• Ocean Systems Engineering
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• 제11권1호
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• pp.43-58
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• 2021

In the present work, a 3D numerical model is proposed to study local scouring around single vertical piers with different cross-section shapes under steady-current flow. The model solves the flow field and sediment transport processes using a coupled approach. The flow field is obtained by solving the Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes (URANS) equations in combination with the k-ω SST turbulence closure model and the sediment transport is considered using both bedload and suspended load models. The proposed model is validated against the empirical measurements of local scour around single vertical piers with circular, square, and diamond cross-section shapes obtained from the literature. The measurement of scour depth in equilibrium condition for the simulations reveal the differences of 4.6%, 6.7% and 13.1% from the experimental measurements for the circular, square, and diamond pier cases, respectively. The model displayed a remarkable performance in the prediction of scour around circular and square piers where horseshoe vortices (HSVs) have a leading impact on scour progression. On the other hand, the maximum deviation was found in the case of the diamond pier where HSVs are weak and have minimum impact on the formation of local scour. Overall, the results confirm that the prediction capability of the present model is almost independent of the strength of the formed HSVs and pier cross-section shapes.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권9호
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• pp.781-787
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• 2004

합류수로에서의 하상변동에 대하여 90$^{\circ}$ 합류부가 있는 수로를 이용하여 유량비 및 교각 위치를 변화시키면서 하상변동을 조사하였다. 유량비가 증가함에 따라 침식 깊이 및 침식 폭이 증가하는 경향이 나타났다. 유량비가 1：0.5에서 전체수로폭의 63%까지 침식되는 것으로 나타났으며, 최대 세굴심은 지류의 영향으로 인하여 가속유로에서는 합류점으로부터 수로 폭의 0.5배 되는 지점에서 직선 수로에서의 세굴심보다 2.5배 이상 큰 것으로 나타났다. 이것은 가속유로에서 나타난 최대 세굴심이 기존의 세굴공식에 의한 결과보다 2배 정도 크게 나타났다. 따라서, 합류부에 교각을 설치 할 경우 위치선정에 상당한 주의가 필요하다고 판단된다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.530-535
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• 2005

To monitor the flood level under heavy rainfall and the scour at railroad bridge, the system, which can effectively collect, store and transmit the data, is developed and applied to the field. The results in this study are as follows. 1) Monitoring for water level and scour depth is well done in view of the recording velocity and the accuracy of data which are measured. 2) This system is based on the web, internet and it is able to collect the realtime data and to analyze the risk. 3) When water level excesses the limit of danger level of a river on which railroad bridge is located, or when scour depth and angle of inclination of pier is increased, the scenario for early warning signal which sends to managers at central traffic control and drivers of trains is automatically made. It is judged that this system secures the safety of railroad and protects lives of train passengers as the warning signal sends to running train in advance at risky situation of railroad bridge under heavy rainfall.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.1-10
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• 2017

본 연구에서는 지오그리드로 보강된 사각형 복합 인공어초의 침하 및 세굴 특성을 알아보기 위해 대형 수조 침하 실험, 2차원 흐름 수조 실험 등 다양한 실내 실험을 수행하였다. 또한 인공어초의 각 배치 형태(배치도 A; 나란히 배치된 형태, 배치도 B; 지그재그로 배치된 형태)에 따른 세굴 특성을 알아보기 위해 수치해석을 수행하였다. 실내 실험 결과 무보강된 인공어초에 비해 지오그리드가 보강된 인공어초의 침하 및 세굴 깊이가 크게 저감되었다. 인공어초 배치 형태에 따른 세굴 특성을 알아보기 위한 흐름 수조 실험과 수치해석을 수행한 결과 배치도 A의 세굴 깊이와 유속 벡터는 배치도 B보다 더 감소하는 경향을 보였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권8호
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• pp.845-854
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• 2008

하천과 관련된 역사와 문화를 지닌 신라의 옛 교량 월정교는 우리나라의 고대 교량의 축조방법과 토목기술을 보여주고 있으며 국내에서 가장 오래된 석교로써 복원사업이 현재 수행되고 있고 교량뿐만 아니라 주변 지형까지 복원하는 방식으로 수행되고 있다. 본 연구에서는 수리모형실험을 통해 월정교 영역의 수위와 유속 등의 수리특성 및 교각세굴과 옛 방식의 격자판과 사석을 조합한 세굴보호공의 안정성을 분석하였다. 실험 결과 빈도별 홍수 발생시 교각 복원으로 인한 수위 상승은 30cm 내외였으며 최대 상류 200m까지 영향을 미쳤다. 최대세굴심은 4번 교각에서 5.4m로 나타났으며 세굴보호공 실험은 경험공식을 이용하여 계산된 사석크기와 기존에 설치되었던 보호공 영역을 그대로 적용한 조건에 대해서 실험을 실시하였고 기존에 설치된 조건에서의 실험 결과 세굴보호공의 전면부에서 사석이 이탈하였으나 세굴보호공 영역을 국부세굴이 발생하는 세굴영역까지 확장한 조건에서 추가 실험을 실시한 결과 안정적인 것으로 나타났다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제17권2호
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• pp.106-118
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• 2005

