• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제6권2호
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• pp.85-101
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• 2019

The effects of foundation scour depth and riverbed condition on the natural frequencies of a typical cross-river integral abutment bridge have been studied. The conventional operational modal analysis technique has been employed in order to extract the modal properties of the bridge and the results have been used in the Finite Element (FE) model updating procedure. Two tests have been carried out in two different levels of water and wet condition of the riverbed. In the first test, the riverbed was in dry condition for two subsequent years and the level of water was 10 meter lower than the natural riverbed. In the second test, the river was opened to water flow from the upstream dam and the level of water was 2 meter higher than the natural riverbed. The results of these two tests have also been used in order to find to what extend the presence of water flow in the river and saturation of the surrounding soil affect the bridge natural frequencies. Finally, the updated FE model of the bridge has been applied in a series of parametric analyses incorporating the effect of piles' relative scour depth on the bridge natural frequency of the first four vibration modes.

• Water Engineering Research
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• 제7권1호
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• pp.21-28
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• 2006

The scouring process is complex and subject to many factors. Recently, experiments for real-time bridge scour monitoring have been active as means for a more reliable scour prediction. Riverbed materials are an important factor in bridge scouring; therefore, an accurate estimation of riverbed material is critical in predicting a scour. As a part of this approach, an ultrasonic sensor, which can not only detect river bottom during floods but can also be installed lose to the underwater structures, was developed. This sensor is able to map the river bottom using an ultrasonic waves with the characteristics of the returning wave, reflected from an object or bottom ground. The reflected wave is unique according to the situations, or materials below. Therefore, it would be possible to identify the consisting materials of a riverbed if we could reveal each characteristic in the received signals. In this study, a preliminary experiment was performed in the laboratory to identify and classify received signals, which is unique to each material. The analysis of this experiment gives the graph, which makes it possible to identify materials of the river bottom through the ultrasonic signals. The proposed graph was verified through a comparison with the actual field data measured in river.

• 지구물리와물리탐사
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• 제8권2호
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• pp.119-128
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• 2005

하천에서 발생하는 세굴 과정을 파악하기 위해서 교량 우물통 주변의 침식 그리고 퇴적 양상을 조사하는 것은 필수적이다. 지구물리탐사법은 하천 하상변화를 파악하는데 매우 효과적이며, 과거에 발생한 하상의 세굴 현상을 이해하는데 도움을 줄 수 있다. 본 연구에서는 비파괴 지구물리탐사법인 지하 투과 레이다(Ground Penetrating Radar, GPR)를 이용하여 2002년 6월과 2002년 10월에 한강 내의 교각 주변을 대상으로 홍수전$\cdot$후 세굴에 의한 하상 변화,세굴과 되메움의 범위 및 깊이, 그리고 하상 매질을 조사하였다. 자료획득에는 100 MHz와 400 MHe안테나를 이용한 GSSI SIR 2000 시스템이 사용되었다. 하천의 흐름방향으로 조사한 24개의 교각 사이와 5개 교각의 주위를 돌며 획득된 GPR영상이 비교 제시되었다. 적절한 현장탐사장비와 탐사 절차가 적용된 GPR탐사는 교각 및 교대 주변의 하천 수심과 하상 지질학적 구조를 결정하는데 효과적일 수 있다는 결론을 얻었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.893-899
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• 2003

본 연구에서는 하상이 단단한 지질구조로 이루어진 하상조건에서의 실제적인 세굴현상을 파악하기 위해 실시간 교량세굴 모니터링 시스템을 설치하여 홍수시의 세굴심을 측정하였다. 또한, 홍수 전$\cdot$후의 지반구조를 측정할 수 있는 GPR(Ground Penetrating Radar)탐사를 통하여 홍수로 인한 세굴가능성을 면밀히 파악하였다. 이와 같은 연구과정을 통해 지질구조에 따른 세굴심 산정공식의 적용성 여부를 판단하였고 하상특성과 흐름특성이 동시에 고려된 실제적인 세굴의 영향을 평가하였다.

