• 대한토목학회논문집
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• 제43권6호
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• pp.749-762
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• 2023

천수 방정식 흐름률 계산에 근사 Riemann 해법을 채택한 수심 적분 모형을 도수 실험에 적용하였다. 도수 때문에 단일 수로에서 서로 다른 흐름 양상이 동시에 나타나므로 흐름 저항에 대해 수심이나 유속에 무관한 Manning 조도 계수보다는 흐름 조건을 반영할 수 있는 Weisbach 저항 계수를 채택하였다. 모의 결과는 실험 결과에 잘 부합되었으며, Weisbach 계수로부터 환산한 Manning 계수는 사류 구간과 상류 구간에서 각 각 적절하게 설정되고 있음을 확인하였다. 도수 실험과 비교에서 정수압 가정에 기반한 천수 방정식의 한계가 드러나 비정수압 천수 흐름 모형 도입의 필요성이 높아졌다.

• 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.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.244-254
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• 2013

1994년 Townend가 해수면 상승으로 인한 연안 지역의 파랑 특성 변화를 산정하는 방법을 규칙파에 대하여 제시한 바 있으며, 본 연구에서는 이를 불규칙파로 확장하였다. 수심변화율에 따른 불규칙파의 파장, 굴절계수, 천수계수, 그리고 파고 등의 변화율을 계산하였다. 파장 및 굴절계수의 변화율은 규칙파 공식에 유의파 주기와 주파향을 사용하여 계산하였다. 한편, 천수계수와 파고의 변화율 산정을 위해서는 쇄파대를 포함한 연안 지역에서의 불규칙파의 천수 및 파랑 변형 계산을 위해 제안된 공식을 사용하였다. 각 결과는 식과 그래프의 형태로 제안되었으며 파고의 경우 규칙파에 대한 결과와 비교하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.97.1-97.1
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• 2010

본 연구에서는 천수방정식의 매개변수인 조도계수와 난류점성계수에 따른 사행수로에서의 유속분포를 수치모의하였다. 벽면조도계수와 텐서형 난류점성계수를 변화시켜 8가지 수치모의 조건을 구성하였으며, 만곡부 정점에서의 횡방향 유속분포를 수리실험에 의한 측정값과 비교하였다. 벽면조도계수가 커질수록 벽면에서의 유속이 감소하여 실측값과 가까워지지만 벽면 이외의 영역에서는 오히려 유속이 증가하여 실측값보다 커졌다. 난류점성계수가 커질수록 만곡부 내외측의 유속차는 작게 나타났으며 xx와 yy방향으로 가중된 난류점성계수를 가지는 경우가 xy방향으로 가중된 난류점성계수를 가지는 경우에 비해 내외측 유속차가 약간 작게 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.503-503
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• 2023

Hwang(2022; J.KWRA, 55, 10)은 수심 적분 모형으로 불연속 지형을 경사로 완화하지 않고 직접 해석하는 Hwang(2015; J.KSCE, 35, 6)의 기법이 적용된 수치 모형의 정확도를 높이기 위해 지형 전면에 실제로 작용하는 정수압 분포와 차이를 해명하는 흐름률 보정 계수(flux correction coefficient)를 도입하였다. 직각 광정 위어 실험 중에서 널리 알려진 다섯 가지 월류 실험으로부터 218회의 시행을 추려 실험과 모의에서 월류량 값이 서로 잘 일치하는 흐름률 보정 계수를 각각 산정하였는데, 이때 광정 위어를 지나는 흐름을 모의하기 위해 계산 영역을 평면 2차원으로 두고 삼각형 계산 격자로 분할하였다(Hwang, 2022). 실험에 사용된 실험 수로들이 수로의 길이 방향으로 그 폭이 일정하므로 옆벽의 영향이 크지 않다면 수로의 단위 폭에 모형을 적용함으로써 계산 영역의 차원을 한 수준 낮출 수 있다. 실질적으로 1차원 모의가 되어 모의 시간을 획기적으로 줄일 수 있으므로 다양한 분석이 가능하겠으나, 2차원 모의로부터 결정된 흐름률 보정 계수를 수정없이 그대로 적용하는 것이 적절한지 검토할 필요가 있다. 이 연구에서는 Hwang(2022)이 검토한 218회의 직각 광정 위어 실험 시행에 수로의 단위 폭에 불연속 지형을 직접 해석할 수 있는 Hwang(2015)의 1차원 모형을 적용하고 모의와 실험에서 월류량의 차이가 최소가 되는 흐름률 보정 계수를 각각 산정하였다. 결정된 흐름률 보정 계수의 평균값을 별도로 선정된 두 가지 직각 광정 위어 실험에 적용하였으며, 보정에 따른 모형의 성능을 평가하기 위해 Willmott의 일치 지표(index of agreement)를 이용하였다. 흐름률 보정 계수를 적용하였을 때, 한 실험 경우에 대해 모형의 성능이 대폭 개선됨을 확인하였고 성능 개선이 미미한 나머지 실험 경우는 보정 전에 일치 지표가 이미 상당히 높은 편이었다. 2차원 문제에 이어 1차원 모형의 적용에서도 흐름률 보정 계수를 결정함으로써 계단이나 직립 보와 같은 불연속 지형을 넘나드는 천수 흐름의 월류량을 더 쉽고 정확하게 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.39-44
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• 2009

