• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.470-479
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• 2009

파에 의한 국부세굴은 하상재료의 지질학적 특성과 해저 하상의 유동은 물론, 수리학적 조건에 의해서도 영향을 받게되는 매우 복잡한 종합적 과정으로 생각할 수 있다. 지금까지의 대부분의 연구는 세굴심을 중점 대상으로 하였으나 전체 국부 세굴량 산정에 있어서 세굴 폭과의 관련성은 상대적으로 미미하게 다루어져왔다. 많은 국부세굴 영향인자 중에서도 파의 크기 혹은 해저 바닥에서의 유속은 국부세굴의 직접적인 원인으로서 작용하며, 이를 포함하는 Ursell 수나 KC 수 등의 무차원 매개변수는 세굴 영역과의 상관성 분석을 통해 세굴심이나 세굴폭을 예측할 수 있는 수단이 될 수 있다. 본 논문에서는 이러한 무차원 매개변수와 세굴 폭과의 관계를 규명하기 위해, 관경, 파고, 주기를 변화시키며 실험을 수행 및 분석하였다. 그 결과, Re 수나 주기 매개변수 등은 국부세굴 폭과 큰 분산을 보인 반면에 shields 수와 KC 수, Ursell 수는 좋은 상관성을 나타내었다. 특히 shields 수는 세굴심에 큰 영향을 주지 못하는 반면 세굴 폭과는 밀접한 관계를 보이고 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권10호
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• pp.907-919
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• 2014

본 연구는 LES와 유사이동 모형을 이용하여 군말뚝 주변 세굴과정 및 특성의 수치모의에 관한 내용이다. 군말뚝 주변에서 세굴 및 퇴적은 말뚝간격에 크게 영향을 받았다. 무차원 말뚝간격이 3.75보다 작은 경우에는 군말뚝 주변 국부세굴 뿐만 아니라 단면축소세굴이 발생하였다. 반면 무차원 말뚝간격이 3.75 이상이면 단면축소세굴은 사라지고 각각의 말뚝에서 국부세굴만발생하였다. 상류에 위치한 말뚝에서 세굴 심변화는 단일 말뚝의 경우와 유사한 경향을 보였지만 하류에 위치한 말뚝근처에서 세굴심은 상류말뚝 존재 때문에 세굴심이 낮게 나타났고 경향성도 상당히 다름을 보였다. 군말뚝 주변의 무차원 최대 세굴심은 말뚝간격이 증가할수록 감소하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.510-521
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• 2008

본 연구에서는 해저관로의 국부세굴 특성을 고찰하기 위하여 파랑과 정상흐름이 결합된 흐름장에서 실험을 수행하였다. 조파장치와 흐름 발생장치를 이용하여 파랑과 흐름의 방향이 일치하는 경우와 반대인 경우에 대해서 검토하였다. 관경, 주기, 파고, 흐름속도 등을 변화시켜 가면서 해저관로 주변의 국부 세굴심을 측정하였다. 실험결과 최대평형 세굴심은 관경, 주기, 파고, 흐름속도가 증가할수록 증가하였다. 실험결과를 통하여, Shields 수, Froude 수, KC 수, 주기매개변수, Ursell 수, 수정 Ursell 수 및 유속비 등의 매개변수가 세굴심에 미치는 영향을 분석하였다. Froude 수와 Shields 수가 국부세굴을 일으키는 주요매개변수로 나타났는데, 이것은 파랑과 흐름이 결합된 흐름장에서 어느 한도 내에서는 흐름이 세굴을 지배하는 것을 보여준다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.405-414
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• 2010

본 연구에서는 세장형 파일의 국부세굴의 특성을 고찰하기 위하여 파랑과 정상흐름이 결합된 흐름장에서 실험을 수행하였다. 조파장치와 흐름 발생장치를 이용하여 파랑과 흐름의 방향이 일치하는 경우와 반대인 경우에 대해서 검토하였다. 관경, 주기, 파고, 흐름속도 등을 변화시켜 가면서 세장형 파일 주변의 국부 세굴심을 측정하였다. 실험결과 최대평형 세굴심은 관경, 주기, 파고, 흐름속도가 증가할수록 증가하였다. 실험결과를 통하여, Shields 수, Froude 수, KC 수, 수정 Ursell 수 및 유속비 등의 매개변수가 세굴심에 미치는 영향을 분석하였다. 단일 매개변수 중에서는 Froude 수가 파와 흐름이 결합된 경우 가는 파일 주변의 국부세굴을 일으키는 주요매개변수로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2B호
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• pp.169-175
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• 2008

교각 국부세굴에 있어서 세굴발생에 주요한 역할을 하는 마제형 와의 부정류적 특성을 수리실험을 통해 규명하였다. 이를 통해 교각 전면에서 발생하는 유사이송에 관한 물리적 이해를 도모하고자 하였다. 본 연구에서 kaolin 점토를 이용한 흐름의 가시화를 통하여 마제형와의 부정류적 특성을 관찰하였고, 음파 도플러 유속계(ADV)를 이용하여 유속과 난류 특성을 측정하였다. 교각 전면부 상류방향 한 지점에 대해서 세굴 발생 전과 평형세굴심 도달 후의 유속 및 난류 성분을 측정하여 비교 해석하였다. 세굴 발생전 바닥 전단응력이 평형 세굴심 도달 후의 값보다 4배정도 크게 나타났는데, 이는 마제형와의 부정류적 거동이 세굴공을 형성하는 초기 단계에 주요한 역할을 하는 것임을 말해 준다. 그러므로, 본 연구를 통하여 속도 변동 성분의 이정 분포는 마제형 와의 중요한 특성 중의 하나임을 알게 되었고, 이러한 마제형 와의 부정류적 특성은 교각 주위의 흐름 구조와 세굴 현상간의 관계를 이해하는 주요한 인자임을 알 수 있게 되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.521-521
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• 2012