• 한국환경과학회지
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• 제13권3호
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• pp.263-277
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• 2004

The purpose of this study is to analyze the characteristics of riverbed variation due to the sediment protection weir located on the estuary of the main stream of Taehwa river using I-D finite difference model, HEC-6 model, and the followings are the results of estimating sediment transport rate, amount of scour or deposition, and accumulated amount of deposit according to before and after of the sediment protection weir removal with various flow rates in the channel. Ackers-White transport function produced the greatest sediment transport rate while Meyer-Peter showed the smallest sediment transport rate at the most down stream area of the watershed through the sediment transport rate analyses for various flow rates according to the existence or nonexistence of the sediment protection weir. Toffaleti's and Colby transport function were closest to the average value, and the difference among the results of the sediment transport functions showed up to 8～9 times. Duboy's transport function produced the greatest riverbed variation while Toffaleti's showed the smallest variation through the riverbed variation analyses according to the existence or nonexistence of the sediment protection weir. Yang's was closest to the average value, and the difference among the results of the riverbed variation analyses ranged from 1.4 times to 11 times. It is thought that a sediment transport function must be selected very carefully with respect to the criteria of sediment yield estimation because the analysis results of the sediment transport rate and riverbed variation according to flow rates showed significant differences among the sediment transport functions, and the differences of sediment transport rate and riverbed variation according to the various sediment transport functions decreased as the flow rate increased.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권6호
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• pp.529-536
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• 2016

본 연구는 급경사 자갈하상 만곡수로의 이동상 수리실험을 이용하여 만곡부 최대세굴심 산정공식들의 적용성을 평가하였다. 평균입경 43mm의 하천자갈을 $90^{\circ}$ 만곡 급경사 개수로에 포설하고 유량과 하상경사에 따른 만곡부의 최대세굴심을 조사하고 세굴심 공식으로 산정한 최대세굴심과 비교하였다. 자갈하상 만곡부 국부세굴은 유입부의 하상경사 0.02이상 $F_r$ 0.95이상에서 발생하였다. 이 수로에서 Lacey공식과 Zeller공식을 제외한 기존 세굴심 산정공식들은 최대세굴심을 과대 추정하는 것으로 나타났다. 하상재료를 고려한 Lacey공식과 접근경사와 만곡도를 반영한 Zeller공식은 급경사 자갈하상 만곡부의 최대세굴심 평가에 적용될 수 있는 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.65-74
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• 1985

본(本) 연구(硏究)는 교각주변(橋脚周邊) 하상(河床)의 국부세굴(局部洗掘)에 관한 실험적(實驗的) 해석(解析)으로서 세굴(洗掘)에 관계되는 여러 요소를 차원해석(次元解析)에 의해 무차원화(無次元化)하여, 교각(橋脚) Reynolds 수(數)와 무차원(無次元) 난류강도(亂流强度)로 나타내는 관계식을 유도하였으며 자료 검정(檢定)을 통하여 다중회귀분석(多重回歸分析)으로 관계식의 계수(係數)를 구하였다. 영각(迎角)이 $20^{\circ}$를 전후(前後)한 구간(區間)에서는, 교각(橋脚) Reynolds 수(數)와 세굴량(洗掘量)은 정비례(正比例)에서 반비례(反比例)로 무차원(無次元) 난류강도(亂流强度)와 세굴량(洗掘量)은 반비례(反比例)에서 정비례(正比例)로 바뀌는 천이구역(遷移區域)이 존재(存在)하였다. 본(本) 연구(硏究)에서 제안(提案)한 교각주변(橋脚周邊)의 세굴폭(洗掘幅)과 세굴심(洗掘深)에 대(對)한 관계식을 국립건설연구소(國立建設硏究所) 자료(資料)로 검정(檢定)을 실시(實施)한 결과(結果) 잘 일치하고 있음을 알 수 있다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.57-63
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• 2023

