• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.438-443
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• 2007

개수로 흐름에 대한 연구는 1700년대 중엽 Chezy에 의해 이론적인 기초를 다졌으며, 광범위하고 조직적인 관측연구는 Darcy(1803-1858)에 의해 약 150년 전에 폭 2m, 길이 600m에 이르는 수로에서 실험관측을 수행하고자 시도하였다. Darcy의 동료이자 후계자인 Bazin은 제한된 조건의 현장관측뿐 아니라 다양한 조건의 수로를 제작하여 실험관측을 수행하였으며 그의 실험자료는 Bazin 자신 뿐만 아니라 Manning이나 Ganguillet와 Kutter 등 여러 연구자들의 경험식 개발에도 이용되었다. Nikuradse(1933)의 균일조도 원형관수로 실험결과로부터 관로 흐름은 층류, 천이층류, 완난류, 천이난류, 전난류 등 다섯 종류의 흐름특성을 가지고 있음을 확인하였고 Bazin(1829-1917)과 varwick(1945)의 실험결과로부터 개수로 흐름에서도 관로 흐름과 마찬가지로 층류, 천이층류, 완난류, 천이난류, 전난류 등 다섯가지의 흐름특성이 존재함을 알 수 있다. 본 연구에서는 기존의 지수형 마찰계수 산정식에서 단순히 조고만의 함수였던 ${\alpha}$에 물의 기본적인 성질인 표면장력, 점성력, 밀도와 자연 하천의 경사, 수심, 수면, 폭, 조고의 영향을 고려한 수심에 관한 무차원수 $Y_h$, 수면 폭에 관한 무차원수 $Y_b$, 조고에 관한 무차원수 $Y_k$를 도입하였다. 따라서 개수로 흐름 해석에 있어서 기존의 마찰계수 산정치보다 여러 영향을 반영하여 정확한 값을 산정할 수 있을 것으로 판단된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.13 no.4
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• pp.101-109
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• 1993

On the basis of Nikuradse laboratory experiments. two transition flow regimes are defined with respect to the characteristics of boundary layer. One is the transitional turbulent flow which has a transitional characteristics between smooth turbulent flow and rough turbulent flow, and the other may be called as transitional laminar flow which has transitional features between laminar flow and turbulent flow. The laboratory results of Nikuradse are carefully re-examined, and the flow regions are clearly defined. The velocity profile of the transitional turbulent flow is described by newly formulated equation, and the Darcy-Weisbach friction coefficient for the transitional turbulent flow is determined based on the theoretical form of profile equation, which is far better accurate than Colebrook-White equation. Difficulties still arise for the description of velocity profile when the flow undergoes from laminar to turbulent. In this case a linear interpolation procedure is proposed for the estimation of friction coefficient.

• Proceedings of the Korean Society of Coastal and Ocean Engineers Conference
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• 2000.09a
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• pp.133-139
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• 2000

일방향흐름의 해류나 천해파에 의한 파운동이나 해저면 가까이 경계층흐름은 주로 난류특성을 갖고 있으며, 난류특성은 완난류, 천이난류, 전난류 등 세 가지 증류로 대별된다. 그 중 완난류와 전난류로 대별하여 합성류 조건은 두 가지로 분류할 수 있다. 즉, 천해파와 해류가 합성될 때 해저면 가까이 난류특성 조건은 Table 1에 제시된 바와 같다. (중략)

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.12 no.3
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• pp.130-138
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• 2000

The friction factor equation of open channel flow is developed by using Prandtl's mixing length theory and considering the flow characteristics of smooth or rough turbulent flow. BYO model considers vertical velocity profile for the (:omputation of bottom friction of surface waves and current flow. The model computes the mean bottom friction of combined wave-current flow by the vectorial summation of wave velocity and current velocity at Bijker point. The near bottom flow is discriminated by three flow regimes; smooth, transitional and rough turbulent flow. The model, BYO, has been further refined considering the combination of smooth turbulent flow and rough turbulent flow.

• Water for future
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• v.28 no.2
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• pp.155-168
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• 1995

The present paper discusses the traditional empirical equations of friction factor or cross-sectional mean velocity of open channel flow and suggests the new form of friction factor equation. Dimensional analysis is conducted for the possible forms of traditional empirical equations in order to satisfy the dimensional equality, and new forms of empirical equations are presented with introducing equivalent roughness height. Considering the distribution of friction factor against Reynolds number which has a similar characteristics to that of smooth turbulent flow in circular pipe, the friction factor equation of rectangular open channel flow is developed by modifying the friction factor equation of circular pipe flow for the region of smooth turbulent flow. The equations including the dimensionally-corrected empirical equations are tested against Bazin's laboratory experiments.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.613-618
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• 2008

