• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.175-175
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• 2011

하천을 횡단하는 구조물은 흐름을 지체시켜 상 하류에 급격한 수위차를 발생시키며, 이에 동반되는 국부유속의 증가는 제방 및 하상을 세굴시킨다. 제방 및 하상 세굴은 하천횡단구조물의 구조적 안정성에 영향을 주어 불안정한 상태에 이르게 할 수 있다. 이와 같은 현상을 방지하기 위하여 하상유지시설 및 제방 보호공 등의 대책을 하천설계기준에 제시하고 있다. 하천설계기준에는 하천횡단구조물 보호시설의 종류, 설치길이 등이 명시되어 있으나, 보호공 제원 선정에 대한 구체적인 설계공식을 제시하지 않아 보완이 필요한 상황이다. 보호공 제원 선정 설계기준은 설계유속을 1차원 단면평균 유속으로 활용하는 국외의 설계공식을 활용할 수 있다. 그러나, 하천횡단구조물 주변의 흐름은 매우 복잡하므로 국외 설계공식을 그대로 적용하기에 앞서서 이에 대한 검토가 필요하다. 본 연구에서는 하천횡단구조물 주변의 흐름을 2차원 수치모형으로 재현하고 그 결과를 1차원 수치모의 결과 및 수리실험 관측결과와 비교하였다. 실험수로에 각기 다른 제원의 보호공을 설치하고 관측한 임계상태의 수리상황을 1, 2차원 수치모형으로 재현하였다. 각각의 모형에서 도출된 수리상황 결과를 비교 분석하여 보호공 제원 결정 공식을 검토하였다. 또한, 실제 하천구간에 임의의 보와 수제를 설치하고, 계획홍수량에서의 흐름특성을 비교하였다. 1, 2차원 모형에 의하여 도출된 관계를 분석함으로써, 하천횡단구조물 설계시 적용할 수 있는 보호공 제원 결정 설계공식을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1B호
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• pp.63-71
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• 2009

교각 세굴 방지를 위해 사석보호공을 설치하는 경우 하상의 유사이탈로 인한 보호공의 침하현상이 발생할 수 있으며 따라서 사석층과 하상 사이에 필터층의 설치가 반드시 필요하다. 하지만 국내의 명확하지 않은 필터설치 기준과 설치를 위한 기술적 어려움 그리고 고가의 공사비와 같은 문제점으로 인해 현장에서는 필터 없는 사석보호공을 주로 시공하고 있다. 이에 본 연구는 다양한 조건의 사석 포설두께, 접근 유속, 사석과 하상토의 입경을 갖는 수리실험을 통해 필터층이 없는 사석보호공의 침하량을 정량적으로 측정 및 분석하였으며 실험 결과, 접근유속이 증가할수록, 하상토의 입경이나 포설두께가 감소 할수록 최대침하량은 증가하는 양상을 보였고 일정 시간 후에는 침하량이 최대값에 도달하여 유사이탈이 더 이상 발생하지 않음을 알 수 있었다. 또한 본 논문에서 수행된 실험결과 자료들을 최종적으로 종합하여 하상토 입경 계수가 포함된 필터층 없는 사석보호공의 무차원 침하량 산정식을 제안하였으며 이러한 연구 결과들은 추후 필터층 없이 시공되는 사석 보호공의 침하 안정성 평가를 위한 지표로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국관개배수논문집
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• 제7권1호
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• pp.79-87
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• 2000

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제6권4호
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• pp.227-235
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• 2019

본 연구는 2014년도에 사업을 수행한 대청천 대청1보를 2015년부터 2016년도까지 모니터링 하였다. 하천에 적용된 기술은 무독성 소재를 이용한 일체형 하상 보호공으로 해당 구간의 오염지표 및 생태적 건강성을 확인하기 위하여 부착조류 (Periphytic Algae)를 이용하여 평가하였다. 모니터링 구간의 수질은 하천생활환경기준 (II)등급 이상으로 확인되었으며, 하상보호공 구간의 조류는 상, 하류 구간보다 호청수성 부착조류종이 높게 나타남을 확인하였다. 부착조류 지수인 TDI 지수는 2015년과 2016년의 경우 하상보호공 구간인 ST-2는 평균 51.03 및 52.15 나타내어 '보통' 등급인 것을 확인 하였다. 이는 상, 하류의 다른 정점이 '나쁨'보다 하상보호공 구간이 높게 나타난 것으로 하천 생태계 구성요소의 서식, 특히 미소생물군의 서식에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.99-99
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• 2011

