• 한국농공학회지
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• 제34권E호
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• pp.45-59
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• 1992

At downstream part of the hydraulic structures such as spiliway or drainage gate, jet flow can occur by gate opening. If stream bed is not hard or bed protection is not sufficient, scour hole will be formed due to high shear stress of the jet flow. We call this primary scour. Once the scour hole is formed, a vortex occurs in it and this vortex causes additional scour. We call this secondary scour. The primary scour proceeds to downstream together with flow direction but the secondary one proceeds to upstream direction opposite to it. If the secondary one continues and reaches to the hydraulic structure, it can undermine the bottom of hydraulic structure and this will lead to failure of structure itself. Thus, it is necessary to know the physical features of the vortex structure in a scour hole, which is the main mechanism of the secondary scour. This study deals with the characteristics of the vortex structure and its shear stress which causes the secondary scour.

• 한국해양공학회지
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• 제25권2호
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• pp.21-28
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• 2011

The primary purpose of the present study was to investigate the mechanism causing scour around a pipeline placed on the seabed in a shallow water zone. Such submarine pipelines are usually exposed to currents and waves. The present experiments made estimates for each different flow type. The scour width and depth in the equilibrium scour phase were analyzed by non-dimensional parameters. The experiment in this study considered various parameters: pipe diameters, wave periods, wave heights, and current velocities. Using the experimental results, the correlations of scour width, scour depth, and main non-dimensional parameters such as the Fr number and KC number were analyzed. In the case of steady currents, the scour hole was closely related to the bottom velocity, while the scour hole in waves showed a relatively low correlation to the bottom velocity because when exposed to waves the scour hole was restricted according to the movement distance of the water particles during a wave period. However, the scour width under a steady current was not limited because vortex shedding was well developed from having enough time and distance.

• 한국수자원학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.41-47
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• 1999

현재 국내에서는 매년 평균 100여개의 교량이 붕괴되거나 심각한 피해를 입고 있다. 이들의 대부분은 홍수시 기초지반이 유실됨으로써 발생되며 다라서 세굴에 의한 피해를 줄이기 위하여는 우선 이에 대한 기초적 연구와 함께 교량설계시 예상되는 세굴깊이를 정확히 산정하고 이를 설계에 합리적으로 반영시키는 것이 필요하다. 그러나 세굴이 발생되는 물리적 현상은 많은 인자들이 서로 복잡하게 연계되어 해석하기에 쉽지 않으며 실측된 자료 또한 찾아보기 힘들다. 본 연구에서는 좀 더 합리적인 설계와 세굴에 대한 기초적인 자료를 제공하기 위하여 교각세굴에 대해 현장실측을 수행하였다. 실측대상은 주로 접근하기 쉬운 중·소하천을 대상으로 하였으며 세굴깊이, 교각폭 및 길이, 수심, 유속 및 유량, 접근각 등 세굴에 영향을 미치는 물리량들을 관측하고 측정하였다. 이들 자료로부터 현재의 국내 세굴현황을 파악할 수 있었으며 교량의 안정성에 영향을 미치는 인자들에 대한 분석을 행하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.5-11
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• 2013

본 연구는 홍수 시 교량하부에서 발생되는 세굴에 의한 문제점을 조사하기 위한 연구로서 실제 현장에서 실험에 의하여 규명이 쉽지 않은 세굴과 관련된 교량하부구조 거동에 대한 해석적 연구이다. 본 연구에서 제시된 해석모델의 경우 도로교 시방규정에서 제시한 표준하부구조 단면을 기준으로 세굴에 따른 3축 지반지지력 표현 및 손실이 가능하도록 유한요소 모델링을 수행하였고 상용유한요소해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 해석을 수행하였다. 고려된 하중조건으로는 시간에 따른 유량변화를 단계적으로 고려하였으며 다양한 형태의 세굴조건과 지반지지력 변화에 대하여 교량하부구조 거동을 조사하였다. 최종적으로 교량하부구조의 거동은 세굴발생 면적 및 형태에 따라서 다양한 결과들을 보여주었으며, 이들 결과들은 향후 교량하부구조 세굴보호공 설계기준 마련을 위한 기초자료로 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권7호
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• pp.5-14
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• 2019

본 연구는 교각 안전성 평가 기법을 확립하기 위해 실대형 교각을 구축하여 충격하중을 이용해 일련의 비파괴 실험을 수행하였다. 실대형 교각에 상재 하중은 0 tonf에서 2.5 tonf씩 적재하여, 최대 25 tonf 까지 적재하였다. 타격 방향에 따른 교각의 거동을 분석하기위해 교축 방향과 교축직각 방향 그리고 교각의 외측방향으로 타격하였고, 타격 높이도 교각의 상단과 하단으로 실험을 수행하였다. 계측기는 가속도계를 사용하여 타격했을 시의 가속도 응답을 측정하였다. 일련의 실험결과를 바탕으로, 고속 푸리에 변환(FFT)를 이용해 타격 방향 및 상재 하중에 따른 고유진동수를 산정했다. 또한 위상차를 이용해 교각의 1차 모드에서 4차 모드까지 분석이 가능했으며, 세굴에 대한 영향을 수치해석을 통해 분석했다. 그 결과, 2차 모드와 3차 모드를 통해 합리적인 교각의 안정성 평가가 가능한 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권10호
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• pp.743-752
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• 2019

만곡수로에서의 흐름은 나선형 운동 형태의 이차류가 지배적이며, 이로 인해 일반적으로 만곡 외측을 따라 침식 현상이 발생하게 된다. 이러한 이차류를 약화시키기 위해서 보통 만곡수로 외측을 따라서 수제와 같은 수공구조물을 설치한다. 이 연구에서는 OpenFOAM 오프소스 소프트웨어를 토대로 난류 해석을 위한 하이브리드 RANS/LES 기법과 자유수면 해석을 위한 VoF기법을 이용한 3차원 수치모의를 통해서 $90^{\circ}$ 만곡수로에 설치된 잠긴수제가 후루드수가 0.43인 조건에서 이차류의 발달에 미치는 영향을 분석하였다. 시간과 공간에 대해서 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 수치모의를 수행하였으며, 수치해석 결과는 실험결과와 비교하여 수치모의의 정확도를 평가하였다. 잠긴수제가 설치된 경우의 수치모의 결과를 흐름방향 유속 분포와 횡방향 순환 유속벡터장을 중심으로 수리실험 관측값들과 비교할 때 수치모의 결과는 수리실험에서 관측된 주요 이차류 흐름 거동과 현상들을 대부분 양호한 정확도로 잘 재현하는 것으로 나타났다. 수치모의 결과를 비교해보면, 잠긴수제 설치로 인해서 만곡이 끝나는 단면 외측 하상부근에서의 유속은 약 평균유속의 1/3 정도 감소하는 반면에 수제 상단부에서의 전단층 발달에 따른 흐름 가속으로 자유수면 부근까지 유속이 증가하고 만곡 수충부에서는 수면 부근 유속이 약 20% 증가하는 것으로 나타났다. 결과적으로 잠긴수제는 만곡부에서 발생하는 이차류의 강도를 약화시켜 만곡부 외측 하상의 안정에 도움이 될 것으로 판단된다. 한편, 각 잠긴수제 전면부에서 말발굽와가 그리고 후면부에서는 후류가 형성되면서 수제 구조물 주변에서 강한 국부세굴이 발생하는 것으로 나타남으로, 국부세굴을 최소화할 수 있는 수제의 형상 및 배열에 대한 추가 연구가 요구된다.