• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1229-1233
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• 2007

국내에서의 수제는 하안 및 제방의 보호, 유로제어 및 주운 등의 목적에 의해 설치되기 보다는 수제로 인해 발생되는 수제역(recirculation zone)의 다양한 흐름이 수중생물의 다양한 서식처 및 홍수 시 어류의 피난처 제공한다는 환경적인 목적이 지배적이다. 따라서 홍수시 하천의 통수능 감소영향이 상대적으로 작고 국부세굴에 대해 안정적인 경사형 수제에 대한 관심이 크며 몇몇 곳에서는 시공되어 졌다. 하지만 경사수제에 대한 설계기법은 현재 미미한 상태이며 선행되어져야할 구조물 주변의 흐름해석에 관한 연구도 미미하다. 이에 본 연구에서는 3차원 수치모형을 적용하여 주수로와 수제역의 흐름해석을 수행하였다. 연구내용은 수리모형변화와 수치모형실험을 병행하여 수행하여 수치모형결과를 검증하였으며 그 결과를 적용하여 경사형 수제주변의 흐름을 해석하였다. 수치모형은 Flow 3D모형을 이용하여 경사형 수제조건에 따른 흐름해석을 수행하였고 수리모형실험은 수치모형과 동일한 2가지 조건에 대해 수행하여 수치모형결과와 비교 분석 하였다. 본 연구의 목적은 경사형 수제설치로 변화되는 수제역 흐름을 3D 수치해석으로 분석하여 수제역의 환경적 효과(수중생물의 서식처 등)에 대한 기초자료를 제공하는 것이다. 연구결과, 수치모형실험은 수리모형결과와 일치하였으며 경사형 수제특성에 따라 수심별 흐름변화를 분석할 수 있었으며 기존 불투과 및 투과수제와 다른 결과를 도출하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1561-1565
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• 2006

수제는 주로 호안 또는 하안 전면부에 설치하는 구조물로써 기존의 수제 설치는 하안 및 제방의 보호, 유로제어 및 주운 등의 목적에 의해 이루어졌다. 최근 들어서는 수제하류부의 흐름분리로 인해 발생되는 재순환 영역(recirculation zone)과 국부세굴에 의해 발생하는 세굴공이 수중생물의 다양한 서식처 및 홍수 시어류의 피난처로 활용될 수 있다는 점 등의 환경기능이 부각되면서 수제에 대한 설치목적이 다양화 되었다. 월류수제는 흐름이 수제 투과정도를 나타내는 투과율과 함께 다뤄지기는 기존의 실험연구에서는 수위가 수제의 머리부를 초과함에 따라 월류되는 흐름은 과도한 난류의 발생 등 투과수제에 비해 수제부근에 더 많은 영향을 미친다고 하였다. 이러한 과도한 난류의 발생은 수제를 월류하는 흐름은 상류에서는 가속되다가 수제 하류부로 흘러내리면서 다시 감속되어 교란되기 때문이다. 이러한 월류수제의 흐름특성은 수제 주변 국부세굴에 영향을 미친다. 특히 우리나라 하천은 홍수시 수위의 변화가 매우 크기 때문에 일반적인 불투과 수제라 하더라도 대부분의 수제가 월류수제처럼 거동한다. 따라서 수위가 증가함에 따라 월류가 발생하는 수제의 경우 비월류 구조물과는 세굴심의 변화가 다르게 발생할 수 있다. 본 연구에서는 월류수제 주변에서 발생되는 국부세굴이 수중생물의 다양한 서식처 및 피난처로 활용될 수 있다는 관점에서 세굴영역(세굴부피)과 세굴심의 관계에 대한 수리모형실험을 수행하고 분석하였다. 월류수제의 세굴실험은 축척의 영향을 최소화하기 위해 $7m(W){\times}40m(L){\times}1.5m(H)$ 규격의 대형 수로에서 수행하였으며 세굴변화에 미치는 시간축척의 영향을 파악하기 위해 $70{\sim}90$ 시간 동안 실험을 수행하였다. 세굴의 측정은 투명한 아크릴로 제작된 수제 내부에 CC카메라를 수제 전 후면 및 측면에 설치하여 월류수제의 세굴 발생을 실시간으로 측정하며 동시에 수제의 각 면에 각각 3개의 압력센서를 설치하여 압력분포를 측정함으로써, 월류수제 주변의 압력변화에 따른 세굴심의 실시간 변화를 비교할 수 있도록 하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2009.02b
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• pp.148.1-148.1
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• 2009

