• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.932-936
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• 2004

수제는 하천에서의 흐름 방향과 유속을 제어하여 하안 또는 제방을 유수에 의한 침식작용으로부터 보호하기 위해 호안 또는 하안 전면부에 설치하는 구조물이다. 수제를 설치하는 목적은 하안 및 제방의 보호, 유로의 제어, 그리고 수환경의 개선 등을 들 수 있다. 국내에는 해방 이후 수제의 시공 사례가 거의 없었으나, 최근 들어 자연형 하천파 하천생태계 복원에 대한 관심이 점증하면서 수제에 대한 관심이 커지고 있다. 그러나 현재 국내에는 수제설계에 대한 실증적인 지침이 미비하고 국외의 기준을 검증 없이 소개하는 수준이어서 현장의 설계단계에서 수제공의 채택을 망설이게 하는 원인이 되고 있다. 이 연구에서는 국내${\cdot}$외 수제의 현황과 기술 동향을 파악하여 수제의 기하학적 특성인 수제길이, 수제길이, 그리고 설치각도의 3가지 설계인자를 조합하여 실험을 실시하였다. LSPIV 기법을 적용하여 측정한 유속자료를 분석한 결과 수제역 내 평균유속이 유입부 유속에 비해 $40\%$ 이하로 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 유속성분을 통하여 수제역 내 와도 및 사분면 검토를 실시한 결과 수제역 내에서는 비교적 안정적인 수치를 보이고 있어 호안침식방지에 유리한 것으로 보인다. 수제의 길이가 하폭의 $15\%$ 이하인 경우 상향 또는 하향수제가, $20\%$ 이상인 경우 직각수제가 유리한 것으로 나타났다.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권11호
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• pp.5-16
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• 2008

국내현장에서 수집된 9개소 안벽구조물의 측방이동 실측자료에 대한 분석을 통해 연약지반상 안벽의 측방이동을 평가할 수 있는 방안을 제안한다. 잔교식 안벽 등과 같이 말뚝이 시공되어 있는 호안 안벽구조물의 측방이동 가능성을 효과적으로 판정하기 위해서는 말뚝의 사면안정 기여효과를 반영한 사면안정해석을 수행해야 하며, 측방이동을 방지하기 위해서는 말뚝의 사면안정효과 고려시 최소 1.6 이상의 사면안전율을 확보하여야 한다. 한편, 케이슨식 안벽과 같이 말뚝이 시공되지 않은 연약지반상 호안구조물의 안정을 위한 소요 사면안전율은 1.3 이상으로 규정하는 것이 바람직하다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제18권1호
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• pp.69-83
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• 2006

본 연구에서는 경사식 호안에서 발생하는 월파 현상에 대한 Level 3 신뢰성 해석을 수행하여, 처오름 높이와 평균월파량을 바탕으로 월파 현상을 분석하였다. Level 3 방법의 Monte-Carlo 추출법으로 모의하면서, 월파에 영향을 미치는 여러 변수들의 불확실성을 고려하였다. 파별분석법으로 개별파의 처오름 높이를 계산하여 월파확률을 산정하고, 평균월파량은 유의파고로부터 직접 계산하였다. 또한 개별파의 월파부피에 대한 통계적 가정을 바탕으로 월파확률과 평균월파량으로부터 최대월파부피를 산정하였다. 한편 파향의 변동성과 수심, 구조물의 경사각을 변화시키면서 월파 현상에 미치는 영향을 분석하였다. 파향의 변동성을 고려하거나 쇄파대 안쪽으로 들어올수록 굴절의 영향으로 평균월파량과 월파획률 그리고 최대월파부피가 줄어들었으며 호안의 마루높이도 낮게 결정되었다. 그리고 수심이나 방향분산계수가 다른 두 지점의 기대평균월파량이 같게 나타날지라도, 같은 수심에 비해 수심이 얕은 쇄파대 내에서는 기대월파확률은 크고 기대최대월파부피는 작게 나타난다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제9권4호
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• pp.228-236
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• 2022

