최근 도심지역에 국지성 집중호우가 자주 발생하고 불투수층 증가로 인해 유출량이 급격히 증가하면서 도심지역의 침수피해는 불가피한 상황이 되었다. 따라서 침수피해를 저감시킬 수 있는 대심도 배수터널의 필요성이 제기되고 있으나, 실제로 활용할만한 기술적 연구결과가 부족한 실정이다. 특히 대심도 터널의 구조 중 유입유량의 흐름특성을 결정하는 중요한 구조인 유입부의 경우 대심도 터널 설계 시 경제 및 시공적으로 우수하며, 유량배제효율이 양호한 유입구룰 선택하는것이 중요하다. 따라서 유입부 형태 중 설계인자가 적고 구조물 크기가 작아 시공 및 경제성이 우수한 접선식(Tangential) 유입구가 최근 대심도 배수터널의 유입구조물로서 많이 사용되고 있다. 하지만 접선식 유입구에 대한 효율검토 및 유량배제효율을 증가시킬 수 있는 실질적인 연구는 이루어지고 있지 않은 실정이다. 따라서 접선식 유입부의 흐름특성 분석을 실시하고, 접선식 유입부의 유량배제효율을 더 증대시킬 수 있는 구체적인 연구가 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 접선식(Tangential) 유입부의 흐름특성 분석을 통해 유량배제효율을 증가시킬 수 있는 구조적 개선안을 제안하여 개선안 적용에 따른 흐름특성 분석을 실시하였다. 유입부에 편경사를 고려한 접선식 유입부 구조를 제안하였고, 유입부의 편경사를 단계적으로 증가시킴으로서 수치모의를 수행하여 그 모의결과를 비교하였다. 유입부 내의 복잡한 흐름특성을 분석하기 위해 유체거동의 특성분석에 많이 사용되는 범용 CFD(Computational Fluid Dynamics)모형인 FLUENT 6.3모형을 선택하였으며, 유량 배제효율을 판단하는데 척도가 되는 접근수로에서의 평균수위와 수직 낙차부 내의 공기핵 크기를 계산하였다. 유입부 구조물의 격자망은 사면체와 다면체 격자 형태로 조밀하게 구성하였으며, 다상유동을 위해 VOF(Volume of Fluid)방법을 적용하였다. 수치해석 방법으로는 비정상류, 난류모형으로는 standard κ-ε모형을 적용하였다. 구조적 개선안 적용에 따른 접선식 유입부의 흐름특성을 수치 모의한 결과 접근수로의 평균수위는 구조 개선안 적용 전에 비해 유입부 편경사가 증가할수록 약 9.2%에서 25%의 수위감소 효과를 나타냈으며, 공기핵 크기는 약 15.6%에서 58%의 증가효과를 나타냈다. 이는 본 연구에서 제안한 구조적 개선안이 접선식 유입부의 구간평균수위를 낮추고 공기핵 크기를 증가시켜 접선식 유입부의 유량배제효율을 효과적으로 증가시킨다는 것으로 판단된다. 따라서 본 연구의 수치모의 조건하에서는 제안한 구조 개선안이 접선식 유입부의 유량배제효율 및 흐름안정성을 확보할 수 있으므로, 접선식 유입부에 본 연구에서 제안한 구조 개선안을 적용시키는 것이 용이하다고 판단된다.

