• 한국해안해양공학회지
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• 제18권4호
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• pp.283-293
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• 2006

본 연구의 목적은 금강 하구역 표층에 분포하는 점착성 퇴적물의 침식특성을 정량적으로 산정하고, 그 침식특성의 계절적 변화와 타 지역 침식특성 결과와의 비교/분석을 통한 공간적 변화를 해석하는데 있다. 또한 점착성 퇴적물의 침식특성은 퇴적물 자체의 물리 화학적 기본특성에 의해 크게 영향을 받으므로, 본 연구에서는 이러한 퇴적물의 기본특성이 침식특성에 미치는 영향에 대해서도 해석하였다. 침식실험은 균일저면 조건에서 1개 지점에 대해 계절별로(가을과 겨울) 4회씩 총 8회의 실험이 환형수조를 사용하여 수행되었으며 그 결과 저면밀도 $1.15{\sim}1.34g/cm^3$ 범위에서 침식한계전단응력(${\tau}_{ce.s}$)은 $0.12{\sim}0.36N/m^2$, 침식률 계수(${\varepsilon}_{M.S}$)는 $120.91{\sim}6.72mg/cm^2{\cdot}hr$ 범위의 값을 갖는 것으로 확인되었으며, 산정된 침식특성 매개변수들은 다른 점착성 퇴적물(Okeechobee호, Kaolinite)과 비교해 정량적으로 상당한 차이를 보였으나 금강 하구역 내에서의 계절적 변화는 미미한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권5호
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• pp.473-482
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• 2008

본 연구의 목적은 최근 끝막이 공사가 완료된 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 침식특성을 정량적으로 분석하는 것이다. 침식실험은 국내 최초로 제작되고 그 타당성이 검증된 전북대 환형수조를 이용하여 각기 다른 밀도를 갖는 균일저면 조건하에서 수행되었으며, 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 침식한계전단응력 및 침식률계수가 정량적으로 산정되었다. 한편, 일반적으로 점착성 퇴적물의 침식특성은 퇴적물의 물리.화학적 기본특성에 따라 크게 변화하므로, 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 이러한 특성 또한 조사되었으며, 이와 연계하여 침식특성이 해석되었다. 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 경우에, 저면밀도 $1.17{\sim}1.34g/cm^3$ 범위에서 침식한계전단응력은 $0.26{\sim}0.52N/m^2$로 로그함수적으로 증가하였으며, 침식률계수는 $14.28{\sim}6.02mg/cm^2\;hr$ 범위로 지수함수적으로 감소하였다. 산정된 침식 매개변수들은 타 지역 점착성 퇴적물과 또한 비교/분석되었으며, 그 값은 정량적으로 지역마다 크게 다른 것으로 나타났다. 특히 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 침식한계전단응력은 군산해역 퇴적물보다는 크며, 시화호 퇴적물과는 유사한 것으로 나타났으며, 반면에 새만금 인공호 퇴적물의 침식률계수는 군산해역 퇴적물보다는 작은 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1B호
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• pp.125-135
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• 2008

본 연구의 목적은 금강하구의 표층에 분포하는 점착성 퇴적물의 침식매개변수를 정량적으로 산정하는 것이다. 또한 본 연구는 침식매개변수들의 금강하구역 내에서의 지엽적 계절적 변화에 대한 조사와 타 지역 분석 결과와의 비교/분석을 통한 공간적 변화에 대한 조사를 포함한다. 점착성 퇴적물의 침식특성은 기본적으로 퇴적물 자체의 물리 화학적 특성에 의해 크게 영향을 받으므로, 본 연구는 또한 퇴적물의 이러한 기본특성이 침식특성에 미치는 영향에 대한 정성적 분석을 포함한다. 침식실험은 전북대 환형수조를 이용하여 균일저면 조건하에서 수행되었으며, 저면밀도와 바닥전단응력을 변화시키면서 총 16회의 실험이 수행되었다. 실험결과에 따르면, 금강하구역 점착성 퇴적물은 저면밀도 $1.14{\sim}1.38g/cm^3$ 범위에서 침식한계전단응력(${\tau}_{ce,s}$)은 $0.19{\sim}0.41N/m^2$, 침식률 계수(${\varepsilon}_{M,s}$)는 $54.26{\sim}7.70mg/cm^2{\cdot}hr$ 범위의 값을 갖는 것으로 나타났다. 또한 산정된 침식 매개변수들은 타 지역 점착성 퇴적물과 비교시 정량적으로 그 값이 크게 다른 것으로 나타났으나, 금강하구역 내에서의 지엽적/계절적 변화는 미미한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.177-177
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• 2011

