• 대한토목학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.831-838
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• 2016

최근 해안공학분야에서 식생을 활용하는 연안방재시스템에 관한 관심이 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 쓰나미-식생 비선형 상호작용에 의한 파동장과 유동장을 해석하기 위하여 식생항력에 따른 에너지소산을 직접 해석할 수 있는 3차원 수치파동수조를 기존의 3-D N-S solver (LES-WASS-3D ver. 2.0, HYMO-WASS-3D)를 토대로 개발하였다. 그리고 기존의 실험결과와 비교 및 검토를 통한 수치파동수조의 적용성을 평가하였다. 그 결과 레이놀즈수에 따라 능동적으로 추정되는 항력계수를 고려한 경우가 평균 항력계수를 적용한 경우보다 실험에서 얻어진 각 지점의 시간파형을 잘 재현하였다. 또한 식생밀도 및 입사파고에 따라 계산된 고립파의 전달률이 실험의 측정값과 높은 일치도를 나타내었다. 이로써 본 연구에서 식생에 의한 항력으로서 동적항력계수를 적용한 3차원 수치파동수조의 타당성 및 유효성을 확인하였다.

• 한국습지학회지
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• 제18권1호
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• pp.84-93
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• 2016

해양과 육지 사이에 있는 연안습지는 연안의 수질을 개선하고 다양한 생물의 자연적인 서식처로 이용될 뿐 아니라 연안침식을 억제하는 기능을 가지고 있다. 연안식생은 외해에서 입사하는 파에너지 또는 폭풍해일을 감소하며 해저 안정화를 통해 습지를 유지하는 기능을 가지고 있다. 식생에 의한 파랑감쇠의 특성을 위해서는 식생과 파랑의 역학적 과정의 검토가 필수적이며 이를 통해 연안과정이나 연안의 동수역학적 특성을 이해할 수 있다. 본 연구에서는 파랑조건 이외에 식생형태에 따른 파랑감쇠 특성을 정량화하기 위해 수리실험을 통해 검토하였으며, 식생모형은 강성식생을 대상으로 규칙파가 작용하는 경우에 대해 파악하였다. 파형경사 ak와 상대수심 kh에 따른 수면위로 돌출된 식생에 대한 파랑감쇠를 검토하기 위하여 수리실험과 수치해석을 수행하였다. 실험결과에 대한 파고감쇠는 Dalrymple et al.(1984)의 파고감쇠식을 통해 식생에 의한 파고전달율, 감쇠율 및 항력계수를 해석하였다. 실험결과 식생에 작용하는 항력계수는 Reynolds수 보다는 Keulegan-Carpenter 수와 상관성이 있고, 파형경사가 증가할수록 파고감쇠율이 증가하고 있음을 확인하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제31권2호
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• pp.121-129
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• 2017

The present study numerically investigated the influence of the waveform distribution on the tsunami-vegetation interaction using a non-reflected wave generation system for various tsunami waveforms in a two-dimensional numerical wave tank. First, it was possible to determine the wave attenuation mechanism due to the tsunami-vegetation interaction from the spatial waveform, flow field, vorticity field, and wave height distribution. The combination of fluid resistance in the vegetation and a large gap and creates a vortex according to the flow velocity difference in and out of the vegetation zone. Thus, the energy of a tsunami was increasingly reduced, resulting in a gradual reduction in wave height. Compared to existing approximation theories, the double volumetric ratio of the waveform increased the reflection coefficient of the tsunami-vegetation interaction by 34%, while decreasing the transfer coefficient and energy attenuation coefficient by 25% and 13%, respectively. Therefore, the hydraulic characteristics of a tsunami is highly likely to be underestimated if the solitary wave of the approximation theory is applied for the tsunami.

• Water Engineering Research
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• 제6권3호
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• pp.101-112
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• 2005

This paper presents the state of the art of the CFD applications to vegetated open-channel flows. First, important aspects of the physics of vegetated flows found through the laboratory experiments are briefly reviewed. Then, previous CFD applications to one-dimensional vertical structure, partly-vegetated flows, compound open-channel flows with floodplain vegetation, and fully three-dimensional numerical simulations are reviewed. Finally, topics for further researches such as relationship between the resistance and flexural rigidity, additional drag due to foliages, and melting the experience of CFD with the depth-averaged modeling, are suggested.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회(1)
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• pp.487-487
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• 2005

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제10권3호
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• pp.51-63
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• 2023

하천내 수목관리는 홍수와 생태 관리의 균형점을 찾는다는 점에서 매우 중요하며 이를 위해서는 수목이 하천 수위에 미치는 영향을 정확하게 평가할 필요가 있다. 본 연구에서 수목에 작용하는 항력을 고려하는 수목조도공식 8개에 대해 검토하여 실무 수리계산의 관점에서 수목 조도계수 공식의 특성과 적용성을 평가하였다. 개별 수목 조도계수 공식의 수심별 조도계수 산정 특성을 비교하고, 수관부 영향, 수목밀도와 직경 영향, 수목 강성계수 영향, 수위 산정 결과 등을 분석하였다. 동일 조건 수심별 조도계수 비교를 통해 Kouwen and Fathi-Moghadam 공식과 Fischenich 공식은 타 공식에 비해 과도한 조도계수를 산정하였다. 수관부, 수목 직경, 수목 밀도 등은 공식에 따라 상이한 경향을 나타내나 과도한 특이점은 없는 것으로 나타났다. 수목 강성계수를 고려하는 Freeman et al. 공식과 Whittaker et al. 공식은 강성계수에 따라 조도계수가 매우 큰 차이를 나타낸다. 8개 공식의 조도계수 산정 결과를 이용하여 국내 중소규모 가상 하천에 적용한 결과 최대 약 0.2 - 0.4 m 정도의 수위 상승효과를 나타내고 있다. 이상의 검토를 통해 유사한 특성을 가지며 입력자료의 불확실성이 낮은 Baptist et al., Huthoff et al., Cheng, Luhar and Nepf 등의 4개 공식이 실무 적용에 적합한 것으로 판단하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제4회(2015년)
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• pp.580-584
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• 2015