일반적으로 빗물펌프장의 운영은 유입부의 수위만을 고려하여 운영되고 있는데 이러한 운영 방식은 수위가 급격하게 변화할 경우 효율적으로 대처하기 어렵다는 한계를 가지고 있다. 이에 많은 연구자들은 다양한 모형을 이용하여 빗물펌프장의 효율을 극대화하기 위한 노력을 하였다. 하지만 빗물펌프장 주변의 흐름특성을 실제 측정한 결과가 없었기 때문에 이들 모형을 검증하기 어렵다는 한계가 있었다. 따라서 빗물펌프장 효율적 운영을 위한 모형들의 검증을 위한 빗물펌프장 운영 시 빗물펌프장 주변의 흐름특성을 실측한 자료가 필요하다. 이에 본 연구에서는 개봉1 빗물펌프장을 대상으로 표면영상유속계를 이용하여 빗물펌프장 운영 시 유수지 유입부와 빗물펌프장 토출부 주변의 유속분포를 측정하였다. 유속분포 측정은 2012년 8월 15일 발생한 홍수사상에 대하여 실시하였다. 빗물펌프장 주변의 유속분포 측정에 표면영상유속계를 적용한 결과 짧은 시간에 유속을 측정할 수 있기 때문에 급격한 수위 변화에 충분히 대응할 수 있어 빗물펌프장 주변의 평면유속분포 측정에 적용이 가능한 것을 확인하였으며 향후 빗물펌프장 주변에 고정으로 설치한다면 실시간 유속분포 측정도 가능할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 우리나라 주요 해변관광지인 강릉지역 고속도로 톨게이트를 대상으로 기상상황의 변화가 고속도로 일별 유입교통량에 미치는 영향을 분석한다. 기상청이 운용하는 ASOS 및 AWS 관측자료를 이용하여 일별 기상상황을 파악하고 호우 및 폭설 등 일별 기상상황의 변화가 강릉지역 톨게이트 유입교통량에 미치는 영향을 회귀분석을 통해 파악한다.

본 연구에서는 기후변화에 따른 충주댐 유입량을 모의하였으며 이때 발생되는 불확실성을 분석하였다. GCM별 불확실성을 고려하기 위해 IPCC AR4 A2 시나리오에 의한 4개의 GCM 강수량 결과를 추계학적 모형인 TFN 모형에 적용하였다. TFN 모형의 불확실성을 고려하기 위하여 정규분포를 따르는 100개의 잡음항을 생성하여 앙상블 유입량 시나리오를 생성하였고, 결과적으로 400개의 미래 유입량 시나리오를 제시하였다. 분석 결과 과거 30년과 비교하여 미래에는 다른 변화율을 보였으며, 모든 시나리오에서 전 기간에 걸쳐 연 유입량 증가 양상을 보였고 여름철의 유입량 증가, 봄철의 유입량 감소가 전망되었다.

최근 해양시설물용 파력발전시스템은 본래 기능과 연계한 하이브리드 형태로 많은 연구개발이 이루어지고 있다. 이 중 방파제에 설계된 진동 수주형 파력발전시스템의 경우, 기존의 방파제의 기능에 더불어 터빈을 통해 파랑에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기능을 갖는다. 이러한 형태의 발전 시스템은 해수를 손실 없이 최대한 많이 유입되도록 하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 유입구 형상에 따른 파 력발전시스템의 출력 특성에 대해 기술하였다. 또한 일반적인 해양 구조물인 방파제에 부착된 진동수주형 웰즈터빈 모델을 시뮬레이션 하여 유입구 곡면 각도에 따라 변화하는 유입량과 해수속도 그리고 그에 따른 웰즈터빈의 출력을 측정하였다. 마지막으로 시뮬레이션 결과를 바탕 으로 하여 에너지 변환 효율을 높이기 위한 유입구 형상을 제안하였다.

The aging of farm households has caused serious problems such as productivity slowdown and aggravated income polarization in South Korea. Urban-to-rural migration has been recently suggested as a measure to attenuate the aging of rural population and other related problems. The inflow of migrants for farming can have a substantial effect on agriculture and rural communities while the natural adjustment of rural population caused by birth and death is slow. This paper forecasts population distribution of different provinces using the Origin-Destination (OD) analysis, taking into account both the size and directions of migration. In the analysis, nodes where the migration takes place are divided by the industrial sectors (agriculture and non-agriculture), regions, and ages. The results of a ten-year forecast shows that the aging of total population in most provinces will be intensified, but the portion of people over sixty will decrease in the agricultural sector. This finding implies that migration into rural areas, when occurring by a large extent, can mitigate the aging process and attendant problems.

