• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
• /
• pp.510-510
• /
• 2015

우리나라는 1960년대 경제개발에 의한 산업화 이후, 토지이용이 꾸준히 확대되어 왔으며, 이로 인해 불투수면적 증가하였고, 배수시설의 확장은 표면조도계수 및 침투율을 급격히 감소시키는 요인으로 작용하여 우수 및 오수의 유출속도가 증가하여 홍수방어능력이 감소하였다. 또한 기후변화로 인한 국지성 집중호우의 발생빈도가 증가함에 따라 이로 인한 피해가 더욱 가중되고 있다. 현재 이에 대한 대응능력을 갖추기 위한 치수대책을 꾸준히 실시하고 있으나 주로 홍수량을 줄이기 보다는 증가하는 홍수량을 처리하기 위한 하천정비, 하수관, 유수지 및 펌프장 증설을 중심으로 이루어지고 있다. 이는 하천 하류의 홍수량을 증가시켜 하천주변에 침수피해를 일으키고 있어 보다 항구적인 대책이 요구되고 있다. 본 연구에서는 특정유역에 침수가 발생할 시 횡월류위어 가동방식(고정보-가동보)에 따라 미치는 침수영향에 대해 저류조 유입특성(총 유입량, 유입유량 첨두치), 침수지역 침수특성(첨두유량, 첨두수위, 첨두유속, 침수면적, 월류시간)을 정량적으로 분석하여 향후 저류지 설치에 따른 횡월류위어 가동방식 선정에 기여하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제45권3호
• /
• pp.331-347
• /
• 2012

남강댐 하류는 부산 경남의 수자원 장기 계획에 중요한 지역이므로 지속가능한 지표수 관리 및 오염원 제어를 위해 흐름 및 수질 해석이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 2차원 수질모형인 RAM4와 3차원 수질모형인 WASP을 각각 수리모형인 RAM2 및 EFDC모형과 연계하여 2 3차원 준연계 모형을 이용한 남강댐 하류에서의 수리 및 수질을 해석하였다. 2차원 흐름해석 모형인 RAM2 적용 결과 만곡부 5개 횡단 측선에서의 유속의 증감경향이 ADCP 실측값과 잘 일치하였으며, 3차원 모형인 EFDC와 유속 분포 및 보 월류 유속이 유사하였다. 또한 정상상태 도달 후의 RAM2-RAM4 연계모의에 의한 BOD 농도와 EFDC-WASP 연계모의에 의한 BOD 농도장이 모의영역 전반에 걸쳐 유사하게 나타났다. 남강댐 하류부의 경우 수리 및 수질이 남강댐 방류량에 크게 좌우되며 남강댐의 수량은 하류부의 수질 및 연안 어업환경에 큰 영향을 미치므로 향후 이에 대한 정량적 분석 시 계산의 효율성 및 모형의 적용성 측면에서 2차원 준연계 모형을 적용하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제42권9호
• /
• pp.715-724
• /
• 2009

경사수제는 수위에 따라 흐름축소의 정도가 달라지기 때문에 폭이 좁은 수로나 수제설치로 인해 발생하는 수위상승으로 월류의 위험성이 있는 지점에 적용하기에 적합하다. 본 연구는 수제 선단부가 경사를 이루는 경사수제에 대한 수리실험을 수행하였다. 경사수제 실험의 주요 인자는 수제의 선단부 각도와 수심변화이며 이들 주요인자에 의한 수제주변의 유속을 LSPIV (Large Scale Particle Image Velocimetry)기법을 이용하여 측정하였다. 수제주변 흐름영역은 주흐름영역과 재순환영역으로 구분하여 분석하였다. 실험결과, 흐름중심선 변화는 환산길이에 영향이 크지 않았으나 재순환영역 폭은 환산길이가 클수록 증가하였다. 재순환영역의 길이는 환산수제길이의 약 12 $\sim$ 16배 정도 발생하였다. 주흐름영역에서의 최대유속은 상류접근유속에 1.45 $\sim$ 2.1배 내외로 수제경사에 의한 영향은 크지 않았다. 재순환영역의 역류속은 확연히 감소하는 것으로 나타나 제방부 호안에 안정된 흐름이 형성되는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제48권12호
• /
• pp.1077-1087
• /
• 2015

