• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.22-22
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• 2022

점성질의 바이오폴리머를 토양과 혼합하면 흙 입자 사이에 유기막이 형성되고 이로 인해 흙의 결합력이 상승하여 흐르는 물속에서도 결합을 유지시킬 수 있게 된다. 이러한 바이오폴리머의 성질을 이용한다면 물과 접촉이 많은 제방의 강도를 보다 높일 수 있을 것이다. 국내 제방 중에는 지역에 따라 모래 성분이 많은 제방이 존재하며, 이러한 제방들은 홍수 시 파손이나 붕괴의 위험을 항상 지니고 있다. 본 연구에서는 이러한 국내 현황을 참고하여 제체로 사용하기에 적합하지 않은 조립질의 모래에서도 바이오폴리머를 활용할 수 있는지를 확인하고자 하였다. 이를 위하여 모래와 바이오폴리머를 혼합, 도포한 시험체를 만들고 이를 실규모 실험수로에 설치하여 소하천 규모의 흐르는 물에 노출시킨 후 시험체가 어느 정도까지 침식에 저항할 수 있는지를 분석하였다. 시험체는 식생이 활착되지 않은 상태와 식생이 활착된 상태의 두 가지 조건으로 제작하였다. 두 조건 모두 바이오폴리머로 인해 모래의 결합력이 높아지는 것을 실험을 통해 확인할 수 있었다. 특히 식생이 활착된 경우에는 흐르는 물에서의 침식 저항 능력이 식생이 없는 경우보다 월등히 상승하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.37-37
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• 2011

태풍 루사나 매미에 의한 피해사례를 보면 하천 횡단 구조물 본체가 파괴되는 피해 뿐 만 아니라, 구조물과 제방과의 연결부가 세굴되어 붕괴되는 사례가 많이 발생하였다. 하천설계기준(2009)에는 이러한 보와 제방의 연결부 부분을 연결호안이라 하여 관련 기준을 제시하고 있으나, 설치구간의 길이를 정할 때 하천의 규모나 하도의 특성을 고려하지 못하고 일률적으로 결정하도록 하고 있다. 이에 건설기술연구원에서는 상류 Froude 수와 보 높이를 변수로 하는 연결호안 설치 길이에 대한 실험식(2006)을 제시하였다. 하지만 보 접속부 세굴에 영향을 주는 인자는 상류의 Froude 수와 보의 높이 뿐만 아니라, 상 하류 수위차, 보의 형상, 제방의 재료적 특성 등 많은 요인들이 존재한다. 이 중 본 연구에서는 상 하류 수위차와 보 접속부 세굴 범위의 관계를 파악하고자 한다. 보 접속부 세굴에 대한 수치모의에 앞서 Gill(1972)와 Dongol(1990)이 수행하였던 교대세굴 자료를 바탕으로 Flow-3D의 세굴에의 적합성 및 적용성을 검토하였다(그림 2참고). 검토 결과 수치모의의 입력 변수를 조정함으로써 실험값과 가깝게 나타나는 것을 확인하였다. 이렇게 조정된 변수를 이용하여, 보 접속부 세굴에 대한 수치모의는 상 하류의 수위차에 대해 다양한 검토를 하기 위해 상류의 수위를 1.0m로 고정한 채하류부의 수위를 0.2~0.8m까지 0.1m간격으로 변화시켰으며, 유사의 대표 입경은 0.63mm로 주문진 표준사를 가정하였다. 모의 시간은 평형세굴심이 발생할 때까지 수행하였고, 난류모델로는 LES(Large Eddy Simulation)를 채택하였다. 모의 결과 상 하류 수위차가 증가할수록 보 하류부 세굴 길이($L_d$)가 증가 하였으며, 세굴의 폭($B_d$) 역시 증가하였다. 그림 3은 수치모의 결과로 세굴이 발생된 제방의 모습을 도시한 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.252-252
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• 2015

