• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.199-199
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• 2011

유량을 측정하는 수로 중 가장 많이 사용되고 있는 유량 계측 수공구조물은 위어와 파샬플륨이다. 하지만 위어는 직상류부분에 유사가 퇴적되는 단점을 가진 반면, 파샬플륨의 경우 부유사의 침전이 일어나지 않는 장점이 있다. 또한 파샬플륨의 손실수두는 위어의 약 25%에 불과하므로 파샬플륨이 계측수로로써 위어보다 상대적으로 유리하다. 현재 파샬플륨 내 흐름 특성에 관한 연구는 많이 이루어져 있으나 구조물 하류구간에서 발생하는 세굴에 관한 연구는 다소 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 유랑을 측정하는 계측 수공구조물인 파샬플륨의 하류구간 세굴을 수치모의를 통해 검토한 후 이를 바탕으로 물받이 길이를 산정하였다. 수치모의의 적정성 평가를 위해 국제표준화기구(ISO)에서 제시한 ISO No.1에 대해 세굴에 관한 수리모형실험을 실시한 후 수치모의와 비교한 결과 세굴 경향성이 유사하게 나타났다. 파샬플륨 규모별로 하류구간 세굴을 수치모의 한 결과 세굴 경향은 흐름에 따라 크게 4단계로 나뉘었다. 각 단계별로 도수의 위치가 다르며, 이로인하여 세굴 경향이 바뀌는 것으로 나타났다. 특히 도수의 발생 위치가 파샬플륨 내부에서 하류로 이동하면서 세굴심과 세굴 거리가 점차 증가하는 경향을 보였다. 따라서 도수의 발생 위치가 옮겨지기 전 최대 세굴심과 세굴 거리를 이용하여 물받이 길이를 결정하였으며, 도수의 발생 위치를 물받이 위치에 고정시키기 위하여 물받이 형상을 정수지형 물받이로 결정하였다. 산정된 물받이 길이 및 형상의 적정성을 검증하기 위하여 물받이를 ISO No.1에 적용한 후 수치모의를 수행하였다. 수치모의 결과 최대 세굴심은 설치전에 비하여 27.3% 감소하였으며 이에 따라 제시된 물받이는 적정하다고 판단된다. 추후 세굴에 관한 수리모형실험과 수치모의의 결과 비교시 최대세굴심 구간을 제외한 부분의 차이발생의 원인과 다른 형상의 물받이에 관하여 연구를 수행한다면 파샬플륨을 설계시 참고자료로 활용될 수 있을 것이며, 세굴로 인한 파샬플륨의 손상을 방지하는데 기여할 것이라고 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.86-86
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• 2011

1922년 R. L. Parshall이 고안한 파샬플륨은 현재 사용되고 있는 개수로 유량계로서는 가장 많은 실험자료를 보유하고 있다. 위어에 비해 설치가 어렵고 경제성이 떨어지는 단점도 있지만 설치 후에는 상대적으로 다른 시설보다 토사이동이 원활하다는 장점이 있어 하수 및 폐수 등의 유량측정에 많이 적용되고 있다. 용담저수지의 주요 지천인 금강본류와 구량천 2곳에는 국가가 관리하는 수위관측소가 있다. 설치지점의 지명을 따 동향수위관측소와 천천수위관측소로 운용되고 있으며, 동향수위관측소 약 170 m 하류와 천천수위관측소 약 2.5 km 상류 2곳에 갈수기 유량조사를 위한 파샬플륨이 설치되었다. 동향파샬프륨과 천천파샬플륨은 갈수기 유량을 고려하여 Iso 9826의 파샬플륨 번호 10(Parshall flume No. 10)과 유사한 규격(설치당시 목부(Throat)폭 5ft))으로 설계되었으며, 플륨으로 흐름을 유도하는 유입부(Entrance section) 좌 우 횡단방향에 보를 연결하여 상대적으로 하폭이 넓은 자연하천에 적용하였다. 수년간의 현장운용 결과, 파샬플륨의 가장 큰 장점이었던 원활한 토사이동이 보로 인해 차단되고, 누적된 토사가 흐름을 왜곡시킴으로서 플륨내 수위로부터 환산한 유량값에 비교적 큰 오차를 발생시 킬 수 있음을 알게 되었다. 본 연구는 이러한 문제의 원인이 상류에 누적된 토사에 있음을 규명하고 대처방안을 제시하기위해 동향파샬플륨을 대상으로 수행되었다. 플륨을 통한 유량자료의 신뢰도는 (1) 플륨내 정밀유량측정, (2) 50 m 하류에서의 도섭법에 의한 유량측정 그리고 (3) 130 m 하류에서의 도섭법에 의한 유량측정을 통하여 비교 및 검증하였다. 조사결과 플륨내 수위는 상류에 퇴적된 토사로 인해 일정하지 않으며 이로 인해 유량에 오차가 발생하고 있음이 확인되었다. 또한 본 연구에서는 자연하천에서의 파샬플륨 적용을 위해 토사이동을 고려한 설비의 구조개량을 병행하였다. 새로운 형태의 파샬플륨은 '에코플륨'이라 명명하였으며 원활한 토사이동과 인공구조물에 의한 자연경관 훼손을 방지할 수 있는 두 가지의 효과가 기대된다. 현재 실물모형의 제작이 완료되어 실내실험을 수행하고 있으며, 머지않은 장래에 현장설치가 가능하다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.49-49
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• 2011