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.39 no.2
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• pp.297-306
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• 2019

Since the centrifugal force acts on the flow in the curved channel, a transverse water surface gradient occurs and the thalweg is biased toward the outer bank. The submerged vanes may be used to solve various engineering problems of the curved channels. In order to analyze the influence of an attack angle and the distance between the vane arrays on the river bed variation and the superelevation in a bend, movable bed hydraulic experiments were conducted in a $90^{\circ}$ curved rectangular channel of a small-size gravel bed. Installing the submerged vanes in the bend increases the maximum scour depth. But if vanes are installed in a uniform obtuse angle, the scour depth may be reduced. If the flow rate in the channel bend with vanes equals to the channel forming discharge, the location of the maximum scour depth moved to the downstream and the superelevation increased. However if the flow rate is smaller than that, the location of the maximum scour depth moved upstream and the superelevation decreased. The channel bed change and the superelevation due to the installation of the submerged vanes have been dependent on the interaction of the attack angle, the flow rate, and the distance between the arrays.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.1413-1417
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• 2004

수제는 하천 흐름을 적극적으로 제어하여 수심을 유지하고, 소류력을 증가시키는 한편 수세를 줄여 토사의 침전을 유포하고자 하는 하천 시설물이다. 수제에 의한 역흐름장(diverse flow fields) 혹은 수제역 (spur-dike zone)의 형성은 다양한 수중생물의 서식환경을 조성하거나 홍수 시 어류의 피난처로 사용될 수 있기 때문에 최근 중시되고 있는 자연형 하천 공법에 수제가 도입되고 있다. 따라서 본 연구에서는 3차원 수치모형을 이용하여 수제주변 흐름을 수치모의 하여 Rajaratnam과 Nwachukwu (1983)의 수리실험 자료 및 Tingsanchali와 Maheswaran (1990)의 2차원 수치모의 결과와 비교하였다. 수치모의 결과 이차흐름과 역방향 흐름이 크게 나타나는 수제 안쪽 및 제방과 가까운 지점에서는 수치모의 자료와 실험자료가 잘 일치하지 않는 결과를 보였으면, 이러한 지점을 제외한 다른 지점에서는 실험자료와 유사한 결과를 나타내고 있음을 확인하였다. 단일 수제에 의한 재순환영역 (recirculation zone)은 수제길이의 약 10배 지점인 것으로 나타났으며, 이는 기존의 연구결과와 유사하였다. 또한 수제 뒤편에 형성되는 와의 중심이 수면에 가까운 지점일수록 뒤로 이동하는 것을 확인하였다. 이는 Tominaga 등 (2001)의 실험결과와 유사한 것으로서 수심에 비례하여 수제 뒷부분에 형성되는 와의 크기가 커지는 것을 파악하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.39 no.7 s.168
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• pp.583-592
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• 2006

There has been debated on the fact that a scour hole produced by the construction of a groyne has environmental benefits such as provision of diverse underwater habitats and shelter for fish in the event of flooding. Therefore researches are focusing on the scour field around the groyne area beyond the existing safety issues. The scour area on aquatic habitats would format many form on groyne conditions so that the analysis of scour area is strongly required. This study conducted the experiments on permeability and installation angle of groyne and suggested the data for groyne selection in environmental point as analyzing scour area. The physical modeling was performed in different permeability (0%, 20%, 40%, 60%, 80%) and installation angle of groyne ($60^{\circ},\;90^{\circ},\;120^{\circ}$). As the result of the study, scour area and scour depth at maximum scour condition was revealed for each case and suggested the differences according to experiment conditions.