우리나라에서는 대하천정비사업을 통해 주요 국가하천마다 보와 제방을 신설 및 보축하여 홍수의 방어 및 예방에 힘을 기울이고 있으며, 근래에는 이러한 정비사업이 완료되어 가고 있는 상황이다. 제방에 대한 정비사업의 내용은 보축 및 신설이 주를 이루나, 제내지의 성토와 제외지의 보강 및 저수로의 준설 등도 함께 수행되었다. 이러한 정비사업의 영향으로 지하수 및 하천의 흐름양상은 정비사업 전과는 다르게 변화 될 것으로 추정되며, 이는 제방 안정성에 영향을 줄 수 있는 중요한 문제로 판단된다. 따라서, 이와 같은 지하수 및 하천흐름의 변화양상이 제방의 안정성에 얼마나 영향을 미칠 수 있는지 정량적으로 분석할 필요가 있을 것으로 보인다. 특히, 대하천정비사업으로 지반누수를 방지하기 위한 제내지 성토나 퇴사제거를 위한 하천준설 등이 수행되면서 제방의 외적인 환경들이 많이 변하게 되었으나 이에 대한 정량적인 연구들이 거의 수행되지 않은 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 낙동강과 회천 합류부에 위치한 율지제를 대상으로 이곳에 설치된 간극수압계의 데이터와 2차원 침투해석 프로그램인 SEEP/W를 이용하여 제내지와 제외지 표고변화에 따른 파이핑 안정성을 분석하였다. 그 결과 제내지 표고가 상승하면 파이핑 안전율이 증가하고 표고가 하강하면 안전율은 감소하는 것으로 나타났다. 한편, 제외지의 표고변화는 제방안정성에 거의 영향을 주지 않으며 오히려 하천수위의 영향을 지배적으로 받는 것으로 판단된다. 따라서, 제방안정성을 확보하기 위해서는 기초지반의 경우, 제내지측을 상승시키고 하천수위를 하강하는 것이 효과적일 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권2호
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• pp.25-36
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• 2022

본 연구에서는 감압정의 침투수 처리 효과를 정량적으로 분석하여 소규모 필댐과 하천제방에서 제체를 통과하는 침투수의 처리 효과를 확인하였다. 이를 위해 댐과 제방에서의 제체와 기초지반의 투수 특성에 따른 침투해석을 수행하여 침투수의 거동특성을 파악하여 댐 제체 선단에 작용하는 양압력을 분석하였다. 또한 감압정의 설치 조건을 변수로 분석하여 댐 또는 제방의 제체 선단에 작용하는 양압력의 감소 효과를 분석함으로써 침투수 처리 효과를 분석하였다. 감압정은 파이핑 현상 또는 양압력을 유발하는 제체의 선단 하부 기초지반에서의 작용 간극수압을 감소시키는 효과가 있는 것으로 평가되었으며, 제체의 높이 및 비탈면 기울기와 같은 기하학적 조건에 크게 영향을 받지 않고 간극수압을 관리할 수 있는 것으로 확인되었다. 투수성이 상대적으로 큰 조립토 지반에 비해 세립토 지반에서 감압정의 간극수압 저감 효과는 상대적으로 저하되지만 감압정이 설치되지 않은 조건에 비해서 간극수압 저감 효과를 기대할 수 있는 것으로 확인되었다. 감압정의 직경, 설치 깊이에 따라서 감압정의 저감 효과는 상대적으로 차이가 발생하지만 감압정의 설치 깊이가 침투수 관리에 가장 효과적인 것으로 확인되었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.102-102
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• 2011

