• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.806-809
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• 2009

도시주변 하천에서 수공구조물의 설치가 하천흐름에 미치는 영향은 매우 크게 나타난다. 특히 최근 급격한 기온상승에 따른 게릴라성 호우에 의한 홍수시 그 영향은 더욱 크게 나타나 재산, 인명 피해가 증가하고 있는 추세이다. 본 연구에서는 도시주변 하천이며, 관측자료가 풍부한 금강유역의 금남교 지점으로부터 공주대교지점까지 약 14.7km 지점에 대하여 교각의 설치각도가 미치는 영향에 대하여 분석 하였다. 교각의 설치각도에 대한 분석을 위하여 장방형교각(폭${\times}$길이: $3{\times}8m$)으로 가정하여 RMA-2모형을 이용하였으며, 교각의 설치각도는 $0^{\circ}$, $15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$로 표면유속 및 수위분포에 대한 모의를 하였다. 모의된 결과는 현재 설치되어있는 원형교각(지름: 3m의 병렬교각)의 경우와 교각이 없는 경우를 비교하였고, 유량측정에 의한 관측자료(2003년 6월 20일${\sim}$2004년 6월 20)와 모의자료를 비교하여 매개변수 보정을 실시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.1143-1147
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• 2005

인간생활을 하면서 하천을 건너다니기 위해 많은 교량을 설치하여 이용하고 있으며, 현재도 어느 지역 언 하천에선가 교량을 건설 중에 있다. 이러한 교량을 설치할 때 교량의 교각을 설치하는 위치는 경제성이나 구조의 설계 안전성에 의해 노선을 결정하고 설치하고 있다. 물론 하천설계기준이나 도로설계요령에 의하면 설치기준이나 세굴 등에 대한 고려사항을 제시하고 있고 이를 맞추기 위해 노력하고 있다. 그러나 이러한 설계기준에서의 제안은 대부분 일반 직선하천에서 구해진 공식이나 경험에 의해 나타내어진 값이다. 따라서 수리현상이 불규칙적이고 복잡한 합류부에 적용하기에는 다소 역부족이다. 본 실험 연구에서는 합류부를 지닌 하천에서의 교각 설치 위치에 따른 세굴의 영향 및 합류각도에 따른 영향을 분석하기 위해 수리실험을 통해 결과를 도출하고자 하였으며, 그 결과 합류되는 각도에 따라 교각의 최대세굴심이 큰 차이를 나타내고 있으나, 합류부를 지닌 수로에서의 세굴심은 유속이 가장 빠른 곳에서 최대세굴심이 나타나지 않으며 유속보다 접근각도 및 흐름에 의한 하향류에 의해 영향을 받기 때문에 기존의 공식에 의해 계산할 수 없으며 실험을 통한 계산을 하거나 가급적 하천의 중앙부에 설치하는 것을 피해야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.144-149
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• 2011

합류부에서의 수공구조물의 설치는 수리학적으로는 매우 불리하며, 최근 심각해지고 있는 국지성 집중호우로 인한 과중한 유량이 합류부에 집적되어 홍수위를 상승시킴으로써 하천 범람 피해의 주원인이 된다. 본 연구에서는 1차원 HEC-RAS 및 2차원 수치모형 CCH2D을 이용하여 합류부에서의 교각설치에 따른 하천흐름 변화를 분석하고 각 모형의 성과를 비교 검토한다. 또한 2차원 모형인 CCHE2D 모형의 원형교각 배치에 대한 단점을 보완하고자 2차원 수리해석 모형인 FLUMEN모형과 함께 비교 분석하여 실제 교각의 배치, 형상 및 제원이 고려된 격자망을 이용하여 합류부 주변에 위치한 교량에 의한 흐름 유동특성을 평가한다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.3 no.2 s.9
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• pp.147-154
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• 2003

In this study, hydraulic characteristics around bridge piers were analyzed with and without collar through a hydraulic model experiment. The analysis of stage variation in front and back side of pier showed that collar installation did not function as obstacle to the stream flow. Little variation of water level between front and back sides of pier was observed before and after collar installation(0.2cm in front side and 0.1cm in back side of pier). Also, result that analyze velocity variation in front and back side of pier, lateral velocity(u) and transverse(v) before and after collar installation exhibited no alteration in the front and back side of pier. About 16.72% and 15.83% of vertical velocities(w) were reduced for the condition of y/d=0.33 in the front side of pier and y/d=0.67 in the back side of pier, respectively. This experimental results suggest that the collar installation around pier can minimize the local scouring depth by preventing the downflow that cause the pier scour.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.424-428
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• 2004

