• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제2권1호
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• pp.42-53
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• 2015

수제군 주변의 유동장 및 지형학적 변화에 대한 수리학적 효과를 분석하기 위하여, 본 연구는 영천강 만곡부에 설치된 저수 수제군 주변의 하도지형 특성의 변화에 대하여 모니터링과 수치모의를 수행하였다. 연구 대상지는 연장 190m로서 2008년 3월에 저수 수제군이 설치되었다. 현장 모니터링을 2008년 5월부터 2014년 4월까지 수행하였다. 설계된 수제 높이 보다 홍수시 수위가 더 높아져도 수제는 하안으로부터 흐름을 하도의 중심으로 밀어낸다. 따라서, 만곡부의 하도 안정을 위하여 설치된 수제군은 어느 정도 효과적으로 수리적 기능을 수행하고 있다. 시간의 경과에 따라 주수로가 하도의 중심으로 이동하면서 안정되었으며, 국소세굴에 의하여 수제 선단부 주변에 소가 형성되었다. 또한, 수제 사이에는 유사가 퇴적되었고, 하도에는 여울-소가 형성됨으로써 부수적으로 수제가 하도의 지형적 측면에서 다양한 물리적 특성을 창출함을 확인하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제3권2호
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• pp.147-154
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• 2003

본 연구에서는 수리모형실험을 통하여 원환 설치 전 후 교각 주위의 수리특성을 분석하였다. 하천 흐름에서 교각 전 후의 수위 변화를 분석한 결과, 교각 전면부에서 원환 설치 전 후의 수위차는 약 0.2cm, 교각 후면부에서 원환 설치 전 후의 수위차는 약 0.1cm로 거의 변화가 없었다. 따라서, 원환이 하천 흐름에 장애가 되지 않는 것으로 판단되었다. 또한, 교각 전 후의 유속 변화를 분석한 결과, 교각 전 후면부에서 원환 설치 전 후의 흐름방향 유속(u)과 횡방향 유속(v)은 변화를 보이지 않았으며, 교각 전면부에서 연직방향 유속(w)은 수심비(y/D)가 0.33인 지점에서 약 16.72% 최대감소효과를 나타냈으며, 교각 후면부에서 연직방향 유속(w)은 수심비(y/D)가 0.67인 지점에서 약 15.83% 최대감소효과를 나타내었다. 원환을 설치했을 경우 교각 주위에서 세굴을 일으키는 하강류의 발생을 억제함으로써 국부세굴심을 감소시킬 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.317-317
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• 2015

강이나 하천에 이수 및 치수의 목적으로 소규모 댐이나 보 등의 수리구조물을 설치한다. 수리구조물의 상하류부에는 하천 하상의 극심한 침식인 국부세굴현상을 방지하여 수리구조물의 안정성을 확보하기 위해 하상보호구조물을 설치하는데, 특히 하류부에 설치하는 하상보호구조물에는 크게, 다양한 형식과 크기의 물받이공, 에너지 감세공, 그리고 끝턱구조물 등이 이에 속한다. 지금까지 국내 외 수리구조물 설계지침에서는 하상보호공의 적절한 길이규모를 산정하기 위한 다양한 공식이 개발 및 적용되었지만, 최근 들어 다양한 목적을 위해 복잡해진 수리구조물의 형식과 다양한 운영방식에 따른 수리학적 분석내용이 적절하게 반영되지 않은 경험공식이 대부분 적용되었다. 따라서 예상보다 매우 큰 하상유실이 발생 하여, 하상보호구조물의 설치역할을 제대로 수행하지 못하고 오히려 수리구조물의 안정성에 위협을 주는 주요한 요인이 되었다. 그리고 최근 국내에는 4 대강 유역에 16개 중 대규모의 다목적 보가 설치되었으나 앞서 언급한 바와 같이 미흡한 설계지침을 기반으로 설치된 보 및 하상보호구조물의 기능이 저하되어 극심한 세굴현상이 발생하였다. 또한 이를 보강하기 위한 추가적인 공사 등으로 경제적인 손실을 야기하였다. 반면 외국의 최근 설계지침에는 하상보호구조물 하류부에서 발생하는 평형최대세굴심의 규모를 고려하거나 흐름 및 난류분포를 고려한 수리학적 분석이 반영되어 있지만 국내 설계지침에는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존 국내 설계지침의 한계를 조사하고 현재 외국에서 적절하게 제안되어 적용 중인 하상보호구조물 설계지침을 검토하였다. 특히 수리학적 거동특성과 유사분포 특성이 고려된 최대세굴심 산정공식과 설계지침을 검토하였고, 평형상태에 도달한 세굴공 내에서의 수리학적 특성을 고려하여 하상보호구조물의 길이를 적절히 산정할 수 있는 기존 연구결과를 토대로, 하상보호구조물 길이 산정공식을 제안하였다. 본 연구에서 검토된 외국 설계지침과 함께 수리학적 거동특성이 고려된 하상보호구조물의 길이 산정공식은, 향후 수리구조물의 안정성 확보를 위한 하상보호구조물의 설계에 반영될 필요가 있으며, 이를 통해 수리구조물의 효율적이고 경제적인 유지관리를 위해 적절히 활용될 수 있다.