본 연구에서는 개수로 마찰흐름 특성에 관한 연구로서 유량조사사업단(2006)의 우리나라 3대강 유역 하천자료와 미국의 Colorado지역 록키산맥 하천 관측자료를 통하여 개수로의 흐름특성을 집중적으로 검토하였다. 개수로 설계에 있어 수로의 흐름해석 및 마찰계수의 정확한 산정은 수로설계의 근간이 된다. 하지만 일반적으로 사용하고 있는 Manning(1889)식은 개수로 흐름특성을 판단하기에 너무 단순하여 상이한 결과를 보임에도 불구하고 단순성에 기인하여 사용되는 것으로 판단된다. Bazin(1865)과 Varwick(1945)의 개수로 실험결과를 보면 Nikuradse(1933)의 원형관수로 실험결과와 마찬가지로 층류, 천이층류, 완난류, 천이난류, 전난류 등 다섯 가지의 흐름특성이 존재함을 알 수 있다. 또한, 개수로 마찰계수의 특성변화를 보면 조고 또는 조도가 증가함에 따라 마찰계수가 상향으로 평행 이동하는 것을 볼 수 있다. 실험결과로부터 확인되는 이러한 흐름 특성이 현장에서도 분명히 나타날 것으로 판단하며 이러한 가설에 근거하여 각 하천의 관측자료를 분석하였다. 유량조사사업단의 우리나라 3대강 유역 하천 관측자료(2006)를 레이놀즈수의 함수인 완난류 흐름으로 전제하고 물의 기본적인 성질과 하천의 경사, 수심, 조고 등의 영향을 고려한 무차원수를 도입하여 마찰계수의 2차적인 분포특성을 파악하고자 하였다. 하지만 관측된 자료로부터 무차원수를 도입하여 산정된 마찰계수분포를 보면 마찰계수가 급격히 증가하고 추정된 유속과 관측된 유속을 비교하면 추정된 유속이 산개되는 경향이 나타났다. 이러한 문제점은 유량관측시 관측지점의 수면경사 및 하상경사의 미관측으로 하천정비기본계획상에 제시된 지형으로부터 하상경사를 추정하여 마찰계수와 유속을 산정하였다. 또한 하천정비기본계획상에 제시된 Manning의 조도계수를 이용하여 Ganguillet&Kutter(1869) 산정식과 Manning(1889) 산정식으로 부터 유속을 산정한 결과 오차가 크게 발생한 것을 확인하였으며, 실제 관측자료에 적합하도록 조도계수를 재 산정하였다. 논문의 분량 제한상 분석과정은 추후 논문에 제시하기로 하고 분석결과와 수위관측에서의 문제점을 제시하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.13 no.5
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• pp.165-172
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• 1993

On the basis of Nikuradse laboratory experiments conducted in circular pipe with uniform roughness, five flow regimes are defined with respect to the characteristics of boundary layer such as laminar, transition laminar, smooth turbulent, transition turbulent and rough turbulent flows. Two cases are found for the transition laminar flow: one for the transition between laminar flow and smooth turbulent flow and the other for the one between laminar flow and rough turbulent flow. They all can be clearly determined by the relative roughness or the ratio of pipe diameter to the roughness. Explicit functions are developed for the estimation of pipe friction factor for the various flow conditions including turbulent flow regimes, which have excellent agreement with the Nikuradse laboratory data.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 1993.07a
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• pp.49-56
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• 1993

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 1995.05a
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• pp.79-84
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• 1995

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1775-1780
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• 2009

개수로 마찰흐름 특성에 관한 연구로서 유량조사사업단(2006)의 우리나라 3대강 유역 하천 관측자료와 Jarrett(1984)의 미국 Colorado지역 하천의 관측자료로 부터 흐름특성을 구분하여 개수로 흐름의 마찰특성 또는 조도계수의 변이특성을 분석하였다. 기존 지수형 완난류 마찰계수 산정식(유동훈과 이민호,1997)의 비례상수 $\alpha$에 조도계수 n을 도입하여 실무에서 보다 편하게 적용할 수 있는 새로운 산정식을 개발하였다. 유량조사사업단의 관측자료 분석에 있어서 유량 관측시 관측지점의 수면경사 및 하상경사의 미관측으로 하천정비기본계획상에 제시된 지형으로부터 관측지점의 하상경사를 추정하였으며 1차적으로 에너지경사는 하상경사와 동일하다고 가정하였다. 이러한 가정하에 하천정비기본계획상에 제시된 Manning의 조도계수를 인용하여 관측유속과 계산유속을 비교8 분석하였다. 또한 전통적 산정식인 Ganguillet & Kutter(1869)식과 Manning(1889)식으로 부터 산정된 유속과의 비교를 통하여 조도계수 n을 추정하였고 추정된n을 도입하여 새로 개발된 지수형 마찰계수 산정식의 적용성을 입증하였을 뿐만 아니라 기존 조도계수 산정의 문제점을 제시하였다.