최근 지구온난화에 따른 이상기후로 강우가 집중되는 돌발강우가 발생하여 지류의 수위를 급속도로 증가시켜 도심에서도 침수가 발생하는 경우가 발생하고 있다. 이에 대한 해결방법으로는 구조적인 대책과 비구조적인 대책으로 나눌 수 있으며 대표적인 구조적 대책으로 고지수로가 있다. 고지수로는 지류의 상류인 고지대에서 발생되는 유출량을 지류로 직접 흘려보내지 않고 지류의 하류나 본류로 직접 방류하여 지류가 부담하는 홍수량을 분담시켜 홍수의 피해를 경감시키는 역할을 한다. 따라서 고지수로의 유량을 모니터링 하는 것은 홍수방어 대책에 중요한 역할을 한다. 고지수로의 유량을 측정하는 다양한 방법 중 위어를 이용한 개수로에서 유량 측정은 경제적이지만 에너지 손실이 크고 위어의 직상류에 토사가 퇴적된다는 단점이 있다. 반면 파샬플륨은 퇴사에 관한 문제가 거의 발생하지 않는다. 따라서 파샬플륨은 토사유입이 많은 고지수로에서 위어에 비해 상대적으로 유리한 유량계측기라 할 수 있다. 또한 수로의 횡단을 막고 낙차를 두어 유량을 산정하는 위어에 비해 에너지의 손실이 작아 돌발강우와 같은 큰 규모의 유출량을 빠르게 배제시키는 데에도 적합한 유량계측기이다. 파샬플륨의 형상은 그림 1과 같으며 본 연구에서는 3차원 수치모의를 이용하여 ISO에서 제안한 파샬플륨의 유량산정공식을 검증하고 고지수로에 파샬플륨을 경사로 설치하였을 때를 고려하여 다양한 유량조건에 대해서 수치모의를 실시하였으며, 그 결과는 그림 2에 도시하였다. 수치모의 결과를 바탕으로 파샬플륨의 경사를 고려한 새로운 유량산정공식을 도출하였다. 이는 고지수로에 적용하는 파샬플륨의 설계 시에 실질적이고 유용한 참고자료로 활용이 가능할 것이라고 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.1777-1783
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• 2013

유량측정방법 중에서 파샬플륨을 이용하는 방법은 유속이 매우 느리거나 토사유입이 많은 지점에서 상대적으로 유리하다. 국제표준화기구(ISO : International Organization for Standardization)에 파샬플륨의 규모별 규격화된 경험식이 제시되어 있지만, 규격을 따르지 않는 파샬플륨에 대한 수리실험이나 수치모의를 통한 연구는 다소 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 ISO 규격 파샬플륨에 대하여 경험식과 수치모의를 비교하여 파샬플륨에 대한 수치모의의 적정성을 검토하였고 현장 여건 등의 이유로 ISO 규격을 따르지 않는 파샬플륨은 유량산정공식을 얻기 위해서 수리실험을 수행해야만 했다. 이러한 임의형상의 파샬플륨에 대하여 동일 조건의 수리실험 및 수치모의 결과를 비교 검토하였다. 그 결과 수치모의가 파샬플륨의 수심과 유량을 적절하게 모의하고 있음을 확인하였다. 이 결과를 이용하여 임의형상에 대한 무차원 유량산정공식을 도출하였으며, 식을 통해 산정된 값과 실험값을 비교하였다. 그 결과 오차는 최대 2.3%로 나타났다. 파샬플륨의 규모결정시 실제 지형과 유입부 형상 등을 고려한 수치모의를 수행한다면 수치모의에 기초한 유량산정공식을 쉽게 도출 할 수 있을 것이다. 또한, 복잡한 수행과정으로 인해 오차가 발생하기 쉬운 수리모형실험을 경제적으로 보완할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.582-586
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• 2012