• 한국산림과학회지
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• 제79권3호
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• pp.269-277
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• 1990

황폐계류(荒廢溪流)에서 발생하고 있는 토사재해(土砂災害)의 방재대책(防災對策)을 수립할 경우 우선 검토되어야 할 것은 하상면(河床面)의 미지형변화(微地形變化)와 사방시설(砂防施設)에 의해 기대되는 하도고정(河道固定)을 예측하는 것이다. 이를 위해 실지계류(溪流)에서 발생되고 있는 하상미지형(河床微地形)의 특성과 사방시설(砂防施設)의 배치효과를 파악하고, 이어서 모형실험(模型實驗)에 의해 그 유효성을 확인하여 저(低)댐의 군적(群的)배치에 의한 하상미지형(河床微地形)의 변화에 대하여 검토하였다. 실험결과에서 저(低)댐의 군적(群的)배치가 하도고정(河道固定)에 미치는 영향은 국소세굴(局所洗掘) 방지, 유로폭(流路幅)과 퇴적역(堆積域)의 확대였다. 1. 저(低)댐 군(郡)의 배치(L'/L=1)에 의해 국소세굴(局所洗掘)을 일으키는 유수(流水)의 편류현상(偏流現象)에 대하여 댐이 유수(流水)와 토사(土砂)를 분리하여 퇴적(堆積)을 촉진시킴과 동시에 유하수(流下水)를 분산시켜 소유력(掃流力)을 감소시켰다. 따라서 횡단면변동량(橫斷面變動量)(F.A.)은 무시설(無施設)시에 비하여 약65%가 저감(低減)되었다. 2. 유로폭(流路幅)에 대한 저(低)댐군(郡)의 배치효과는 사방시설(砂防施設)의 시공구간장(施工區間長)에 비례하여 증가되었다. 전 구간에 사방시설(砂防施設)을 배치하였을 경우(L'/L=1)는 무시설(無施設)시 (L'/L=0)에 비해 1.53배 확보되었다. 3. 하도내(河道內)에 이종토사(移種土砂)가 퇴적(堆積)하기 위하여는 퇴적공간(堆積空間)이 필요하며, 퇴적토사(堆積土砂)가 안정하는 조건으로 소유력(掃流力)이 감소와 함께 퇴적역(堆積域)의 확보가 필요하다. 저(低)댐군(郡)의 배치에 의해 퇴적역(堆積域)은 약 2.10배 증가하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권3호
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• pp.241-252
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• 2016

본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용하여 수제의 설치간격과 길이변화에 따라 흐름특성과 하도의 변화 특성을 파악하였다. 최상류에 설치된 수제는 흐름의 영향을 직접 받으며, 단독 수제와 같은 특성이 있다. 또한 시간이 증가할수록 국부세굴은 흐름과 수제의 외측 가장자리가 만나는 지점에서 발생하며, 수제 상류로 이동한다. 하상토 퇴적은 통수초기에 수제 후면에서 발생하지만 시간이 지날수록 하류 전체에 걸쳐 나타난다. 최상류단 수제에서 무차원 수제 간격(L/b)이 클수록 세굴공 깊이는 작으나, 동적평형상태에 도달하였을 경우에 세굴공 깊이는 일정하게 유지되었다. L/b이 클수록 무차원 세굴심($y_s/H$)은 증가하지만, L/b이 10이상인 경우에는 독립성이 강해지면서 하류에 위치한 수제는 단독 수제와 같은 특성을 보였다. 그러나 L/b이 4이하인 경우에는 하류에 설치된 수제의 간섭을 받아 하류에 설치된 수제 상류에서 퇴적이 발생하였다. 따라서, 무차원 수제 간격이 4~10인 경우에 군수제의 역할이 감소되었다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.1-9
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• 2019

교량을 건설함에 있어 물의 흐름에 영향을 받는 교량 하부 구조물에 대한 토질 및 구조역학적 기초 분석은 충분하지만 수리현상으로 발생하는 세굴의 안정성 검토는 미흡한 실정이다. 또한 교각세굴심 산정에 있어 해외 교각세굴심 산정식을 활용하고 있기에 국내 하천의 유역 특성을 반영한 교각세굴심을 정도 높게 산정하는데 미흡하다. 본 연구에서는 현재 우리나라 하천설계 기준에 적용되고 있는 CSU(1993)공식 뿐만 아니라 세굴심 산정에 있어 불확실성을 고려하기 위하여 다른 교각 세굴심 산정식을 추가로 적용하여 세굴심을 산정한 후 각각의 공식들 간에 적용성을 검토하였다. 검토 결과 기존 사용되고 있는 9개의 교각세굴심 산정식으로 산정된 교각 세굴심 깊이와 수리 모형실험을 바탕으로 측정된 세굴심과 비교하였을 경우 SSE(%)는 최소 2.08%, 최대 91.23%, SSEn(%)은 최소 0.19%, 최대 415.91%의 차이를 보이고 있음을 확인하였다. 그 결과, 교각세굴심 산정식 간에도 많은 차이가 있음을 확인하였다. 본 연구의 결과는 향후 하천설계에 있어 정도 높은 세굴심을 산정함에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.63-75
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• 2013

