• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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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.

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 2000년도 한국해안해양공학발표논문집 Proceedings of Coastal and Ocean Engineering in Korea
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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)

• 대한토목학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.101-109
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• 1993

관로흐름은 관벽과의 마찰 정도에 따라 층류와 난류, 난류인 경우 관벽은 매끄러운관 또는 완난류(緩亂流)(smooth turbulent flow) 조건과 거칠은 관 또는 전난류(全亂流)(rough turbulent flow) 조건으로 뚜렷이 대별할 수 있으며 층류와 완난류의 변이부에 해당하는 층류-완난류 천이조건 즉 천이층류(遷移層流)와 완난류-전난류 변이부 즉 천이난류(遷移亂流) 등 모두 다섯 개의 조건으로 구분지어 해석할 수 있다. 층류, 완난류 및 전난류 조건에서의 마찰계수 산정에는 기존 Prandt1의 이론식에 상당한 신뢰를 두고 있으나 천이난류에서의 마찰계수산정에 쓰고 있는 Colebrook-white 조합식은 이의 정도에 많은 의문점을 두어 왔다. 본 연구에서는 Nikuradse의 실험결과를 재 분석하여 천이난류조건에서의 유속분포식을 구하였으며, 이에 근거하여 관로에서 천이난류조건에 대한 마찰계수 산정식을 개발하였다. 천이층류에 대하여는 마찰계수를 내삽법으로 구할 것을 제의한다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제12권3호
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• pp.130-138
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• 2000

일방향흐름에 의한 해류의 마찰력 계산을 위하여 Prandtl의 혼합길이 이론을 수심 전구간에 적용하고 난류의 세기와 수리조건에 따라 완난류와 전난류로 분류하여 마찰계수를 산정하는 개수로 마찰계수 산정방법을 제시하였다. 파랑과 해류의 합성류에 의한 해저마찰력을 계산하기 위하여 두 유속의 연직분포를 고려한 BYO 모형을 이러한 흐름특성을 반영하여 개선하였다. BYO 모형은 모든 유속의 연직분포가 해저면으로부터의 직선과 접선으로 만나는 점(Bijker point)을 도출하여 파운동 유속과 해류유속의 합성을 이 점에서 시행하여 일주기의 평균갑을 구하는 모형이다. 일방향흐름의 해류나 천해파에 의한 파운동이나 해저면 가까이 경계층흐름은 완난류, 천이난류, 전난류 등 세가지 종류로 대별된다. 그 중 완난류로 대별하여 두 경우에 대한 합성류 마찰력 산정방법을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.165-172
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• 1993

균일조도 원형관에서 수행한 Nikuraclse의 실험결과에 따라 관로흐름은 층류(層流), 천이층류(遷移層流), 완난류(緩亂流), 천이난류(遷移亂流)와 전난류(全亂流)등 다섯가지로 구분되며, 천이층류는 조건에 따라 층류로부터 완난류로 천이하는 경우와 층류로부터 전난류로 바로 천이하는 경우가 있다. 각 조건은 관경의 조고에 대한 비로 결정될 수 있으며, 각 조건에 대하여 원형관 마찰계수를 양해법으로 구하는 수식을 개발하였다. 본 수식은 Nikuradse의 실험결과와 비교하여 상당히 양호한 결과를 보여준다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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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.

• 한국해안해양공학회지
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• 제6권3호
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• pp.226-233
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• 1994

전난류에서 파와 해류가 합성하였을 때 발생하는 해저면 마찰력을 계산하는 방법을 고찰하였다. 전난류에서 일방향 흐름에 의한 마찰력의 산정방법으로 절점조정법을 제시하며, Bijker의 관측자료와 비교하여 절점조정치를 산정하였다. 파와 해류의 합성류에 의한 마찰력 계산방법으로 수정된 Bijker 모형(BYO Model)과 수정된 Fredsoe 모형(FY Model)을 Bijker의 관측자료에 적용하였으며, 두 모형 모두 한가지씩 새로운 개선책을 제시하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제11권4호
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• pp.5-11
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• 2007

