• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.168-168
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• 2015

자연하천의 주요한 특징 중 하나인 하천의 사행은 직선수로에서 예측되는 유속분포를 왜곡시키며 매우 복잡한 흐름구조를 형성한다. 이는 하상 경계면에서 발생하는 전단응력 분포의 변화를 야기하는데 하상 경계면에서의 전단응력은 다양한 경험적 관계에 의존하는 유사이동의 한계 소류력 산정 및 오염물질 거동해석의 분산계수 산정에 많은 영향을 미치게 된다. 물리적인 관측을 통한 하상 경계면에서의 전단응력의 관측은 다소 제한적이며 많은 비용을 요구한다. 따라서 하상 경계면에서 발생하는 전단응력의 경우 수심의 20% 이하의 연직 유속분포를 벽법칙에 적용하여 추정하는 방법이 주로 이루어지고 있다. 벽법칙을 이용한 하상 경계면의 전단응력을 계산하는 경우 대수중복층의 유속 분포 $u/u^*=(1/{\kappa})ln(zu^*/{\nu})+B$에서 무차원상수 ${\kappa}$와 B의 적절한 추정이 요구되어 진다. 일반적으로 무차원상수 ${\kappa}$와 B는 수리학적으로 매끄러운 벽면에서 대략 ${\kappa}=0.4$, B=5.5로서 경험적으로 이용되고 있다. 본 연구에서는 직선수로 및 다양한 사행수로의 3차원 흐름장 모의를 수행하여 벽법칙의 대수 중복층을 따르는 주흐름 방향 유속의 연직분포를 비교하였다. 수치모의 소프트웨어로서 Linux 기반의 OpenFOAM이 사용되었으며 모델의 검증을 위해 Chang(1971)에 의해 수행 된 사행수로에서의 유속장 관측 결과와 비교하였고 수치모의 결과가 실험 관측치와 잘 일치하는 것으로 판단되었다. 수치모의에 적용 된 사행수로의 형상은 Hey(1976)에 의해 제안 된 사행하천의 지형학적 인자들 간에 관계를 이용하여 사행도 1.03에서 2.42까지 총 7개의 사행수로 지형을 생성하였다. 사행도의 변화에 따라 만곡부 정점에서 대수중복층 구간의 주흐름 방향 유속의 연직분포를 비교한 결과, 본 연구에서 생성 된 모든 사행수로에서 대수중복층 구간의 무차원 유속 $u^+$와 무차원 거리 $z^+$가 로그 분포를 따르는 것으로 나타났으나 경험적으로 사용되었던 무차원상수 B의 경우 사행도가 증가 할수록 대수적으로 감소하는 경향이 나타났다. 본 연구에서는 이러한 관계가 무차원 상수 B값에 미치는 영향을 반영하여 수리학적으로 매끄러운 벽면에서 적용이 가능한 수정된 대수중복층 식을 제시하고자 한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.4
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• pp.255-264
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• 2019

The trapezoidal ribs had been installed in the retaining wall in order to reduce to flood damage in the impingement of mountain rivers. In this study, experiments in open channel with the trapezoidal ribs on sidewall were conducted to evaluate the effect of flow resistance by the trapezoidal shape. The hydraulic flow characteristics according to the flow rates were surveyed where the wall roughness is k-type that dimensionless spacings, ${\lambda}_{nv}$, are 6, 9, and 12. The flow-resistance factors such as roughness and friction coefficients increased generally with increase of the spacing of ribs. In high flow rate the friction coefficient showed the maximum value when ${\lambda}_{nv}$ is 9. Though the trapezoidal ribs has the relatively smaller flow resistance compared to the square ribs, their form drag accounted for mean 62% of the total flow resistance. It was confirmed that the optimal spacing of trapezoidal ribs to maximize the effect of flow resistance as the wall roughness increases are 9 to 12 times of the height of trapezoidal ribs.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.614-614
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• 2012

