• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.655-659
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• 2008

본 연구에서는 3차원 수치모의를 통하여 횡방향 하상형상 및 격자형 이차흐름 구조의 생성 메커니즘을 분석하였다. 이를 위해 곡선좌표계에서의 지배방정식을 구성하고, 난류 폐합을 위해 Speziale(1987)가 제안한 비등방성 k-$\varepsilon$모형을 이용하였다. 또한 Exner 방정식을 이용하여 시간에 따른 하상변동을 예측하였다. 그 결과 바닥과 측벽 사이에서 발생되는 바닥 이차흐름의 하향류에 의해 측벽 부근부터 하상이 침식되고, 침식된 유사량은 이차흐름의 횡방향 유속에 의해 이동되어 퇴적되어, 결국 횡방향으로 연속적인 언덕 및 저면과 같인 하상형상이 생성되는 것으로 나타났다. 또한 시간에 따른 이차흐름 및 바닥 전단력, 하상고의 변화에 대해 살펴보았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.15-15
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• 2022

우리나라 홍수 발생은 강수량이 집중되는 여름철에 집중되어 있어 홍수피해 방지에 주의가 필요하다. 보와 제방 등 이러한 홍수 피해를 대비하기 위한 구조물에 설계를 위해서는 하천의 유량 조사가 필수적으로 요구된다. 하지만 홍수기 직접적인 유량 조사는 안전상의 이유로 거의 이루어지지지 않고 있으며, 수위를 측정하여 수위-유량 관계를 만들어 유량을 측정하고 있다. 그러나 중소 규모의 하천의 경우 하도 경사가 급해 사류가 발생하거나 하도 단면이 급변하는 경우가 있어 수위-유량 관계를 그대로 적용하기 어려운 문제가 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 하천에 진입하지 않고 유속을 측정 할 수 있는 영상유속계와 같이 흐름 영상을 사용하여 유속을 측정하는 방법들이 개발되었다. 영상유속계의 측정 방법중 Spatio Temporal Image(시공간 영상)을 사용하는 방법은 일정시간의 시간평균 유속을 산정할 수 있고 한 장의 시공간 영상을 분석하기 때문에 유속 산정에 걸리는 시간이 작은 장점이 있지만 영상 내 흐름 방향을 정확히 설정하지 못하면 오차가 생길 수 있는 문제가 있어 주 흐름 방향을 정확히 탐색할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 영상에서 시공간 체적을 만들어 주흐름 방향을 찾아내는 기법들의 장단점을 비교하고 안동 하천실험센터의 실규모 하천수로에 적용하여 결과를 비교하고 적용성을 평가하였다. 이를 위해 하천수로에 추적자를 살포하여 영상으로 녹화하였으며 녹화된 영상을 자기상관법과 시간적분법을 적용하였으며, 이를 통해 주 흐름 방향을 판별하였다. 또한 두 방법을 통해 결정된 주흐름 방향을 적용하여 시공간 영상을 제작하고 이를 이용하여 유속을 산정하여 비교하였으며, 주흐름 방향을 산정하는데 생기는 오차가 유속 계산에 얼마만큼의 영향을 끼치는지 분석하였다. 이러한 실험을 통해 하천에서 시공간 영상을 활용한 표면영상 유속계측 방법을 활용하는데 있어 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.505-509
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• 2012