우리나라의 하수슬러지 처리방법은 해양투기가 약 70%를 차지해왔으나, 런던협약으로 인해 해양투기 규제가 강화됨에 따라 소각 및 연료화 사례가 증가되고 있다. 그러나, 하수슬러지는 함수율이 높고 유기물함량이 상대적으로 낮기 때문에, 소각이나 연료화를 위해서는 건조전처리를 통해 함수율을 낮추는 과정이 반드시 필요하다. 슬러지 건조기는 열원의 접촉형태에 따라 직접건조방식과 간접건조방식으로 구분되며, 국내의 경우에는 소각로에서 발생한 폐열(폐스팀)을 이용하는 간접건조방식이 주로 적용된다. 슬러지는 유입원수, 소화･열처리 유무, 탈수보조제의 종류 등에 따라 건조속도가 차이가 발생하기 때문에, 건조기 용량 결정시에 대상슬러지의 건조특성을 사전에 실험을 통해 파악하는 것이 필요하다. 특히, 건조 과정중 함수율 50~70% 영역에서 점성이 높아지고, 슬러지가 건조기에 부착되어 건조효율을 저하시키기 때문에 주의가 요구된다. 본 연구는 동일한 타입의 건조기가 설치된 두 개의 하수처리장을 대상으로 진행되었다. 하수처리장에서는 각각 혐기소화슬러지와 호기성슬러지를 건조처리 중이었으며, 혐기성소화슬러지가 안정적으로 건조가 이루어지고 있는 반면 호기성슬러지는 설계용량의 50% 수준으로 운영되고 있었다. 운영중인 건조기에서 위치별로 슬러지 함수율을 측정하였으며, 혐기소화슬러지는 함수율 60~70% 수준에서 점성구간(Glue zone)을 형성된 반면, 호기성슬러지는 함수율 30% 까지 점성구간이 유지되는 것으로 확인되었다. 호기성슬러지는 넓은 함수율 범위에서 고점성을 유지하였으며, 건조기에 부착되어 건조효율이 저하된 것으로 판단된다. 실험실의 건조오븐을 이용하여 동일한 조건에서 건조속도를 비교한 결과, 혐기소화슬러지는 (초기함수율 82%) 목표 함수율 10% 이하로 건조하기 위해서 250분의 건조시간이 필요하였으나 호기성슬러지는 500분 이상의 건조시간이 필요한 것으로 나타났다. 또한 혐기소화슬러지는 건조과정에서 자연적으로 분말화가 진행되는 반면, 호기성슬러지는 입자끼리 뭉쳐져 있는 현상이 관찰되었다. 우리나라의 건조기 설계는 아직까지 제작사의 경험이나 기존의 설계사례에 의존하고 있는 실정이다. 그러나, 본 실험결과에서 나타난 바와 같이 슬러지는 성상에 따라 건조속도가 차이가 발생하므로, 건조기 설계에 앞서 슬러지 건조속도 등을 측정하여 반영할 필요가 있다. 특히, 호기성슬러지를 건조 처리하는 경우에는, 혐기소화슬러지에 비해 건조속도가 크게 차이가 날 수 있으므로 설계시 유의가 필요하다.

The purpose of this study is to use organisms or micro-organism functions for eco-friendly water-purification according to concentration in porous concrete using EM, utilizing bioremediation.

Reliable long-term streamflow forecasting is invaluable for water resource planning and management which allocates water supply according to the demand of water users. It is necessary to get probabilistic forecasts to establish risk-based reservoir operation policies. Probabilistic forecasts may be useful for the users who assess and manage risks according to decision-making responding forecasting results. Probabilistic forecasting of seasonal inflow to Andong dam is performed and assessed using selected predictors from sea surface temperature and 500 hPa geopotential height data. Categorical probability forecast by Piechota's method and logistic regression analysis, and probability forecast by conditional probability density function are used to forecast seasonal inflow. Kernel density function is used in categorical probability forecast by Piechota's method and probability forecast by conditional probability density function. The results of categorical probability forecasts are assessed by Brier skill score. The assessment reveals that the categorical probability forecasts are better than the reference forecasts. The results of forecasts using conditional probability density function are assessed by qualitative approach and transformed categorical probability forecasts. The assessment of the forecasts which are transformed to categorical probability forecasts shows that the results of the forecasts by conditional probability density function are much better than those of the forecasts by Piechota's method and logistic regression analysis except for winter season data.

