• 한국수자원학회논문집
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• 제54권11호
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• pp.863-873
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• 2021

다공성 매질에서 오염물 이동에 지배적인 기작인 역학적 분산은 공극 내 유속 차이에 의해서 발생한다. 종분산계수와 종분산지수는 이송확산 모형의 수리분산 매개변수이며, 실험을 통하여 얻어야만 한다. 수리평균반경은 공극 내 물의 흐름 양의 크기와 강도를 표현할 수 있으며, 매질의 물리적 특성인자를 이용하여 계산할 수 있다. 본 연구는 순간주입 추적자실험을 통하여 자갈 다공성매질에서 수리평균반경을 이용하여 종분산지수를 구할 수 있는 거듭제곱형의 경험식을 도출하였다. 경험식은 스케일상수 계산식이 포함되어 있어 이동거리에 따른 종분산지수의 산정이 가능하며, 소규모 유량의 균질한 자갈로 구성된 수로에 적용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권10호
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• pp.861-870
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• 2020

자갈 입자로 구성된 다공성매질에서는 유속이 증가하여 레이놀즈수가 커지게 되면 흐름은 Darcy의 영역을 벗어나게 된다. 본 연구는 인공함양 유역의 소하천에 설치예정인 돌망태 보의 채움재를 통과하는 비선형적인 흐름특성을 규명하기 위하여 자갈칼럼과 돌망태모형을 이용한 투수실험을 수행하였다. 칼럼실험을 통하여 공극유속과 수리경사의 관계식과 계수를 결정하고, 수리평균반경과의 상관관계식을 제안하였다. 제안식으로 부터 계산된 공극유속과 공극유량은 돌망태모형 투수실험의 측정치와 잘 일치하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.155-159
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• 2011

본 연구는 만곡수로 외측에 횡월류 위어를 설치하여 곡률반경에 대한 횡월류 유량계수의 특성을 분석하였다. 곡률반경의 변화에 따른 만곡부의 중심각이 180인 수로모형을 설계하였으며, FLOW-3D모형에 적용하여 유량계수를 산정하고 직선 수로와 비교하여 유량계수의 특성을 분석하는데 목적이 있다. 난류모형은 RNG-$\in$ 모형을 사용하였으며, 수치기법으로는 유한체적법을 사용하였다. 모형의 적용성 검정을 위해 기존에 연구되었던 수리실험과 동일한 조건의 수치모의를 수행하여 모형의 적용성을 확인하였다. 본 연구에서는 하폭를 고정시키고 곡률반경를 변화시킴으로써 $R_c/b$의 변화에 따른 유량계수(C)의 변화를 분석하고, 만곡수로의 월류량($Q_{wc}$)에 대한 직선수로의 월류량($Q_{ws}$)의 비, 만곡수로의 평균 월류 수심에 대한 직선수로의 평균 월류 수심($y_{cave}/y_{save}$)과 $R_c/b$의 관계를 분석하였다. 분석결과 유량계수는 상류수심, 월류량, 만곡수로의 곡률반경 등의 변화에 따라 유량계수는 변화하였으며, 직선과 만곡수로에 대해 분석을 수행하였기 때문에 직선수로의 영향인자를 이용하여 만곡수로에 설치된 횡월류 위어의 월류량과 유량계수를 추정 가능할 것이라 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5B호
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• pp.463-472
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• 2009

본 연구에서는 잠제가 설치된 연안역에서 해안의 곡률반경이 잠제 주변 파동장에 미치는 영향을 파악하기 위하여 파 구조물 해빈/해저지반의 상호작용을 해석할 수 있는 3차원 수치모델 LES-WASS-3D를 이용하여 시뮬레이션을 실시하였다. 먼저 기존의 수리모형실험결과와 비교 검토를 통하여 타당성과 유효성을 확인하였으며, 수치실험을 통해 얻어진 수치해석결과로부터 잠제 주변의 파고분포, 평균수위분포, 상층흐름분포, 평균류분포 그리고 연안에서의 처오름 높이분포를 비롯한 잠제 주변의 3차원적 수리특성에 미치는 해안곡률의 영향에 관하여 고찰하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1084-1088
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• 2010