본 연구는 장기하상변동, 단면축소세굴, 국부세굴로 일반적으로 분류되는 세굴형태 중 국부세굴의 방지를 위하여 교자 전면에서 발생하는 하강류를 차단함으로써 교각 및 교각기초를 세굴로부터 보호하여 세굴심을 감소시키기 위한 실험적 인구로서, 동시에 경제성을 확보하는 것을 목적으로 한다. 교각의 기초부의 전면에 유수방향과 대응되도록 세굴방지구조물을 설치하여 세굴방지구조물의 상부 끝단에 하강류를 방지하기 위하여 차단각을 주었고 세굴방지구조물의 폭은 교자의 폭을 고려하여 설계하였다. 이러한 세굴방지구조물은 기초에 하강류 차단 방지시설을 설치하여 세굴심의 방지효과가 약 $20\~40\%$로 나타났으며 기존의 교자기초에 설치하던 매트 및 사석보호공에 비해 경제적 시공이 가능하며, 지속적인 효과를 볼 수 있었다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.20 no.2
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• pp.203-211
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• 2008

More recently, the massive marine bridges in a ship passage have been constructed on the sea. Therefore, the ship impact protection for the bridge-piers are installed to consider the possibility of vessel collision danger. Due to the ship impact protection, the pier-scour characteristics are changed in comparison with the condition without the ship impact protection (SIP). In this study, the physical modeling for the Incheon Sea-Crossing Bridge was performed to analyze the pier-scour characteristics with respect to the vessel collision protection. The rigid and movable bed tests were conducted to evaluate the flow pattern, scour depth, and scourhole with and without the ship impact protection. The experimental results for the maximum scour depth is increased 0.24 m in W1 pier at the same location and 2.4 m in W2+3+4 piers due to the SIP installation. Especially, the maximum scour depth in W2+3+4 piers was occurred around the SIP.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1706-1710
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• 2007

하천의 교각주위에는 국부세굴현상과 이에 따른 퇴적현상이 나타난다. 특히 교각주위에서의 국부세굴특성은 교량의 안전성과 관련하여 중요한 문제가 되므로 세굴의 크기를 감소하기 위한 대책이 필요하다. 교각주위에서의 국부세굴현상은 교각부 인근에 형성되는 말발굽형 와류가 중요한 역할을 하고 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 교각주위에서의 수류변화를 적절히 제어함으로서 세굴특성을 감소하고자 하는 연구가 행해져 오고 있으며, 교각에 원환(collars)을 설치하거나 조도를 증가시킴으로 세굴감소 대책을 제안하고 있다(Zarrati et al, 2006). 본 연구에서는 교각주위에서의 세굴을 감소하기 위해 원주교각의 표면을 파상형(riblet type)으로 하였으며, 파상형교각의 기본개념은 원주교각 전면에 나타나는 하강류를 파상형 원주내로 흡수하여 세굴작용을 감소시키고자 하는 것이다. 이같은 형식은 원주형 교각에 원환을 설치하는 방법이 대표적이며 하상과 교각사이 경계부에 수평방향의 단일 파형(single riblet type)을 설치한 Sato et al(1993)의 연구가 있다. 이들의 결과에 의하면 원형교각과 비교하여 초기 세굴감소 효과가 있음을 확인하였으나 시간경과에 따라 세굴이 점차 증가하고 있는 바 그 원인으로서 세굴이 진행되면서 하상면과 단일 파형과의 간격이 확대하여 단일파형내로의 흐름흡수 효과가 감소하기 때문으로 보고되었다. 따라서 여기서는 이같은 문제를 해결하기 위해 다단의 오목 및 볼록 파상형(concave/convex riblet type) 원주교각에 대한 국부세굴 특성을 검토하였다. 또한 원주형의 교각에서는 단일원주보다는 원주군으로 설치되는 경우가 대부분이며 이때 교각의 직경(D)에 대한 교각 사이 간격$(L_d)$의 비$(L_d/D)$에 따른 전면교각에서의 수류변화의 영향이 후면교각에 작용하여 상호 복합적인 흐름 및 세굴특성을 나타내므로 이와 같은 복렬형 원주군의 세굴특성을 파상형 원주교각에 적용하여 국부세굴의 크기 변화를 해석하였다. 따라서, 교각주위에서의 수류특성 및 세굴의 변동은 원주군 및 교각파상의 크기와 간격 등과 같은 구조물의 배열조건과 Froude 수, 수심 등의 수리학적 조건에 따라 달라지므로 이의 조건을 체계적으로 변화시켜 가면서 교각주위에서의 국부세굴 및 세굴 감소특성을 검토하였다. 실험결과 오목 및 볼록 파상형 원주 주위에서의 세굴크기는 원형원주와 비교하여 전체적으로 감소하는 것으로 확인되었으며 특히 오목형 $B/\acute{h}=3$에서는 세굴경감효과가 탁월하여 70%이상 감소하는 것으로 확인되었으나 볼록형 $B/\acute{h}=5$에서는 세굴촉진특성이 나타나고 있는 것으로 나타났다. 따라서, 파상형 원주에서는 하강류나 와류를 파상형의 내부로 유도하여 세굴의 크기를 조절할 수 있는 최적의 파상이 존재하고 있는 것으로 예측되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.513-513
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• 2017