개수로에서 혹은 수리구조물 주변에서의 흐름 및 난류 특성을 파악하기 위해서는 연직유속분포 및 수심별 평면유속분포의 측정이 필요하다. 유속분포를 측정하기 위한 방법은 음파 도플러 유속계(ADV:Acoustic Doppler Velocimetry)를 사용하는 방법과 PIV 기법을 이용하는 방법이 있다. 일반적으로 ADV는 한 지점의 유속을 시간변화에 따라 연속적으로 측정할 수 있어 난류특성의 정량적인 해석에 장점이 있으나 동시간에 여러 지점을 측정할 수 없기 때문에 난류의 공간적인 문제를 해석함에 있어서 한계가 있다. 그러나, 입자영상유속계(PIV:Particle Image Velocity)는 측정하고자 하는 단면에서 연직 횡단면의 유속분포 및 수심별 평면 유속분포 흐름장 측정이 가능하여 난류흐름의 공간적인 문제를 해석하는데 효과적일 뿐만 아니라 영상간의 시간간격을 짧게 하고, 촬영시간을 충분히 길게 한다면 개수로 내 난류특성 분석도 가능하다. 이에 본 연구의 목적은 PIV 기법을 이용하여 매끄러운 하상의 개수로에서 연직유속분포를 측정하고 그 특성을 정량적으로 분석하고자 한다. 본 연구에서는 첫째, PIV 기법을 이용하여 측정한 연직유속분포와 3차원 전자식 유속계를 이용하여 측정한 연직유속분포를 비교 분석하였다. 둘째, 후류법칙에 의해 계산된 연직유속분포와 PIV 기법을 이용하여 측정한 연직유속분포의 비교를 위해 각각의 무차원 유속분포(지점 유속/지점 마찰속도)를 계산하고 비교하였다. 마지막으로 각 흐름 조건에 따라 수심의 변화를 주어 연직유속분포를 PIV 기법으로 측정한 후 개수로의 수심변화에 따른 연직유속의 특성을 분석하였다. 분석 결과, PIV 기법을 이용하여 측정한 연직유속 성분에 비해 3차원 전자식 유속계로 측정한 연직유속 성분이 작게 나타났고 바닥에서부터 0.2h 지점까지는 무차원 유속분포(지점 유속/지점 마찰속도)가 후류법칙과 잘 맞는 경향을 보였으나 0.2h 지점부터 수표면까지는 유속이 감소하는 현상이 나타났다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.45 no.8
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• pp.783-794
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• 2012

The analysis for unsteady flow is necessary to design the hydraulic structures affected by water level and discharge changes through time. The numerical model has been generally used for unsteady flow analysis, however it is difficult to acquire field data to calibrate and validate the numerical model. Even though it is possible to collect field data for some case, high cost and labor are required and sometimes it is considered that the confidence of measured data is very low. In this case, the experimental data for unsteady flow can be used to calibrate and validate the numerical model as an alternative. Therefore, the discharge-supply system which could generate various type of unsteady flow hydrograph was developed in this study. Also, the accuracy of the unsteady flow hydrograph generated by developed dischargesupply system in the experiment was evaluated by comparing with target hydrograph. Accuracy errors and Root Mean Square Error (RMSE) were analyzed for the rectangular-type hydrograph with sudden changes of flow, triangular-type hydrograph with short peak time, and bell-type flood hydrograph. As a result, the generating error of the discharge-supply system for the rectangular-type hydrograph was about 59% which was maximum error among various types. Also, it was represented that RMSE for the triangular-type hydrographs with single and double peaks were approximately corresponding to 10%. However, RMSE for the bell-type flood hydrograph was lower than 2%.