Reliable long-term streamflow forecasting is invaluable for water resource planning and management which allocates water supply according to the demand of water users. Forecasting of seasonal inflow to Andong dam is performed and assessed using statistical methods based on hydrometeorological data. Predictors which is used to forecast seasonal inflow to Andong dam are selected from southern oscillation index, sea surface temperature, and 500 hPa geopotential height data in northern hemisphere. Predictors are selected by the following procedure. Primary predictors sets are obtained, and then final predictors are determined from the sets. The primary predictor sets for each season are identified using cross correlation and mutual information. The final predictors are identified using partial cross correlation and partial mutual information. In each season, there are three selected predictors. The values are determined using bootstrapping technique considering a specific significance level for predictor selection. Seasonal inflow forecasting is performed by multiple linear regression analysis using the selected predictors for each season, and the results of forecast using cross validation are assessed. Multiple linear regression analysis is performed using SAS. The results of multiple linear regression analysis are assessed by mean squared error and mean absolute error. And contingency table is established and assessed by Heidke skill score. The assessment reveals that the forecasts by multiple linear regression analysis are better than the reference forecasts.

최근 국지성 집중호우, 돌발홍수와 같은 급격한 기상변화로 인한 피해가 증가함에 따라, 레이더와 위성영상 등 원격탐측 방법을 사용한 강우 예측 및 관측에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 자료지향형 모형의 하나인 뉴로-퍼지기법(ANFIS : Adaptive Neuro Fuzzy Inference System)을 사용하여 유역 유출량을 산정하였고, 레이더 단기 강우예측 모형인 MAPLE(McGill Algorithm for Precipitation Nowcasting by Lagrangian Extrapolation; Germann et al., 2002, 2004) 강우예측자료를 입력변수의 하나로 사용하였다. 뉴로-퍼지기법 및 레이더 강우예측자료를 사용한 홍수량 산정의 적용성 평가를 위해 충주댐 상류유역의 2010년 및 2011년 홍수기에 발생한 6개의 강우사상을 사용하여 모형 생성 시 사용한 강우자료의 종류에 따른 결과를 비교하고, 입력변수 조합에 따른 15개 모형을 구성하여, 모형 구성과정의 군집화 방법을 변화시키며 이에 따른 결과를 비교 분석하였다. 연구 결과, 기 발생한 홍수사상 중 가장 큰 홍수사상을 사용하여 모형을 생성할 경우 홍수량 산정의 정확도가 높아지는 것으로 나타났고, 모형의 생성이 가능한 범위 안에서 비교적 clustering 반경이 클수록 홍수량 산정의 정확도가 높아지는 것으로 나타났다. 충주댐 유역의 홍수량 예측에서는 t+6～t+16시간의 예측에서 MAPLE 강수예측자료를 사용한 모형의 홍수량 산정 결과의 정확도가 상대적으로 높은 것으로 나타났다.

본 연구에서는 낙동강 본류의 강정고령보에 설치된 인공하도식 어도의 효율성을 2차원 물리서식처 모형인 River2D를 이용하여 평가해 보았다. 강정고령보 상하류단의 실측 수위를 이용하여 모형을 보정 및 검정하였다. 모의조건은 2012년 풍수량, 평수량, 저수량을 기준으로 어도 입구 및 어도 내부의 흐름장을 분석하였다. 특히 본 연구의 목표종인 피라미가 산란기인 봄철에 주로 이동을 하므로, 저수기를 기준으로 어도가 기능을 잘 유지하는지 살펴보았다. 분석결과, 풍수 및 평수기에는 본류 수위가 높아 어도로의 피라미 유입 효율성이 떨어져 보였다. 반면 저수기에는 본류의 낮은 수위로 인해 어도 입구에 상대적으로 적절한 유속이 발생하여 유입효율과 이동효율이 높아질 것으로 평가되었다. 어도 내 흐름은 어류가 소상하기에 무리가 없는 유속장이 발생하는 것으로 파악되었다.