홍수 시 하천을 따라 유하되는 유송잡물은 구조물에 집적을 통해 유수의 흐름을 방해하고 구조물 주변의 지반을 약화시키거나 월류로 인한 심각한 피해를 야기 시킨다. 교량의 경우 유송잡물의 집적은 교각의 항력을 증가시켜 전도파괴를 유발시킬 수 있으며, 교각주변 흐름교란을 통한 하상 세굴로 인해 기초부를 파괴시키기도 한다. 또한 통수단면적 증가로 인해 높아진 수위는 제방월류로 인해 재산 및 인명피해를 유발하기도 한다. 본 연구는 이러한 유송잡물의 집적을 억제시키는 저감시설물을 대상으로 연구를 수행하고자 한다. 유송잡물 저감시설 중 우회말뚝을 대상으로 수리모형실험을 수행하고 실규모 실험을 통해 저감효과를 검토하였다. 우회말뚝은 교각 전면부에 상류방향으로 이격되어 설치되는 말뚝형태의 구조물로 유송잡물의 우회를 통해 교각에 집적을 저감하는 목적으로 설치된다. 본 연구에서는 수리실험 및 실규모실험을 통해 우회말뚝의 저감능력 검토를 수행하였으며, 1개의 말뚝을 대상으로 교각과의 이격거리와의 관계를 검토하고자 하였다. 수리모형실험의 결과 유송잡물의 길이가 경간장의 100% 일 경우 저감시설이 없을 경우 교각에 87.6% 집적이 발생하였으나 말뚝이 설치되었을 경우 교각에 직접적으로 집적되는 유송잡물은 없으며 31.7% 유송잡물은 우회말뚝에 집적되는 것으로 나타났다. 실규모 실험의 경우 우회말뚝이 없는 경우 집적률은 60%의 집적이 이루어졌으나 우회말뚝을 설치한 경우 10%의 집적률로 나타났다. 우회 말뚝설치에 따른 저감효과는 발생하였으나 이격거리에 대한 저감능력의 차이는 없는 것으로 나타났다. 그러나 우회말뚝의 이격거리가 길어질수록 말뚝주변에서 회전되어진 유송잡물이 교각에 간헐적으로 집적되는 현상이 관측되었다. 따라서 말뚝의 위치를 선정하기 위해서는 유송잡물의 길이를 고려하여 설치하는 것이 유리할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.2202-2206
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• 2008

본 연구에서는 물의 다양한 흐름으로 인한 교각주변의 수위 및 유속변화에 대하여 연구하기 위해 수리모형을 설치하여 개도비를 70%로 고정시키고 유속을 44cm/sec, 57cm/sec, 72cm/sec, 84cm/sec로 변화시켜 부유잡목의 높이와 폭에 따른 흐름특성을 분석하였다. 그 결과 동일개도비 70%상에서 상류에서는 유속이 증가하면서 수위 또한 증가를 하였으며 교각 직상류에서는 갑자기 증가하였다. 교각 직하류부에서는 수위가 감소하여 최저 수위가 나타났으며 수위변화가 매우 불규칙하게 나타났다. 또한 교각설치 직상류부와 하류부에서는 수위차가 크게 나타났으며 유속이 증가 할수록 수위차는 더욱 크게 나타났다. 동일개도비의 부유잡목 중 폭보다 깊이 방향으로의 크기가 증가하고 유속이 증가함에 따라 교량 하류부의 유속이 매우 크게 증가하여 교량피해에 큰 영향을 줄 것으로 판단되며 교각의 하류부 또한 매우 불규칙한 유황으로 인한 피해도 우려된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1358-1362
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• 2007

자연하천에서 합류부 흐름 및 하상변동 특성이 매우 복잡하기 때문에 하천 복원 사업을 수행하면서 합류부에서 이에 대한 분석이 간과되고 있다. 특히 합류부 주변에 설치된 교량이 흐름에 미치는 영향에 대해 연구가 매우 부족한 실정이다. 본 연구에서는 실제 교각의 배치, 형상 및 제원이 고려된 격자망을 이용하여 합류부 주변에 위치한 교량에 의한 흐름 특성을 분석하였다. 연구 대상 구간은 대전광역시를 관통하여 흐르는 갑천과 지류인 유등천이 합류하는 지점으로서, 빈도별 홍수량(200년 빈도)에 대하여 흐름특성을 분석하였다. 유등천은 합류점 상류부에서 갑천 고속화도로를 위한 교량이 건설되기 전보다 설치 후에 유속 분포 변화가 크게 나타나며, 특히 우안 고수부지 지역에서 유속 감소가 뚜렷하게 나타났다. 또한 교각 설치 후 수심 분포는 배수영향으로 증가하지만 증가량은 0.2m 미만으로 크지 않았다. 합류 후 단면에서는 수심 분포가 교량 설치 전후 전체적으로 일치하는 형태를 나타내고 있지만, 유속은 좌안에서 우안으로 갈수록 교량 설치 전 유속이 설치 후 유속보다 크게 나타나는 현상이 나타나고 있다. 교량 설치 후 좌안에 단위 폭당 유량과 유속이 증가하고, 우안에서는 유속이 감소하며 홍수량이 증가할수록 그 특징은 뚜렷하게 나타나고 있다.