• 대한지리학회지
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• 제42권4호
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• pp.506-525
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• 2007

기반암 하상의 침식현상은 지형발달의 1차적인 통제 요소이다. 그러나 기반암 침식과정에 대한 연구는 오랜 시간 동안 지체되어 왔다. 이러한 지체는 실험하도에서의 결과를 기반암 하천에 적용시키는데 있어서의 스케일링 문제 등에 기인한다. 기반암 하상에 대한 침식 통제 변수에 대한 조사의 일환으로 마식과정에 대한 물리적 실험에서의 기반암면의 변화 과정이 연구되었다. 18개의 기반암 시료들이 다양한 퇴적물 양과 퇴적물 입자 크기에 의해서 마식되었다. 3차원적인 기반암면의 변화는 고해상도 3차원 스캐너를 이용하여 기록되었다. 기반암 시료의 표면 변화를 파악하기 위하여 다양한 방식을 사용하였으나, 거칠기의 변화와 기반암면의 전반적인 변화를 단일한 방식으로 나타낼 수 있는 방식은 파악되지 않았다. 음영기복도와 기복도에 의하면 마식은 횡단면 곡선상의 중심부와 종단면 곡선상의 상부와 하부 말단에서 시작되어 성장하는 것이 일반적인 경향으로 나타났다. 표면의 전반적인 형상에 있어서는 앞서 지적한 마식의 공간적 분포의 영향으로 종단면에 있어서는 평탄화가 나타났다. 횡단면의 경우 기울기가 증가하는 것이 우세하였다. 표면의 거칠기 정도는 일반적인 경향을 발견하기 어려웠으며, 일반적으로 추정되어진 마식에 따른 거칠기 감소가 나타나지는 않았으며, 암석에 따라서 서로 다른 결과가 나타났다. 주사전자현미경(SEM)을 이용한 분석에 의하면 기반암의 일반적인 특성보다는 조암 광물의 미세구조(microstructure)가 마식의 공간적인 유형과 거칠기 변화에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권6A호
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• pp.355-367
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• 2012

전국 농촌에 산재되어 있는 많은 수로교가 노후화되어 보수 보강 및 리모델링이 필요한 실정이다. 수로교는 농촌의 경관에 일부분을 차지하고 있으나 지금까지 본연의 기능 위주로 설계되어 구조물별 특징없이 소규모의 연속화된 구조적 특성을 가지고 있어 단조로운 경관요소를 이루고 있다. 따라서 기능과 안전 및 경관을 함께 고려한 수로교의 리모델링 설계가 요구되고 있어 본 연구에서는 이를 위한 실제 적용가능한 설계대안을 제시하고자 하였다. 수로교 설계대안을 제시하기 위하여 교량의 미학적 원리를 바탕으로 상하부구조의 형태과 배치, 색채와 문양 등을 미학적 설계요소로 표현하였으며 제시된 설계대안은 주변경관과 함께 지역적 맥락에 적합하도록 하였다. 본 연구에서 제시된 수로교 개보수 설계 대안 가이드라인은 농촌지역의 경관에 어울리도록 노후 수로교에 대한 개보수계획을 수립하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 수산해양기술연구
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• 제34권3호
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• pp.274-282
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• 1998

그물실의 직경과 발 길이의 비율 d/l이 선망의 침강 운동에 어떤 영향을 끼칠 것인가를 해명하기 위해서 그물실의 직경은 0.45mm(PES 28 tex${\times}$2${\times}$2)의 것으로 모두 같고, 발 길이는 4.3, 5.0, 5.5, 6.0, 6.6 및 7.7mm로 각각 다르게 편망된 6종류의 무결절 그물감을 사용해서 뜸줄의 길이 450cm, 그물의 폭 85cm가 되도록 제작하고 뜸 160g과 발돌 50g을 매달아서, 각각 I,II,III,IV,V및 Ⅵ형 그물이라고 했다. 회류 수조의 수로 상에 투망 장치를 설치해서 정지 상태의 수중에 선망 그물을 투망하고 상방과 측면에 설치한 비디오 카메라를 사용하여 그물의 침강과정을 촬영 톡화했으며, 그물에 표시한 측정점의 좌표를 화상 해석 장치로 읽고 실험 값을 구했다. 그리고, Runge-Kutta-Gill법에 의한 연립 미분방정식 해법을 이용하여 수치 해석을 행하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 1.그물 아랫자락의 침강속도는 d/l이 가장 작은 Ⅵ형 그물이 가장 빠르고, V,IV,III,II및 I형 그물 순으로 늦게 나타났다. 2.그물 벽에 대한 저항 계수는 d/l의 크기에 의존하여 $K{\arg}$=0.081$(d/l)^-0.5$의 관계식으로 나타낼 수 있었다. 3.그물 다발의 저항 계수는 d/l의 크기에 의존하지 않은 $C_R=0.91(\frac{p}{$p_u$})$의 관계식으로 나타낼 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.85-93
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• 1991

