• 한국전산유체공학회지
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• 제20권3호
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• pp.15-19
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• 2015

A fishway is a structure on or around artificial and natural barriers, such as dams, locks and waterfalls, to help fishes' natural migration. In this paper, a computational fluid dynamics (CFD) code, termed SNUFOAM is used to analyze vertical hydraulic characteristic of rollway of fishway. Volume-of-fluid (VOF) method was used to handle free-surface. It is important to determine the factors influencing flow characteristics in fishway because fish use directional information from the flow characteristics to navigate through fishway. Fishway was modeled in 2-D and the influence of the stream velocity, slope, and weir height of fishway was tested. In results, the transition Reynolds number was $2{\times}10^5{\sim}3{\times}10^5$.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권spc1호
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• pp.1037-1048
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• 2023

하천에 설치된 댐, 보 등과 같은 횡단구조물은 수생태계에 영향을 미치며 종적 연결성을 단절하기 때문에 어류의 이동을 확보하기 위하여 어도가 설치된다. 그러나 어도 내부의 흐름 특성 및 어종에 따라 어류의 통과효율의 차이가 발생한다. 본 연구에서는 3차원 RANS 모형과 자유수면 해석을 위한 VOF (volume of fluid)기법을 적용한 수치모형을 활용하여 계단식 어도에서 발생하는 난류흐름을 수치모의 하였다. 계단식 어도의 pool의 길이 변화 및 상류 수위 변동을 고려하였으며 이들의 변화에 따라 평균유속 및 난류운동에너지 분포를 분석하였다. 표면류 및 잠입류 특성을 잘 재현하였으며 pool의 길이가 증가하면서 표면류에서 잠입류로 변화하였고 상류 수위가 증가함에 따라 표면류 특성이 명확하게 나타났다. 어도 내 어류의 이동과 관련된 수리학적 인자는 유속 및 난류운동에너지 등이 있으며 이를 바탕으로 어류의 소상 가능성을 검토하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권1호
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• pp.33-42
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• 2022

본 연구에서는 3차원 상용 수치모형 Flow-3D를 활용하여 상류 수위(유입유량) 변동, 격벽의 간격(pool의 길이) 변화, 잠공 유무 등에 따른 아이스 하버 어도 내 흐름 양상을 분석하였다. 수치모의 결과의 적합성을 입증하기 위해 경안천 대곡교 하류에 설치된 실제 어도에서 3차원 초음파 유속계를 사용하여 어도 출구부 단면 유속과 유량을 관측하였다. Flow-3D 모형에는 난류 모듈로 4가지를 선택할 수 있는데, 관측 자료로 검증 결과 RNG 모형이 아이스하버 어도 내 흐름 특성을 가장 잘 재현하였다. 하천의 유량 전량이 어도로만 유입되어 흐른다는 조건에서 수위 변화에 따른 어도 내 유속구조를 모의해 보았다. 그 결과 최저수위에서는 잠입류와 표면류가 혼재하여 발생하였는데, 최저수위에서 약 10 cm 이상만 수위가 상승하여도 모든 pool에서 잠입류가 사라지고 오직 표면류만 발생하였다. 예상과 달리 수위가 조금 상승해도 흐름이 꽤 단순하게 표면류 위주로 발생하였다. 격벽간 간격을 늘려주면 수위가 상승하더라도 잠입류와 표면류가 혼재되어 나타나는 현상이 지속되었다. 그리고 격벽 하단에 잠공이 있는 경우가 없는 경우에 비해 잠입류가 여러 pool에서 생성되는 경향을 보였다. 보다 적극적인 어도 사후 관리로 잠공 폐색을 막아 어도 내 다양한 흐름이 생성될 수 있도록 유도하는 것이 필요해 보인다.