일반적으로 자연하천에서는 횡방향 흐름저항 요소가 매우 다를 수 있다. 이러한 하천은 흐름저항 요인에 따라 몇 개의 소단면으로 구분될 수 있으며, 1차원 해석을 위해서는 단면 전체를 대표하는 복합 조도계수(composite roughness coefficient)를 사용함으로써 수위 또는 평균유속의 계산이 가능해 진다. 복합 조도계수는 각 소단면의 면적(A), 윤변(P), 또는 동수반경(R)을 적절히 조합하여 각 소단면의 조도계수에 가중치를 부여하면서 계산되는데, 각 산정식들의 개발과정에 도입된 가정 조건에 따라 상이한 가중치를 부여하게 되며, 일부 산정식들에서는 횡방향으로 동일한 재료로 구성된 조건에서도 복합 조도계수 산정 결과는 하상재료에 의한 조도계수와 다른 값을 산정하게 된다. 본 연구에서는 13개의 기존 복합 조도계수 산정식을 이론적으로 검토하였고, 소규모 실내 수리실험자료로부터 실측 복합 조도계수와 계산된 값을 비교 분석하였으며, 소단면 분할방법에 의한 기존 산정식의 적용성을 분석하였다. 분석결과, 윤변을 가중치로 사용하는 경우는 실측 복합 조도계수 그리고 각 산정식에 의한 계산 복합 조도계수의 차이가 비교적 작게 나타났으나 각 산정식의 가정조건에 유의하여야 하는 것으로 나타났다. 한편 단면적 또는 윤변과 동수반경을 조합하여 가중치로 사용하는 경우는 방법별로 큰 차이를 보이는 것으로 분석되었고, 그 원인은 단면분할 방법에 기인하므로 이러한 방법을 적용할 경우에는 소단면 분할방법에 특히 주의하여야 함을 알 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.248-252
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• 2010

홍수기 호우로 인한 피해는 대부분 하천구역에서 발생되며, 이러한 피해는 인간에게 직 간접적으로 영향을 미치게 된다. 자연 상태의 하천형상은 대부분 호우로 인한 홍수로 인해 자연스럽게 만들어지게 되며, 대부분 사행하천의 형태를 띠게 된다. 사행하천에서의 흐름의 기하학적 특성은 성장이나 사멸, 또는 두 가지 모두의 형태를 보인다. 사행하천에서의 흐름 및 유속 분포는 하천제방 보호, 주운, 취수, 그리고 유사 이동 및 퇴적 패턴과 관련하여 실용적인 관점에서 연구하여야 하는 하천수리학에서는 매우 중요한 주제이다. 그리고 사행하천은 특히 만곡부가 교호적으로 나타나는 곳에서의 흐름구조가 매우 복잡하다. 이러한 사행하천에서는 회전방향이 교호적으로 바뀌는 나선형의 흐름(2차류)이 3차원적으로 발생하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 사행하천이 많은 국내 하천특성을 고려하여, 하천 만곡부에서의 흐름특성을 분석하고자 하였으며 2차원 CCHE2D 와 3차원 FLOW3D 모형을 적용하였으며 가상 하도에 대하여 수리모형 실험의 실측치와 비교하여 모형의 정확성과 안정성을 검증하였다. 그리고 남강댐 하류에 대하여 만곡부의 흐름특성(유속 분포 및 최대유속경로, 수위분포, 2차류 거동, 편수위, 전단응력 분포 등)을 분석함으로써, 하천 만곡부에서의 수리적 특성을 보다 정확하게 제시하고자 한다. 모의 분석결과 동일 하도에 대하여 유량을 변동시킬 경우, 유량이 증가할수록 만곡부에서의 수리영향이 더욱 뚜렷해짐을 알 수 있었고 2차원 모형보다 3차원모형의 결과의 정확도가 더 높은 것으로 분석되었다. 곡률반경이 1,300~1,600 정도인 실제하천에 적용한 결과, 수위의 경우 2차원 결과가 3차원 결과보다 최대 3%정도 수위가 높은 것으로 나타났으며, 또한, 상관계수가 평균 0.91의 값을 보이고 있어 2차원모형과 3차원모형의 결과가 비교적 잘 일치하는 것으로 분석되었다. 흐름 분석을 통해서 만곡부에서의 최대유속은 최정점(apex)에서 보다는 오히려 최정점 이전 하도의 내측에서 발생하였으며, 정점에서의 종단유속은 감소하지만 횡단유속은 오히려 크게 증가하는 경향을 보이고 있었다. 따라서 하천설계시 사행하천의 제방 안정성 확보를 위하여 종단유속 뿐만 아니라 횡단유속 또한 고려할 필요가 있음을 확인하였다. 또한 남강댐 하류 만곡부에서의 내측 및 외측의 수위를 분석한 결과, 제방 외측의 수위가 평균수위에 비해 최대 약 37cm정도 증가하는 것으로 분석되었다. 따라서 만곡부에 대한 하천제방설계시 좌, 우안의 여유고를 일률적으로 적용하기 보다는 만곡에 따른 흐름특성을 분석하여 설계에 적용하여야 안정성 및 경제성을 동시에 확보할 수 있을 것으로 사료된다.