실트질 접토의 심강(沈降) 특성(特性)에 미치는 초기농도(初期濃度)($C_o$) 및 저면전단응력(底面剪斷應力)(${\tau}_b$)의 효과에 대한 연구를 하기 위해 황해안 영광해역에서 채취한 실트질 점토를 사용하여 순환식 개수로에서 퇴적실험(堆積實驗)을 하였다. 상대농도(相對濃度) $C/C_o$(C=수심 평균한 농도) 및 상대평형농도(相對平衡濃度) $C_{eq}/C_o$($C_{eq}$=평형상태에서 수심 평균한 농도)는 저면전단응력(底面剪斷應力)에 강하게 좌우되며, 초기농도(初期濃度)에는 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났고, 또한 이들 값은 저면전단응력(底面剪斷應力)이 클수록 증가하였다. 황해안 영광해역 퇴적물(堆積物)의 퇴적한계저면전단응력(堆積限界底面剪斷應力)의 최소치는 ${\tau}_{bmin}{\simeq}0.017N/m^2$, 퇴적한계저면전단응력(堆積限界底面剪斷應力)의 최대치는 ${\tau}_{bmax}{\simeq}1.25N/m^2$이며, 이들 값은 퇴적물(堆積物)의 구성성분에 강하게 좌우된다. ${\tau}_b{\geq}{\tau}_{bmin}$ 범위에서 상대농도(相對濃度)($C_{eq}/C_o$)와 겉보기 중앙심강속도(中央沈降速度)($W_{s50}{^{\prime}}$)에 대한 식을 유도하였다. 겉보기 중앙심강속도(中央沈降速度)는 초기농도(初期濃度)보다 저면전단응력(底面剪斷應力)에 훨씬 더 강한 영향을 받고, 저면전단응력(底面剪斷應力)이 증가할수록 지수적으로 감소하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5B호
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• pp.467-474
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• 2011

토석류는 산간지역에서 발생할 수 있는 가장 위험한 자연현상 중 하나이다. 토석류로 인한 배수구조물의 통수능 저하는 도로의 파괴뿐만 아니라 인명과 재산의 피해를 야기시킬 수도 있다. 이러한 토석류 피해를 막기 위한 배수구조물의 진보된 설계 기술을 개발하기 위해서는 토석류의 유사체적농도 그리고 접근 수로와 배수로의 경사를 포함하는 다양한 조건에 대해서 토석류의 흐름 거동을 이해하고 정확하게 재현할 수 있어야 한다. 이 연구에서는 경사 변화점을 갖는 일정한 폭의 사각형 수로에서 일련의 토석류 실험을 실시하였다. 실험수로는 $15^{\circ}{\sim}30^{\circ}$의 경사조절이 가능한 접근수로와 전형적인 배수로를 재현하기 위한 $0^{\circ}{\sim}12^{\circ}$의 경사조절이 가능한 하류부 배수로로 이루어진다. 실험은 서로 다른 수로의 경사와 유사체적농도의 조합으로 구성된 전체 22개의 실험조건에 대해서 수행하여 이들 실험 변수들이 토석류의 흐름 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 실험결과는 먼저 동일 유량 조건에 대해서 토석류 흐름은 물 흐름에 비해서 유사체적농도에 따라서 약 50%에서 150%정도 수심이 크게 형성되는 것으로 나타났다. 실험결과는 배수로에서 토석류의 흐름 거동과 퇴적의 시간적 변화 특성이 접근수로 및 배수로의 바닥경사 그리고 유사체적농도 특성에 지배됨을 정량적으로 보여준다. 아울러 실험 자료에 근거해서, 토석류의 퇴적을 방지할 수 있는 배수로의 최적 경사를 결정할 수 있는 로지스틱 모형을 개발하였다. 이 로지스틱 모형은 우수한 정확도로 배수로에서의 토석류 퇴적 유무를 판별할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권9호
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• pp.863-872
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• 2008