• 한국환경과학회지
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• 제21권11호
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• pp.1395-1406
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• 2012

The purpose of this study is to analyze the hydraulic characteristics of the ice-harbor fishway by considering its geometrical form and utilize such analysis results as the foundational database to be used when establishing fishways in the future. first of all, the study realizes the same form as an ice-harbor fishway that is currently implemented via a FLOW-3D model and estimated the parameters that were optimal to the numerical mock test. Then, this study analyzed the level of sensitivity of the flow conditions which fluctuated due to the changes in geometrical changes by adjusting the inclination and pocket spacing by using the estimated optimal parameters. As a result, the study arrived at the following conclusions. The vortical velocity increased and had a significant effect on the inclination of the fishway. Furthermore, as the velocity within the vorticity increased due to the narrowed vortical area, it was determined that further studies on vorticities or the determination of the design method for the decrease in vortical velocity were imperative.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.1841-1850
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• 2013

4대강에 설치된 16개의 다기능보에는 횡단구조물의 건설로 인한 생태계의 악영향을 최소화하기 위해 다양한 형태의 어도가 설치되어 있다. 달성보에 설치된 아이스 하버식 인공형 어도는 상류측에 가동보를 설치하여 하천유량에 상관없이 어도 내로 일정한 양을 통수시킬 수 있다. 어도의 유입유량은 내부의 수리적 특성과 밀접한 관계가 있으며, 이는 어류의 이동효율에 영향을 준다. 그러므로 어도의 이동효율을 효율적으로 관리하기 위하여 최적 유입유량 등의 다기능보 운영조건을 산정하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 낙동강 달성보의 아이스하버식 인공형 어도를 대상으로 FLOW-3D 모형을 이용하여 유량에 따른 수리특성과 이동효율을 분석하였고, 이동효율을 고려한 최적의 어도 가동보 유량 조건을 제시하였다.

• 한국농공학회논문집
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• 제49권5호
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• pp.11-20
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• 2007

In this study, we reviewed the optimal space for the fishway and fish storage establishment in the section between the downstream of the Hwacheon dam and the confluence of the Pungsan river. The hydraulic stability of these facilities was also examined. In the section between the downstream of Hwacheon dam and the confluence of Pungsan river, the release flow of Hwacheon dam was set at $5,495m^3/s,\;6,110m^3/s$ and $7,537m^3/s$, and numerical simulations were executed for each instance using the HEC-RAS model and RMA-2. In the analysis of the flow velocity distributions in the subject section by release flows of Hwacheon dam, it was shown that there was over 5.0m/s of high flow velocity at Sta. $#1{\sim}Sta.$ #3, Sta. $#4{\sim}Sta.$ #6, and Sta. $#12{\sim}Sta.$ #13 of the sections analyzed in this study. The Sta. $#0{\sim}Sta.$ #1 was considered appropriate for the fishway and fish storage establishment. As seen in the results of the numerical stability review by release flow conditions of Hwacheon dam subject to the selected available areas fur fishway and fish storage, the topographically available section for the establishment of fishway and fish storage exists at Sta. $#1{\sim}Sta.$ #3 when the release flow of Hwacheon dam is $5,495m^3/s$, whereas Sta. $#0{\sim}Sta.$ #1 should be reviewed for the subject section for the establishment of fishway at release flows of $6,110m^3/s$ and $7,537m^3/s$, in addition to the figures gathered at the $5,495m^3/s$ release flow. Finally, the available section for the establishment of fishway and fish storage was determined to be Sta. $#0{\sim}Sta.$ #3. Further, if fishway and fish storage are established in the outer bank within this section, the high flow velocity section should be avoided. An alternative would be to establish for the fishway in the inner band on the section of Sta. #1 or Sta. #3.

• 물과 미래
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• 제27권2호
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• pp.63-72
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• 1994

본 연구에서는 단계식어도 내의 격벽 형상, 잠공설치, 측벽 홈설치 등에 따른 수리현상을 수리시험을 통해 규명하고 어족의 소상에 적합한 적정 구조물 형상을 제시함으로써 어도 구조물 설계에 지침이 되도록 하였다. 분석 결과 어족의 소상은 표면류 상태가 바람직하며, 잠공설치는 어족 소상을 방해하는 것으로 나타났다. 또한 측벽에 설치된 홈을 돌출부로 대치함으로써 격벽 월류 유속을 줄이고 소상을 용이하도록 했으며, 퇴적된 토사를 제거하기 위해 고정식 격벽보다는 상·하 2단식 수직이동 격벽을 설치하며, 새들에 의한 어족의 피해를 고려하여 그물망을 설치하고, 어도 바닥의 색깔을 통과 어족의 색깔과 같이 함으로써 보호색 기능을 갖추는 것이 바람직한 것으로 판명되었다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.65-73
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• 2023