제방은 홍수가 발생했을 때 하천의 범람을 막아 제내지의 인명, 가옥, 재산 등을 보호하는 중요한 기능을 하는 하천구조물이다. 제방의 붕괴원인은 크게 월류에 의한 붕괴, 침투에 의한 붕괴, 침식에 의한 붕괴로 분류되며, 침식에 의한 붕괴를 방지하기 위하여 호안을 설치한다. 따라서, 이러한 호안의 안정성은 제방 전체의 안정성과 직결되는 중요한 요소이다. 특히, 흐름의 강도가 증가하는 만곡부와 같은 수충부에서는 호안의 안정성이 급격히 저하되므로 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 경질성 호안의 수리실험을 통해 만곡수로에 설치된 호안의 취약지점을 파악하였으며 주요 지점의 유속과 수위를 측정하였다. 또한, 동일한 조건으로 3차원 수치해석을 수행하여 실험에서 계측장비의 한계로 확인하기 어려운 흐름특성을 분석하였다. 그 결과 제방사면의 전단응력이 크게 산정된 부분과 사석호안이 붕괴된 위치가 거의 일치하는 것으로 나타났으며 전단응력은 작으나 붕괴가 발생한 지점에서는 만곡의 영향으로 발생한 2차류에 의해 순환흐름이 발생되어 호안의 붕괴를 유발하는 것으로 나타났다. 기존의 사석산정공식을 이용하여 사석호안의 규모를 결정하였으며 하도의 평균유속보다 국부적인 최대유속으로 산정하였을 때, 1.5~4.7배 크게 산정되었다. 본 연구를 통해 만곡수로에서는 직선수로에서와는 사석의 규모를 산정하는 방법을 달리해야하는 것을 알 수 있었으며, 추후 곡률반경 및 구조물에 대한 영향을 고려하고 대표형상에 대한 가중치를 부여 할 수 있으면 보다 합리적이고 정확한 호안사석의 규모를 결정할 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국지리정보학회지
• /
• 제18권4호
• /
• pp.14-30
• /
• 2015

본 논문에서는 하상퇴적이 심한 사행하천에서의 월류로 인한 침수피해와 제방 세굴 및 제방유실에 대한 피해를 저감시키기 위한 구조적 대안으로, 준설이 얻을 수 있는 수리학적 효과를 분석하고자 하였다. 사행사천 구간에서의 수리해석을 위해 2차원 수리해석 모형인 RMA-2 모형을 선정하였고, 준설 전의 현재 단면과 준설 후의 가정 단면을 GIS tool을 이용하여 구현한 후 2차원 유한요소격자를 구성하여 모형을 구동하였다. 준설 전 후에 대해 계산된 수위, 수심, 유속, 그리고 소류력을 현재의 계획홍수위와 비교하였고, 편수위가 발생한 지점에서 최대홍수위를 비교 분석한 결과 계획홍수위 대비 최대 0.58m의 수위저감 효과를 나타내었다. 분석구간 내에 위치한 제방에서의 소류력은 전 구간에 대해 평균 42~67% 가량 감소됨을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과를 통해 하천 사행구간에 위치한 유수의 흐름을 방해하는 하상퇴적물의 준설이 만곡부에 위치한 제방에서의 월류 및 세굴에 대한 위험도를 저감시키고 주변 농경지의 침수피해를 경감시킬 수 있는 적절한 구조적 대책이 될 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제18권2호
• /
• pp.191-195
• /
• 1999

유입폐수의 $BOD_5$가 1차연못에서 88%가 제거되고 있어 Pit의 $BOD_5$ 제거효율이 60%에 달할 것으로 예측된다. 메탄발효 Pit의 환경조건으로 용존산소가 없고, 혐기성 및 중성 pH가 유지되어야 하며, 충분한 체류시간이 확보되어야 하고, 온도변화가 적어야 한다. 분석결과 실험 메탄발효 Pit는 이런 조건들을 만족시키고 있어 Pit설계가 적절함을 알 수 있다. 실험결과 메탄발효 Pit의 설계인자로 폐수체류 기간이 2day, 월류유속은 $1.5m^3m^{-2}day^{-1}$가 적합하며, Pit바닥의 수심은 슬러지층의 온도와 밀접한 관계가 있어 3-3.5m 정도가 적합한 것으로 사료된다. Pit 바닥의 슬러지층 온도가 $16^{\circ}C$ 이상으로 유지되어야 메탈발효가 원활히 일어난다. 우리나라 중부지방과 기후조건이 유사한 지역에 위치한 연못시스템 연구에 의하면, 연못바닥의 온도가 메탄박테리아 활동이 거의 정지하는 $14^{\circ}C$ 이하로 내려가는 기간이 약 7개월이 된다. 온대권의 연못시스템은 연간 슬러지 침전량이 분해량보다 많아 어느 정도 슬러지가 쌓이게 된다. 따라서 여분의 30㎝ 수심을 두어 10-20년에 한번 슬러지를 제거하도록 설계한다. 실험 연못시스템이 설치된 장소는 중부지방보다 평균기온이 약 $3-4^{\circ}C$ 높은 지역으로 연못바닥 지하 1.5m에 위치한 Pit의 수온이 14℃이하가 되는 기간이 Fig.5에서 약 6개월이 된다. 실험 메탄발효 Pit는 좁은 면적의 연못에 설치하기 위해 콘크리트구조로 만들었으나, 1차연못의 규모가 크면 토공만으로 Pit설치가 가능하며 비용이 적게 든다. Pit에서 발생한 가스가 연못상층으로 이용하면서 $CO_2$가 해리되어 정제된 메탄을 회수할 수 있다. 메탄발생이 왕성한 기간에 연못상층에서 포집한 가스는 거의 메탄으로만 구성되어 있어 축산폐수를 처리하면서 메탄가스를 회수하여 연료로 사용하는 것이 가능하다. 메탄발효 Pit가 생태적으로 적응하면 초기보다 처리효율이 증가할 것으로 기대되어 지속적인 실험을 수행할 예정이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
• /
• pp.480-480
• /
• 2018