본 연구의 목적은 천해 환경에서의 파형이 점착성 유사의 이동량에 미치는 영향을 살펴보는 것이다. 이를 위하여 이상적인 진동흐름(Oscillatory Flow)을 가정하고 점착성 유사의 이동에 적합한 1DV 모형을 적용하였다. 이상적인 진동흐름을 가정할 때는 다양한 파형을 고려하기 위해 왜곡되거나 비대칭적인 조건을 적용하였다. 크기와 밀도가 변화하는 점착성 유사의 응집현상을 고려하기 위해 기존에 개발된 응집현상 모형을 1DV 모형에 결합하였다. 2차 스토크스파 조건을 모사하기 위해 왜곡된 진동흐름, 톱니파를 모사하기 위해 비대칭 진동흐름 조건을 선택하였다. 수치모의 결과, 왜곡된 진동흐름 조건에서의 점착성 유사 이동량은 흐름의 왜곡도에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 반면 가는 비점착성 유상의 경우는 왜곡도와 주목할 만한 관계를 보이지 않았다. 비대칭 진동흐름의 경우는 점착성 유사와 비점착성 유사가 서로 다른 방향을 나타내었다. 앞쪽으로 기운 비대칭 진동흐름 조건에서 점착성 유사의 이동량이 뒤쪽 방향으로 발생하는 반면 비점착성 유사는 흐름이 기운 방향과 동일한 방향으로 유사량을 나타내었다. 이러한 현상의 원인으로는 Phase-lag 효과가 고려되었다. 유사의 침강속도와 농도 프로파일의 변화, 물의 유동 조건 등은 복합적인 상호작용을 통해 Phase-lag 효과를 강화시키고 점착성 유사와 비점착성 유사의 이동량이 서로 다른 특성을 나타내게 하는 것으로 고려된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.491-497
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• 2008

수치실험을 통해 파랑과 흐름의 상호작용이 파랑전파방향과 반대방향으로 유출되는 유사제트류에 미치는 영향을 연구하였다. 파랑모형인 REF/DIF S와 흐름모형인 SHORECIRC의 결합모형을 이용하여 수치모의를 수행하였다. 유사제트류의 영향으로 굴절된 파랑은 흐름의 중심영역을 따라 집중화되고 높은 파고를 갖는 파랑에서 유사제트류가 더 일찍 퍼지는 현상이 나타났다. 수치결과로부터 유출구 부근에서 유사제트류 진행의 횡방향으로 급격한 파고변화가 유사제트류를 진행방향 좌우로 퍼지게 하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 즉, 흐름의 횡방향으로 작용하는 파잉여응력 기울기항이 흐름의 진행방향으로 작용하여 흐름을 강화시키는 파잉여응력 기울기항보다 유사제트류에 더 큰 영향을 미치게 된다. 결론적으로 하구에서처럼 흐름과 반대방향으로 입사하는 파랑이 있는 곳에서는 파랑과 흐름사이의 상호영향이 반드시 고려되어야 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.360-360
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• 2016

도시 배수 시스템에서 유입유량이 관거의 만관 상태를 초과하거나 하류 흐름 때문에 발생하는 역류의 영향을 받는다면, 관거 시설은 과부하(surcharge) 상태인 압력흐름이 된다. 중력흐름 상태에서 맨홀의 수두 손실은 일반적으로 무시되지만, 과부하 맨홀에서의 수두 손실은 중요하며, 우수 관거 시스템의 전체 손실에 상당한 부분을 차지하게 된다. 이러한 현상은 여러 개의 맨홀을 가지는 도시 배수 시스템에서 특히 중요한 사항이 된다. 따라서 관거 시설 내 맨홀에서의 수리적 에너지 손실에 대한 연구와 보다 구체적인 설치 기준의 제시가 요구되고 있는 실정이다. 특히 배수관거 시스템의 하류부에 설치되는 4방향 합류맨홀은 맨홀으로 유입되는 주 유입관과 측면 유입관의 유입흐름의 영향으로 맨홀 내의 유수교란에 의한 흐름특성이 복잡하므로 이에 따른 흐름특성의 변화를 분석하고 에너지 손실을 연구할 필요가 있다. 그러므로 우수 관거 시스템의 우수 배제 능력을 증가시켜 도심지의 침수를 방지하기 위한 관거시설의 적정 설계 기준이 필요하며, 합리적인 설계 기준을 제시하기 위하여 과부하 4방향 합류 맨홀 내에서의 수두 손실을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 수리모형 실험의 물질적, 시간적 한계를 극복하고 과부하 4방향 합류맨홀에서의 복잡한 흐름특성을 분석하기 위하여 일반적으로 3차원 유체거동의 특성분석에 많이 사용되는 FLUENT 6.3 모형을 선택하였다. 합류맨홀 및 접합 관거의 기하 모형의 격자망은 수치해석의 안정성 확보를 위하여 맨홀과 연결관의 합류부분에서는 사면체 격자로 구성하고 합류부분을 제외한 구간에서는 6면체 격자로 구성하였으며, 각 격자의 면은 가능한 사각형 또는 삼각형의 형태를 취하도록 하였다. 합류맨홀 모형의 벽면에는 No-Slip 경계조건을 부여하였으며, 유입부에는 속도 조건, 유출부와 맨홀의 자유수면 부분의 경계에서는 대기압 조건을 부여하였다. 수리모형 실험 결과와 비교하기 위하여 유입 관거의 유속 조건을 수리 모형실험의 조건과 동일하게 채택하여 수치모의를 수행하였다. 수치모형의 적용 결과 맨홀 내에서의 유속변화, 수심변화 및 압력변화에 대해서는 수리모형 실험 결과와 유사한 경향을 나타내고 있으며, 수치모형에 의하여 산정된 4방향 합류맨홀에서의 손실계수 값과 수리모형 실험에 의하여 산정된 손실계수 값이 유사하므로 우수 관거 시스템의 4방향 합류맨홀에서의 흐름 변화 및 손실계수 예측하는 데에 있어서 FLUENT 6.3 모형은 사용 가능하리라 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.83-94
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• 1999

