• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.128-137
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• 2012

이 논문은 천해역에서 파와 흐름에 노출된 관로주변의 세굴을 다루고 있다. 해저관로주변의 세굴특성을 알아보기 위해, 관경, 주기, 파고 및 흐름속도를 달리해 가면서 실험을 수행하였다. 파와 흐름 발생장치가 사용되었고, 흐름은 파와 동일한 방향과 그 역방향으로 발생시켰다. 실험결과를 이용하여, 세굴심과 KC수, Froude 수, Ursell 수 및 속도비등과 같은 무차원 매개변수들과의 상관관계를 분석하였다. 상대세굴심은 속도비 함수가 0에 접근하면 파의 성분에 지배되고, 1에 접근하면 흐름성분에 지배되는 것을 명료히 보였다. 속도비 함수는 파와 흐름이 공존하는 영역에서 관로주변의 세굴변화를 표현할 수 있는 적절한 매개변수임이 입증되었다. 또한 Froude 수와 KC수에 각각 파의 수립자속도와 흐름속도를 고려한 매개변수들은 세굴심을 나타내는데 더 좋은 상관관계를 보여 주었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권11호
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• pp.61-69
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• 2021

본 연구는 교각의 고유진동수를 통해 교각에 인접한 지반의 세굴 발생여부를 판단하기 위해 축소모형교각을 제작하여 충격하중을 이용해 일련의 비파괴 실험을 수행하였다. 축소모형교각은 길이별로 총 3개의 교각을 제작하였으며, 관입깊이는 0.35m로 일정하게 지반에 관입하였다. 세굴은 크게 2가지로 교각의 측면세굴과 기초바닥세굴을 모사하였으며, 0.05m씩 굴착하여 단계별로 step 0에서 step 12 까지 총 13단계의 실험을 모든 교각에 대해 수행하였다. 또한 고유진동수를 도출하기 위해 모형교각에 총 3개의 가속도계를 부착하여 충격하중을 측정하였다. 충격하중은 impact hammer를 사용하였으며, 타격방향은 모형교각 상단을 교축직각방향으로 타격하였다. 이 때 측정된 가속도 값을 바탕으로 고속 푸리에 변환(FFT)를 이용해 세굴진행도에 따른 고유진동수를 산정했다. 그 결과 세굴이 진행됨에 따라 모든 교각의 고유진동수는 감소하는 경향을 보였다. 세굴이 진행됨에 따라 최초 고유진동수의 70% 이상 수준에서는 측면세굴, 70% 미만에서는 기초바닥세굴이 발생하는 것을 판단할 수 있었다. 이 결과를 토대로 전도에 대한 안전율과 비교하여 교각기초의 피해정도를 분석할 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.138-145
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• 2023

국내 해양 환경에서 설치되는 잔교식 돌핀 구조물의 세굴 영향 검토를 위해 수치 해석적 기법을 활용한 연구를 수행하여, 세굴이 수평지지력에 미치는 영향을 검토하였다. 본 연구에서는 대상 해역의 환경 및 지반 조건을 고려하여 접안 구조물을 설계하였으며, 예측되는 세굴 영역을 산정한 후 해당 영역의 지반 요소를 제거하여 안정성 평가를 수행하였다. 세굴 깊이의 증가는 기초와 맞닿은 지반의 유실로 인해 직접적인 수평 지지력의 감소를 유발시키고, 이는 수평 변위를 증가시키는 관계를 확인하였다. 하지만 연구 대상 구조물과 같이 안전율이 반영되어 설계하중을 버틸 수 있도록 설계된 기초에서는 발생 가능한 세굴에 의해 형성된 수평 변위의 증가량이 크지 않아 기초의 수평지지 성능에 지배적인 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 추후 다양한 지반 조건, 구조 형식으로 설치된 해상 기초 및 잔교식 구조물의 세굴 안전성 평가를 위하여, 각 인자의 영향을 분석하고 평가 및 설계 기법의 정형화를 위한 연구가 요구된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.93-105
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• 1993