• 지질공학
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• 제33권3호
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• pp.371-388
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• 2023

지층구성이 복잡하고 저투수성의 토양이 분포하는 경우 정화효율은 급격히 저하되고 실질적인 정화가 이루어지지 않거나 정화기간이 증가하는 등의 문제가 발생한다. 효율적인 정화를 위해서는 투수성이 개선되어 오염된 구간으로 정화제 주입하여 오염물질과 충분한 접촉이 이루어져야 한다. 본 연구는 균열형성과 효과적인 정화제 유도를 위해 플라즈마 블라스팅, 공압파쇄, 진공추출을 복합적으로 활용하는 PPV 공법의 유체 전달특성을 분석하고 기존공법과의 비교를 통해 개선효과를 평가하였다. 연구는 TPH(Total petroleum hydrocarbons)로 오염된 실제 오염부지에 대한 정화제 전달효과를 확인하기 위한 실증시험을 수행하였으며 정화제의 전달특성과 영향범위 등을 산정하기 위해 주입량과 주입시간을 모니터링하고, 정성적인 지중환경 변화요인을 확인하고자 전기비저항탐사를 수행하였다. 또한, 투수시험을 수행하여 각 공법에 대한 투수성 변화를 평가하였다. 정화제의 주입량 모니터링 결과, 주입량은 대조군 대비 실험군의 주입량이 약 4.74~7.48배 증가하였고, 단위 시간 당 주입 유량(L/min)은 약 5.00~7.54배 실험군의 전달률이 빠른 것으로 분석되었다. 전기비저항탐사 결과, 실험군의 비저항변화비는 대조군과는 달리 지표까지 영향을 주어 비저항값이 전체적으로 감소하는 경향을 보인다. 따라서 실험군은 지표 상부에 분포하는 토사층까지 과산화수소 등의 유체 확산이 이루어져 저비저항 변화비가 감소하는 것을 볼 수 있으며 주입정과 추출정 사이의 수평적 변화비는 약 1.12~2.38배 비저항값이 감소되었다. 투수성의 경우, 대조군과 실험군 모두 유사한 초기 투수성을 보였으나 과산화수소의 정화기작 영향으로 투수성이 감소하는 특성을 나타내는 것으로 확인되었다. 수리전도도의 변화를 정량적으로 평가하면, 대조군은 시험 종료 후 초기 수리전도도 대비 21.1%의 수리전도도를 나타내어 투수성이 급격히 저하되는 양상을 보였으나 실험군은 실험종료 후 초기치 대비 81.3%로 초기 수리전도도와 근접한 값을 나타내는 것으로 파악되었다. 현장조사로 확인된 수리전도도와 정화재 주입실험을 통한 정화제 주입용량(m³/hr), 토양특성분석(함수비, 밀도)을 통한 공극률(%)의 분석을 통해 영향반경(ROI)을 산정산 결과, PPV 공법의 영향반경(ROI)은 대조군에 비해 평균 220% 개선되는 것으로 확인되었다. 이와 같은 성과는 PPV 공법 적용으로 인하여 기존공법 대비 보다 넓은 범위에 걸쳐 효율적인 정화제 전달이 가능하고 정화기작에서 나타나는 투수성 저해요인을 상당부분 극복할 수 있으며, 약 2배 이상의 영향반경 증대를 통해 정화효율을 높일 수 있음을 지시하는 중요한 지표로 볼 수 있다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권4호
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• pp.1-7
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• 2007