우리나라는 산악지역이 국토의 대부분을 차지하고 있어 전체유역을 놓고 볼 때 대하천이 차지하는 부분보다는 중소하천이 차지하는 부분이 상대적으로 크고, 교량의 길이가 짧은 소교량이 수적으로 많은 부분을 차지하고 있다. 그중에서도 특히 중소하천의 유량은 시간적으로 매우 빠르게 변화하며 유속 또한 급속히 빨라져 하상의 변형이 순식간에 일어나고 있다. 이와 같은 시간적, 공간적인 호우특성과 지형특성으로 인하여 중소하천에 위치한 교량은 특히 세굴에 매우 취약함을 보여주고 있다. 하천에 건설되는 교량의 수명이나 안정성에 세굴이 미치는 영향은 매우 크며, 특히 우리나라와 같이 홍수 시 단기간에 걸쳐 유량이 급증하는 경우 유속에 의한 교량 기초의 급격한 세굴은 예상치 못한 교량 붕괴 사고를 초래할 수 있다. 현재 국내 소하천에 설치된 교량은 약 3,470개소(지방도 기준)로 다양한 하부구조로 설계되어 있다. 이렇게 하천 내에 세워진 교량과 같은 횡단 구조물들은 그 크기에 상관없이 하천의 형태에 영향을 미치게 된다. 그중에서 교량 세굴은 하천 횡단구조물로 인하여 발생되는 가장 중요한 문제 중의 하나로써 교량 건설 시 교각에 영향을 주는 세굴을 예측하고 방어하기 위하여 다양한 방정식을 통하여 신설교량의 교각세굴을 예측한다. 하지만 대부분의 교량 세굴 공식들은 실험실에서의 실험 결과를 토대로 개발되었기 때문에 이들 공식들이 산정한 국소 세굴량이 얼마나 정확한지는 실제 현장 관측 자료와의 비교를 통해서만 검증할 수 있다. 세굴 공식들의 산정 결과를 현장 실측자료와 비교하는 연구는 그 동안 다양하게 시도되었으나, 통일된 결론에는 도달하지 못하고 있다. 본 연구에서는 기존의 세굴깊이 산정 시 일반적으로 사용되어지고 있는 세굴공식들 중 소하천 교량 규모에 적용 가능한 공식들을 선별하고, 각 세굴심 추정공식에 속한 변수별 특성분석을 위하여, 5가지의 독립변수를 설정하여 국부세굴의 현장 측정값과 예측공식의 비교결과에 대하여 불일치율을 비교분석하였다. 그 결과, 모든 공식들의 불일치율의 기하 평균이 1보다 큰 것을 보여주고 있다. 즉, 모든 공식들이 과대 추정의 의미로 정확성면에서 우수한 공식들은 불일치율의 기하 평균이 1에 가깝고 기하 표준편차가 작은 공식들이 나타났으며, 이런 점에서 Froehlich 공식, Inglis-Poona II, Blench-Inglis I, Breusers 공식 등의 기하평균이 1에 가장 근접한 결과를 나타내었다. 각 세굴공식 세굴심 산정결과의 불일치율을 각각 5가지의 변수별로 도시하여 분석하였으며, 그 결과로 소하천에 대하여 적용 가능한 공식과 소하천에 적용 시에는 과다추정의 우려가 있는 공식으로 분류되어 면밀한 검토가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제15권3호
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• pp.176-185
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• 2003

해저관로가 사용 기간동안 안정적으로 그 기능을 다하도록 하기 위해서는 설계 시 국부세굴의 가능성을 주의 깊게 살펴보아야 한다. 관로가 침식성 해저바닥 위에 놓여지면 세굴이 일어나고 관로가 밑으로 쳐져서 팽팽하게 된다. 이로 인해 해저관로의 부분 흑은 전체가 파괴된다면 막대한 복구비용이 소요될 뿐만 아니라 해양오염을 초래할 수도 있다 본 논문에서는 실험을 통해서 해저관로 주변의 세굴특성을 알아보았다. 일정경사면 을 갖는 모형해빈상에 모형관로를 설치하고 파형경사를 달리해 가면서 실험을 수행하였다. 그리고 실험결과로부터 얻은 데이터를 이용하여 분석에 필요한 매개변수 값들을 산정 하였다. 상대세굴심과 KC수, 수정 Ursell수와의 상관관계를 분석하여, 국부세굴심에 대한 경험식을 제시하였다.

• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1999년도 학술발표회 논문집
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• pp.632-637
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• 1999

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.269-277
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• 1998

본 연구에서는 수리실험을 실시하여 만곡부의 흐름특성과 만곡부에서의 교각 주위 국부세굴형상, 최대 국부세굴심 등을 분석하였다. 또한, 기존의 세굴보호공법 중 원환에 의한 보호공법을 만곡부에 적용하여 세굴감소효과를 분석하였다. 180' 만곡수로에 대해 이동상 실험결과 본 실험조건에서는 최대 횡방향 하상경사가 150' 단면에서 발생하였으며, 원환에 의한 세굴감소효과는 유로 직선부에서 최대 40%, 만곡부에서는 150' 단면 외측의 경우 최대 44%의 감소효과를 보였다. 폭이 교각폭에 2배인 원환에 대하여 실험한 결과, 유로 직선부에서는 원환을 .02h(여기서 h는 수심)만큼 하상저면에 설치하였을 때 가장 효과적이었으며, 유로 만곡부에서는 0.1h 만큼 하상저면에 설치하였을 때 가장 효과적이었다.