• Journal of Wetlands Research
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• v.23 no.3
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• pp.234-241
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• 2021

This paper contributes to the understanding of the effect of pulley on the performance of the vortex turbine in free water surface. The experimental work was to analyze the rotation, voltage and current of the turbine due to physical factors (vortex height, velocity, effective head, etc.) at flow rates ranging from 0.0069 to 0.0077 m³/s in the inlet channel. As a result, the experimental values showed that voltage, current and rotational speed of the vortex turbine decreased with increasing the pulley ratio regardless of the blade type. The efficiency of straight blade and twisted blade was 52 % at the gear ratio of 0.45, whereas the efficiency of small twisted blade was 54 % at the pulley ratio of 0.21. The highest amount of the energy generated by the water free vortex turbine occurred within a pulley ratio of 0.5. The efficiency of this vortex turbine was observed at 0.2 ~ 58 % depending on the pulley ratio.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.524-524
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• 2023

하천 내 식생의 분포는 흐름저항의 증가와 수위상승에 큰 영향을 미치는 요소 중 하나이다. 동일한 단면정보를 가졌더라도 식생이 분포하는 하도는 식생이 없는 하도에 비해 흐름저항으로 인해 유속이 현저히 느려져 홍수위 상승을 유발하기 때문이다. 따라서 식생의 종류, 크기, 분포 형태, 잎의 밀도 등에 따라 흐름저항계수를 정량화하며 흐름을 정확히 예측하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 2019년 한국건설기술연구원 하천실험센터에서 진행된 식생하도에 대한 실규모 실험의 조건과 지형정보를 HEC-RAS(Hydrologic Engineering Center's River Analysis System) 1차원 수치모형에 입력하고, 식생 패치의 분포를 고려한 Manning's n의 공간적 분포 및 적용방식에 따른 수면 경사 재현 정확도에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 실험은 상단 폭 11 m, 경사 1:2(V:H)의 사다리꼴 단면을 가진 실규모 수로에서 70 m 길이의 구간을 대상으로 진행되었다. 실험 구간 내 6개의 압력식 수위계를 설치해 수위 측정 및 수면 경사 산정을 실행하였다. 실험 조건으로 적용된 인공 식생패치의 분포 및 밀도 조건은 3가지로 큰 패치와 작은 패치로 구성된 조밀한 조건, 단일 패치로 구성된 조밀한 조건, 단일 패치로 구성된 성긴 조건이었으며, 모두 정수(emergent)상태로 진행되었다. 적용된 패치의 형상은 내성천에서 조사된 자연 형태의 식생패치 형태를 참고하였으며, 버드나무 종을 모사하였다. 실험 조건에 따라 유량은 각각 평균 1.5 cms와 2.7 cms로 공급하였으며, 평균 수심은 약 1 m로 측정되었다. 위 실험 내용을 바탕으로 수치모의를 위한 경계조건과 지형정보를 수립하였으며 모의 케이스는 크게 두 가지로, 수로 내 식생의 분포를 종방향으로 고려한 케이스와 횡방향으로 고려하여 조도계수를 적용한 케이스로 분류하였다. 모의에 적용된 조도계수는 실험에서 획득한 데이터와 베르누이 방정식을 활용하여 산정되었으며, 두 케이스에 대한 모의 결과는 실험에서 관측된 수위와 비교하였다. 본 연구에 따르면 여러 개의 식생패치가 정수상태로 존재하는 하천에 대한 1차원 수치모의 시 식생의 분포를 종방향으로 고려하여 하나의 구간조도계수를 적용하는 방식이 종횡단면의 식생패치 위치를 고려한 조도계수를 세분화하여 적용하는 방식에 비해 수위 계산 정확도가 상대적으로 높은 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.406-406
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• 2020