기후변화로 인하여 발생하는 집중호우와 슈퍼태풍은 우리나라에서 많은 피해를 야기한다. 이러한 피해를 저감하기 위해서 다양한 형태의 하천정비사업이 추진되고 있으나, 홍수기와 갈수기가 뚜렷한 우리나라에서는 하천 균형을 유지하기가 어렵다. 특히, 하천정비 사업으로 설치된 하천구조물은 홍수기에 구조물 및 그 기초의 세굴이 발생되고 하상 변화 등 다양한 문제를 일으키고 있다. 이러한 하상세굴을 저감하기 위하여 하천의 만곡부에 다양한 베인이 많이 설치되며, 베인의 배치와 크기, 모양에 따라서 다양한 하상세굴 저감 효과가 나타난다. 베인은 원심력에 의해 발생하는 2차 흐름과 반대 방향으로 2차 흐름을 다시 생성함으로써 외측 하상 주변의 세굴이 감소하고 퇴적이 촉진된다. 본 연구의 이론은 질량보존법칙을 만족하는 연속방정식과 운동량 보존을 만족하는 운동량방정식을 적용한 지배방정식을 이용하고, 다양한 조건 하에서 베인의 영향을 조사하기 위해 설계 요인에 따라 전체 평균 유속 변화율을 측정한다. 사다리꼴 베인과 사각형 베인 모두에서 평균유속과 횡단면 유속이 모두 감소하였고, 이는 베인 설치로 인해서 원심력을 갖고 유하하는 하천유속이 방해를 받아 유속이 저감되기 때문이다. 또한, 하천흐름 방향에 수직으로 또는 경사적으로 설치된 베인은 원심력에 의해 발생하는 2차흐름의 역방향으로 2차흐름을 발생시켜 원심력 2차흐름의 상쇄를 나타내기 때문에 베인의 효과가 나타난다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.8-14
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• 2019

대표적인 하천횡단구조물 중 하나인 낙차공은 하천하상의 안정을 목적으로 설치되지만 이는 하천환경의 연속성을 차단하고, 수생태환경의 파괴를 야기하는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 생태통로로서의 기능을 갖는 저낙차 자연형 낙차공을 모형으로 제작하여 실험실 실험을 수행하고, 적절한 지배인자 사이의 관계를 도출하여 국부세굴공 규모의 예측식을 제안하였다. 직선형과 6가지 상향 V 자형의 낙차공 모형에 대하여 각각 실험유량은 4가지로 총 28개의 조건에 대해서 실험을 수행하였다. 각각의 실험조건별 세굴실험 결과를 바탕으로 기존에 제안된 세굴심 추정식을 적용한 결과보다 최대세굴심이 다소 크게 발생함을 확인하였다. 따라서 낙차공 직하류부에서 발생하는 세굴공 발생 주요인자들 사이의 상관관계를 분석한 결과, 낙차공으로의 유입흐름 특성과 낙차공의 높이, 낙차공의 총횡단길이와의 상관관계가 높게 나타남을 확인하였다. 또한 이를 토대로 각 실험조건별 세굴심과 세굴길이에 상관관계가 높다고 판단되는 변수들을 무차원화하여 최대세굴공의 깊이와 길이 산정식을 각각 제안하였다. 향후 추가적으로 다양한 하상토 재료와 수심변화를 고려한 실험적 연구 및 수치해석 연구를 병행하여 보다 정확한 세굴심 산정식을 도출할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.163-168
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• 2020

우리나라는 1960년대 산업화 이후 하천 및 해상에 교량을 건설 하는 등 교통 기반시설을 활발하게 확충하였다. 교량 건설로 인하여 안정성 검토에 대한 많은 연구가 진행되고, 안정성 확보 기술이 개발되었다. 그러나 교량 상부를 중점으로 하여 기술이 개발됨에 따라 교량 하부에 대한 안정성 확보 기술 및 검사는 제한적인 실정이다. 특히 교각에서 발생하는 세굴현상은 하상에 침식 및 교량의 붕괴를 초래하기에 이에 대한 대책 수립 및 예방이 필요하다. 본 연구에서는 세굴현상에 따른 교량 피해를 예방하기 위한 기초 연구로서 교각 세굴심 산정 경험식을 개발하였다. 기존의 연구에서 진행된 수리모형실험 자료를 바탕으로 다중 선형 회귀분석을 실시하였으며, 이를 통하여 경험식을 개발하였다. 그 결과, 개발된 경험식은 0.91의 R²을 보이고 있으며, 개발된 식을 검증하기 위하여 개발에 활용되지 않은 모형실험 자료에 적용하였다. 23개 경우에 대하여 진행된 기존 모형실험의 결과와 개발된 식을 활용하여 산정된 교각 세굴심을 비교하였을 때, 약 70%인 16개 경우에서 20% 이하의 오차율 확인하였다. 이를 통하여 본 연구에서 개발된 경험식은 교각 세굴심 산정에 있어 적합한 적용성을 보인다고 판단할 수 있다. 향후 추가적인 연구를 통하여 보다 정확한 교각 세굴심 산정 경험식을 개발 할 수 있을 것이며, 세굴에 의한 교량 피해를 저감할 수 있을 것으로 기대된다.