• Journal of Industrial Technology
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• v.25 no.B
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• pp.19-25
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• 2005

To use land more efficiently under urbanization trend, Kangwon Province often covers open channels of creeks and uses them as parking lots or roads. A covered open channel section tends to form a rectangular culvert. Therefore, a creek with covered open channels can function as a storm drain. At the time of light rainfall, there are no significant differences except water flowing pattern between a creek with a covered open channel and a creek without it. Recently, however, the frequent occurrence of heavy rainfalls limited at a small, definite area has become problematic. When the heavy rainfall causes the carrying capacity of a creek to be exceeded,the creek with covered open channel has a more serious problem than the creek without it has. Therefore, we made an interpretation of data and conducted hydraulic model experiment to come up with economical solution to this problem.

• Water for future
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• v.27 no.3
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• pp.123-134
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• 1994

The reattachment of buoyant effluent to shore in a crossflow is investigated experimentally. The effluent is produced by discharging warm water through projecting side channel into a confined cross-flow of the same depth. In the projecting effluent, the size of recirculating region, which is formed by defleted thermal plume on the lee of the effluent, tends to increase, but the maximum temperature decreases in the direction of the crossflow and it has more even transverse spreading compared to non-projecting type. The heat flux across the crossflow is found to be independant of the projected length of the side channel under relatively low buoyancy flux on the contrary to high buoyancy flux. The reattachment of the effluent can be specified by both velocity ratio and densimetric Froude number, whereas only the velocity ratio is governing factor to the reattachment of the effluent in the case of non-projecting type.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.237-237
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• 2022

우리나라 하천 내에 설치된 횡단구조물은 보 35,000개소 이상으로 전국 하천의 0.6 km마다 수공구조물이 위치해 있으며 이로 인해 종적(longitudinal) 연결성에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 농어촌연구원의 조사에 따르면 하천 횡단구조물이 설치된 구간에 어도 설치율은 14.9%로 나타났으며 이는 수생태 관점에서 연속성이 매우 열악한 상태임을 확인 할 수 있다. 이에 우리나라 각 부처 국토교통부, 환경부 등에서는 수생태 연속성을 확보하고자하는 노력이 지속되고 있으며 대표적으로 어류의 이동통로인 어도를 설치하거나 기존 어도의 효율을 향상시키기 위하여 개보수 작업을 지속적으로 실시하고 있다. 어도의 기능을 평가하기 위해서는 어도 내의 수리특성을 정확히 파악하는 것이 중요한데 연속적인 구조물로 구성된 어도 내 흐름은 매우 복잡하다. 특히 어도 내 구조물간 상호작용에 의하여 비정상 흐름이 발생하며 구조물 뒤에서는 사수역(dead zone)이 형성된다. 사수역에서 나타나는 와류의 거동은 구조물의 기하학적 특성에 따라 변화한다. 본 연구에서는 2차원 수심적분 수치모형을 활용하였으며 벽면 근처 점성저층의 유속분포을 재현하기 위하여와 점성항에 감쇠함수(damping function)를 고려하였다. 수치모형의 검증을 위해 실내 실험수로의 직선 개수로에서 PIV(particle image velocimetry)를 활용하여 연속적으로 배치된 구조물에 의한 유속자료를 활용하였다. 이 결과는 향후 새로운 어도설계 혹은 기 설치된 어도의 수리학적 기능을 평가하는데 활용이 가능할 것으로 보인다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.439-439
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• 2011