수중 식생, 해양 구조물과 같은 복합 구조에 대하여 본 연구에서는 각각의 구조물을 원형 실린더로 가정하고, 구조물 다발 하나를 원형 실린더 패치로 가정하였다. 패치들의 배열을 계산할시 기존의 방법으로는 많은 격자가 필요하기 때문에 좀 더 효율적으로 외력의 특성을 파악할 방법을 살펴보았다. 계산 영역 내에서 평균화된 정보들을 통해서 이용하여 항력계수와 양력계수와 속도, 압력의 관계를 알아내는 모델링 방법을 해보았다.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제7권6호
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• pp.61-74
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• 2004

Hydraulic engineers and scientists working on river restoration recognize the need for a deeper understanding of natural streams as a complex and dynamic system, which involves not only abiotic elements(flow, sediments) but also biotic components. From this point of view, the role played by riverine vegetation dynamics and flow conditions becomes essential. Hydro-mechanic interaction between flow and flexible plants covering a river bed is studied in this paper and some previous works are discussed. Measurements of turbulence and flow resistance in vegetated open channel were performed using rigid and flexible tube. Measuring detailed turbulent velocity profiles within and above submerged and flexible stems allowed to distinguish different turbulent regimes. Some interesting relationships were obtained between the velocity field and the deflected height of the plants, such as a reduced drag coefficient in the flexible stems. Turbulent intensities and Reynolds stresses were measured showing two different regions : above and inside the vegetation domain. In flexible vegetated open channel, the maximum values of turbulent intensities and Reynolds stresses appear above the top of canopy. Method to predict a flow resistance in flexible vegetated open channel is developed by modifying an analytical model proposed by Klopstra et al. (1997). Calculated velocity profiles and roughness values correspond well with flume experiments. These confirm the applicability of the presented model for open channel with flexible vegetation. The new method will be verified in the real vegetated conditions in the near future. After these verifications, the new method should be applied for nature rehabilitation projects such as river restorations.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권6B호
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• pp.607-615
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• 2010

개수로에 식재된 식생은 항력을 유발하여 유수의 평균유속을 감소시키고 수위를 상승시키는 역할을 한다. 기존 식생수로에 관한 연구는 주로 수직 난류모형에 의한 수직 흐름특성 변화나 1차원 모형에 의한 종방향 흐름특성 변화에 초점을 맞추고 있다. 그러나, 이러한 수치모형을 실제 자연하천에 적용하기란 쉽지 않고, 실무적인 측면에서도 비실용적이다. 따라서, 본 연구에서는 실무적으로 적용성 및 활용도가 높은, 식생항력 개념을 적용시킨, 수심 평균된 2차원 수치모형을 개발하였다. 우선 원주형의 곧은 식생을 가정하여 식생밀도를 정의하고, 식생항력 식을 유도하였으며, 유도된 식생항력 항을 흐름 지배방정식에 추가하여, 식생의 영향을 수치계산에 반영하였다. 개발된 모형의 검증을 위해 단단면 및 복단면 실험수로에서 실측된 수위와 유속 결과를 수치모의 결과와 비교하였으며, 매우 만족스러운 결과를 얻었다. 검증된 모형을 자연하천에 적용하여, 홍수터 식생에 의한 흐름 특성 변화를 모의하여, 식생이 흐름특성에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권9호
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• pp.575-586
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• 2023

하천 식생은 하천 생태계의 서식처 제공과 하안의 물리적 안정 등의 중요한 기능을 한다. 그러나 조도계수와 항력의 증가로 홍수 피해 가중 등의 악영향을 미치기도 한다. 하천 식생 관리는 홍수와 생태 관리의 균형점을 찾는다는 점에서 매우 중요하다. 그러나 식생이 하천에 미치는 영향에 대해서는 아직도 불확실한 것이 많다. 본 연구에서는 식생이 흐름이 미치는 영향을 분석하기 위하여 임진강 초평도 구간을 대상으로 식생 조도 설정에 따른 흐름 양상을 2차원 부정류 모형을 통해 분석하였다. HEC-RAS 2D 모형에 의한 2차원 흐름 해석 결과에 의하면 초평도 식생 조도에 따라 임진강 만곡부의 유속 분포가 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 현재와 같이 초평도 만곡부 외측에 홍수시에 주흐름이 형성되는 것은 초평도의 목본과 초본의 영향으로 판단된다. 초평도 전체에 목본류가 분포하면 만곡부 외측의 유속이 더욱 강하게 나타날 것으로 예상된다. 하천의 식생은 단순히 수위를 상승시키는 영향만 발생시키는 것이 아니라 유속 분포 변화를 유발할 수 있음을 확인하였다.