쇄파대 파랑모의의 정확도를 높이기위해 타원형 완경사방정식에 Shuto의 경험식에 근거한 비선형 천수효과를 도입하였고 쇄파구조를 추가하였다. 천수 실험을 통해 상대수심과 심해 파형경사에 따른 천수계수의 변화를 확인한 결과 Shuto의 비선형 천수식과 잘 일치하였다. 쇄파실험에서 비선형 천수효과로 인해 선형모형에 비해 상승된 파고 분포를 확인할 수 있었고 실험치와 잘 일치하였다. 쇄파구조는 1/10 경사지형에서는 실험치와 잘 일치하였지만 1/20 경사지형에서는 과도한 에너지 감쇄를 보여주었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권10호
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• pp.811-821
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• 2022

불연속 지형 전면에 작용하는 정수압 분포에 실제 압력과 차이를 해명하는 흐름률 보정 계수를 도입하여 불연속 지형을 직접 해석하는 Hwang의 기법이 적용된 수치 모형의 정확도를 높일 수 있었다. 218개 실험 시행으로 직각 광정 위어의 월류량에 가장 적합한 계수를 결정하였으며, 이것을 별도의 두 가지 직립 광정 위어 실험과 측면 위어 부정류 실험에 적용해보니 실험과 모의에서 월류량이 서로 잘 일치하였다. 이로써 조밀한 격자로 불연속 지형을 완화하거나 내부 경계를 부여하지 않고도 직각 광정 위어와 같은 불연속 하천 구조물을 지나는 천수 흐름의 정확한 수치 모의가 가능해졌다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제4회(2015년)
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• pp.580-584
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• 2015

수중 식생, 해양 구조물과 같은 복합 구조에 대하여 본 연구에서는 각각의 구조물을 원형 실린더로 가정하고, 구조물 다발 하나를 원형 실린더 패치로 가정하였다. 패치들의 배열을 계산할시 기존의 방법으로는 많은 격자가 필요하기 때문에 좀 더 효율적으로 외력의 특성을 파악할 방법을 살펴보았다. 계산 영역 내에서 평균화된 정보들을 통해서 이용하여 항력계수와 양력계수와 속도, 압력의 관계를 알아내는 모델링 방법을 해보았다.

• 자원환경지질
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• 제44권2호
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• pp.135-152
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• 2011

제주도 남측사면에서 산악지역부터 해안지역에 걸쳐 분포하는 용천수에 대해 풍수기와 갈수기의 2회에 걸쳐 측정된 $NO_3$ 농도를 수해지질학적 인자 및 토지 이용 특성 인자를 포함하는 공간 변수들의 다중선형 회귀모형으로 예측하였다. 용천수의 $NO_3$ 농도는 평균 20 mg/L이며, <0.02~86 mg/L의 범위를 보여 인위적 오염의 정도가 매우 다양하다. 공간 변수는 용천수를 중심으로 원형 버퍼를 설정하여 추출하였으며, 수정결정계수 증가율과 원형 버퍼의 제한점을 고려하여 반경 400 m를 최적 범위로 설정하였다. 선택된 회귀 모형들은 p-값과 더빈-왓슨 통계치에 근거하여 모두 통계적으로 유의하였다. 설명변수는 수정결정계수, Cp (total squared error), AIC (Akaike's Information Criterion)등을 기준으로 선택하였으며 변수들의 유의성과 다중공선성을 확인하여 최적 회귀 모형을 제시하였다. 일부 용천수들은 이상치로 확인되었으나 전체 시료의 10%이내였으며, 이들은 원형 버퍼를 사용하는 다중회귀분석의 한계를 지시한다고 할 수 있다. 변수의 유의성 기준으로 선정된 최적 회귀 모형의 결정계수는 이상치 제거 전이 0.74-0.79, 제거 후가 0.86-0.87의 범위로 높은 설명력을 보여주었으며, 자연지역 면적 비율이 용천수의 $NO_3$ 농도에 가장 큰 영향력을 가지는 것으로 나타났다. 용천수 $NO_3$ 농도에 대한 인위적 토지이용의 영향력은 최적 버퍼 반경에서 두 조사 시기 모두 과수원 > 주거지역 > 밭의 순으로 나타났다. 이러한 결과는 제주도 남측사면 용천수의 수질이 수리지질학적 인자보다는 토지 이용 특성에 크게 좌우됨을 지시하며, 용천수의 오염 취약성이 주변의 지표 오염원, 특히 과수원 분포에 민감함을 보여준다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.251-259
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• 2002

본 연구에서는 구형 수로 내에서 횡월류가 발생할 때, 그 흐름 특성의 변화를 연구하였다. ADI 기법을 이용한 2차원 천수방정식을 수치해석하여 횡월류웨어 주변의 수심 및 유속변화, 월류량에 영향을 미치는 인자들을 검토하였다. 월류량에 가장 직접적인 영향을 미치는 인자인 유량계수는 웨어의 기하학적 특성 이외에 본류의 후르드수와 웨어부 시작점에서의 본류 수심의 영향을 받는다. 웨어부 시작점에서의 후르드수와 본류의 후르드수 사이의 상관관계 및 웨어부 시작점에서의 수심과 본류 수심의 상관 관계를 알아내어 실제 웨어 설계에 이용할 수 있는 유량계수를 제안하였다.