본 연구에서는 환형수조를 이용한 일련의 퇴적실험을 수행하여, 염수조건(32 %o)에서의 고령토 퇴적물의 퇴적특성 산정 및 퇴적특성에 미치는 초기농도의 영향을 분석 검토하였다. 바닥전단응력을 변화시키면서 각기 다른 3가지 초기농도조건(1000, 5000, 15000 ppm)에서 총 37회의 퇴적실험이 수행되었으며, 퇴적실험 결과로부터 염수조건에서 고령토 퇴적물의 최소전단응력(또는 퇴적한계전단응력; ${\tau}_{bmin}$)과 퇴적률 매개변수들(${\sigma}_1,\;({\tau}^*_b-1)_{50},\;{\sigma}_2,\;t_{50}$)의 정량적 산정 및 초기농도와 염도의 영향에 대한 정성적 분석이 수행되었다. 그 결과, ${\tau}_{bmin},\;{\sigma}_1$ 및 $({\tau}^*_b-1)_{50}$은 각각 0.147, 0.74, $0.65N/m^2$로 산정되었으며, 과거 타 연구결과와의 비교 검토를 통하여 본 실험에서 도출된 결과의 타당성이 입증되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.221-229
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• 1992

퇴적물(堆積物)의 형태(形態), 함수비(含水比) 및 저면전단응력(底面剪斷應力)(${\tau}_b$)이 미세퇴적물(微細堆積物)의 부상특성(浮上特性)에 미치는 영향을 연구하기 위해 순환식 개수로에서 부상실험(浮上實驗)을 하였다. 시료는 한국(韓國)의 서해안(西海岸)에 위치한 영광해역과 남동해안(南東海岸)에 위치한 영도해역에서 채취한 것을 사용하였다. 퇴적물(堆積物)의 종류 및 함수비의 크기에 따른 부상한계저면전단응력(浮上限界底面剪斷應力)(${\tau}_c$)이 유추되었다. 동일한 시료에 대해서 함수비(含水比)가 클 수록 상한계저면전단응력(浮上限界底面剪斷應力)은 감소하였으나, 부상량(浮上量)은 증가하였다. 퇴적물(堆積物)의 부상(浮上)은 퇴적물(堆積物)의 함수량(含水量)에도 크게 좌우되지만, 입자간(粒子間)의 결합력(結合力)(점참력(粘着力))을 특징짓는 퇴적물(堆積物)의 형태(形態)에도 강하게 지배되었다. 한 방향 흐름장에서 부상한계저면전단응력(浮上限界底面剪斷應力)은 파-흐름 공존장에서의 부상한계저면전단응력(浮上限界底面剪斷應力)보다 약 4배 이상 크게 나타났다. 저면전단응력(底面剪斷應力)이 작을 경우에는 실험초기(實驗初期)에 급부상(急浮上)한 후 시간이 경과할 수록 저면의 경화로 인해 부상량(浮上量) 어느 일정치에 가까와지고 있으나, 저면전단응력(底面剪斷應力)이 클 수록 시간의 경과에 따라 저변의 연약화로 인해 부상량(浮上量)도 계속적으로 증가하였다. 각(各) 실험(實驗)에 대한 초기(初期) 부하율(浮上率) $E={\alpha}_3({\tau}_b/{\tau}_c-1)^{\beta}$ (${\alpha}_3$, ${\beta}$ = 경험적 상수)을 평가하였으며, 동일한 시료에 대해서는 함수비(含水比)가 클 수록 ${\alpha}_3$와 ${\beta}$ 값이 증가하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권3호
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• pp.265-276
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• 2007

홍수터에 식생된 하도에서 수리학적 특성의 이해는 하천복원사업을 계획하거나 홍수터를 관리하는데 중요하다. 본 연구에서는 길이 16 m，폭 0.8 m 의 실험수로에 인공식생을 이용하여 수리학적 특성변화를 분석하였다. 실험수로 단면은 단단면과 복단면으로 구분하였다. 하상경사는 0.5 %，유량은 $0.2\;m^3/s\;{\sim}\;0.4\;m^3/s$ 범위이고，수심비，식생밀도, 식생 위치를 변화시키면서 실험을 수행하였다. 단단면 수로 저면에 식생하였을 경우 수심비가 약，3.5 이상부터는 식생에 의한 수위 증가는 거의 없는 것으로 관측되었다. 복단면 홍수터에 관목을 식생 할 경우 수위 상승량은 최대 6% 정도이며，저수로 내 유속은 식생전의 단면평균유속에 비하여 약 25% ${\sim}$ 85% 정도로 증가하였다. 홍수터 식생에 의한 저수로 유속 증가량은 식생밀도와 비례하고 수심비와는 반비례한다. HEC -RAS 및 RMA-2 모형을 이용하여 산정된 식생 구간의 조도계수 범위는 단단면의 경우 0.055 ${\sim}$ 0.14 이며， 복단면에서는 0.063 ${\sim}$ 0.085 정도로 산정되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권2호
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• pp.153-165
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• 2010