하천의 안정성과 이용도를 높이기 위하여 설치하는 하천 호안이 최우선으로 여기는 가치는 홍수에 견딜 수 있는 치수적인 안전성 확보이다. 이러한 구조물은 물의 하천의 안정성을 확보하면서 호안의 세굴을 막기위해 설치된다. 기존에 하천에 설치된 호안 기술은 사석, 돌망태 및 콘크리트 등으로 구성되어 있다. 하지만 사석 및 돌망태 기술은 급격한 홍수로 인해 쉽게 유실 및 파괴되는 단점을 지니고 있으며, 콘크리트 기술은 소재의 안정성은 강하지만, 물속에 오랜 시간동안 존재할 경우 수생태계에 악영향을 미치는 강염기가 약 10년간 용출되고, 콘크리트 표면에 식생이 성장하지 못하기 때문에 환경 및 생태적인 이유로 문제가 되고 있다. 이에 피마자유에서 추출된 바이오폴리머 소재를 활용하여 다층다공성 하천호안보호기술을 개발하였으며, 한국건설기술연구원 안동하천실험센터에서 실규모 하천실험을 통해 수리학적 안정성 검토결과, 유속 8.0 m/s 및 최대 허용 소류력은 67.25 kg_f/m² (659.05 N/m²)에서 수리적인 안정성을 확인하였다.

• 한국제4기학회지
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• 제31권2호
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• pp.31-42
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• 2017

오아후섬은 태평양 중앙에 가까운 북반구에 위치하여 북반구와 남반구에서 발생하는 폭풍과 쓰나미의 영향을 고루 받는다. 파고가 높고 에너지가 강한 파도가 동계와 하계에 집중적으로 형성되어 오아후섬의 연안은 항상 활발한 침식 환경에 놓이게 된다. 이러한 자연적인 효과는 지구온난화와 더불어 해수면이 상승하면서 더욱 심화될 것으로 보인다. 그리고 1972년 연안관리법이 제정되기 전까지 연안에서의 무분별한 난개발이 있었고, 그 이후에도 도로 건설 및 확장이 계속되어 인위적 요인이 연안 침식의 주원인으로 작용하였다. 그러나 현재의 연안 침식 현상을 살펴본 결과, 생각보다 심각하지 않았다. 하와이 주 정부는 연안관리법 제정 이전에 축조되었던 경성 호안공법은 다른지점에서의 침식 심화와 부작용 등이 커서 더 이상 적용하지 않는다. 그래서 하와이에서는 침식방지공법으로 모래를 공급하거나 인공 사구를 만드는 등의 연성 공법을 주로 적용하고 있다. 우리나라에서도 부분적으로 연성 공법을 적용하는 곳도 있지만, 호안 구조물 등의 경성 공법이 주를 이루고 있어 타산지석으로 삼아야 할 것으로 생각된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.258-265
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• 2022

국내에서 수행된 대부분의 항만구조물에 대한 월파량 산정 실험은 구조물 전면 바닥 경사가 일정한 조건 또는 전면경사면이 설치되지 않은 상태에서 수행되었다. 금번 실험에서는 직립식 호안도로 전면의 수심을 단면수로에 재현하고 외해에서 파랑 내습시 월파량을 계측하였다. 월파량의 계측은 수리실험이외에 OLAFoam을 적용하였다. 계측결과는 기존 연구성과인 EurOtop과 비교하였다. 실험 결과비교를 통하여 직립식 구조물의 경우 전면 경사면의 영향이 매우 큰 것을 알 수 있었으며, 향후 EurOtop 등의 적용시 이에 대한 검토가 필요할 것이다. 또한 OLAFoam을 활용하여 복잡한 지형을 갖는 구조물에 대해서도 월파량 예측이 가능할 것을 알 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.257-264
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• 2021

