• 한국수자원학회논문집
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• 제42권9호
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• pp.715-724
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• 2009

경사수제는 수위에 따라 흐름축소의 정도가 달라지기 때문에 폭이 좁은 수로나 수제설치로 인해 발생하는 수위상승으로 월류의 위험성이 있는 지점에 적용하기에 적합하다. 본 연구는 수제 선단부가 경사를 이루는 경사수제에 대한 수리실험을 수행하였다. 경사수제 실험의 주요 인자는 수제의 선단부 각도와 수심변화이며 이들 주요인자에 의한 수제주변의 유속을 LSPIV (Large Scale Particle Image Velocimetry)기법을 이용하여 측정하였다. 수제주변 흐름영역은 주흐름영역과 재순환영역으로 구분하여 분석하였다. 실험결과, 흐름중심선 변화는 환산길이에 영향이 크지 않았으나 재순환영역 폭은 환산길이가 클수록 증가하였다. 재순환영역의 길이는 환산수제길이의 약 12 $\sim$ 16배 정도 발생하였다. 주흐름영역에서의 최대유속은 상류접근유속에 1.45 $\sim$ 2.1배 내외로 수제경사에 의한 영향은 크지 않았다. 재순환영역의 역류속은 확연히 감소하는 것으로 나타나 제방부 호안에 안정된 흐름이 형성되는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.505-509
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• 2006

본 연구에서는 수위변화에 따라 흐름특성이 달라지는 경사수제의 적절한 설계를 위해 수리실험을 통해 경사수제 주변의 흐름 특성을 파악하였다. 수리실험은 $2m(B){\times}40m(L){\times}1m(H)$의 직선 수로에서 수행되었으며, 수제 주변 흐름장은 LSPIV 기법을 이용하여 측정하였다. 수심변화에 따른 수제주변 특성은 수심과 수제높이의 비 $d/h_g$를 $0.60{\sim}0.97$ 범위로 설정하여 $d/h_g$ 변화에 따른 재순환영역의 변화 특성과 본류역의 유속분포 변화를 파악하였다. 실험결과 재순환영역의 폭과 길이는 수심이 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났으며, 제방보호 길이 설정을 위한 재순환영역의 길이는 $d/h_g=0.6{\sim}0.97$에 대해 수제의 길이의 $2{\sim}4$ 배가 발생하는 것으로 나타났다. 또한 수제부근의 유속분포를 측정한 결과, 제방부근 수제역의 역류속은 평균유속의 최대 0.3 배인 것으로 나타났으며, $d/h_g=1$에 가까울수록 역류발생은 미미한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1229-1233
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• 2007

국내에서의 수제는 하안 및 제방의 보호, 유로제어 및 주운 등의 목적에 의해 설치되기 보다는 수제로 인해 발생되는 수제역(recirculation zone)의 다양한 흐름이 수중생물의 다양한 서식처 및 홍수 시 어류의 피난처 제공한다는 환경적인 목적이 지배적이다. 따라서 홍수시 하천의 통수능 감소영향이 상대적으로 작고 국부세굴에 대해 안정적인 경사형 수제에 대한 관심이 크며 몇몇 곳에서는 시공되어 졌다. 하지만 경사수제에 대한 설계기법은 현재 미미한 상태이며 선행되어져야할 구조물 주변의 흐름해석에 관한 연구도 미미하다. 이에 본 연구에서는 3차원 수치모형을 적용하여 주수로와 수제역의 흐름해석을 수행하였다. 연구내용은 수리모형변화와 수치모형실험을 병행하여 수행하여 수치모형결과를 검증하였으며 그 결과를 적용하여 경사형 수제주변의 흐름을 해석하였다. 수치모형은 Flow 3D모형을 이용하여 경사형 수제조건에 따른 흐름해석을 수행하였고 수리모형실험은 수치모형과 동일한 2가지 조건에 대해 수행하여 수치모형결과와 비교 분석 하였다. 본 연구의 목적은 경사형 수제설치로 변화되는 수제역 흐름을 3D 수치해석으로 분석하여 수제역의 환경적 효과(수중생물의 서식처 등)에 대한 기초자료를 제공하는 것이다. 연구결과, 수치모형실험은 수리모형결과와 일치하였으며 경사형 수제특성에 따라 수심별 흐름변화를 분석할 수 있었으며 기존 불투과 및 투과수제와 다른 결과를 도출하였다.