환형수조는 점착성 퇴적물의 침/퇴적실험을 위한 실험장치로서, 수조내부의 수면과 접하여 회전하는 상부링(top ring)의 마찰력에 의해 흐름이 생성되며, 시간의 제약없이 흐름조건을 동일하게 만들 수 있다는 큰 장점을 갖는다. 그러나 환형수조는 원주유속의 속도차이 및 원심력으로 인한 2차 순환류가 형성되어 바닥전단응력이 불균일해지는 단점을 가지고 있으며, 이러한 이유로 인하여 환형수조를 이용한 침/퇴적실험 수행시 수조의 외벽부근에서 더 큰 침식이 발생한다. 따라서, 2차 순환류의 발생을 줄이고 바닥전단응력의 분포를 균등하게 하기 위해 양방향 회전(환형수조의 몸체를 상부링의 회전방향과 반대방향으로 회전)이 가능한 환형수조가 고안되었는데, 이러한 방법으로 2차 순환류의 크기를 저감시키고, 바닥전단응력을 균일하게 만들 수 있다. 한편, 환형수조의 양방향 회전(counter-rotation)은 현장용 환형수조에는 적용될 수 없는 단점을 갖는다. 현장실험에서는 바닥면이 없는 현장용 환형수조를 해저면에 거치시켜 자연상태의 비교란 퇴적물 시료를 저면으로 형성시키는데, 바닥면이 존재하지 않는 환형수조 본체는 회전시킬 수 없으므로 양방향 회전을 통한 2차 순환류의 저감 및 바닥전단응력 균일화의 효과를 기대할 수 없다. 이러한 이유로 환형수조의 양방향 회전은 단지 실내실험용 환형수조에만 적용된다. 이에 본 연구에서는 환형수조 본체를 회전시키지 않고 수조의 측벽과 상부링의 각도 조절을 통해 수조단면의 형상을 변화시켜 2차 순환류를 저감시키고 바닥전단응력을 균등하게 하는 방법에 대한 연구가 수행되었다. 이 방법은 본체의 회전이 필요 없으므로 현장용 환형수조에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 실험장치의 구조가 단순해져 실험장치의 제작비가 절감될 수 있다. 또한 원주속도에 수직한 단면에서 속도구배가 감소되어 2차 순환류가 저감됨과 동시에 바닥전단응력이 균등하게 됨으로서 양방향 회전시와 동일한 효과가 얻어질 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국해양공학회지
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• 제25권1호
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• pp.14-21
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• 2011

The purpose of this study is to quantify the erosional parameters, such as the critical shear stress for erosion and the erosion rate coefficient for cohesive sediments from the Mokpo coast. Using Chonbuk annular flume, five erosion tests were conducted under the uniform bed condition but a different bed density respectively. Erosion test results for Mokpo sediments have shown increases in the range of $0.16{\sim}0.43\;N/m^2$ but decreases exponentially in the range of $272{\sim}4.64\;mg/cm^2{\cdot}hr$ for the given bed shear stress of $1.14{\sim}1.34\;g/cm^3$. The erosional parameters of Mokpo sediments are found to vary remarkably in quantity compared with those for cohesive sediments from other sites. On the whole, the value of Mokpo coast sediments appears to be similar to Kunsan sediments but smaller than Saemankeum and Okeechobee sediments. On the other hand, Mokpo sediments have been shown to be larger than Saemankeum and Okeechobee sediments but smaller than Kunsan sediments.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.176-176
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• 2011

환형수조는 점착성 퇴적물의 이송특성 연구를 위해 가장 선호되는 실험 장치로 알려져 있다. 과거 많은 연구자들은 퇴적물의 이송특성, 특히 침식/퇴적 특성 조사를 위해 주로 수로를 이용한 실험적 연구를 수행하였는데, 최초의 실험적 연구들은 주로 직선수조에서 수행되었다. 그러나 입자간의 응집이 중요한 역할을 하는 점착성 퇴적물의 경우에, 직선수조 끝단에서의 자유낙하 및 재순환 펌프의 날개에 의해 응집된 토사가 쉽게 분리될 수 있어 그 타당성이 의문시 되어 왔으며, 이러한 단점을 보완하기 위해 환형수조가 고안되었다. 환형수조는 수면과 접하여 회전하는 상부링의 마찰력에 의해 흐름이 생성되기 때문에 시간의 제약 없이 흐름조건을 동일하게 만들 수 있다는 큰 장점을 갖는다. 그러나 환형수조는 원주유속의 속도차이 및 원심력으로 인한 2차 순환류를 형성시켜 반경 방향(radial direction)에서의 바닥전단응력을 불균일하게 하는 단점을 갖는다. 이러한 2차 순환류와 바닥전단응력의 불균일을 저감시키기 위하여 환형수조의 몸체를 상부링의 회전 방향과 역방향으로 직접 회전시키는 방법이 채택되어져 왔다. 한편, 환형수조의 상부링과 몸체를 서로 역방향으로 동시에 회전시키는 양방향 회전(counter-rotation)의 적용을 위해서는 2차 순환류가 최소가 되며 바닥전단응력이 균일해지는 최적 회전속도비에 대한 분석은 필수적 사항이다. 이를 위하여, 상부링과 몸체의 회전속도에 따라 변화하는 수조내부의 흐름특성 및 평균바닥전단응력에 대한 연구가 선행되어야만 한다. 이에 본 연구에서는 전산유체역학을 이용하여 전북대에 설치된 환형수조의 상부링과 몸체의 회전속도에 따라 변화하는 수조내부에서의 흐름특성 및 바닥전단응력에 대한 분석이 수행되었다. 또한, 이를 기초로, 환형수조의 최적 회전속도비 산출을 위한 연구가 수행 중에 있다. 이러한 결과들은 추후 환형수조를 이용한 점착성 퇴적물의 침식/퇴적 등과 같은 이송특성 연구시, 퇴적물에 작용하는 흐름조건의 정밀산정을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.159-165
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• 2012

