• Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.211-212
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• 2006

인공어초에 대한 정확한 개수산정은 인공어초 사후관리사업의 필요충분조건이라 할 수 있다. 그러나, 현재까지 정립된 기준 산정방법이 없으며, 개수 산정시 필요한 실체적율 또는 0.8을 관례적으로 사용하였다. 본 연구에서는 인공어초를 투하한 직후 멀티빔에코사운더를 이용한 조사를 통하여 정확한 실체적율값을 알아보았다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1107-1112
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• 2009

수위-유량관계곡선이 있는 위어는 월류수심을 측정하여 개수로 유량을 산정할 수 있는 매우 유용한 유량 측정 도구이다. 본 연구는 폭 1m인 사다리꼴 단면 상업용 개수로에 설치된 높이 26cm인 삼각형 위어의 수위-유량관계곡선을 도출하기 위하여 수리모형실험을 실시한 것이다. 위어 수리모형은 크기를 1/5 축척으로 제작하고 유량과 수로경사를 변화시키면서 수리실험을 하였다. 기존 위어 유량산정 공식들을 이용하기 곤란하기 때문에 본 연구에서는 사다리꼴 단면 개수로의 삼각형 위어의 유량산정 공식을 정립하였다. 이 공식은 월류수심을 $h_1$과 $h_2$로 구분하였다. 월류수심이 $h_1$보다 작으면 삼각형 위어 유량산정 공식을 이용하고, 이보다 크면 사다리꼴 단면 개수로의 삼각형 위어 유량산정 공식을 이용한다. 삼각형 위어에서는 유량이 증가함에 따라 유량계수 $C_1$이 작아지는 반면에 사다리꼴 단면 개수로 삼각형 위어의 유량계수 $C_2$는 균일한 것으로 나타났다. 이는 사다리꼴 단면 개수로 삼각형 위어에서는 삼각형 위어에서 유량계수 $C_1$이 사용되었기 때문으로 판단된다. 또한 본 연구에서는 위어가 설치된 수로의 접근유속을 구하여 위어에 미치는 영향을 조사하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.613-618
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• 2008

본 연구에서는 개수로 마찰흐름 특성에 관한 연구로서 유량조사사업단(2006)의 우리나라 3대강 유역 하천자료와 미국의 Colorado지역 록키산맥 하천 관측자료를 통하여 개수로의 흐름특성을 집중적으로 검토하였다. 개수로 설계에 있어 수로의 흐름해석 및 마찰계수의 정확한 산정은 수로설계의 근간이 된다. 하지만 일반적으로 사용하고 있는 Manning(1889)식은 개수로 흐름특성을 판단하기에 너무 단순하여 상이한 결과를 보임에도 불구하고 단순성에 기인하여 사용되는 것으로 판단된다. Bazin(1865)과 Varwick(1945)의 개수로 실험결과를 보면 Nikuradse(1933)의 원형관수로 실험결과와 마찬가지로 층류, 천이층류, 완난류, 천이난류, 전난류 등 다섯 가지의 흐름특성이 존재함을 알 수 있다. 또한, 개수로 마찰계수의 특성변화를 보면 조고 또는 조도가 증가함에 따라 마찰계수가 상향으로 평행 이동하는 것을 볼 수 있다. 실험결과로부터 확인되는 이러한 흐름 특성이 현장에서도 분명히 나타날 것으로 판단하며 이러한 가설에 근거하여 각 하천의 관측자료를 분석하였다. 유량조사사업단의 우리나라 3대강 유역 하천 관측자료(2006)를 레이놀즈수의 함수인 완난류 흐름으로 전제하고 물의 기본적인 성질과 하천의 경사, 수심, 조고 등의 영향을 고려한 무차원수를 도입하여 마찰계수의 2차적인 분포특성을 파악하고자 하였다. 하지만 관측된 자료로부터 무차원수를 도입하여 산정된 마찰계수분포를 보면 마찰계수가 급격히 증가하고 추정된 유속과 관측된 유속을 비교하면 추정된 유속이 산개되는 경향이 나타났다. 이러한 문제점은 유량관측시 관측지점의 수면경사 및 하상경사의 미관측으로 하천정비기본계획상에 제시된 지형으로부터 하상경사를 추정하여 마찰계수와 유속을 산정하였다. 또한 하천정비기본계획상에 제시된 Manning의 조도계수를 이용하여 Ganguillet&Kutter(1869) 산정식과 Manning(1889) 산정식으로 부터 유속을 산정한 결과 오차가 크게 발생한 것을 확인하였으며, 실제 관측자료에 적합하도록 조도계수를 재 산정하였다. 논문의 분량 제한상 분석과정은 추후 논문에 제시하기로 하고 분석결과와 수위관측에서의 문제점을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.434-438
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• 2005