• Water for future
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• v.51 no.8
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• pp.36-41
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• 2018

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.1
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• pp.35-48
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• 2018

Groynes are installed generally to protect the riverside or the river bank from the erosion caused by water flows by controlling the flow direction and velocity in rivers. In the past, groynes were used to secure enough depth of water in canals. As there has been a growing interest in river restoration and the natural river maintenance since 2000, groynes are proposed as a major environmental hydraulic structure because the flow control and various river bed conditions around the groyne can contribute to habitat functions. Groynes are typically installed in a series. In designing groyne series, groyne spacing is an important factor because the flow changes in the main canal and the flow inside the groyne area occurs variably depending on the groyne spacing. This study provide information to determine the groyne spacing suitable for the purpose of the groyne by examining the flows that variably changes according to the groyne spacing and angle in the recirculation zone of the groyne field. In particular, the formation of vortex, the location of vortex core and the water flow near the river bank, all of which occur in the recirculation zone inside the groyne area, were mainly analyzed to examine the flow characteristics near the river bank that influences the safety of the river bank area. The results of the experiment will serve as important basic data to examine changes in the river bed inside the groyne area as well as the safety of river banks following the installation of groyne series.

• Journal of Wetlands Research
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• v.13 no.1
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• pp.79-94
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• 2011

As demonstrated in study for non-submerged groynes, the flow field is predominantly two-dimensional, with mainly horizontal eddies. The eddies shed form the tips of the groynes and migrate in the flow direction. These eddies have horizontal dimensions in the order of tens of meters and time-scales in the order of minutes. In the standard flow simulations, these motions are usually not resolved, due to a too coarse grid, too large time steps and, more importantly, the use of inadequate turbulence modelling. using for example a k-${\varepsilon}$ model, it is necessary to introduce substantial modifications. Therefore simulation resolved in this study, were carried out using the DELFT-3D-MOR programme, which is part of the DELFT3D software package of WL/Delft Hydraulics and In this study, apply a two-dimensional depth-averaged model, taking an horizontal large eddy simulation(HLES). The bed morphology computed when using HLES, as well as the associated time-scale, is similar to what has been obseved in a field case. When using a mean-flow model with-out HELS, the bed morphology is less realistic and the morphological time-scale is much larger. This slow development is the result of neglecting(or averaging). the strong velocity fluctuations associated with the time-varying eddy formation.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.5
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• pp.459-468
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• 2014

Groyne to control the direction and velocity of flow in rivers is generally installed for the purpose of protecting riverbanks or embankments from erosion caused by running water. In particular, as interest in river restoration and natural river improvement increases, groynes are proposed as a key hydraulic structure for local flow control and riparian habitat establishment. Groynes are installed mainly in groups rather than as individual structures. In case of groynes installed as a group, flow around the groynes change according to spacing in between the groynes. Therefore, groyne spacing is regarded as the most important factor in groyne design. This study aimed at examining changes of flows around and within the area of groynes that take place according to the spacing of groynes installed in order to propose the optimal spacing for upward groynes. To examine flow characteristics around groynes, this study looked at flows in main flow area and recirculation flow area separately. In main flow area, it examined the impact of flow velocity increasing as a result of conveyance reduction that is exerted on river bed stability in relation to changes in the maximum flow velocity according to installation spacing. As a factor causing impacts on scouring and sedimentation within the area of groynes, recirculation flow in the groyne area can lead problems concerning flow within the area and stability of embankment. As for recirculation area, an analysis was conducted on the scale of rotational flow and the flow around embankment that exerts impacts on stability of the embankment. In addition, a comparative analysis was carried with reference to changes of the central point of rotational flow that occur within the area of groynes. As a result of compositely examining the results, the appropriate installation spacing is proposed as min. four times-max. six times considering a decrease in flow velocity according to the installation of upward groynes, river bed stability and stability of embankments against counterflow within the area of groynes.