본 연구에서는 ANSYS CFX 모형을 이용하여 임의형상 파샬플륨 내에서의 유동모의 및 해석을 수행하였다. 상류경계조건으로 파샬플륨 상류 2m 지점을 기점으로 하여 상류수위를 0.2, 0.25 그리고 0.3m로 변화시켰으며, 하류경계조건은 상류수위의 0.5, 0.8 그리고 0.9로 변화시키면서 모의를 수행하였다. 모의된 결과는 수리모형실험으로부터 측정된 결과와 FLOW-3D 모형에 의한 모의결과와의 비교를 통해 검증하였다. 또한, 격자 시스템의 조밀도 정도(T-1, T-2, T-3, T-4)에 따른 유동변화 양상을 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권5호
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• pp.375-386
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• 2004

갈수량은 수자원의 개발 및 관리에 매우 중요한 인자중의 하나이다. 신뢰성 높은 갈수량을 측정하기 위해 한국수자원공사는 2000년도에 용담댐 시험유역에 5피트 규격의 파샬플륨을 설치하였다. 파샬플륨은 유량측정을 하기 위해 독특한 모양을 가지고 있으며, 부정확한 유량관측을 유발하는 퇴사문제를 거의 해결한 시설물이다. 본 연구에서는 3차원 CFD (Computational Fluid Dynamics) 모형으로 5가지 수위에 대해서 완전월류(free flow)시 파샬플륨의 유동을 해석하였다. CFD모형에 의해 산정된 결과와 ISO에 제시된 유량공식, USBR에 제시된 유량공식 및 수위-유량관계식으로 산정한 유량을 비교하였다. 그 결과 ISO와 USBR의 공식에 의해 산정된 유량은 거의 동일했으나, 3차원 CFD모형에 의한 유량은 경험공식에 의한 유량보다 9%정도 크게 나타났고 수위-유량관계식에 의한 유량은 경험공식에 의한 유량보다 16%정도 작게 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1797-1801
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• 2009

수문자료 정보시스템은 설마천 시험유역의 신뢰성 있는 수문자료를 체계적으로 저장하고 관리하며, 간단한 가입절차를 통해 사용자에게 온라인으로 신속하게 제공하는 시스템이다. 설마천 시험유역은 관측망 설계가 이루어진 1995년부터 현재까지 지속적으로 운영되고 있으며, 본격적으로 2000년부터 신뢰할 만한 관측자료가 생성되어 왔다. 구축된 설마천 시험유역의 수문자료 정보시스템은 1996년부터 현재까지 생성된 관측자료와 가공자료로 구성되어 있다. 관측자료에는 실시간-시계열 자료(6개소 우량, 2개소 하천수위, 1개소 유량), 비실시간-시계열자료(5개소 우량, 2개소 3종의 하천수위, 2개소 지하수위, 1개소 파샬플륨 수심, 1개소 14종의 기상), 비실시간-비시계열 자료(3개소 유량측정성과, 3개소 수질, 2개소 부유사량) 등이 있으며, 가공자료에는 2개소 유역면적우량, 2개소 유량환산자료가 있다. 관측된 자료는 수문자료 처리절차에 따라 비교·검토를 통하여 자료를 확정시킨다. 확정된 자료는 새로운 설마천 시험유역 홈페이지(http://seolmacheon.kict.re.kr)를 통해 간단한 등록을 한 후 필요로 하는 자료를 검색하여 추출할 수 있다. 제공되는 자료에는 6개 지점우량, 2개소 유역면적우량, 2개소 하천수위, 2개소 지하수위, 2개소 유량, 1개소 18종의 기상, 3개소 유량측정성과, 3개소 수질, 2개소 부유사량 자료 등이 있다. 설마천 시험유역에서 축적된 수문자료는 본 시스템을 통하여 널리 사용자에게 쉽게 제공이 가능함에 따라 자료의 이용도가 크게 증대될 것이며, 동시에 자료의 공유는 자료의 검증을 확보할 수 있을 것이다. 따라서, 자료의 공유와 검증이 이루어진 수문자료는 수자원 연구 및 개발 분야에 직접적인 이용이 가능할 것으로 기대된다.