본 연구에서는 개수로 흐름에서 전단속도의 분포를 조사하였다. 이를 위해 직사각형 개수로 흐름과 복단면 개수로 흐름에 대한 DNS 자료를 이용하였으며, 계산된 전단속도는 기존의 실험자료 및 수치해석결과와 비교$\cdot$분석되었다. 평균흐름장에서는 직사각형 개수로 흐름의 경우, 자유수면 부근에서 내측이차흐름이 발생하는 것을 볼 수 있었으며, 복단면 개수로 흐름에서는 주수로와 홍수터의 접합부 부근에서 쌍와가 생성되는 것으로 나타났다. 이차흐름의 최대크기는 체적평균된 주흐름방향 유속의 약 $5\%$로서, 직사각형 개수로 흐름에서 발생되는 것보다 더 강하다는 것을 알 수 있었다. 이러한 이차흐름의 영향으로 주흐름방향 평균유속의 등속선이 편향된 것으로 나타났다. 본 DNS에서 전단속도가 최대값을 갖는 지점은 직사각형 개수로 흐름의 경우 자유수면이며, 복단면 개수로 흐름의 경우 접합부인 것으로 나타났다. 이는 기존 LES 결과와 동일하지만, 실험연구와는 다른 결과이다. 접합부에서 이러한 차이를 보이는 이유는 실험에서 마찰속도를 산정하기 위해 사용하는 방법의 부적합성에 있는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1525-1529
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• 2010

우리나라는 산지가 많고 산지하천을 따라 대부분의 도로와 농경지 또는 주거지가 분포하고 있어 집중호우시 산지하천의 피해가 심각한 실정이다. 하천계획에서는 설계홍수량을 산정하여 하천제방 등의 하천설계에 활용하는데 이 홍수량을 산정하기 위해서는 장기간에 걸친 유출자료를 확보하여야 한다. 홍수자료 생산에서는 수위-유량관계곡선 자료가 필요하며 이는 수위와 유속을 동시에 측정하여 취득된다. 경사가 급한 산지하천에서 집중호우시에 유속을 측정을 할 경우 위험에 노출되기 쉽고 시간과 인력이 많이 소요되므로 디지털 영상을 이용한 유속측정방법을 적극 활용하여야 한다. 이 방법에서 가장 중요한 것은 영상내의 정보를 이용하여 실제 부유물의 이동거리를 산정하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 실내실험을 통해 개수로에서 부자의 실제이동거리를 이론적으로 결정할 수 있는 방법을 도출하였다. 그림 1과 같이 개수로에서 부자의 이동거리를 측정하고 그림 2와 같이 실제이동거리와 이론이동거리의 관계를 나타낸 나타내었다. 이는 본 연구의 부자를 이용할 경우 영상이미지에서 이론적인 부자 이동거리 산정이 가능함하고 개수로에서 표면유속측정에 활용될 수 있을 것이다. 일반적으로 유속과 수면변동이 큰 개수로에서 부자이동거리에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.35 no.6
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• pp.729-736
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• 2002

The computation of normal depth is one of the most important parts in the design of open channel flow, and the best section is in general the most economic section in the case of constructing artificial open channels. Thus the determination of the normal depth of the best section is the essential item in the design of most open channel flows. To estimate the frictional forces a power law is introduced, which is applicable to most situations in open channel flows. Explicit and consistent forms of equations are deduced for the calculation of normal depth of triangular, rectangular and trapezoidal best sections. Furthermore the equations of normal depth are found to have the same form as those of pipe diameter for the design of pipe flow.