대륙붕에서 부유사 하층밀도류는 양측이 수로에 제한을 받지 않기 때문에 주흐름방향인 종방향뿐만 아니라 횡방향으로도 자유롭게 흐른다. 횡방향흐름은 대륙붕 및 대륙붕사면을 따라 흐르는 밀도류의 종방향 도달거리를 크게 감축시킬 수 있다. 본 연구에서는 부유사 밀도류 대신에 염수를 이용한 밀도류 실험을 대형 탱크를 이용하여 실시하였고, 차원해석을 통하여 사면에서 밀도류의 흐름률에 관한 간단한 식을 개발하였다. 특성길이 및 특성시간은 유입부에서의 유량과 부력흐름률의 함수로 나타내었다. 유입부의 폭이 주어질 경우,개발된 흐름식을 사용하여 시간에 따른 밀도류의 최대폭과 종방향으로의 전파속도를 계산할 수 있다. 식에 의한 예측값과 관측값이 서로 잘 일치함을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.524-528
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• 2008

도류제 완성 후에 대한 100년 빈도 홍수시의 흐름(유향과 유속)을 기초로 하여 수치모형실험 결과의 일례를 그림에 나타내었다. 초록에는 오염물질 확산 수치모형실험결과를 시간별로 나타내지안했지만, 오염물질 확산에 대한 수치모형실험의 일반적인 결과를 평가하면 아래와 같다. 우선 흐름은 임랑해수욕장 방향으로 형성되고 청정지역인 방향에서는 남측도류제 설치전보다 복잡한 와류가 형성되어 청정지역 방향으로의 흐름은 미약하다. 모델하천의 빈도별 유출량이 증가함에 따라 큰 변화는 없고, 흐름은 모델하천 하구부 전면해역의 외해 방향으로 형성되며 빈도에 따른 흐름방향의 변화는 거의 없다. 보존성 오염물물 확산 계산 결과를 보면 평수시의 오염물질 영향범위는 양안에 도류제가 완성됨으로 인해 확산이 차단되어 도류제 내부의 오염물의 농도가 가중되고 도류제 전면해역으로의 오염물질의 확산범위가 확대됨을 알 수 있다. 모델하천의 빈도별 유출량이 증가함에 따라 오염물질의 농도가 일정하게 유지될 때 초기유출(3시간)에는 도류제 전면해역의 외해 방향으로의 오염물질 확산이 가속화 되며, 확산범위도 점차 확대된다. 오염물질의 농도가 감소하여 모델하천으로 부터의 오염물질 배출이 감소할 경우(15-24시간)는 오염물질 농도가 점차적으로 저감되며 청정지역으로 확산이 지연됨을 알 수 있다.