최근 이상기후로 인해 세계의 기후, 날씨가 변화하는 추세이다. 이에 따라 한국, 프랑스, 미국 등 세계 각지에서 이상홍수 및 이상가뭄이 발생하고 이로 인한 재산 및 인명피해가 빈번한 현황이다. 따라서 전 세계적으로 기후변화를 고려하여 홍수피해를 저감하고자 많은 노력을 기울이고 있으며, 그러한 방법 중에서도 특히 설계 또는 계획수립 시에 많이 사용되는 방식으로 수치해석 및 수리실험 방법을 들 수 있다. 특히, 수치해석은 수리실험에 비해 비교적 짧은 시간과 경제적인 장점이 있으므로 많이 이용되는 방법 중의 하나이다. 따라서 본 연구에서는 수치해석을 통해 프랑스 남부에 위치한 니스 지역 Var강의 역사상 가장 큰 실강우에 대하여 다양한 방식의 수치해석을 수행하고 수위 관측지점의 수위자료와 비교분석하고자 한다. 본 연구에서는 대상지역을 프랑스 남부에 위치한 니스지역의 Var강으로 선정하였다. 이 지역은 지중해성 기후에 속해 건조하고 따뜻한 날씨였지만 최근 이상기후로 인해 잦은 강우와 홍수 등이 발생하고 있다. 가장 심한 피해가 발생했던 1994년 11월에 발생한 폭우로 인하여 최대 유량이 $3,500m^3/s$까지 관측 되었으며 이는 평균 유량인 $50~100m^3/s$의 35~70배에 달하는 유량이다. 이 홍수로 인해 Var강 유역의 많은 지역이 물에 잠기고 2개의 수중구조물이 파괴되는 등 많은 피해가 발생하였다. 본 연구에서 사용된 수치모형은 미 공병단의 HEC-HMS와 상용 프로그램인 MIKE11과 ISIS이다. MIKE11과 ISIS는 1차원 수리분석모형 프로그램으로써 흐름, 속도, 유량, 수질, 유사이동 등 개수로에서 여러 수리학적 현상을 분석할 수 있는 프로그램이다. 실제 수위자료와 수치모의를 통한 결과값의 비교를 위해 GIS를 통해 얻은 유출계수, 유로경사, 소유역 분할 등을 이용하고 역사상 가장 크게 발생한 1994년의 실강우 이용하여 HEC-HMS을 통해 수문곡선을 작성한 후 동일한 매개변수를 이용하고 검 보정을 통해 MIKE11과 ISIS를 이용하여 수치모의를 실시하였고 실제 수위자료와 프로그램 MIKE11와 ISIS의 결과값을 분석 및 비교하였다. Var강 유역에서 수치모의를 한 결과, 각 프로그램을 사용한 결과값은 실제 수위자료와 비슷한 경향을 보였으며 또한 동일한 매개변수를 이용하였을 때 각 프로그램을 사용한 결과값도 유사한 경향을 보였다. 검 보정을 실시 한 후 ISIS의 결과값이 실제 수위자료와 더 흡사한 것으로 나타났다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.16 no.2
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• pp.1500-1506
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• 2015

The headcut erosion at the confluence section of a mainstream and tributary can migrate up the tributary streams, and rapid degradation can threaten the stability of hydraulic structures installed in the channel. Therefore, quantitative analysis for the development and mechanism of headcut erosion is needed to prevent damage due to the headcut. In this study, hydraulic experiments for headcut erosion in the channel with noncohesive materials were performed and the knickpoint movement and final bed slope change were analyzed based on the different hydraulic conditions. As a result, the knickpoint movement was 1.5 times faster when the difference in velocity between the upstream and downstream sections was 2.5 times greater and the central part of the cross-section was eroded and collapsed earlier than the left and right sides. The movement length of headcut erosion was longer and the final bed slope was milder as the velocity difference between the upstream and downstream sections was increased. This study showed that a correlation between the knickpoint movement and bed slope change by headcut erosion and the water level difference of upstream and downstream sections was not constant compared to the velocity difference.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.8 no.3
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• pp.256-267
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• 1996

In estuarine 3-dimensional numerical modeling. it is very important to calculate vertical eddy viscosity accurately. Various turbulence models employing eddy viscosity concept were applied to the steady flow in an open-channel and the tidal flow in long tidal channel and compared. The evaluations include the verification tests against experimental data sets for steady and tidal flows. The simulation results have shown that the compared models are in good agreements with experimental data of steady flow while only $textsc{k}$-$\varepsilon$ model, $textsc{k}$-ι model, and 1-equation model with well-defined mixing length profile give good agreements with experimental data of tidal flow.