• Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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• 2010.03a
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• pp.1349-1357
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• 2010

절토사면의 안정성은 1차적으로 사면 자체의 지반 구조에 의해서 결정되지만 2차적으로 강우와 강설에 의한 수리적인 요소의 영향을 받는다. 매 년 여름 집중호우 기간에 많은 사면들이 붕괴되는 사례를 볼 때, 수리적인 요소가 사면의 안정성에 큰 영향을 주는 것을 알 수 있다. 수리제어공법의 목적은 물이 배수될 수 있는 길을 만들어주는 것으로 그 목적은 매우 간단하다. 하지만 공법이 시공된 이후 강우와 강설로 인해 유입되는 토사, 낙엽이 관리 소홀로 도수로나 배수로를 막아 본래의 역할을 하지 못하는 경우가 대부분이다. 본 연구에서는 이와 같은 문제점으로 발생한 국내 사례를 통해 사면에 적용되는 수리제어공법들의 유지관리 개선방안에 대해 논의하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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• 2000.11a
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• pp.519-526
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• 2000

강수량 변동에 따른 사면 내의 지하수유동과 사면의 안정성 변화를 동시에 분석.평가하기 위하여 하나의 완전 연동된 수리지질역학적 모델을 제시하였다. 이 모델은 변형성 지질매체 내에서의 지하수유동을 설명하는 일련의 지배식들과 Galerkin 유한요소법에 기초하여 개발되었다. 1990년부터 1999년까지의 서울지역의 건기 (1월) 및 우기 (8월) 강수량 하에 있는 토양 사면에 대해 개발된 모델을 적용하여 일련의 수치실험을 실시하였다. 수치실험의 결과는 강수량이 증가함에 따라 사면의 수리역학적 안정성이 전반적으로 악화됨을 보여준다. 즉 강수량이 증가할수록 공극수압이 증가하고 지하수면이 상승한다. 그 결과 불포화대가 축소되고 삼출면이 팽창되며 사면의 전단부를 따라 지하수유동속도가 증가하게 된다. 동시에 강수량이 증가할수록 사면 전단부를 향해 전반적인 변위량이 증가한다. 그 결과 안전율이 1 이하인 불안전한 지역이 사면 전단부에서 사면 상부 쪽으로 전파.팽창되며 그 두께도 증가한다. 수치실험의 결과는 또한 사면의 표면에서는 전단파괴와 더불어 인장파괴도 발생할 수 있음을 보여준다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1684-1688
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• 2008

국내는 1960년대부터 시작된 급속한 산업화 및 도시화로 인해 하천 환경이 지속적으로 오염 및 훼손되어 왔다. 하천을 관리함에 있어서 치수목적을 중심으로 한 직강화와 콘크리트 제방과 더불어 하천변의 공간이 주차장이나 도로로 사용되었다. 또한, 하천의 홍수피해 방지, 도심의 택지 및 농경지 등의 토지 확보를 위한 대규모 하천정비사업으로 인해 과거 자연상태의 하천은 홍수터 내 저류능력 상실, 생태환경공간 훼손 등으로 하천의 자연적 환경 기능이 매우 악화된 상황이다. 최근 들어 치수 기능만을 위한 공학적 효율 위주의 하천관리 정책에서 벗어나 하천의 환경적 기능의 개선, 자연하천으로의 생태복원사업이 이루어지고 있다. 하지만 하천의 특성을 고려하지 않은 무분별한 복원공법의 적용결과 호안의 안정성이 고려되지 않은 복원사업들이 진행되기도 한다. 진정한 자연하천으로의 복원은 하천기능의 회복과 함께 호안의 안정성까지 고려된 복원이어야 할 것이다. 본 연구에서는 경상남도 김해시의 생태복원 하천을 대상으로 하여 HEC-HMS, HEC-RAS 등과 같은 수리 수문 모형을 이용하여 다양한 조건의 유량과 수위에 대하여 소류력 평가 공식을 활용하여 기설 고수호안의 안정성을 분석하였다. 신어천을 대상으로 각 하천마다 적용된 공법을 조사하고 지점별 적용 공법과 평균 소류력의 관계를 파악하여 고수호안의 안정성을 분석하고자 하였다. 향후 본 연구결과를 활용하여 각 호안공법의 수리학적 설계기준을 제안할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.181-181
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• 2022

