• 한국수자원학회논문집
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• 제45권5호
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• pp.495-503
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• 2012

하천에 설치되는 강변저류지의 효율적 설계를 위해서는 정확한 부정류 흐름 해석이 반드시 필요하다. 일반적으로 하천의 부정류 수치모의는 1차원 부정류 수치모형인 HEC-RAS를 많이 사용하고 있다. 하지만 강변저류지가 있는 하도에서의 부정류 흐름에 대한 수리실험과 현장 모니터링 자료가 거의 없기 때문에 HEC-RAS를 이용한 부정류 수치모의 결과의 신뢰도를 확신하기가 어렵다. 따라서 본 연구에서는 부정류 수리실험을 수행하여 강변저류지가 있는 하도에서의 HECRAS를 이용한 부정류 수치모의 적용성을 검토하였다. HEC-RAS 적용성 검토는 직선수로에 강변저류지가 설치되어 있거나 그렇지 않은 경우에 대해 부정류 수리실험을 실시하여 측정된 결과와 비교하여 평가하였다. 특히, 강변저류지가 설치되어 있는 경우는 강변저류지의 저류용량이 충분하여 하도에서 강변저류지로 통하는 위어에 완전 횡월류 흐름만 발생하는 경우에 대해 실험을 수행하였다. 강변저류지가 설치되지 않은 직선수로에 대한 HEC-RAS의 수위 계산 결과는 최대 3% 오차를 유량은 최대 1% 오차를 보였으며, 강변저류지가 설치된 경우의 HEC-RAS 수위 계산 결과는 최대 4% 오차를 유량은 최대 2% 오차를 나타냈다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.314-314
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• 2011

강변저류지는 하천변에 위치한, off-line 형 치수구조물로 하천의 수위 변화에 따라 저류량이 변한다. 그러므로 강변저류지의 홍수조절효과는 부정류 흐름 상태를 재현하여 모의해야 한다. 현재 국내에는 강변저류지 홍수조절효과 분석을 위해 주로 1차원 부정류 수치모형인 HEC-RAS를 사용하고 있다. 하지만 1차원 부정류 계산 결과에 대한 정확도 검증 없이 사용되고 있다. 따라서 이를 검증하고 보완할 수 있는 부정류 수리실험이 필요하다. 이에 본 연구에서는 상류 유입수문곡선을 재현할 수 있는 부정류 유량조절장치를 개발하였으며, 개발된 유량조절장치의 재현 능력을 검증하고 강변저류지 홍수조절효과 분석에 대한 적용 가능성을 확인하였다. 부정류 수리실험은 정규분포형 수문곡선과 이중 첨두를 가지는 수문곡선 및 다양한 첨두 지속시간을 갖는 수문곡선 형태에 대해 유량조절장치의 재현 능력을 검토하였다. 검토 결과 개발된 유량조절장치의 재현 수문곡선은 첨두 홍수량을 기준으로 약 1 % 이내의 오차를 보여 매우 만족스러운 결과를 얻었다. 향후 강변저류지의 홍수 조절효과 분석에 사용한다면 좀 더 현실적이고 정량적인 치수능력 평가가 될 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권1호
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• pp.29-39
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• 2016

강변저류지를 홍수방어대책에 포함시키기 위해서는 정확한 홍수조절효과 산정이 필요하며, 이를 위해 현재 실무에서는 1차원 부정류 수치모형인 HEC-RAS를 사용하고 있다. 그러나 강변저류지의 저류용량이 부족한 경우에 발생하는 잠긴 횡월류 흐름에 대해서는 HEC-RAS 부정류 수치모의의 정확도 분석이 수행되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 직선수로에 강변저류지를 설치한 경우에 대하여 횡월류부의 다양한 흐름 형태를 재현할 수 있는 부정류 수리실험을 수행하였다. 또한 부정류 수리실험 결과를 이용하여 HEC-RAS 모형의 부정류 수치모의 결과의 정확도를 분석하여 하도 내 수위 오차 및 강변저류지의 홍수조절효과 산정 오차를 제시하였다. 분석 결과 횡월류부에서 잠긴 횡월류 흐름이 발생하는 경우에 대한 HEC-RAS의 수위 계산 결과는 최대 -5% 오차를 보였으며, 홍수조절효과 오차는 최대 2.4%로 나타나 HEC-RAS의 부정류 모의 결과가 비교적 정확한 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권8호
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• pp.783-794
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• 2012