본 연구는 완전비선형 Boussinesq 방정식 모델인 FUNWAVE-TVD 모델을 이용하여 비선형 불규칙파에 의한 해안구조물의 월파량을 산정할 수 있는 수치모형을 수립한 것이다. 여기서는 EurOtop(2018)의 월파량 산정 식 및 Goda(2009)의 경험식을 코딩하여 FUNWAVE-TVD 모델의 서브루틴으로 추가하고 수치모형을 수립하였다. 모형의 검증은 직립구조물에 대한 비선형 불규칙파의 월파량을 수치계산하고 EurOtop(2018)에 제시된 실험 결과와 비교하여 수행하였다. EurOtop 식에 의한 수치계산 결과는 비쇄파 조건의 경우 모든 상대여유고(Rc/Hmo) 구간에서 실험결과와 매우 잘 일치하였으며, 경험식에 의한 수치계산 결과는 R_c/H_mo < 0.8 구간에서는 실험 결과보다 과소평가 되었고 R_c/H_mo < 0.8의 구간에서는 실험 결과보다 과대평가 되었다. 쇄파조건의 경우 본 모형의 결과는 R_c/H_mo ≤ 1.35의 exponential curve나 R_c/H_mo > 1.35의 power curve 구간 모두에서 실험 결과를 잘 재현하였다. 따라서 본 수치모형은 직립구조형식의 호안구조물에서 비선형 불규칙파에 의한 월파량을 정도 높게 모의할 수 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1745-1749
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• 2010

하천 내 설치하는 수제는 제방보호 및 유로변경의 목적으로 하천내 시공되는 구조물 중의 하나로서 하천복원과정에 있어 필수불가결한 구조물 중의 하나로 인식되고 있다. 수제는 대개 하나 이상의 일련의 군집형태로 수로 자체의 특성을 고려하여 설치가 되고 있다. 그러나 이러한 수제의 무분별한 설치는 주변 경관을 저해하는 요소로 나타날 수 있을 뿐만 아니라 시공에 따른 비용에 적지 않은 부담을 야기 시키기 충분하다. 그러나 적절한 간격 조절을 통해 생태, 호안보호, 경관 등의 수제의 기능을 만족한다면 이보다 더 효율적인 것을 없을 것이다. 따라서 본 연구에서는 수제간격에 따른 하상변동 실험을 통해 효율적인 배치간격을 제시할 목적으로 수행되었다. 실험은 폭 1.2m, 길이 50m, 높이 1.5m 인 직선수로에서 수로폭의 15%길이를 갖는 연직수제를 2개를 대상으로 각각 수제길이의 2~8배의 간격 조절을 통해 하상변동실험을 수행 하였다. 실험용입자는 중간입경($d_{50}$)이 0.15mm 인 모래를 사용하였으며 6시간 동안 통수하였다. 실험결과 유수에 의해 첫 번째 설치된 수제에서 지배적으로 많은 영향을 받게 되면서 후면부에 설치된 수제는 비교적 영향을 덜 받고 있었다. 그러나 그 영향권을 점차 벗어나게 되면서 수제 간격이 4배 이상일 경우 후면부 수제에서도 세굴이 발생하고 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 자료는 추후 수제설치에 따른 효율적인 배치 간격 결정에 중요한 자료로 이용될 수 있을 것이다. 그러나 수제들이 시공되는 대다수의 하천들은 어느 정도의 만곡도를 갖고 있기 때문에 이를 간과해서는 않될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.237-237
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• 2019

현재 한반도에서는 대규모 하천정비가 지속적으로 진행되고 있다. 그 결과 하천은 평형상태를 맞추기 위하여 여러 가지 현상들이 발생하는데, 대표적인 현상 중 하나는 세굴현상이 있다. 이는 하천의 호안, 교각, 교대 등에 일어나 구조물의 안전성을 떨어뜨리고 큰 피해를 발생시킬 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 설치 할 수 있는 구조물이 날개공이다. 본 연구에서는 곡선수로의 연속식, 흐름 방향의 운동방정식 및 와도 방정식을 수치모의기법을 통해서 날개공의 위치 및 개수, 크기, 각도, 간격 등에 따라 유속의 변화를 살펴보고 그에 따른 외안부근에서의 하상변화를 분석하였다. 분석 결과 날개공을 일정 간격별로 설치 하였을 때 개수에 따라 각각 날개공으로 인한 유속 및 수면유속의 감소가 크게 일어났고, 유속감소로 인해 하천의 횡단 방향하상 단면의 변화가 줄어들어 세굴현상이 감소되는 결과가 나왔다. 또한 날개공의 크기 및 모형에 따라서도 유속 및 수면 유속등의 큰 차이가 생겨 이에 따라 세굴 현상이 감소되는 결과가 나왔다. 본 연구 결과를 발전시켜 실제 하천에 적용할 수 있는 날개공 설치의 가이드라인을 제시한다면 현재 대규모하천정비에 따른 많은 문제점들을 해결할 수 있을 것이다.