전 세계적으로 자연 친화, 하천생태계 보전, 친수하천 등을 조성하기 위한 대대적인 하천 정비사업이 활발히 진행 중에 있다. 최근 홍수로 인한 제방 붕괴에 대응하기 위한 제방의 안정화 및 개선을 위한 방법으로 기존의 시멘트와 같은 혼합물질을 사용하지 않고 환경 친화적이고 지속 가능한 대안에 대한 수요가 증가되고 있는 추세이며 현재 노후화 된 불안정 제방에 대한 보강대책을 수립해나가는 과정으로써 친환경 신소재를 활용하여 제방을 보호하는 연구가 수행되고 있다. 제방사면에 적용되는 신소재는 바이오폴리머를 활용한 재료로써 공동연구기관 카이스트에서 개발된 환경 친화적인 물질로 미생물에 의해 유도된 고인장 및 인체 무해성 등의 특성을 갖고 있으며 경제적 타당성인 측면에서 시멘트와 비교 분석 되어야 하고 실제 현장에서의 적용 가능성, 신뢰성 및 내구성 검토 등 성능을 보장하기 위한 지속적인 연구가 필요한 상황이다. 이에 본 안동하천실험센터에서는 중규모 제방을 직접 제작하여 수리모형실험을 통한 친환경 신소재 활용 제방의 안정성 및 성능 평가를 실시하였다. 수리실험 조건은 카이스트에서 제시된 레시피를 기반으로 먼저 분말형태의 바이이폴리머를 물과 희석하여 만들어진 바이오폴리머 용액을 흙과 혼합한 뒤 제방표면에 직접 미장작업을 수행하여 실험조건에 따라 일정한 두께(1cm, 3cm, 5cm)로 피복하였다. 이후 월류 붕괴 실험이 가능한 3 - 5일 정도의 양생기간을 거쳐 실험을 진행하였다. 실험결과는 다수의 고프로(GoPro) 및 비디오 카메라 등 다양한 영상장치를 이용하여 픽셀기반의 영상분석기법을 활용한 시간 흐름에 따른 제방 사면에서의 붕괴규모를 산정하여 신소재의 피복 두께에 따른 제체의 붕괴 거동 및 안정성을 평가하였으며, 또한 제방 파괴부에서의 흐름 상황 및 유속이 붕괴 발달에 미치는 영향을 분석하기 위하여 PIV 분석을 실시하였다. 이번 연구의 최종목표는 지속적인 예비실험을 수행하여 월류 및 침투, 파이핑 등 파괴 인자 별 신소재의 성능 개선 및 개발된 새로운 공법에 대한 효과 검토를 통한 최적안을 도출함으로써 향후 실규모 실험실증을 통한 신소재 시공 및 공법에 대한 현장적용 가능성 검증을 거쳐 최종적으로 신소재 제방 공법 설계 기술, 신소재 및 공법 표준안, 제방공법 안정성 평가 가이드라인 등을 제시하고자 하며, 이러한 실험데이터를 축적함으로써 실제 제방 붕괴 시 비상대처계획 수립에 필요한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제38권4호
• /
• pp.259-269
• /
• 2005