본(本) 연구(硏究)에서 24개의 국부세굴공식(局部洗掘公式)을 이용(利用)하여 금강수계내(錦江水系內) 보청천(報靑川)에서의 교각설치(橋脚設置)에 따른 국부(局部) 세굴심도(洗掘深度)를 산정(算定)하여 서로 비교(比較) 하였는 바, 이때 24개의 국부세굴공식(局部洗掘公式)들은 무차원화(無次元化)된 공식(公式) 형태(形態)에 따라 6개의 그룹으로 구분(區分)되었다. 국부(局部) 세굴공식(洗掘公式) 적용자료(適用資料)로는 금강수계내(錦江水系內) IHP 대표측정지점(代表測定地點)인 산성, 이평, 산계 지점(地點)에 설치(設置)된 교량자료(橋梁資料)들과 실측(實測)된 하상자료(河床資料)들을 이용하였다. 하상자료(河床資料)들은 교량설치지점(橋梁設置地點)의 유향방향(流向方向)으로 좌안, 중앙부, 우안의 대표지점(代表地點)으로부터 시료(試料)를 채취(採取)하여 체가름 분석(分析)을 실시(實施)한 결과(結果)를 사용(使用)하였으며, 수리학적(水理學的) 자료(資料)로는 1982년(年)부터 1991년(年)까지 IHP 자료(資料)로 관측(觀測)된 최대(最大) 홍수위(洪水位) 및 최대(最大) 홍수위(洪水位)일때의 유속(流速)을 이용(利用)하였으며 교각자료(橋脚資料)들은 현장(現場)에서 실측(實測)된 자료(資料)를 이용(利用)하였다. 또한, 추후 보청천내(報靑川內) 교각(橋脚) 설치(設置)에 따른 국부(局部) 세굴(洗掘)을 검토(檢討)하기 위한 적절(適切)한 세굴공식(洗掘公式)을 제안(提案)하기 위하여 보청천(報靑川)과 흐름조건(條件)이 유사(類似)한 하천(河川)에서 실측(實測)된 129개의 국부세굴자료(局部洗掘資料)와 비교(比較)하였으며, 이를 통하여 Arunachalam 공식(公式), Shen-Karaki III 공식(公式), Jain-Fischer 공식(公式)이 보청천내(報靑川內) 세굴심도(洗掘深度) 산정(算定)을 위하여 비교적(比較的) 적절(適切)한 공식(公式)으로 판단(判斷)되었다. 또한 Inglis-Lacey 공식(公式)과 Shen-Karaki II 공식(公式)은 Fr의 수(數)가 0.3 이상인 비교적(比較的) 빠른 흐름에서 적용(適用)이 가능(可能)하며, Froehlich 공식(公式), Laursen I 공식(公式), Laursen II 공식(公式), Neill 공식(公式), Melville 공식등(公式等)은 Fr의 수(數)가 0.3 이하의 비교적(比較的) 느린 흐름에서 적용(適用)이 가능(可能)하고, Blench 공식(公式)이나 Inglis-Poona 공식(公式)은 Froude 수(數)에 따라 변화(變化)가 상당히 커서 적용(適用)하지 않는 것이 바람직한 것으로 판단(判斷)되었다. 또한 Sarma-Krishnamurthy 공식(公式), Ahmad 공식(公式), Coleman 공식(公式), Varzeliotis 공식(公式), Larras 공식(公式), Bata 공식(公式), Chitale 공식(公式), Venkatadri 공식(公式), Basik-Basamily-Ergun 공식(公式), U.S.G.S. 공식(公式), Shen I 공식(公式)들은 실측(實測)된 국부(局部) 세굴심도(洗掘深度)에 비하여 지나치게 적게 세굴심도(洗掘深度)를 산출(算出)하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회(1)
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• pp.671-672
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• 2005

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권5호
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• pp.433-443
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• 2010

낙차공은 하천의 경사를 완화시키기 위해 설치하는 대표적 횡단구조물로써 국내 하천에서 쉽게 볼 수 있다. 낙차공물받이부(apron)는 낙차공 본체와 일체화된 구조물로 설치하는 것이 일반적이며 물받이부의 하류부에 바닥보호공을 설치하여 낙차공과 물받이를 보호하도록 설계된다. 이에 본 연구에서는 낙차공 물받이부에서의 세굴현상과 사석보호공을 설치함으로써 발생하는 침하량에 대한 실험을 수행하였다. 세굴은 낙차공에 유입되는 유량이 증가함에 따라 세굴심은 증가하지만 낙차공 하류부의 수심이 증가할수록 세굴심은 감소하는 것으로 나타났다. 또한 낙차공 물받이부 사석보호공을 포설두께에 따른침하량을 산정하여 세굴심을 제어하고 구조물의 안전을 확보할 수 있는 가능성을 확인하였으며 최종적으로 필터가 없는 사석보호공의 무차원 침하량 산정식을 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.20-26
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• 2019

