• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.400-400
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• 2016

자연하천에서 다양한 목적으로 설치된 수공구조물을 볼 수 있으며 대표적으로 교량의 교각을 들 수 있다. 교각 주위에서 발생하는 국부세굴은 교량붕괴의 가장 큰 원인이므로 이에 대한 연구는 필수적이다. 수리실험 또는 수치모형을 이용하여 교각주변의 국부세굴에 관한 많은 연구들이 수행되었지만 세굴인자의 특성 및 메커니즘에 대한 연구는 여전히 부족하다. 본 연구에서는 LES(large-eddy simulation)에 유사이송 및 하상변동 모형과 결합하여 2개의 원형교각 주변의 흐름 및 세굴을 수치모의 하였다. LES와 유사이송 및 하상변동 모형의 결합은 난류의 영향을 직접 모형에 고려할 수 있기 때문에 교각 주변에서 발생하는 말굽형 와 구조와 같은 복잡한 흐름에 의한 영향이 반영된다. 계산영역은 흐름방향으로 10 m, 횡 방향으로 2.4 m로 하였고, 지름(D) 0.16 m를 가지는 원형교각을 유입부로부터 2.4 m 떨어진 위치에 배치하였다. 이때 두 개 교각사이의 각은 $0^{\circ}{\sim90^{\circ}$이고 원형교각 사이의 거리는 5D로 하였다. 수치모의에 사용된 조건은 이전의 수리실험(Khosronejad et al., 2012)을 참고하여 접근평균유속은 0.25 m/s, 수심은 0.15m를 사용하였다. 수치모의는 원형교각 주변의 최대세굴심이 평형상태에 이를 때 까지 수행하였다. 접근각도 변화에 따른 원형교각 주변의 세굴과정 및 특성을 분석하였으며 최대 세굴심 결과를 Hannah(1978)의 수리실험결과와 비교하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.753-761
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• 2001

본 논문에서는 교각주위에서의 국부세굴 방지를 위한 사석 크기 및 접근각도 영향계수를 결정하기 위한 실험을 실시하였으며, 실험결과에 기초하여 사석크기 결정 공식과 접근각도 영향계수를 제안하였다. 접근각도 영향계수는 교각의 장폭비에 따라 다른 값을 보이며 교각에서의 접근각도가 증가됨에 따라 영향계수가 증가하는 경향을 보인다. 본 연구에서는 90%, 92.86%, 95%의 개도비와 1∼4의 장폭비를 가진 교각과 00, 150, 300, 450 및 600의 접근각도에 따른 실험을 실시하여 교각주위에서 국부 세굴 방지를 위한 사석크기를 결정하는 1개의 공식을 제안하였다. 본 논문에서 제안된 사석보호공의 크기 결정공식을 사용하여 사석을 크기를 산정한 결과와 기존의 6개의 사석 보호공 공식을 비교한 결과, 본 공식을 사용한 결과는 Richardson 공시을 이용하여 산정한 사석크기와 비슷한 결과를 나타내었다. 교각설치지점에 대한 흐름의 접근각도 영향계수가 고려된 본 논문에서 제안된 사석보호공 공식은 향후 국내 하천에서의 국부세굴 방지를 위한 사석보호공 설계에 폭넓게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.273-284
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• 2003

본 연구에서는 교각에 부유잡목이 걸린 경우의 피해사례와 원인을 검토하고 교각주위의 부유잡목에 의한 수위 및 유속의 변화에 대하여 검토하였다. 또한 교각에 걸린 부유잡목의 면적변화 및 각도변화에 따른 교각 주위의 흐름특성을 통해 교량 및 제방의 안정된 설계를 위한 부유잡목의 기초적인 특성을 파악하였다. 각종 설계기준을 검토한 결과 하천에 설치된 교량 등 수리구조물의 여유고는 단순히 하천의 유량에 따라 결정하도록 하고 있어 좀더 구체적인 기준이 필요한 것으로 판단된다. 모형 실험결과 수심이 크고 유속이 작은 경우에 잡목 비율이 증가할수록 수위변화 폭은 크게 증가하고 있는 것으로 나타났다. 따라서 부유잡목에 의한 유속, 수위 등 흐름특성은 수심이 크고 유속이 작아서 홍수시에도 비교적 적은 Fr수가 발생되는 중소하천에서 그 변화폭이 클 것으로 판단된다. 또한 실험결과 Fr수가 약 0.6일 때 부유잡목이 10%이상이 되면 현재의 여유고 기준을 초과하는 수위가 발생하는 것으로 나타나 중소하천의 구조물 설치시에는 잡목의 영향, 유속분포, 수위변화 등을 고려한 구체적인 실험을 실시하고 이를 통해 좀더 안전한 여유고가 제시되어져야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.237-237
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• 2019