• 물과 미래
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• 제29권3호
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• pp.143-152
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• 1996

도시하천의 복개구간내 흐름의 수리는 복개슬라브를 지지하는 말뚝군 주위에 발생하는 과류의 중첩 및 간섭효과 때문에 대단히 복잡하다. 본 연구에서는 말뚝군의 여러 가지 배치에 따른 배수위 상승효과를 정량적으로 산정하기 위한 방법을 제안하기 위해 광범위한 실험적 연구를 수행하였다. 배수위 상승을 지배하는 인자로는 말뚝군으로 인한 흐름단면의 축소율과 흐름의 Froude 수, 흐름 방향으로의 말뚝군 간격, 복개구간의 총길이 등으로 밝혀졌다. 흐름방향에 직각인 방향으로 교각을 설치한 경우 단면 축소율과 흐름의 Froude수가 배수위 상승에 미치는 영향을 분석하였으며 배수위 상승량의 산정을 위한 다중회귀분석식을 도출하였다. 흐름의 횡방향 및 종방항으로 배치시킨 말뚝군이 배수위 상승에 미치는 영향도 단면 축소율, 흐름의 Froude 수, 흐름방향의 말뚝간 간격 및 복개구간의 총길이 등의 항으로 분석하였으며, 실험자료의 다중회귀분석에 의해 이들 영향인자를 사용하여 배수위 상승률을 산정할 수 있는 경험식을 도출, 제안하였다.

• 유변학
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• 제1권1호
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• pp.29-35
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• 1989

막대형 고분자 희석용액과 분자론적 운동을 새롭게 개발된 약식 계산방법에 의하여 다루었다. 체계적으로 개발되 새로운 방법은 한쪽 방향성이 있는 경우나 전혀 방향성이 없 는 경우에서 적절한 값을 같도록 유도되었다. 이것을 한쪽방향으로의 연신 흐름에 적용한 결과 알려진 해석해와 잘 일치하였으며 단순 전단흐름에 적용한 결과흐름의 세기가 약할 때 는 좋은 결과를 나타내었으나 흐름의 세기가 강할때는 상당한 차이를 보여주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1256-1260
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• 2006

하천 복개나 하상 도로 등 교각이 밀집된 군교각은 홍수시에 큰 수위 상승을 유발할 수 있다. 이런 군교각에 의한 배수위 효과를 분석하기 위해 다양한 경우에 대한 실험과 2차원 수치 모의를 수행하였다. 수리 실험은 수치 모형의 정확도를 검증하기 위해 수행되었으며, 다양한 종류의 교각 배치 경우에 대해서는 수치 모의를 위주로 분석하였다. 수리 모형 실험을 통하여 2차원 수치 모형인 RMA-2의 신뢰성에 대해 검토한 결과 이 모형은 교각에 의한 수위 상승 효과를 상당한 정확도로 모의할 수 있음을 알 수 있었다. 군교각에 의한 수위상승 인자를 흐름 횡단면 교각 수, 흐름 방향의 교각 간격, 흐름방향의 교각 수로 선정하여 이들 변수들을 조합하여 다양한 경우에 대하여 수리 실험과 수치 모의를 병행하였다. 단일 횡단면의 교각 수 증가에 따른 배수위 상승은 횡단면의 차단율 증가에 따라 선형적으로 증가한다. 그러다가 차단율이 어느 정도 이상에 이르면 수위 상승이 매우 급격히 증가하는 경향을 보인다. 또한 흐름방향 교각 수 증가에 따라 배수위는 선형적으로 증가함을 알 수 있는데, 이는 교각에 의한 상호 간섭 및 중첩에 의한 것으로 생각된다. 흐름방향 교각 간격을 증가시켜도 배수위 상승이 크게 증가하였으나, 교각의 지름의 약 9배 (9D) 이상 떨어진 다음부터는 배수위 상승량이 감소하는 것을 알 수 있다. 이런 점에서 볼 때, 군교각은 교각 지름의 9배 정도 떨어진 경우 배수위 상승 효과가 중첩되지 않음을 알 수 있었다.