강이나 하천 폭 전체에 걸쳐 수리구조물을 설치하는 경우에는 대개 하상보호공을 설치한다. 하지만 하상보호공직하류부에 있는 하천하상이 상류부의 흐름영향으로 인해서 유실되는 국부세굴현상이 발생한다. 이와 같은 국부세굴은 흐름방향 경계지점의 흐름 및 난류특성과 하상토의 재질 등에 지배적이며, 시간의 경과에 따라서 점차적으로 위험할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이동상 모형실험을 통해 분석된 시간변화에 따른 하상보호공 하류부 국부세굴공 내부의 난류성분을 3차원 수치해석모형인 OpenFOAM의 적용결과와 비교하고 국부세굴공발달의 주요인자라고 알려져 있는 수심 적분된 상대난류강도 값의 흐름방향별 분포를 분석하였다. 또한 이 결과와 함께 하상전단응력 및 Shields parameter와 비교하여 세굴공의 안정화에 대하여 분석하였으며 추가적으로 초기 난류유입조건을 변화시켜 그 결과를 비교하였다. 그 결과 세굴공의 최대발생깊이는 유속의 크기보다는 오히려 수심 적분된 상대난류강도의 크기에 따라 지배적으로 발달하는 것을 확인하였다. 이와 같은 결과를 통해서 향후 하상보호공 하류부에서 발생 가능한 국부세굴공을 저감하거나 방지하기 위해서는 수심 적분된 상대난류강도를 조절할 수 있는 설계나 시공 혹은 수문조절이 필요할 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2B호
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• pp.169-175
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• 2008

교각 국부세굴에 있어서 세굴발생에 주요한 역할을 하는 마제형 와의 부정류적 특성을 수리실험을 통해 규명하였다. 이를 통해 교각 전면에서 발생하는 유사이송에 관한 물리적 이해를 도모하고자 하였다. 본 연구에서 kaolin 점토를 이용한 흐름의 가시화를 통하여 마제형와의 부정류적 특성을 관찰하였고, 음파 도플러 유속계(ADV)를 이용하여 유속과 난류 특성을 측정하였다. 교각 전면부 상류방향 한 지점에 대해서 세굴 발생 전과 평형세굴심 도달 후의 유속 및 난류 성분을 측정하여 비교 해석하였다. 세굴 발생전 바닥 전단응력이 평형 세굴심 도달 후의 값보다 4배정도 크게 나타났는데, 이는 마제형와의 부정류적 거동이 세굴공을 형성하는 초기 단계에 주요한 역할을 하는 것임을 말해 준다. 그러므로, 본 연구를 통하여 속도 변동 성분의 이정 분포는 마제형 와의 중요한 특성 중의 하나임을 알게 되었고, 이러한 마제형 와의 부정류적 특성은 교각 주위의 흐름 구조와 세굴 현상간의 관계를 이해하는 주요한 인자임을 알 수 있게 되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.725-731
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• 2000

정지상조건에서 교각주위에 부설되는 보호공으로서 돌망태의 성능을 조사하기 위하여 실험이 수행되었다. 돌망태의 채움재료로서 사석의 크기는 돌망태의 시동에 영향을 주지않음이 밝혀졌다. 돌망태의 안정에 중요한 인자는 접근유속과 수심, 교각의 크기, 돌망태의 길이와 두께 등으로 조사 되었다. 같은량의 사석을 사용하는 경우 개체사석보다는 돌망태와 같이 집합체로서 안전성이 크게 증가된다. 돌망태의 길이가 시동에 특히 중요한 인자로서 길이를 증가하면 안전성이 증가한다. 또한 실험 결과는 교각주위 돌망태 크기의 결정식 유도에 사용되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.49-59
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• 1999

우리 나라의 세굴현황을 파악하고 교량설계에 대한 기초자료를 제공하기 위하여 중부지방의 중·소하천에 위치한 교량에 대하여 실시한 세굴조사 자료를 분석하였다. 현장실측은 주로 세굴에 영향을 미치는 물리량들, 즉 수심, 유속, 교각폭, 및 길이, 세굴깊이, 접근각 등을 중심으로 이루어졌다. 지역적으로는 경기도 용인·광주지역, 홍천강의 서면지역, 청평·포천지역, 연천지역, 청주북일지역으로 구분하였으며 교각도 타원과 원형으로 구분하였다. 이들로부터 세굴깊이와 수심, 접근각 도는 Fuoude수 등주요 인자들과의 관계를 도출하였으며 또한 기존의 제안된 세굴공식에 이들을 적용시켜 세굴깊이를 산정하였다. 또한 실측된 세굴깊이와 비교하여 우리 나라에 적용가능한 세굴공식을 제안하였다.