상수도 관망은 비정상상황에서도 안전한 물을 안정적으로 공급하는 것을 목표로 한다. 따라서 상수도 관망의 최적 설계는 수리학적 제약조건 (i.e., 절점의 압력, 관의 유속)을 만족하는 설계안을 제시한다. 하지만 점차 커지는 도시 규모에 따라 수질적으로 안전한 물을 공급하지 못하는 문제가 발생하고 있다. 또한, 상수도시스템의 형식 (i.e., 수지상식, 혼합식, 순환식)에 따라 용수의 체류 시간, 절점의 압력 등이 상이하다. 따라서, 본 연구에서는 도시 규모 및 형식과 잔류염소 농도를 고려한 상수도시스템 최적 설계를 진행하였다. 절점의 개수에 따라 도시의 규모를 분류하였으며, BI(BI; Branch Index) 지수를 통해 상수도시스템의 형식을 분류하였다. 또한, 수리학적 제약조건(i.e., 절점의 압력)과 수질적 제약조건 (i.e., 잔류염소 농도)을 설정하여 수리-수질을 동시에 만족하는 최적 설계안을 도출하였다. 비상시에도 물을 안정하게 공급하기 위하여 시스템의 탄력성과 설계비용을 목적함수로 설정하여 다목적 최적 설계를 진행하였다. 이러한 연구는 압력만을 고려한 기존 설계단계에서 수질적 측면을 동시에 고려하여 수질 측면의 안전성을 향상할 수 있다. 또한, 시스템의 탄력성을 고려하여 비정상상황에서도 물을 공급하여 사용성을 향상하는 설계안을 도출하여 수리학적 안정성을 만족하며, 경제적 측면도 향상할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.258-258
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• 2022

물넘이 형식에는 수문과 밸브로 조절할 수 있는 조절형식, 개수로 및 관수로 형식의 자연적으로 수위조절이 되는 비조절형식, 레버린스(Labyrinth), 피아노건반(Piano Key Weir), 사이펀(Siphon) 등의 특수형식으로 구분할 수 있다. 이 중에서 피아노건반 물넘이는 레버린스 물넘이를 피아노건반 모양으로 개량한 것으로 2003년 알제리 Biska 대학의 Quamane 교수에 의해 제안되었다. 제한된 물넘이 폭에 물넘이의 길이를 연장하여 방류능력을 증가시키는 효과를 나타내는 물넘이 형식으로 여수로의 월류수심을 낮게 유지하면서 방류량을 증가시킬 수 있다. 피아노건반 물넘이는 2006년에 프랑스에서 최초로 적용되었으며, 현재까지 약 30여 지역(프랑스, 베트남, 호주 등)의 댐에 적용되었다. 본 연구에서는 국내 저수지를 대상으로 여수로에 피아노건반 물넘이를 적용하여 방류능력과 수리적 안정성 검토를 위해 농어촌연구원 국제융합수리시험센터에서 수리모형실험을 수행하였다. 농어촌연구원은 2018년도에 기존 수리모형실험 시설을 확장하여 가로 250m, 세로 102m의 국내 최대규모의 실내 수리모형실험 시설을 준공하였고, 대형유사순환수로, 고정식 급경사수로, PIV 전용실험수로 등 기능별 7종의 실험수로를 갖추고 있다. 수리실험은 Froude 상사에 의한 축척을 적용하여 모형을 제작하였고, 기존의 수리시설과 하류하천까지 포함하여 70m(L)×20(B)×2m(H) 규모이다. 실험은 유량을 다양하게 변화시키면서 수위-방류량을 검토하였고, PMF 홍수위에서 방류량이 배제 가능한지 검토하였다. 또한, 물넘이의 안정성 검토를 위한 접근유속을 게측하였고, 물넘이를 통해 월류하는 흐름의 유황을 분석하여 수리학적으로 안정한 흐름이 발생하는지 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.303-303
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• 2020

국내의 주요 외곽시설은 대수심화 및 설계외력의 증대 등으로 경제성 및 안정성 등의 확보를 위해 혼성제 형식의 구조물을 적용하는 사례가 주를 이루고 있다. 혼성제 근고부 안정성과 관련해서는, 설계파에 대한 안정적인 피복재 중량을 구하는 것이 설계상 중요하다. 기존의 직각 입사파에 대한 연구는 많이 수행되어 왔으나, 경사 입사파 조건에 대한 검토 사례는 미미한 실정이다. 또한 직각입사 뿐만 아니라 경사 입사파에 대한 근고부 중량산정식으로 확장된 Tanimoto식을 적용하고 있으나, 수리실험과 중량산정식에 대한 오차가 발생하고 있어 수리실험을 통해 기존의 산정식에 대한 검토가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 경사입사파 조건에 따른 혼성제 제두부 구간의 피복재 안정성에 대하여 실험을 수행하였다. 설치수심은 0.3m 수심으로 고정하고, 입사각도를 0°, 30°, 45°, 60° 및 75°로 변화시켜 실험을 수행하였다. 전체 연장 10m의 모형에서 종점부 1m 구간을 실험구간으로 설정하고, 피복재의 종류는 피복석(50g), 콘크리트 피복블록(Tetrapod, Tripod)를 사용하였으며, 파랑조건은 불규칙파를 적용하였다. 주기 및 파고를 변화시켜 수리실험을 수행하였다. 실험결과는 제두부 구간에 피복된 피복재의 구간별 피해율을 분석하기 위해 구역분할도 적용하였으며, 확장된 Tanimoto식과 비교분석하여 중량산정식의 타당성을 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.457-463
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• 2009