본 연구에서는 모래층(sbt-1공), 실트질 모래층(sbt-2공) 및 모래와 실트질 모래의 혼합층(sbt-3공)에서 순간충격시험이 수행되었다. 그리고, 현장시험에 의해 산정된 수리전도도와 비저류계수를 이용하여 회수시험 시 지하수위 강하구역의 공극체적을 산정하였다. 순간충격시험의 해석은 KGS 모델이 가장 적합하였으며, 주입시험과 회수시험 시 평균수리전도도는 sbt-1공 $6.65{\times}10^{-5}$m/sec, sbt-2공 $6.33{\times}10^{-6}$m/sec, sbt-3공 $3.72{\times}10^{-5}$m/sec이며, 평균비저류계수는 sbt-1공 0.0225, sbt-2공 0.0177, sbt-3공 0.0259로 산정되었다. 투수량계수, 저류계수, 시험시간 및 시험공 제원을 이용하여 무차원 시간과 무차원 우물저류계수를 산정하였다. 그리고, Cooper 등(1967)이 제시한 변수 ${\alpha}$와 ${\beta}$를 이용하여 무차원 수두강하량이 선정되었다. 산정된 무차원 시간, 무차원 우물저류계수 및 무차원 수두강하량을 이용하여 순간충격시험 시의 영향반경이 산정되었다. 주입시험과 회수시험 시 평균영향반경은 sbt-1공 1.377 m, sbt-2공 1.253 m, sbt-3공 1.558 m로 산정되었다. 그리고, 회수시험 시 더미 회수에 의한 지하수위 강하구역의 공극체적은 sbt-1공 $145,636cm^3$, sbt-2공 $71,561cm^3$, sbt-3공 $100,418cm^3$로 산정되었으며, 시험공의 부피를 제외한 지하수위 강하구의 공극체적은 sbt-1공 $145,410cm^3$, sbt-2공 $71,353cm^3$, sbt-3공 $100,192cm^3$이었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권11호
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• pp.5578-5586
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• 2012

이수 및 치수, 수공구조물 설계 등을 위한 하천 설계의 중요한 요소로써, 유량의 정확한 산정은 매우 중요하다. 현재 하천의 유량 생산은 수위-유량관계 곡선법을 사용하고 있다. 수위-유량 관계 곡선법은 측정된 수위와 유량자료를 바탕으로 홍수기 때의 유량을 회귀 분석으로 예측하여 사용하는 방법이다. 비교적 간편하게, 특히 측정이 어려운 홍수기 때에 유량을 예측하여 사용 할 수 있다는 장점을 가지고 있지만 수위와 유량만의 관계를 이용하므로 동수반경, 에너지경사, 지형, 조도 등 하천의 수리적 특성인자를 반영하지 못하므로 기본적으로 개선되어야 할 사항이 있다. 따라서, 본 연구에서는 하천유량을 예측하는 새로운 방법론의 하나로 KSCE에 기 게재된 Choo 등(2011)에서 제안한 Manning식과 Chezy식의 경험적 매개변수의 편리한 산정법을 이용하여 하천의 유량을 예측하였다. 실험실 사행 개수로와 India 운하에서 측정된 데이터를 바탕으로 이를 증명하였고 결정계수 0.8 수준의 정확성을 보여주었다. 따라서 본 연구가 지속적으로 수행된다면 수리적 특성을 반영하면서도 간단하게 유량을 예측할 수 있는 방법을 통하여 실무에서도 간편하게 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.107-116
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• 2014

본 연구는 조도보정 블록수로에서의 체적밀집도를 정의하고, 평균유속(V)과 수리반경(R)의 곱인 VR, 블록 Reynolds수($Re^*$), 항력계수($\acute{C}_D$) 및 바닥전단특성의 바닥조도계수($n_b$)를 분석하여 조도계수(n)를 산정하였다. VR과 블록Reynolds수가 증가함에 따라 조도계수가 감소하여 일정함에 수렴하는 경험적인 양상을 확인하였다. 블록Reynolds수의 증가에 따라 항력계수는 감소하여 일정한 값에 수렴하는 것으로 나타났다. 블록Reynolds수가 큰 난류구간에서는 항력계수는 밀집도로 정의한 조도블록의 형상에 지배적임을 볼 수 있다. 정확한 조도계수의 산정을 위해서는 블록Reynolds수와 체적밀집도에 의한 상관식의 개발이 요구된다. n-VR, $\acute{C}_D-Re^*$, $n_b-\acute{C}_D$상관에 대한 관계곡선식을 제시하였다. 조도계수를 산정할 수 있는 블록Reynolds수와 체적밀집도와의 상관관계식을 제시하였다. 실험결과를 토대로 블록Reynolds수와 체적밀집도에 의한 조도 계수 산정식을 이용한 HEC-RAS의 수리특성 분석결과는 실험결과와 잘 일치함을 보여주어 산정한 조도계수 추정식의 적용성을 확인하였다.