본 연구에서는 비선형적 모델인 웨이블렛-인공신경망을 적용하여 충주댐 유역의 일유입량을 예측하였다. 일반적으로 시계열 자료는 경향성, 주기성 및 추계학적 성분의 선형조합으로 이루어져 있다. 그러나 이러한 자료를 통해 시계열 모형 구축 시 경향성 및 주기성은 제거되어야하는 성분이다. 따라서 수문기상자료에 포함되어있는 경향성 및 주기성과 같은 비선형 동역학적 잡음과 측정과정에서 발생하는 단순잡음을 제거시키기 위해 디노이징기법인 웨이블렛 변환을 적용하였다. 웨이블렛 변환을 적용한 자료를 입력자료로 사용한 웨이블렛-인공신경망(WANN)과 원자료를 사용한 인공신경망(ANN)을 비교하였다. 산정결과 결정계수와 선형회귀를 통한 기울기는 WANN이 ANN보다 각각 0.032, 0.0115 더 큰 값을 나타냈고, 타겟값과 예측값 사이의 오차를 나타내는 RMSE와 RRMSE는 WANN 모형이 ANN 보다 각각 37.388, 0.099 더 작은 값을 나타냈다. 따라서 본 연구에서 적용한 WANN 모형이 ANN 보다 정확한 결과를 나타내었으며, 웨이블렛 변환을 통한 디노이징 기법의 적용이 잡음이 포함되어 있는 원자료의 사용보다 더 정확한 예측을 하는 것으로 판단된다.

최근 기상변화에 의한 집중호우는 하천의 통수능력을 초과하는 홍수를 발생시키고 있다. 하천의 폭이 제한된 상태에서 이러한 초과 홍수에 대비할 수 있는 관리방법은 제방증고, 저류지 및 방수로 건설, 하상 준설 등을 생각할 수 있다. 천변저류지인 화순홍수조절지는 저류지와 수위조절을 위한 제수문이 설계되어 있다. 본 연구는 저류지 운영시간동안 일정 홍수량만을 배제해야 할 상황에 대해 설계의 적정성을 수리모형실험을 통해 검토하였다. 검토결과 저류지 유입부의 횡월류위어 월류량은 설계상의 월류량을 초과하였고, 제수문 1.1 m 개방시 설계유량(326 m3/s)을 방류할 수 있는 것으로 나타났다. 설계유량 방류시 제수문 직하류에 7.19 m/s의 고유속은 baffle block을 설치할 경우 3.3 m/s까지 저감시킬 수 있는 것으로 검토되었다.

2003년 10월 26~29일까지 고비사막으로부터 강릉시로 황사의 유입 전, 후의 매 시각별 PM10, PM2.5와 PM1농도의 영향을 미치는 대기경계층과 PM농도 간의 상관관계 및 회귀식을 조사되었다. 고비사막에서 유입된 황사와 차량에서 방출되는 대기오염물질 및 도로의 비산먼지가 결합되고, 열적내부경계층이 수축되어 강릉시내 PM농도가 09시 매우 높았다. 수축된 야간접지역전층 내에서 황사, 차량의 배기가스와 주거지역의 난방보일러에서 방출된 대기오염물질이 추척되어 퇴근시간인 17시에 최대농도가 나타났다. 황사의 유입 전에 PM10과 PM2.5(PM2.5와 PM1, PM10과 PM1) 간의 상관계수는 0.90(0.99, 0.84)이었고, 황사 유입 기간에는 0.98(1.00, 0.97), 황사의 유입이 종료된 후에는 0.23(0.81, -0.36)로 매우 낮았다.