본 연구에서는 제방의 월류 및 붕괴에 따른 홍수파가 제내지로 전파되는 경우의 물리적인 특성을 고려하여 하천에 대한 홍수류 해석은 Preissmann 기법을 적용하였으며, 제내지에서의 범람해석을 위해 2차원 모형을 적용하여 해석할 수 있도록 구성하였고, 이들 두 모형이 상호 작용할 수 있는 하도-제내지 연결부 수치해석 모형을 개발하였다. 본 모형에서는 잠수효과의 해석을 위한 관련방정식을 도입하여 제내지에서의 수위 상승에 따른 하천으로부터의 월류량을 정확하게 계산할 수 있도록 구성하였다. 본 연구모형을 2002년 9월 낙동강 유역 실제 제방붕괴의 경우에 적용하여 제내지에서의 2차원 범람양상을 유속분포와 범람수심에 대해서 주요 시간대별로 계산하여 도시하였으며 모의결과는 당시의 실측자료 및 홍수범람범위와 잘 일치되는 것으로 나타났다.

• Spatial Information Research
• /
• 제23권2호
• /
• pp.39-48
• /
• 2015

본 연구에서는 2차원 범람해석을 통해 도출된 침수해석정보에 현실적인 위험도를 고려한 산정식을 적용하여 홍수위험도를 평가하였고, 이를 표준화된 정보체계로 제공하는 방안을 제시하였다. 일반적으로 침수심과 침수구역을 기반으로 하는 현재의 홍수위험도 평가방법은 홍수발생시 사람에게 미치는 실질적인 위험도를 충분히 반영하지 못 할 것으로 판단되어 침수심, 유속, Debris Factor와 Flood Hazard Rating 관계식을 이용하여 외수범람이 사람에게 미치는 홍수위험도를 평가하고 4개로 등급화하였다. 이를 위해 2차원 외수범람해석 모형인 Flumen을 이용하여 대구의 금호강유역 대하여 500년 빈도 홍수로 인한 월류와 200년 빈도 홍수로 인한 파제 시나리오에 따라 외수범람을 모의하였다. 이러한 연구결과를 통해 외수범람시 침수가 예상되는 지역에 위치한 사람들에게 더 현실적인 위험도정보를 제공하고, 표준화된 정보체계 기반에서 위험도정보 제공이 가능해짐으로써 재해관련분야의 정보분석, 평가, 계획수립 등 다양한 분야에서 활용성을 증대시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
• /
• pp.477-477
• /
• 2018

하천의 제방은 하천수의 범람을 방지하기 위하여 인공적으로 만든 구조물로서, 유수의 흐름을 일정하게 하고 자연재해에 대하여 제내지를 보고하기 위한 목적도 있다. 제방은 제내지와 제외지의 수위차로 인해 발생하는 파이핑, 제방의 월류, 사면의 탈락 등으로 파괴가 발생되고, 제방의 파괴는 제내지의 인명, 토지, 건물 등에 많은 피해가 발생한다. 이러한 제방의 파괴를 방지하기 위하여 제방 사면의 호안, 차수벽, 수제 등을 설치하고 있으며, 구조물 외에도 제방 응급복구를 위한 모래주머니, 비탈면 보호 시설 등을 이용한 피해방지에 대한 대책을 세우고 있다. 제방 구조물의 대부분은 콘크리트를 이용한 고강도 재료를 사용하여 설치되고 있으며, 재료의 환경성에 대한 문제점이 대두되어 왔다. 이에 따라 코코넛껍질을 이용한 사면 보호공, 고강도 식생매트를 이용한 사면 보호 등 친환경 재료를 이용한 사면보호 공법에 대한 연구들이 다양하게 진행되어 왔다. 본 연구에서는 미생물을 이용하여 사면을 보호하기 위한 블록 및 피복기법에 대한 연구를 진행하고 있으며, 다양한 환경성 및 무독성 검증도 병행중에 있다. 그 중 본 연구에서는 신소재와 황토, 모래, 석고를 다양한 비율로 조합하여 블록으로 활용하기 위한 일축압축 강도 실험을 수행하였으며, 신소재의 소류력 저항능력을 실험하기 위하여 안동 하천실증연구센터의 급경사 수로에 신소재를 피복한 시험구를 조성하고 5m/s 이상의 유속에서 저항능력 실험을 수행하였다. 본 연구에서는 본 실험 결과를 기반으로 하여 추후 다양한 친환경 재료를 이용한 조합을 통해 기존 콘크리트 블록에 준하는 강도를 발현할 수 있는 신소재 블록의 개발을 목표로 하고 있다.