하천에서 위어 하류단의 세굴은 매우 중요한 현상이며 위어 형상에 따른 수리학적 흐름특성이 세굴거리 및 세굴심에도 영향을 미치므로, 적절한 하상보호공 설계를 위해 다양한 위어 하류단의 세굴 규모 및 세굴 형상을 산정하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 사다리꼴 래버린스 위어를 적용하여 일반적인 직선형 위어와 비교하였으며, 3차원 수치모의를 통해 하류단의 세굴 규모를 분석하였다. 현재 세굴 방지를 위하여 설치되는 위어 하류부 물받이 및 하상보호공의 설계 기준은 월류흐름에 의해 발생되는 하류부 세굴영향에 대한 고려가 미흡하며, 대부분 설계자료가 광정위어 및 예연 위어 형태만을 고려하고 있어 위어의 형상변화에 따른 고려 또한 부족한 실정이다. 따라서 하류부 세굴방지공의 안전하고 경제적인 설계를 위하여 위어의 형상 변화에 따른 위어 하류부 세굴 특성 분석에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서 적용한 래버린스(labyrinth) 위어는 수로 내에 설치된 횡방향 직선형 위어의 단면 형상을 변경하여 월류길이를 증가시킨 긴 마루(long crested) 위어 형태의 일종이다. 일반적으로 래버린스 위어는 월류량 증대, 수질개선 및 수심유지 효과가 필요한 수공구조물에 이용되어 하천에 적용될 경우, 관련 수공구조물의 수심 확보 측면에서 기여할 수 있는 구조물로 잘 알려져 있다. 수로폭과 유입유량을 알고 있을 경우 기존 연구자들에 의해 제시한 공식에 의해 직선형 위어의 하류단의 세굴거리와 세굴심을 산정할 수 있으며, 본 연구에서 제시한 세굴거리 비와 세굴심 비를 통해 래버린스 위어의 세굴거리 및 세굴심을 예측할 수 있었다. 분석결과 래버린스 위어의 하류단의 세굴거리는 직선형 위어에 비해 감소하고 세굴심은 증가하였으며, 총 마루길이 당 유입유량과 유입유량 조건에 따른 세굴거리 비 및 세굴심 비 변화를 통해 통수능 및 래버린스 위어의 마루길이 변화에 따른 세굴 영향범위를 조절할 수 있는 것으로 분석되었다. 추후 다양한 유량조건과 확폭비를 고려한 연구를 수행한다면 래버린스 위어의 마루길이에 따라 하상보호공 설계시 중요한 인자인 세굴거리와 세굴심을 조절할 수 있으며, 위어 형상에 따른 하류단 세굴 규모를 산정과 더불어 확장된 하상보호공 설계자료로 이용할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.216-216
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• 2020

최근 하천에서는 다양한 하천복원기술이 개발·적용되고 있으나, 하천관리의 패러다임 변화로 하천에서의 환경복원이 커다란 이슈가 되고 있다. 과거 치수 위주로 추진되어온 결과, 하천에서는 콘크리트 활용 기술이 과다하게 유입됨으로 인하여 치수에는 안전하나 하천 경관 훼손 및 하천생태계에 악영향을 미치고 있다. 특히 콘크리트를 활용한 기술은 높은 안정성을 바탕으로 세굴방지에 좋은 장점을 지니고 있으나, 하천에 적용 시 하천생물에 악영향을 미치는 강알카리(pH 12정도)를 지속적(10년)으로 용출하여 하천생태계에 악영향을 미치고 있다. 또한 하천에 대한 심미성에 영향을 미치게 되어 하천경관에 나쁜 영향을 미치고 있다. 본 연구에서는 이러한 독성물질이 포함된 콘크리트 대신 Biopolymer 접착소재와 같은 무독성 소재를 활용하여 다층다공성 하상보호공을 개발하였으며, 과학적인 검증을 통하여 안정성을 확인하였다. 이를 현장에 적용성을 확인하기 위하여 김해시 대청천 대청1보에 시범사업을 하였으며, 개발된 기술에 대한 안전성 및 생태성을 검증을 위하여 2015년부터 2018년까지 물리적/화학적/생물학적 모니터링을 수행하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.269-277
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• 1998