현재 한반도에서는 대규모 하천정비가 지속적으로 진행되고 있다. 그 결과 하천은 평형상태를 맞추기 위하여 여러 가지 현상들이 발생하는데, 대표적인 현상 중 하나는 세굴현상이 있다. 이는 하천의 호안, 교각, 교대 등에 일어나 구조물의 안전성을 떨어뜨리고 큰 피해를 발생시킬 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 설치 할 수 있는 구조물이 날개공이다. 본 연구에서는 곡선수로의 연속식, 흐름 방향의 운동방정식 및 와도 방정식을 수치모의기법을 통해서 날개공의 위치 및 개수, 크기, 각도, 간격 등에 따라 유속의 변화를 살펴보고 그에 따른 외안부근에서의 하상변화를 분석하였다. 분석 결과 날개공을 일정 간격별로 설치 하였을 때 개수에 따라 각각 날개공으로 인한 유속 및 수면유속의 감소가 크게 일어났고, 유속감소로 인해 하천의 횡단 방향하상 단면의 변화가 줄어들어 세굴현상이 감소되는 결과가 나왔다. 또한 날개공의 크기 및 모형에 따라서도 유속 및 수면 유속등의 큰 차이가 생겨 이에 따라 세굴 현상이 감소되는 결과가 나왔다. 본 연구 결과를 발전시켜 실제 하천에 적용할 수 있는 날개공 설치의 가이드라인을 제시한다면 현재 대규모하천정비에 따른 많은 문제점들을 해결할 수 있을 것이다.

• 한국어류학회지
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• 제34권2호
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• pp.127-132
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• 2022

현재 하천 하류의 대부분이 보에 막혀 있어 회유성 어종의 이동 및 상류와의 연결을 위한 어도가 필요하다. 따라서 어류의 자유로운 이동에 도움이 될 어도는 생태적 교각으로서 매우 중요하다. 현재 가동되고 있는 실뱀장어 전용어도는 바닥에 솔이 심어져 있으며, 솔 이외에 바닥 재질이 실뱀장어의 소상에 미치는 영향을 알아보기 위해 금강하굿둑에 설치한 모형어도를 이용한 소상 실험을 진행했다. 모형어도는 길이 1.2 m, 넓이 0.3 m, 높이 0.1 m로, 어도 바닥에 각기 다른 입자의 3가지 자갈을 붙여 제작하였다. 첫 번째 어도는 입자가 5 mm인 자갈을 사용하였고, 두 번째 어도는 입자가 2 mm인 자갈을 이용하여 제작하였다. 세 번째 어도는 입자가 1 mm 이하인 모래시멘트를 굳혀 제작하였다. 모든 실험은 1시간씩 5회 반복하여 진행하였다. 실험 결과, 각도가 낮을수록 더 많은 실뱀장어가 소상하였고, 자갈의 입자는 작을수록 실뱀장어가 더 많이 소상하였으나, 시멘트로 만든 어도는 실뱀장어가 거의 소상하지 못했다. 자갈을 굳혀 만든 모형어도는 솔 간격 어도에 비해 유량 및 유속이 적어 실뱀장어가 더욱 많이 소상하였으며, 차후 다양한 바닥 재질 및 변수를 적용한 실험을 통해 어도를 개선하면 더 많은 실뱀장어가 소상할 수 있을 것으로 판단된다.