사질성 해저바닥 위에 관로가 설치되는 경우 자가매몰 되는 경향이 있는 것은 잘 알려진 사실이다. 본 연구는 해저에 매설된 관로 주변의 국부세굴의 특성을 실험적으로 고찰한 논문이다. 관로의 매설비에 따라 국부세굴심을 측정하였다. 관이 매설된 경우의 국부세굴에서는 배후류가 세굴에 큰 영향인자로 작용하는 것으로 나타났다. 일반적으로 세굴심은 매설비가 클수록 감소하는 경향을 나타내었다. 실험결과를 이용해서 상대 세굴심과 K-C수 및 수정 Ursell수의 상관성을 알아보고 이들의 관계식도 도출하였다. 실험결과 K-C수 및 수정 Ursell수가 증가할수록 세굴영역이 확장되고 세굴심이 증가하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.123-129
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• 1993

기연구 발표된 수많은 세굴 예측공식들은 여수로나 관암거 하류의 침강지내에서 발생하는 실제 세굴 깊이나 세굴 방지에 필요한 최소 침강지수심을 예측하기가 불가능할 정도로 광범위한 예측치를 나타내고 있다. 이같은 광범위한 예측 세굴 깊이는 대부분 세굴 지배인자에 대한 심도깊은 연구의 부족에 따른 인자들의 지나친 단순화에 기인하고 있다는 것을 문헌조사를 통하여 알수 있었다. 따라서 본 연구는 실험을 통하여 세굴을 지배하는 주요 지배인자들의 영향을 검토하였다. 문헌조사로부터 찾을 수 있었던 세굴 지배인자는 침강지수심, ?의 크기와 폭기정도, 하상입자의 입도분포 및 노출도 등이었으며 본 연구에서는 ?의 수리학적 특성 및 침강지 수면에서의 입사각, 침강지의 기하학적 특성, 그리고 ?의 크기 및 하상입자 크기의 영향을 중점적으로 검토하였다. 그 결과 침강지 수심과 ?의 수리학적 특성 및 기하하적 특성, 그리고 하상입자의 크기 등이 세굴을 지배하는 주요인자임을 알 수 있었다. 특히 기존 실험연구들의 광범위한 세굴 예측치는 ?의 크기와 하상입자의 크기에 대한 기하학적 상사법칙을 무시함에 기인하였음을 발견하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권5호
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• pp.433-443
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• 2010

낙차공은 하천의 경사를 완화시키기 위해 설치하는 대표적 횡단구조물로써 국내 하천에서 쉽게 볼 수 있다. 낙차공물받이부(apron)는 낙차공 본체와 일체화된 구조물로 설치하는 것이 일반적이며 물받이부의 하류부에 바닥보호공을 설치하여 낙차공과 물받이를 보호하도록 설계된다. 이에 본 연구에서는 낙차공 물받이부에서의 세굴현상과 사석보호공을 설치함으로써 발생하는 침하량에 대한 실험을 수행하였다. 세굴은 낙차공에 유입되는 유량이 증가함에 따라 세굴심은 증가하지만 낙차공 하류부의 수심이 증가할수록 세굴심은 감소하는 것으로 나타났다. 또한 낙차공 물받이부 사석보호공을 포설두께에 따른침하량을 산정하여 세굴심을 제어하고 구조물의 안전을 확보할 수 있는 가능성을 확인하였으며 최종적으로 필터가 없는 사석보호공의 무차원 침하량 산정식을 제안하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.453-458
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• 2016

보 설계 시 세굴을 고려한 설계가 요구되지만 실험 시설의 한계와 제한된 실험 수행 기간 등으로 설계 기준 및 감세공의 효과 분석 연구는 부족하다. 따라서 본 연구에서는 보 하류부의 세굴 문제 개선을 위해 다방향 감세공의 세굴 감세효과를 분석하였으며 세굴을 최소화하기 위한 설계 기준을 제시하였다. 수리모형실험은 낙동강 합천창녕보를 대상으로 실험을 수행하였으며 수명 축척 1/25, 연직 축척 1/25의 모형으로 제작하였다. 실험 장치는 수로와 유량 공급부로 구분하였으며 최대 $2.0m^3/s$의 유하가 가능하도록 수중펌프를 설치하였다. 실험 시 유입 유량은 $1.3m^3/s$, 상류수위는 0.36 m, 하류 수위는 0.24 m이며 감세공인 배플은 나무를 이용해 지름 0.05 m 원기둥형으로 제작하였다. 배플 설치 전과 설치 후 뿐만 아니라 배플의 길이 변화에 대한 정확한 세굴심 비교를 위해 3D 광대역 레이져 스캐너를 활용하였다. 실험결과 배플의 V형 배치시, 배플 설치 전에 비해 흐름 감세로 인해 세굴성은 36%, 세굴 길이는 49% 감소 효과가 나타났다.

• Water Engineering Research
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• 제4권2호
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• pp.99-109
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• 2003

Since bed elevation changes are mainly dependent on the flow velocity and corresponding shear stress, it is possible to predict bed elevation numerically using velocity components. For the scour analysis due to channel contraction, a bed load transport model is developed and applied to estimate scour depth around coffer dam in the Mississippi River. During Phase I of the Lock & Dam No. 26 replacement project, a coffer dam was constructed to reduce the flow area approximately by 50%. Flow velocity increases due to the flow area reduction yields significant lowering (erosion) of the channel bed elevation. The proposed numerical model solves the sediment continuity equation using the finite element method to evaluate scour process in the vicinity of the coffer dam