본 연구에서는 수리실험을 실시하여 만곡부의 흐름특성과 만곡부에서의 교각 주위 국부세굴형상, 최대 국부세굴심 등을 분석하였다. 또한, 기존의 세굴보호공법 중 원환에 의한 보호공법을 만곡부에 적용하여 세굴감소효과를 분석하였다. 180' 만곡수로에 대해 이동상 실험결과 본 실험조건에서는 최대 횡방향 하상경사가 150' 단면에서 발생하였으며, 원환에 의한 세굴감소효과는 유로 직선부에서 최대 40%, 만곡부에서는 150' 단면 외측의 경우 최대 44%의 감소효과를 보였다. 폭이 교각폭에 2배인 원환에 대하여 실험한 결과, 유로 직선부에서는 원환을 .02h(여기서 h는 수심)만큼 하상저면에 설치하였을 때 가장 효과적이었으며, 유로 만곡부에서는 0.1h 만큼 하상저면에 설치하였을 때 가장 효과적이었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.821-834
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• 2015

본 연구에서는 세굴방지를 위하여 설치된 바닥보호공의 영향을 고려한 흐름특성 및 하상변동에 관한 연구를 수행하였다. 대상지역은 낙동강유역의 합천창녕보가 포함된 현풍 수위관측소에서부터 마수원 수위관측소까지의 구간이며, CCHE2D 모형을 적용하기 위하여 2010년 태풍 '곤파스'사상을 대상으로 검 보정하였다. 바닥보호공에 대한 영향을 분석하기 위하여 빈도별 호우사상(50년, 100년, 200년)에 대해 세 가지의 모의조건(Case 1, 2, 3)을 구성하였으며, Case 1은 보가 설치되기 이전의 조건, Case 2는 보가 설치된 이후의 조건, Case 3는 바닥보호공을 고려한 조건이다. 보의 설치로 인하여(Case 2) 고정보 및 전도게이트형 가동보 구간에는 퇴적량이 증가하였고, 리프트게이트형 가동보 구간은 높은 수위차로 인하여 보를 건설하기 이전(Case 1)보다 더 많은 세굴이 발생하였다. Case 3은 바닥보호공의 영향으로 보 직하구간(30m)에서 세굴이 발생하지 않았다. 그러나 바닥보호공이 설치되지 않은 보 하류구간(60m 이상)에서는 보가 설치되기 이전 조건(Case 1)보다 더 많은 세굴이 발생하였다. 이와 같은 결과를 통하여 본 연구결과는 실제 보에 대한 하상변동 예측과 보의 관리 및 운영에 대한 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.95-95
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• 2019

보를 월류하는 흐름은 유량에 따라 상이한 흐름특성을 보인다. 즉, 유량이 증가함에 따라 사류 (supercritical flow), 완전도수 (complete hydraulic jump), 수중도수 (submerged hydraulic jump), 그리고 잠긴흐름 (plunge pool)으로 천이한다. 각 흐름영역에 따른 하상전단응력의 변화는 보의 물받이와 하상보호공을 설계하는데 중요하다. 본 연구에서는 계산유체동역학을 이용하여 보를 월류하는 흐름을 수치모의하여 각 흐름의 수리적 특성을 분석하였다. 이를 위하여 Flow3D를 이용하여 RANS 방정식을 수치해석 하였으며, 난류모형으로 RNG $k-{\epsilon}$ 모형을 이용하였다. 수치모의를 통하여 각각의 흐름에 대하여 평균유속, 하상전단응력, 그리고 흐름저항계수의 종방향 분포를 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.445-454
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• 2008

하천이나 해상에 건설된 교량의 교각에서 발생하는 세굴은 구조물의 안전에 있어서 매우 중요하며 이러한 세굴을 막기 위해 여러 세굴보호공법들의 개발 및 연구가 수행되고 있으며, 현재 현장에서 가장 많이 적용되는 방법으로 사석보호공이 있다. 이러한 사석보호공의 경우 사석과 하상 입자 크기에 따라 그 비율이 기준 이상이 될 경우 사석 층과 하상 사이에 필터 층을 시공해야 하지만 현장여건에 따라 필터시공부분에 막대한 공사비용을 추가하거나 필터 시공이 불가능한 경우도 있다. 본 연구는 수리모형실험을 통해 필터 없는 사석보호공의 붕괴 형태를 분석하고, 세굴을 방지하기 위해 설치하는 사석 세굴보호공이 필터 설치가 반드시 필요한 조건이지만 필터 층 없이 설치될 경우, 포설 두께 및 접근 유속에 따른 침하 안정성을 평가하기 위한 것이다. 실험 결과는 정량적인 분석과 정성적인 분석을 통해 최종적으로 필터 없는 사석 보호공의 안정성 평가 지표를 개발하는데 활용되었다. 접근유속이 증가하거나 사석보호공의 포설두께가 감소할수록 최종침하량은 증가하는 양상을 보였으며, 모든 실험조건에서 경미한 유사이탈은 최종침하량에 도달할 때까지 발생하였다.