시간에 따른 하도의 수위 및 유량 변화에 영향을 많이 받는 수리구조물의 설계에 있어서 부정류 흐름 해석은 반드시 필요하다. 일반적으로 부정류 흐름 해석에는 수치모형이 많이 활용되고 있으나 수치모형의 검 보정을 위한 현장 자료의 획득이 어려운 경우가 많다. 또한 자료구축이 가능하더라도 인력과 비용이 많이 소모되며, 측정 정확도를 신뢰하기 어려운 경우가 많다. 이러한 경우 수치모형의 검 보정을 위해 부정류 수리실험을 통해 획득되는 자료를 활용하는 것이 대안이 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 형태의 부정류 수문곡선을 실험에서 재현할 수 있는 유량공급장치를 개발하고자하며, 개발된 부정류 유량공급장치를 이용하여 수리실험 수로에서 재현되는 수문곡선과 목표 수문곡선을 비교 분석함으로써 재현 정확도를 정량적으로 평가하고자 한다. 본 연구에서는 유량이 급격하게 증가 또는 감소하는 사각형 형태, 첨두유량 발생 시간이 짧은 삼각형 형태 및 일반적인 홍수 수문곡선 형태의 종(bell) 형태 수문곡선을 대상으로 재현 오차 및 Root Mean Square Error (RMSE)를 분석하였다. 재현 정확도 분석 결과, 사각형 형태의 수문곡선 재현 오차는 약 59% 정도로 가장 크게 나타났으며, 삼각형 형태의 수문곡선은 단일첨두와 이중첨두 형태 모두 약 10% 정도의 재현 오차가 나타났지만 홍수 수문곡선 형태인 종 모양의 수문곡선의 재현 오차는 최대 2% 이내인 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.5-12
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• 2018

불포화 투수계수 추정을 위하여 부정류 유출 및 흡입시험을 수행하였고 그 결과를 이용하여 역해석을 수행하였다. 부정류 수리특성을 이용하면 함수특성곡선 및 불포화투수계수를 정확하고 효율적으로 구할 수 있다. 본 연구에서 세가지 시료에 대한 실험을 세분화된 모관흡수력에 대하여 실행하고 시간에 따른 함수비의 변화를 정밀하게 측정하였다. 역해석과 실험결과를 비교한 결과, 시간에 따른 유량의 변화를 신뢰성 있게 계산할 수 있었다. 역해석의 해로 구한 함수특성곡선에서는 실험결과와 근사하게 나타났다. 불포화 투수계수곡선에서는 함수특성곡선으로부터 이론적으로 구한 곡선과 비교하였으나 역해석 결과와는 다소 차이를 보였다. 하지만 실험적 및 해석적 기법을 병행하여 획득한 불포화 수리적 거동이 실제거동에 부합된다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.47-47
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• 2011

하도 내 수역이 식생으로의 천이가 진행되고 최종적으로는 육상 식물들이 활착하게 되는 육역화 현상은 하도의 수리학적 문제 및 환경생태적 측면에서 큰 문제를 발생시킬 가능성을 내포하고 있다. 최근 하천복원의 필요성이 강조됨에 따라 물골공법 및 국부세굴 유도형 공법 등 실용성을 포함시킨 다양한 하천 복원공법이 제시되고 있다. 물골공법은 자연적인 물골형상에 의한 유사퇴적방지, 홍수시 유속저감 및 생물서식처를 조성하는 하상 생태복원 공법을 의미하며, 본 연구에서는 수리모형실험 및 3차원 수치모의를 이용하여 다양한 하도육역화 방지 공법 중 물골공법의 효과 및 적용성을 검토하였다. 물골공법의 특성 중 유사퇴적방지의 효율성 분석을 위해 부정류(unsteady state)상태에 대해 연구를 수행하였으며 홍수 이후 수위하강시 고수부지 및 물골 주변에서의 흐름특성을 재현하였다. 수위하강 모의를 위해 임의의 수위하강시간을 선정하여, 수위하강이 진행되는 시간( )을 각각의 수위하강시간으로 무차원 화한 후 무차원된 시간(t/�� )에 따른 흐름특성을 비교 분석하였으며 모의 및 분석결과, 수위하강시간이 80초 이상일 경우 주요 지점에서의 유속의 변화는 무차원된 시간에 대하여 일치하였으며 수리모형실험 및 수치모의에 적용할 수위하강시간으로 선정할 수 있었다. 물골 전구간에 대한 부정류 실험을 위해 LSPIV(Large-Scale Particle Image Velocimetry)장치를 이용하여 수위하강에 따른 물골주변의 흐름특성을 관측하였으며 3차원 수치모의를 통해 검증하였다. 실험 분석결과, 수위하강에 따라 고수부지 위로 흐르는 유수가 물골 내부로 유입되어 물골을 따라 흘러 물골 합류부로 이동하는 것으로 나타났으며, 이는 홍수시 유수와 함께 떠다니는 부유사(suspended load)가 물골로 유입되어 물골 합류부로 이동하므로 물골의 유사배제 가능성을 판단할 수 있었다. 또한 물골의 유사배제능력을 평가를 위해 실험을 통하여 산정된 최대 및 최소 마찰속도(U )와 유사이동 한계곡선을 이용하여 물골의 통한 배제 가능한 유사의 입경을 분석하였다. 분석결과, 최소 2mm에서 최대 4mm로 나타났으며 이 입경 이하인 유사에 대해서는 퇴적되지 않고 물골을 통하여 배제될 수 있을 것으로 예상되었다. 본 연구 결과 물골공법 적용시 수위하강에 따라 물골에서 하도방향으로 유사의 수세(flushing)효과가 나타났으며 유사의 부상 및 이송이 효과적으로 발생하여 고수부지 내 유사퇴적 방지가 효과적인 것으로 판단되었다. 추후 다양한 형상의 물골에 대한 능력검토가 보완된다면 물골설계지침 제안을 위한 자료로 활용 가능할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1989년도 수공학논총 제31권
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• pp.163-172
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• 1989