본 연구에서는 하도에 대한 하천환경성을 평가하기 위해 관련연구 및 환경관련사업 분석을 통해 환경기능을 대표할 수 있는 환경생태수심, 수면폭-하폭비, 횡단구조물, 수질 등 4가지 요소를 결정요소로 선정하였다. 각각의 결정요소에 대해서 관련지침, 연구, 설계기준 등을 토대로 평가 기준을 설정하였다. 이 중 수면폭-하폭비에 대한 정량적 기준이 명확하지 않아 자연하천과 도시하천을 대상으로 환경생태유량 적용을 통한 수리분석을 실시하였으며 분석 결과를 통해 평가 기준을 결정하였다. 자연하천으로는 자연성을 비교적 잘 유지하고 있는 평창강, 영강, 남강을 포함한 8개 하천, 도시하천은 안양천, 중랑천을 포함한 24개 하천을 대상으로 하였다. 분석결과 자연하천은 도시하천에 비해 수면폭-하폭비가 크고, 분포가 고른 것으로 나타났으며 도시하천은 수면폭-하폭비가 자연하천과 비교하여 작은 구간이 많으며 각종 하천사업으로 인해 분포가 고르게 분포하지 못하는 것으로 나타났다. 또한, 도시하천 중 복개구간을 포함하는 하천은 인위적인 하폭 및 수면폭 형성으로 인해 수면폭-하폭비가 큰 것으로 분석되었다. 분석결과를 종합하여 하도의 환경성 평가를 위한 수면폭-하폭비 기준은 0.33으로 결정하였으며 이를 특정하천에 활용할 경우, 측점별 수면폭-하폭비를 산정하고, 하천 전체 연장 대비 해당 값에 만족하는 구간연장을 점수화 하여 수면폭-하폭비 평가 결과로 활용하도록 하였다. 본 연구의 성과는 하천환경성을 정량적으로 평가함으로써 향후 하도계획 수립 시 하천환경성 증진을 위한 기반자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.36 no.3
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• pp.165-171
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• 2023

The rotary joint connecting the upper and lower structures of construction machinery and special vehicles transmits hydraulic pressure as the shaft and housing rotate, and multiple seals are assembled to prevent oil leakage into the oil flow channel. Because the seal material is rigid and difficult to assemble, we sought a method to assemble it after cutting. The shapes of the cutting surface are L-shaped and / shaped, and the leakage standard when hydraulic pressure is applied is the contact pressure generated on the cutting surface. The structure and material of the seal are composed of a double elastomer, and nonlinear contact structural analysis is performed when only the high-rigidity PE material is cut. Studies have shown that the shorter the cutting length, the better the leakage prevention and the higher the possibility of leakage to the bottom surface where NBR and PE come into contact rather than the top surface where the PE and the housing come into contact.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.252-252
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• 2021

하천 합류부의 흐름거동은 단일 하천 흐름거동에 비해 복잡한 흐름 특성을 나타낸다. 하천의 본류와 지류가 만나는 합류지점에서는 유량비, 합류각의 변화에 따라 전단면(shear plane), 재순환류(recirculation zone)가 발생할 수 있다. 이러한 하천 합류부의 복잡한 흐름특성은 하상의 침식 또는 퇴적을 야기할 수 있고, 수심의 변화, 수생태 변화 등을 일으켜, 하천환경 변화에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 연구에서는 2차원 흐름해석모형 HDM-2D를 이용하여 하천합류부에서 2차원 흐름 모의를 수행하였으며, 합류각의 변화에 따른 흐름특성 변화를 분석했다. HDM-2D 흐름모의 결과의 검증을 위해 90° 각도의 합류수로에 대한 Weber et al.(2001)의 실험결과를 이용했다. 그 결과, 합류지점 하류에서 발생하는 재순환류 및 수위하강, 유속의 변화 등의 수치모의결과가 실험결과와 유사한 변화를 나타냈다. 지류 합류 각도의 변화에 따른 하류 흐름변화를 비교하기 위해 3가지 합류부 각도(30°, 45°, 60°)에 대해 흐름모의를 수행했다. 합류지점의 흐름특성을 분석하기 위해 합류지점의 계산격자를 세밀하게 구성했다. 합류지점 하류에서 발생하는 재순환류의 길이와 최대 폭의 변화로부터 재순환류 발생면적을 계산하였으며, 합류각도의 변화에 따른 흐름특성을 비교 분석 하였다. 흐름모의 결과, 본류와 지류의 합류각이 30°일 때 합류부 내측의 재순환류가 거의 발생하지 않았으며, 합류각이 45°이상일 때 합류각 증가에 따라 재순환류의 폭과 너비가 증가하는 결과를 나타냈다. 또한 합류각 증가에 의해 재순환류 발생 면적이 증가함에 따라 합류부 하류의 수심이 더 큰 폭으로 감소하는 결과를 나타냈다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.6B
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• pp.537-542
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• 2009

To improve stage-discharge curve equation considering water level's function, this study suggested the method that can efficiently compute rivers discharge based on hydraulic characteristics such as river width, area, channel bed slope and entropy concept adopting probabilistic approach. This scheme is proposed to estimate discharge from the velocity formulation based on the entropy function in the equilibrium state derived from the relation between mean and maximum flow velocity. It has been tested using field and laboratory hydraulic data collected from the Alberta university in Canada. As a result it was found that the method proposed in this study was more efficient and accurate comparing with the traditional stage-discharge curve equation.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.1B
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• pp.15-25
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• 2006

