 할 사항이 있다. 따라서, 본 연구에서는 하천유량을 예측하는 새로운 방법론의 하나로 KSCE에 기 게재된 Choo 등(2011)에서 제안한 Manning식과 Chezy식의 경험적 매개변수의 편리한 산정법을 이용하여 하천의 유량을 예측하였다. 실험실 사행 개수로와 India 운하에서 측정된 데이터를 바탕으로 이를 증명하였고 결정계수 0.8 수준의 정확성을 보여주었다. 따라서 본 연구가 지속적으로 수행된다면 수리적 특성을 반영하면서도 간단하게 유량을 예측할 수 있는 방법을 통하여 실무에서도 간편하게 활용될 수 있을 것으로 기대한다.