강우로 인한 급경사면의 흐름 해석은 지배방정식인 연속방정식과 운동량 방정식에 의해 수치적으로 해석된다. 이에대한 해석 방법에는 수문학적인 방법과 수리학적인 방법이 있는데, 본 연구에서는 세인트 베난트 방정식을 초기 및 경계조건에 맞게 푸는 수리학적인 방법을 이용하였고, 일반적인 완경사면에서 그 영향이 작아 무시되었던 경사의 영향을 고려한다. 수치해석 과정은 지배방정식에 무차원 매개변수를 도입하여 6점 음해법을 이용하여 해석하였다. 수치실험은 마닝(Manning)의 조도계수 n을 변화시키면서, 각각 검사에서 강우에 의한 평형상태에 도달한 이후의 수심과 유량, kinematic flow 수, 후르드 수, 평형상태 도달시간등 변수 상호간의 관계를 고찰하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1053-1057
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• 2010

최근 이상홍수로 인한 피해를 예방할 뿐만 아니라 친환경적인 홍수방어대책으로 강변저류지 설치에 대한 요구가 증대되고 있다. 강변저류지는 하도에 집중된 홍수량의 일부를 하천변에 위치한 저류지로 배제시킴으로서 저류지 하류지역에 부담되는 홍수량을 저감시키기 위한 수리구조물이다. 그러므로 강변저류지의 설계에 있어서 홍수조절효과에 대한 정량적인 평가는 반드시 필요하다. 강변저류지의 홍수조절효과는 월류제의 위치, 폭, 높이와 본류 수위변화에 따라 변하는 월류량에 의해 결정된다. 하지만 월류량 산정을 위한 적절한 유량계수 선정 방법 및 범위에 대한 기준이 없기 때문에 강변저류지의 설계 및 치수능력평가에 많은 어려움이 있다. 이에 강변저류지 월류제의 횡월류 유량계수 산정 방법 및 적정 범위를 결정하기 위한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 강변저류지 설계에 적용 가능한 횡월류 유량계산식들과 유량계수 산정식들을 조사하여 월류량 산정을 위한 기초 자료를 제시하였다. 또한 1차원 부정류 수치 모의를 이용하여 실제 설계 사례를 기초로 유입부 제원과 본류 수위를 변화시키면서 횡월류위어의 유량 계수와 월류량을 산정 및 비교 분석 하였다. 향후 본 연구 결과와 강변저류지의 부정류 수리실험 결과를 비교 분석하여 좀 더 정확한 강변저류지 홍수조절효과의 산정이 필요할 것으로 판단된다.

• 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 2015년도 학술발표회
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• pp.378-378
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• 2015

연안지역에서 발생하는 퇴적 및 침식현상으로 발생하는 피해를 분석하기 위하여, 고립파를 이용한 연구가 계속 진행되어왔다. 고립파는 파고의 크기에 따라 파형이 결정되는 특징을 가지고 있어 연안지역 파랑에 관한 연구에 적합하다. 기존연구는 sluice gate를 순간적으로 개방하는 방식을 통해 갑작스러운 수위의 변화를 유도하여 급변부정류흐름을 발생시키는 연구를 수행하였으나, 고립파 발생 조건에 대한 상세한 분석은 수행하지 못하였다. 본 연구는 기존연구에서 사용한 방식과 동일하게 sluice gate를 개방하여 고립파를 발생시켰으며, 실험조건을 상류 headtank 수위와 하류 수심의 수위차를 이용하는 경우와 sluice gate 개방 속도에 따라 두 가지 경우로 나누어 실험을 수행하였다. 실험에 사용된 직사각형 수리실험수조는 폭 0.8 m, 높이 0.75 m, 수로길이 12 m에서 상 하류의 수위차를 0.05 m 단위로 높이는 방식과 수문개방속도를 0.5 m/s 부터 1.0 m/s까지 범위를 설정하여 두 가지 재현방식에 따라 실험을 진행하였다. 또한 Flow-3D GMO(General Moving Objects)기능을 활용한 수치모의를 수행하였다. 실험조건에 따른 수리실험 결과를 파랑의 특성인 고립파 파고와 파속을 수치모의결과와 비교하여 분석하였다. 수리실험결과와 수치해석결과 유사한 경향을 나타내었으며, 본 연구의 결과는 Sluice gate를 이용한 고립파 수리실험으로 경사면에서 발생하는 침식과 퇴적현상에 관한 기초적인 연구가 될 것이다.