보는 하천에서 취수나 하상유지를 위한 하천횡단구조물로 일반적으로 본체, 물받이, 바닥보호공 등으로 구성되며 제방 연결부 호안 및 밑다짐 등에 대한 설계기준이 하천설계기준에 제시되어 있다. 그러나 태풍 루사나 매미에 의한 피해사례를 보면 하천 횡단 구조물 본체가 파괴되는 피해 뿐만 아니라, 구조물과 제방과의 연결부가 세굴이 발생되어 붕괴되는 사례가 많이 발생하고 있다. 하천설계기준 해설(2009)에는 이러한 보와 제방의 연결부 부분을 연결호안이라하여 관련 기준을 제시하고 있으나, 설치구간의 길이를 정할 때 하천의 규모나 하도의 특성을 고려하지 못하고 일률적으로 결정하도록 하고 있다. 이에 건설기술연구원의 '보 및 낙차공 설계기술 개발 연구보고서'(윤광석 등, 2006)에서는 고정상 실험을 통해 연결호안 설치구간에 대한 실험식을 제시하였다. 본 연구에서는 3차원 수치모의를 통하여 건설기술연구원에서 수행하였던 실험을 재현하고, 제방을 이동상으로 하여 인자들 간의 상호 관계를 밝히며, 그 특성을 분석하고자 한다. 그리고 윤광석 등(2006)에 의해 제시된 실험식에 적용하여 검증하였다. 수치모의는 유량을 $0.7{\sim}2.8m^3/sec$까지 변화하며 수행하였으며, 유사의 대표입경은 0.63mm로, 상류수심은 1.0m로 일정하게 유지하였다. 수치모의는 평형세굴 발생 후, 최소 모의시간의 10%정도 지난 시간까지 하였다. 수치모의 결과는 다음과 같다. (1) 유량이 증가함에 따라 유속 및 Froude 수가 증가하여 상 하류부 세굴 발생 범위와 폭은 증가하였다. (2) 상류는 하류에 비해 유량에 따른 세굴발생 범위가 상대적으로 작게 나타났으며, 이는 하류단에 비해 상류단의 유속 및 Froude 수의 차이가 작았기 때문인 것으로 판단된다. (3) 세굴의 폭을 측정함으로써 세굴에 가장 취약한 부분을 짐작할 수 있으며, 설계에 반영되어 호안이나 옹벽의 두께결정에 적용한다면 세굴에 대해 좀 더 안전한 설계가 될 수 있을 것이다. (4) 건설기술연구원(2006)에서 제시한 식(1)과의 비교를 통해 수치모의 결과가 식(1)로부터 계산된 값보다 작음을 알 수 있으며, 그 이유는 식(1)의 범위는 와류영역구간을 나타내서 연결호안 설치구간 길이를 제시하고 있는 반면, 본 연구의 수치모의 결과는 세굴이 발생한 범위를 제시하였기 때문이다. 향후 보 높이와 좀 더 다양한 유량에 대한 경우를 수치모의하고, 이동상 제방에 대한 실험을 통해 명확한 식을 제안 할 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.1441-1449
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• 2015

하천 만곡부에서는 높은 에너지의 편향적 흐름으로 인하여 제방침식 및 유사이송으로 하도변동을 야기하고 있는데 이러한 현상들은 제방의 불안정을 초래하고 인접 도로와 토지, 하천변 구조물에 심각한 문제를 야기할 수 있다. 본 연구에서는 제방 침식과 하도변동을 방지할 수 있는 Riprap Weir를 S자 만곡수로에 설치하고, 만곡부에서의 수리학적 흐름특성을 분석하고자 한다. 이를 위해 이차원 CCHE2D 모형을 이용하여 실험하도를 구축하고 Riprap Weir의 유무에 따른 수리특성분석을 실시하였다. 이를 통해 Riprap Weir의 설치간격에 따른 만곡부 내측과 외측에서의 수리특성과 보 인근의 흐름특성을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.357-357
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• 2023

2017년 7월 16일 집중호우로 인해 무심천 상류에 위치한 충청북도 청주시 상당구 남일면 고은리 655번지의 농경지 침수 피해가 발생하였다. 대상지역의 우안 제방에는 기존에 수동식 수문이 설치되어 있었으나 내구연한이 지나고 부식되어 수년전에 망실되었으며, 2017년 7월 홍수 이후 유사한 규모의 홍수가 발생 할 경우 대상지역은 홍수피해를 겪을 수밖에 없는 상황에 처해 있다. 이에 따라 홍수방어 시설인 전동식 수문을 설치하여 설치 전·후의 침수 피해를 분석하였다. 본 연구에서는 청주 수위관측소의 2017년 7월 15~16일 수위자료를 수집하여 수위-유량관계곡선식(Rating Curve)을 적용한 시간당 유량자료를 산정하였으며, 수문설치 지점인 고은리 655번지를 시점으로 하류 약 15.871km에 위치한 흥덕교까지 HEC-RAS 모형을 이용하여 홍수분석을 수행하였다. 무심천 우안 제방 내 수문이 설치되기 전과 후에 따른 대상지역의 제내지 침수구역 범위를 산정하여 비교 분석하였다. 측점은 96개의 횡단면으로 구성하였으며, 부정류 해석을 위한 경계조건으로 상류단 유입량, 측방 유입량 및 하류단 수위를 적용하였다. 홍수분석 결과 단면별 최대수위는 EL.41.92m~EL.66.29m의 범위를 나타내고 있으며, 적용 홍수에 따른 최대 유속은 3.17 m/s로나타났다. 수문설치 지점의 하천 횡단에서 발생하는 최고 수위는 EL.66.29m로 산정되었으며, EL.66.29m를 기준으로 전동식 수문이 설치되기 전과 후의 침수범위를 분석하였다. 설치 전 홍수분석 결과 제내지 침수구역의 면적은 141,309.3m²로 분석되었다. 전동식 수문을 설치함에 따라 대상지역의 제내지 침수 피해를 겪지 않은 것으로 분석되었다. 향후 전동식 수문과 IoT기술을 접목하여 지자체의 재난관리 시스템과 연동할 수 있다면, 유사한 침수피해를 최소화 하는데 기여할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.97-107
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• 2013