하천에서는 어류의 상·하류 간의 이동을 위해 어도는 필수적으로 설치해야 하는 시설이다. 그러나 어도 내부의 흐름에 따라 이동효율의 차이가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 FLOW-3D를 통해 월류수심에 따른 계단식 어도 내의 어류 친화적 흐름을 검토하였고, 모형을 검증하기 위해 개수로 실험을 수행하였다. 본 연구에서는 어류의 유영능력에 영향을 미치는 주요 항목으로는 유속, 난류운동에너지, 에너지소산율 등이 있으며, 이와 같은 항목으로 대상 어류를 피라미로 가정하여 어류 친화적 흐름의 적합성을 판단하였다. 월류 수심은 피라미에게 유효한 영향을 끼치는 것을 확인할 수 있었으며, 어도의 낙차에 따라 적합한 월류수심이 요구된다. 향후, 본 연구결과는 계단식 어도 설계의 기초자료가 될 수 있을 것이라 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권1호
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• pp.75-85
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• 2008

피라미는 국내 하천에서 서식하며 국지적인 회유를 하는 대표적인 어종이다. 피라미와 같이 작은 몸집의 국지회유성 어종은 서식처간의 이동이 생존을 위해 필수적이다. 그러나 어류 서식처간의 연결부가 배수암거(culvert)로 설치되어 있는 경우에는 평상시 빠른 유속이 발생되어 어류 이동에 많은 장애를 주고 있다. 외국에서는 배수암거의 설계유량과 유속기준이 홍수기간과 어류가 상류로 올라가는 기간별로 필요한 기능에 따라 제시되어 있어 홍수시에는 홍수소통기능, 평상시에는 어도기능이 발휘되도록 설계하고 있다. 암거식 어도의 설치는 암거의 어도기능을 향상시키는 방법 중 하나이다. 그러나 국내에서는 배수암거의 설계유량과 유속기준이 홍수소통기능에 대해서만 제시되어 있어 어도기능은 고려하지 못하고 있다. 본 연구에서는 옵셋배플 설치후 수리특성 및 어류이동 효과의 실험을 실험수로 내에서 일정간격의 유속단계별로 옵셋배플 설치전과 비교하며 분석하였다. 실험 결과 유속 1.2m/s 경우에서는 높이 5cm의 옵셋배플 설치 후 유속이 저감됨에 따라 피라미가 암거식 어도를 따라서 상류로 거슬러 올라가는 성공률, 즉 소상성공률이 최대 20% 개선됨을 확인하였다. 특히 직각으로 설치된 짧은 배플 구간이 피라미가 이동하는 주 이동경로로 나타났다. 그리고 FLOW-3D 모형을 이용한 3차원 수치해석을 수행하여 어도 설계시 수치모형실험의 활용가능성을 검토하였다.

• 물과 미래
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• 제29권6호
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• pp.225-235
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• 1996

본 연구에서는 계단식어도의 격벽 형상에 따른 수리학적 특성과 어류의 상류이동에 미치는 효과를 다루고 있으며, 상류이동이 용이하도록 격벽의 적정 형태를 제시하는 것으로 하였다. 격벽 형상에 따른 수리학적 특성을 조사하고 적정 형태를 결정하기 위해 수리실험을 실시하였다. 실험결과 zig-zag 형태로 설치된 작은 notch를 가진 직사각형 격벽이 notch가 없는 단순 직사각형 격벽이나 사다리꼴 형태의 격벽보다 좋은 것이며이 밝혀졌는데, 이는 수위 저하시에도 어류의 상류이동이 가능하고 더우기 상류이동을 용이하게 하는 notch를 통한 낙하 흐름을 형성하기 때문인 것으로 판단되었다. Notch는 월류 최대유속이 어류의 유영한계유속을 넘지 않는 범위 내에서 표면류를 지속하도록, 즉 무차원유량 값이 0.27과 0.41 범위 내에 들도록 설계하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.