본 연구에서는 환형수조를 이용한 일련의 퇴적실험을 수행하여, 국내 최초로 자연 점착성 퇴적물 시료에 대한 퇴적 매개변수가 정량적으로 산정되었다. 퇴적실험을 위해 광양만이 대표 해역으로 선정되어 시료가 채취되었으며, 퇴적실험은 초기농도가 동일한 조건에서 바닥전단응력의 크기만을 변화시키면서 총 18회의 실험이 수행되었다. 퇴적실험결과, 광양만 갯벌 점착성 퇴적물의 최소전단응력 ${\tau}_{bmin}$과 퇴적률 매개변수들 ${\sigma}_1$, $({\tau}_b^*-1)_{50}$은 각각 $0.11N/m^2$, 0.68, 0.85로 산정되었으며, 과거 타 연구결과와의 비교검토를 통하여 본 실험에서 도출된 결과의 타당성이 입증되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.105-112
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• 2015

본 연구에서는 환형수조를 이용한 침식실험을 통하여 국내 최초로 자연시료를 이용한 퇴적저면 침식특성이 정량적으로 산정되었다. 새만금 점착성 퇴적물을 이용한 실험이 수행되었으며, 퇴적저면 형성을 위한 압밀시간을 변화시켜가며 총 4회의 침식실험이 수행되었다. 침식실험 결과에 따르면, 저면전단강도 ${\tau}_s$는 압밀시간 및 저면의 깊이가 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 잉여전단응력 ${\tau}_b-{\tau}_s$에 따른 침식률은 로그함수 형태로 증가하는 것으로 나타났으며, $0.2N/m^2$ 이하의 잉여전단응력 구간에서는 잉여전단응력이 작아질수록 침식률이 급격하게 작아지는 경향을 보였다. 본 연구결과는 타 지역의 연구결과와 비교/분석되었으며, 그 정량적 값은 지역적으로 큰 차이를 보이는 것으로 나타났다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.434-442
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• 2015

본 연구에서는 자연시료에 대한 퇴적 매개변수를 정량적으로 산정하기 위하여, 환형수조를 이용한 퇴적실험이 수행되었다. 퇴적실험을 위해 마산항이 대표 해역으로 선정되어 시료가 채취되었으며, 퇴적실험은 초기농도가 동일한 조건에서 바닥전단응력의 크기만을 변화시키면서 총 18회의 실험이 수행되었다. 퇴적실험 결과, 마산항 갯벌 점착성 퇴적물의 최소전단응력 ${\tau}_{bmin}$과 퇴적률 매개변수 ${\sigma}1$ 및 $({\tau}_b^*-1)_{50}$은 각각 $0.10N/m^2$, 0.54, 0.87로 산정되었으며, 과거 타 연구결과와의 비교 검토를 통하여 본 실험에서 도출된 결과의 타당성이 입증되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.1181-1190
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• 2014

본 연구에서는 환형수조를 이용한 침식실험을 통하여 국내 최초로 퇴적저면의 침식매개변수들이 정량적으로 산정되었다. 퇴적저면은 고농도의 고령토 슬러리를 기 설정된 시간 동안 압밀시켜 조성되었으며, 각기 다른 압밀구조를 갖는 퇴적저면 조건 하에서 총 4회의 침식실험이 수행되었다. 침식실험 결과에 따르면, 흐름전단응력 ${\tau}_b$에 대한 저항력을 나타내는 저면전단강도 ${\tau}_s$는 압밀시간 및 저면(퇴적층) 깊이가 깊어짐에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 한편, 침식률${\epsilon}$은 흐름전단응력과 저면전단강도의 차로 주어지는 잉여전단응력 ${\tau}_b-{\tau}_s$과 상관성이 매우 큰 것으로 나타났는데, ${\tau}_b-{\tau}_s{\leq}0.1N/m^2$인 경우에 침식률의 로그 값은 잉여전단응력과 선형적 관계에 있으나, ${\tau}_b-{\tau}_s{\leq}0.1N/m^2$인 조건에서는 잉여전단응력이 작아질수록 침식률이 급격하게 작아지는 경향이 있는 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서는 과거 연구결과와의 비교검토를 통하여 본 침식실험 결과에 대한 타당성이 입증되었으며, $0.1N/m^2$ 이하의 잉여전단응력 구간에서 침식률을 보다 잘 표현할 수 있는 새로운 침식률 산정식이 제시되었다.