본 연구는 SI기관 실린더 내의 유동장 변이 과정을 3차원 LDV 측정 기술을 사용하여 흡입과 압축과정 동안 정량적으로 분석하였다. 실험은 헤드에 각각 2개의 흡입밸브와 배기밸브를 갖는 기관이 모터링되는 공회전 상태에서 실시하였다. 지난 30년 동안 텀블과 스월은 실린더 내의 평균 유동 정량화에, 난류운동에너지는 난류 측정에 많이 사용되어 왔다. 그러나 텀블은 solid body 회전 유동을 비교하는데 적절하며, 서로 다른 유동 패턴 비교에는 부적절 하다는 것이 보고되고 있는 실정이다. 3차원 LDV시스템의 우수한 공간 분석 능력은 순간적인 유동장구조와 더불어 상대적으로 미세한 유동장의 구조 까지도 측정이 가능 하도록 하였다. 따라서 측정한 결과로부터 유동장의 난류운동에너지 등가면을 계산할 수 있었다. 본 실험 결과는 실린더 내의 난류 유동장 특성을 난류운동 에너지 등가면 정보를 이용하여 세심하게 관찰할 수 있음을 제시하고 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.73-78
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• 2010

파에너지는 쇄파되기 이전까지 주로 해저면과의 마찰력에 의하여 감소한다. 파마찰력을 산정하기 위한 연구는 여러 연구자들에 의해 진행되어 왔으며 어느 특정지점에서의 파마찰력 또는 파마찰손실률은 선형파이론으로 주어지는 해저면 입자유속과 연관된 파마찰계수의 도입으로 상당히 정확하게 간단하게 산정할 수 있다. 그러나 장구간에 걸쳐 파마찰력에 의하여 점차적으로 감소되는 파고변이는 상당한 반복 과정을 거쳐야 산정할 수 있었다. 본 연구에서는 기존 경험식을 이용해 전난류, 완난류 경우에 대해 일정경사면에서 천수효과와 마찰손실에 의한 파고 변화를 비교적 간단한 방법으로 추정하는 방법을 제시하였다. 해빈경사가 일정할 때 파고 변이률은 천수계수와 파고 마찰손실계수의 곱으로 간단히 구할 수 있다. 실제 해안과 비슷한 조건의 경우에 대하여 반복시산 과정으로 구한 수치와 간편 산정식으로 간단히 계산한 결과를 비교하여 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.630-634
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• 2010

최근의 기후변화는 강우강도의 증가로 인한 홍수의 빈도 및 홍수량의 증가로 인한 홍수 피해의 증가를 유발하고 있으며, 갈수기 및 평수기의 유량감소로 인한 수질의 악화와 부유사의 증가로 인한 피해가 증가하고 있는 실정이다. 이러한 피해에 대한 대책으로는 기후변화를 유발하는 전 지구적인 온난화의 대책이 가장 선행되어야 하겠으며, 또한 이수, 치수를 위한 정확한 하천해석을 통한 하천관리가 매우 중요한 실정이다. 하천관리는 경제 산업적 측면에서 중요한 분야이며, 바람직한 하천관리를 위해서는 하천의 거동에 대한 정확한 해석이 필수적이다. 많은 흐름 해석에서 섬이나 하천 구조물의 주위에서 복잡한 2차원적인 하천 흐름의 특성을 잘 나타낸다. 2차원 수치모형들은 이러한 불규칙한 경계면에서 발생하는 난류흐름을 처리하는데 어려움이 있다. 이는 대부분의 실제하천이나 홍수파 해석, 댐 붕괴류 해석, 조수영향과 같은 해안공학의 문제에서도 발생한다. 본 연구에서 개발한 난류해석기법의 적용성을 검증하기 위하여 내부경계가 존재하는 실험하도에 대한 수치모의를 수행하고 결과를 실험치, 해석해와 비교를 통하여 모형의 적용성과 적정 난류교환계수를 선정하였다. 실측치와 비교검토를 통하여 본 연구에서 개발된 2차원 난류해석을 유한요소모형의 적용성을 검증하였다.