Large-Scale Particle Image Velocimetry (LSPIV)는 Particle Image Velocimetry (PIV)를 실험실내의 비교적 규모가 큰 흐름이나 하천에서의 표면유속장의 측정 등 넓은 영역에 적용할 수 있도록 확장시킨 것이다. LSPIV는 PIV의 구성요소를 포함하여 추적자 투하, 조명, 촬영, 이미지 변환, 이미지 처리 및 후처리의 여섯 단계로 구성된다. 본 연구에서는 LSPIV의 모바일 버전인 MLSPIV를 이용하여 하천에서의 유속측정시 각 단계별로 발생가능한 오차성분을 정의하였고, 기존의 연구 결과를 바탕으로 오차의 영향이 정량적으로 밝혀진 것을 정리하였다. 각 단계별로 오차 발생요인을 조사한 결과 27개의 성분오차성분을 파악하였다. 이중에서 5개의 오차요소는 기존에 연구가 진행되었고, 7개의 오차요소는 본 논문에서 적용시의 MLSPIV에는 그 효과가 미치지 않는 것으로 파악하였다. 나머지 15개의 오차성분 중 4가지 오차성분- 샘플링시간, 이미지 해상도, 추적자의 성질, 바람-에 대해서 유속산정시 미치는 영향을 파악하기 위하여 개수로 실험장치를 이용한 실내시험을 실시하였다. 이미지 프로세싱에 이용한 이미지수로부터 나타나는 유속계산 오차를 조사한 결과 이미지의 개수가 50매 이상인 경우는 이로 인한 오차가 1 % 이하로 감소함을 파악하였다. 촬영된 이미지의 해상도가 유속계산시 미치는 영향을 조사하기 위해 세 가지 이미지 해상도로 변화시키면서 유속측정 오차를 분석한 결과 저해상도의 이미지를 이용한 경우 고해상도 이미지를 이용한 경우와 비교하여 3 % 가량의 차이를 나타내었다. 추적자의 성질과 바람의 영향에 대해서는 흐름의 평균유속이 큰 경우에는 바람이 추적자에 마치는 영향이 현격히 줄어듬을 보이고 있다. 즉, 유속이 증가함에 따라 바람의 영향은 감소하나, 바람의 영향을 최소화시키기 위해서는 가급적 비중이 큰 물질(0.5

• 대한토목학회논문집
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• 제37권5호
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• pp.775-786
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• 2017

유사량 자료는 하천을 유지 관리하기 위하여 지속적으로 확보할 필요가 있다. 최근 해외에서는 유사량 자료 확보의 효율성 제고를 위해 초음파도플러유속계를 이용하여 간접적으로 유사량을 관측하는 연구가 시도되고 있다. 그러나, 기존 연구의 경우 주파수가 낮은 저주파 초음파도플러 유속계를 이용하여 대하천 및 실제 하천에서만 연구가 수행되었다. 이에 본 연구에서는 3 MHz의 높은 주파수가 적용된 수평초음파도플러유속계(H-ADCP)를 유량과 유사량 통제가 가능한 실험수로에 적용하여 획득한 신호대잡음비(SNR)를 이용하여 입경에 따른 초음파의 반사특성을 규명하고, 대하천을 기반으로 개발된 신호대잡음비 보정 알고리즘의 적용성 검토를 실시하며, 보정된 신호대잡음비를 활용하여 실험수로 규모의 하천에서 유사량 측정 가능성을 검토하였다. 이를 위해, 레이저부유사측정기(LISST-100X)를 활용하여 실측 부유사농도 데이터를 획득하고 신호대잡음비와의 상관관계를 분석하였다. 또한, 수로 전 단면에 균일한 유사를 공급하기 위해 실험수로 규격에 맞게 유사공급장치를 제작하였으며, 초음파 반사특성 규명을 위해 입경이 다른 두 종류의 유사(Silt, Sand)를 활용하여 실험을 수행하였다. 기존 신호대잡음비 보정 알고리즘을 실험수로 측정결과에 대해 적용성 검토를 실시한 결과, 적절한 보정 결과를 보여 보정 알고리즘이 실험수로 규모에도 적용 가능함을 확인하였으며, 보정된 신호대잡음비와 부유사농도 사이의 상관관계 경향을 분석한 결과, 실트와 모래에 대해 전체적으로 일정한 연관성을 보여, 향후 추가적인 연구를 통해 신호대잡음비를 이용한 간접적인 유사량 관측이 가능할 것으로 사료된다.