배수통문은 하천제방을 횡단하여 설치된 하천시설로, 연속적으로 시공되어져야 하는 제방의 특성에 반하여 불연속적인 단면을 제공함으로써 하천제방 안전성을 저하시키는 구조물로 알려져 있다. 본 논문에서는 배수통문의 효율적인 점검 체계 구축을 위하여 육안점검표 및 휴대용 단말기를 이용한 육안조사 시스템을 제시하고 향후 개선방향을 제시하였다. 제안된 육안점검표는 적용성 평가결과 간단한 육안점검에 의한 손상 파악을 통해 배수통문의 보수 계획 수립과 보수 및 정밀안전진단에 대한 투자우선순위 선정에 적용성이 높은 것으로 평가되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권5호
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• pp.459-468
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• 2014

수제는 일반적으로 하천에서의 흐름 방향과 유속을 제어하여 하안 또는 제방을 유수에 의한 침식작용으로부터 보호하기 위한 목적으로 설치될 뿐만 아니라 운하의 운영을 위한 충분한 수심 확보 목적으로도 이용된다. 특히 하천복원 및 자연하천 정비에 대한 관심이 커지면서 수제는 국부적인 흐름제어와 수중서식처 조성을 위한 주요 수공구조물로 제시되고 있다. 수제는 단일구조물로 설치되는 경우보다는 군수제의 형태로 설치되어 지는데 군수제의 경우 설치간격에 따라 수제역내 흐름이 다양하게 변화하기 때문에 수제간격은 군수제 설계에 있어서 가장 중요한 설계인자라 할 수 있다. 본 연구에서는 설치간격에 따라 다양하게 변화되는 수제주변 및 수제역내 흐름에 대한 검토를 통해 상향수제를 대상으로 수제설치에 따른 적절한 간격을 제시하고자 하였다. 이를 위해 주흐름영역과 재순환영역으로 구분하여 수제주변에서 발생하는 흐름을 대상으로 검토하였다. 주흐름영역은 통수능 저감으로 인해 증가된 유속이 하상안정성에 영향을 미치는 인자로 설치간격에 따른 최대유속의 변화에 대하여 검토하였다. 수제역내 재순환흐름은 수제역내 세굴 및 퇴적에 영향을 미치는 요소로서 수제역내 흐름 및 제방의 안정성에 문제를 야기시킬 수 있다. 재순환영역은 회전류의 규모와 제방부 안정성에 영향을 미치는 제방주변에서의 흐름에 대하여 분석하였으며, 수제역내 발생하는 회전류의 중심점 위치변화에 대한 비교검토를 수행하였다. 결과를 종합적으로 검토한 결과 상향수제설치에 따른 유속저감, 하상안정성확보, 수제역내역류로 인한 제방안정성 확보 등을 고려하였을 때 적절한 설치간격은 최소 4배에서 최대 6배 이내로 설치할 것을 제안하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.231-236
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• 2006

본 연구에서는 단일 첨두를 갖는 가상의 균일하도구간과 홍수피해가 극심하게 나타나고 있는 낙동강유역에 대하여 Saint-Venant 방정식을 음해적으로 유한차분하여 수치적으로 해석한 수리학적 하도추적을 FLDWAV 모형을 이용하여 수행함으로써 홍수파의 전달양상과 천변저류지의 홍수 저감영향을 분석하였다. 균일하도구간에 대한 적용은 천변저류지의 규모와 운영조건 그리고 설치위치에 따른 홍수 저감영향을 비교검토함으로써 천변저류지의 최적 규모 및 설치위치를 결정하는데 효과적인 참고 자료가 될 것으로 기대된다. 또한 낙동강유역에 대한 적용에서는 낙동강 하천정비 기본계획에 근거한 계획홍수량으로 모의를 수행하였다. 낙동강 유역종합 치수계획 보고서에 제시된 10개의 천변저류지에 대한 모의를 통해 실제 낙동강유역의 홍수 저감영향을 분석함으로써 하천제방 계획시 경제적인 하천 제방단면 결정을 위한 참고 자료 및 효과적인 홍수피해 경감대책 수립을 위한 기초 자료를 제시하고자 한다.