• Water for future
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• v.28 no.2
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• pp.155-168
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• 1995

The present paper discusses the traditional empirical equations of friction factor or cross-sectional mean velocity of open channel flow and suggests the new form of friction factor equation. Dimensional analysis is conducted for the possible forms of traditional empirical equations in order to satisfy the dimensional equality, and new forms of empirical equations are presented with introducing equivalent roughness height. Considering the distribution of friction factor against Reynolds number which has a similar characteristics to that of smooth turbulent flow in circular pipe, the friction factor equation of rectangular open channel flow is developed by modifying the friction factor equation of circular pipe flow for the region of smooth turbulent flow. The equations including the dimensionally-corrected empirical equations are tested against Bazin's laboratory experiments.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1775-1780
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• 2009

개수로 마찰흐름 특성에 관한 연구로서 유량조사사업단(2006)의 우리나라 3대강 유역 하천 관측자료와 Jarrett(1984)의 미국 Colorado지역 하천의 관측자료로 부터 흐름특성을 구분하여 개수로 흐름의 마찰특성 또는 조도계수의 변이특성을 분석하였다. 기존 지수형 완난류 마찰계수 산정식(유동훈과 이민호,1997)의 비례상수 $\alpha$에 조도계수 n을 도입하여 실무에서 보다 편하게 적용할 수 있는 새로운 산정식을 개발하였다. 유량조사사업단의 관측자료 분석에 있어서 유량 관측시 관측지점의 수면경사 및 하상경사의 미관측으로 하천정비기본계획상에 제시된 지형으로부터 관측지점의 하상경사를 추정하였으며 1차적으로 에너지경사는 하상경사와 동일하다고 가정하였다. 이러한 가정하에 하천정비기본계획상에 제시된 Manning의 조도계수를 인용하여 관측유속과 계산유속을 비교8 분석하였다. 또한 전통적 산정식인 Ganguillet & Kutter(1869)식과 Manning(1889)식으로 부터 산정된 유속과의 비교를 통하여 조도계수 n을 추정하였고 추정된n을 도입하여 새로 개발된 지수형 마찰계수 산정식의 적용성을 입증하였을 뿐만 아니라 기존 조도계수 산정의 문제점을 제시하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.38 no.7 s.156
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• pp.527-535
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• 2005

The computation of normal depth is very important for the design of channel and the analysis of water flow. Drainage pipe generally has the shape of curvature like circular or U-type, which is different from artificial triangular or rectangular channel. In this case, the computation of normal depth or the derivation of equations is very difficult because the change of hydraulic radius and area versus depth is not simple. If the ratio of the area to the diameter, or the hydraulic radius to the diameter of pipe is expressed as the water depth to the diameter of pipe by power law, however, the process of computing normal depth becomes relatively simple, and explicit equations can be obtained. In the present study, developed are the explicit normal depth equations for circular and U-type pipes, and the normal depth equation associated with Hagen (Manning) equation and friction factor equation of smooth turbulent flow by power law is also proposed because of its wide usage in engineering design.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.28 no.6B
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• pp.627-634
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• 2008

In a numerical simulation of open channel turbulent flows using RANS (Reynolds averaged Navier-Stokes) equations model equipped with VOF (Volume of Fluid) scheme, the determination of wall roughness for wall function was studied. The roughness constant, based on the law-of-the-wall for flow on rough walls, obtained by experimental works for pipe flows is employed in general wall functions. However, this constant of wall function is the function of Froude number in open channel flows. Thus, the wall roughness should be determined by taking into account the effect of Froude number. In addition, the wall roughness should be corresponding to Manning's roughness coefficient widely used for open channels. In this study, the relation between wall roughness height as an input condition and Manning's roughness coefficient was investigated, and an equation for effective wall roughness height considering the characteristics of numerical models was proposed as a function of Manning's roughness coefficient.