식생만으로 제방을 보호하는 식생호안이 충분한 수리적 안정성을 확보할 수 있으면 생태적 건전성을 확보할 수 있음은 물론 호안을 건설하는 비용을 절감할 수 있을 것이다. 본 연구는 이러한 필요성에 따라 식생의 뿌리가 호안의 수리적 안정에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 하천의 수변부에 서식하는 초본식생에 대하여 식생이 외력에 저항하는 저항특성을 파악하고자 인발시험을 실시하였다. 식생의 뿌리는 외력으로 작용하는 하천수의 흐름에 대해 저항하고, 하천사면의 토양을 조정시켜 사면을 안정화시키는 역할을 하고 있다. 현장인발시험은 광주광역시 황룡강 및 광주천 일대의 4개 지역에서 총 6종 27개 개체에 대해 수행하였으며, 휴대용 Pushpull-Gauge를 이용하여 식생의 뿌리가 뽑힐 때까지의 최대인발력을 측정하였다. 측정된 최대인발력에서 토양의 무게를 제거한 뿌리만의 순수인발력을 산출하였으며, 이를 이용하여 인발강도를 계산하였다. 인발강도에 영향을 미치는 요소로서 식생뿌리체적을 선정하여 체적과 인발강도의 관계를 분석하였다. 분석결과 뿌리의 체적이 증가할수록 인발강도가 비례적으로 증가하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.182-182
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• 2011

2010년 9월 21일 오전부터 서울과 인천 등 수도권 지역에 최대 200mm가 넘는 집중호우가 내렸다. 이로 인해 도림천에서는 하천 복원 공사가 한창이었으나, 공사가 진행된 지점에서 자연형하천 공법의 훼손이 심각하게 발생하였다. 본 연구에서는 집중호우로 인한 자연형하천 공법의 훼손 현황을 현지조사를 통해 살펴보고, 이의 원인을 검토, 분석하여 복구대책 수립에 지침이 되도록 하였다. 자연형하천 공법의 훼손은 주로 하천의 수리적인 안정성을 고려하지 않고 설치함으로써 인위적으로 흐름에 지장을 초래하기 때문에 발생하였다. 흐름의 유속을 고려하지 않는 수생식물 식재, 하도 내에 설치된 진입계단, 전망데크, 불투수성의 자전거길 및 저수호안공의 훼손은 추후 흐름의 유속과 와류 등을 고려한 수리적인 안정성 확보가 중요함을 시사하였다. 한편, 저수호안에 식재한 갯버들+자연석 호안공은 이번 호우에도 어느 정도 대응 가능하였음을 감안할 때, 흐름의 유속이 빠르다고 하여 자연석 호안공을 시멘트로 메워 식생을 도입하지 않았던 공법에 대한 재검토가 필요함을 알 수 있었다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.15 no.1
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• pp.91-103
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• 2013

In this Research, in order to improve problems of not enough technical validation and structural and hydraulic stability evaluation when nature-friendly revetment block is applied to field, hydraulic stability evaluation according to hydraulic behavior change of porosity soil block for vegetation reinforcement that secures ecological function was reviewed. By selecting object section, numerical analysis and hydraulic model experiments were performed; for numerical analysis, by using 1-dimensional numerical analysis model HEC-RAS and 2-dimensional numerical analysis RMA-2, one-dimensional(1D) and two-dimensional(2D) numerical analysis were performed; by applying Froude's similarity law, reduced-scale hydraulic model experiments according to vegetation existence were performed. In hydraulic model experiment, for validity of experiment result, the result of velocity and tractive force of reduced-scale hydraulic model experiments was converted to prototype so that it can be compared and reviewed under the same condition of one-dimensional(1D) and two-dimensional(2D) numerical analysis result; as a result, it was confirmed that comparatively united result appeared, and by comparing prototype-converted tractive force result with revetment's allowable tractive force coming from an existing research, block's hydraulic stability was suggested.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1976-1981
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• 2010

하천사업이 자연친화적인 사업으로 변화하면서 친수성을 가진 다양한 형태들의 호안블록이 개발되고 있다. 호안블록의 다양성에 비해 유수에 대한 안정성을 검증할 수 있는 항력 양력계수, 상당조도 등의 수리특성인자에 대한 연구가 미진한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수리모형 실험을 통해 호안블록의 역학적인 특성을 분석하여 유수가 호안블록에 미치는 영향을 규명하였으며, 호안공법에 대한 수리모형 실험방법의 적용성을 모색하였다. 수리실험은 수로의 상류로부터 수류의 안정화가 이루어지는 9m 지점의 수로 바닥에 블록을 설치하였으며, 4분력계와 전자유속계를 이용하여 수리특성인자의 계측을 실시하였다. 단체실험은 형태가 다른 6개의 호안블록을 이용하여 실험을 실시하였으며, 단체실험결과에 의한 항력과 양력이 양호한 호안 4로 군체실험을 실시하였다. 군체 실험을 통해 상당조도가 0.163에서 0.165로 증가하는 것으로 확인되었으며, 상당조도의 증가에 따른 유속 저감 정도를 파악할 수 있었다.