Using kinematic wave equation, the influence of moving storms to runoff was analysised with a focus on watersheds. Watershed shapes used are the oblong, square and elongated shape, and the distribution types of moving storms used are uniform, advanced and intermediate type. The runoff hydrographs according to the rainfall distribution types were simulated and the characteristics were explored for the storms moving down, up and cross the watershed with various velocity. The shape, peak time and peak runoff of a runoff hydrograph are significantly influenced by spatial and temporal variability in rainfall and watershed shapes. A rain storm moving in the cross direction of channel flow produces a higher peak runoff than in the downstream direction and upstream direction. A peak runoff from a storm moving downstream exceeds that from a storm moving upstream. For storms moving downstream peak time was more delayed than for other storm direction in the case of elongated watershed. The runoff volume and time base of the hydrograph decreased with the increasing storm speed.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.6B
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• pp.623-631
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• 2006

A new model, the periodic transient storage zone model, is developed to describe solute transport mixing in natural streams and rivers with various bottom boundaries. To assess the effects of storage zones structure on transient storage exchange, we analyze data from salt and dye injection experiments in a recirculating laboratory flume with four spatially periodic pool-riffle sequences characteristic of natural river systems under low flow conditions. Dye injections show that solute transport mixing controlled by surface shapes of both the bed and the side in channels. As no existing transient storage model could represent these effects, we developed a new axially periodic transient storage zone model that better represent the effects of channel characteristics in natural river systems. The new model is also fitted to data from salt tracer injection experiments in four reaches of the upper Sabin River, Texas, USA. The proposed model is in good agreement with the field experimental data.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.5B
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• pp.481-488
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• 2006

This paper suggests a novel approach of integrating the quasi-distributed watershed model SWAT with the fully-distributed groundwater model MODFLOW. Since the SWAT model has semi distributed features, its groundwater components hardly considers distributed parameters such as hydraulic conductivity and storage coefficient. Generating a detailed representation of groundwater recharge, head distribution and pumping rate is equally difficult. To solve these problems, the method of exchanging the characteristics of the hydrologic response units (HRUs) in SWAT with cells in MODFLOW by fully combined manner is proposed. The linkage is completed by considering the interaction between the stream network and the aquifer to reflect boundary flow. This approach is provisionally applied to Gyungancheon basin in Korea. The application demonstrates a combined model which enables an interaction between saturated zones and channel reaches. This interaction plays an essential role in the runoff generation in the Gyungancheon basin. The comprehensive results show a wide applicability of the model which represents the temporal-spatial groundwater head distribution and recharge.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.243-243
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• 2022

댐은 일반적으로 하천관리에 있어서 인간에게 용수를 공급하고 홍수를 조절하는 등의 발전을 목적으로 건설되어 운영되고 있다. 그러나 하류하천은 댐 건설에 의해 흐름에 대한 연속성이 차단되어 첨두 홍수량과 유사량이 현저하게 감소한다. 첨두 홍수량의 감소로 퇴적된 유사는 이동하지 못해 고착화가 진행되고 식생이 침입하여 번성하게 된다. 하천에 식생이 발달하게 되면, 안정성이 증가하고 생태계 서식처를 형성하며 하천경관을 개선시키는 이점이 있다. 그러나 조도의 증가와 통수능의 감소로 인한 유속감소와 수위상승을 발생시켜 홍수범람을 야기할 수 있다. 따라서 이러한 상황에 대응하기 위해서는 식생대의 밀도에 따른 흐름을 분석하여 바람직한 하천관리방안 연구가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 2차원 흐름모형을 활용하여 황강 합천조정지댐 직하류 구간의 수목군을 고려한 부정류 계산을 통해 하도의 수위 및 유속을 예측모의하는 방법론을 제시하고 모의결과를 분석하였다. 상류단 경계조건은 과거 집중호우로 인하여 대홍수가 발생하였던 2020년 합천조정지댐 방류량 중 첨두발생 기간의 유량을 입력하였으며, 하도의 식생밀도를 산정하고 입력하기 위해 현장조사를 수행하였다. 수치모의 시 식생밀도는 총 4가지 Case(식생현황, 전체벌채, 식생개선, 식생존치)로 나누어 모의를 수행하였다. 모의결과, 직하류 만곡부 유입구간에서 외측으로 흐름이 집중되어 수심과 유속이 증가하였으며, 만곡부 외측의 식생대로 인해 식생대에서는 유속이 감소하고 수심이 증가하며, 식생대 주변 하류의 내측으로 흐름이 집중되어 수심과 유속이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 합천조정지댐의 실운영방류량과 황강의 실제식생밀도를 반영하여 수치모의를 하였기 때문에 흐름과 식생관리에 따른 실무적 대책방안 마련에 도움이 될 것으로 판단된다. 또한, 본 연구에서 활용한 분석방법과 결과들은 합리적인 하천관리방안을 구축하기 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.