평택 당진항 내항 2공구 수역은 3개의 투수성 호안으로, 그리고 내항 2공구 동측의 투기장 수역은 2개의 투수성 호안으로 둘러싸여 있다. 2010년 5월에 관측된 내항 2공구 외곽호안 내측 수역과 내항 2공구 투기장 내측 수역의 최대조차는 각각 4.70 m와 2.32 m로서, 동시에 호안 외측에서 관측된 최대조차 8.74 m의 54%와 27%에 달한다. 호안 내 외수위차와 내측 수용적 변화율간의 회귀식을 도출하고, 이 식을 이용하여 투수성 호안의 해수 유통량을 매 계산시간마다 산정하는 모듈을 EFDC 모델에 추가하여 아산만의 3차원 해수유동 수치모형을 구축하였다. 2010년 5월 13~27일의 모의기간에 대하여 주요 5개 분조($M_2$, $S_2$, $K_1$, $O_1$, $N_2$)의 합성조석과 아산, 삽교, 남양, 석문방조제의 담수방류량을 실시간으로 입력하여 해수유동을 모의하였다. 2공구 내측과 2공구 투기장 내측에서 평균고조위, 평균해면과 평균저조위의 실측치에 대한 모델치의 skill score는 96~100%로서 매우 양호한 재현율을 보인다. 투수성 호안의 해수유통을 차단한 모의결과와 비교하면, 최강유속은 주수로를 따라 0.05~0.10 m/s 증가하고, 2공구 외곽호안 외측에서 국지적으로 0.1~0.2 m/s 증가한다. 해저면 전단응력은 유속이 강한 주수로에서 0.1~0.4 $N/m_2$의 범위로 증가하고, 2공구 외곽호안 우각부 주변에서 국지적으로 0.4 $N/m_2$ 이상 증가한다. 본 연구에서 적용한 투수성 호안의 해수유통 모의기법은 대규모 투수성 호안이 유지되는 해역에서 물질의 이류 확산과 해저지형의 침식 퇴적 및 호안 주변의 국부 세굴 등을 모의 예측하는데 유용하게 적용될 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권5호
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• pp.459-468
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• 2014

수제는 일반적으로 하천에서의 흐름 방향과 유속을 제어하여 하안 또는 제방을 유수에 의한 침식작용으로부터 보호하기 위한 목적으로 설치될 뿐만 아니라 운하의 운영을 위한 충분한 수심 확보 목적으로도 이용된다. 특히 하천복원 및 자연하천 정비에 대한 관심이 커지면서 수제는 국부적인 흐름제어와 수중서식처 조성을 위한 주요 수공구조물로 제시되고 있다. 수제는 단일구조물로 설치되는 경우보다는 군수제의 형태로 설치되어 지는데 군수제의 경우 설치간격에 따라 수제역내 흐름이 다양하게 변화하기 때문에 수제간격은 군수제 설계에 있어서 가장 중요한 설계인자라 할 수 있다. 본 연구에서는 설치간격에 따라 다양하게 변화되는 수제주변 및 수제역내 흐름에 대한 검토를 통해 상향수제를 대상으로 수제설치에 따른 적절한 간격을 제시하고자 하였다. 이를 위해 주흐름영역과 재순환영역으로 구분하여 수제주변에서 발생하는 흐름을 대상으로 검토하였다. 주흐름영역은 통수능 저감으로 인해 증가된 유속이 하상안정성에 영향을 미치는 인자로 설치간격에 따른 최대유속의 변화에 대하여 검토하였다. 수제역내 재순환흐름은 수제역내 세굴 및 퇴적에 영향을 미치는 요소로서 수제역내 흐름 및 제방의 안정성에 문제를 야기시킬 수 있다. 재순환영역은 회전류의 규모와 제방부 안정성에 영향을 미치는 제방주변에서의 흐름에 대하여 분석하였으며, 수제역내 발생하는 회전류의 중심점 위치변화에 대한 비교검토를 수행하였다. 결과를 종합적으로 검토한 결과 상향수제설치에 따른 유속저감, 하상안정성확보, 수제역내역류로 인한 제방안정성 확보 등을 고려하였을 때 적절한 설치간격은 최소 4배에서 최대 6배 이내로 설치할 것을 제안하고자 한다.