본 연구에서는 측방유입의 수문학적 해석을 시도해 보았다. 측방유입의 순간단위도는 여러 개의 격자가 만들어 내는 순간응답의 합으로 나타내었으며, 이는 Muskingum 하도추적모형을 수문학적으로 재해석하여 지체와 저류를 고려한 순간단위도를 이용한 것이다. 유역형상에 따른 측방유입 순간단위도의 변화를 살펴보기 위해 임의로 사각형과 삼각형 유역의 가상유역을 설정하여 각각에 해당하는 순간단위도를 유도하였다. 유도된 순간단위도는 각각 선형하천모형과 선형저수지모형의 합으로 이루어지며, 유역형상에 따라 서로 다른 특징을 보이게 된다. 집중시간과 저류상수의 일반적인 정의를 이용하여 측방유입의 저류상수를 수식적으로 유도하였으며, 그 결과 측방유입의 저류상수는 유역의 폭과 길이 및 주하도의 수문학적 특성을 알면 쉽게 산정할 수 있음을 확인하였다.

우리나라는 해마다 태풍에 의한 연안 침수피해가 발생하고 있으며, 기후변화에 따른 해수면 상승 및 태풍 강도 증가로 인해 연안 지역에 더 큰 영향을 줄 것으로 우려되고 있다. 또한, 근래의 기후변화 추이와 국지적 집중호우 증가 및 4대강 살리기 사업으로 인한 하도의 준설로 인한 하도환경 변화는 연안재해를 가중시킬 우려가 있으므로 연안으로 유입되는 홍수량을 고려하여 모의할 필요가 있다. 일반적으로 연안해역의 재해방지구조물은 외해의 파랑과 해일의 검토를 통하여 설계가 이루어지며, 재해예방을 위한 연안해역 침수 Simulation의 경우 폭풍해일만을 고려하여 내수의 유입은 고려하지 않는 것이 대부분이다. 따라서, 본 연구에서는 폭풍해일로 인한 극조위 발생과 내륙의 홍수량 유입에 대한 목포 연안의 2차원 수리분석을 진행하였다. 본 연구에서는 목포 연안의 수리분석을 수행하기 위하여 유체 흐름의 동수역학 해석을 위한 2차원 수치모형인 SMS(Surfacewater Modeling System) 모형을 이용하였다. 수리분석을 위한 외해의 경계조건으로 목포검조소의 8개 조화상수를 조정하여 해일고를 고려할 수 있게 설정하였으며, 내수의 경우 영산강의 설계홍수량에 영산호와 영암호 연락수로 방류량을 제외한 값을 경계조건으로 부여하였다. 목포 연안해역의 해수면 변화를 검토하기 위해 목포검조소, 영산강 하구둑 부근 해역을 검토지점으로 설정하였으며, 목포시와 고하도, 허사도 구간에 방조수문을 설치한다고 가정하여 세가지 모의조건에 따른 검토지점의 해수면 변화를 검토하였다. Case 1과 Case 2의 경우 방조수문 미설치시 외해 조건에 내수 유입의 유무에 따른 수치모의를 진행하였으며, Case 3의 경우는 방조수문 설치시 외해 조건과 내수 유입을 모두 고려하여 모의를 진행하였다. 수치모의 결과 방조수문 미설치시 외해의 영향이 해수면 변화에 지배적으로 작용하였으며, 방조수문 설치시 내수의 유입에 따라 해수면이 급격하게 변화하여 내수가 지배적인 것으로 분석되었다.

최근 기상변화와 급속한 도시화에 따른 국지성 집중호우가 자주 발생되며, 불투수층이 급격히 증가하면서 대도시 지역에서의 침수 피해가 잇따르고 있다. 2010년과 2011년 서울시에도 100년 빈도의 집중호우가 연이어 나타나면서 광화문과 강남지역 침수가 발생하였고 이는 서울시의 현재 우수 및 하수관리 체계의 한계점을 보여준다. 이에 서울시는 체계적인 방재대책을 마련하기 위해 대심도 빗물배수터널 설치를 계획하고 있지만 국내의 경우 대심도 빗물배수터널에 대한 연구(수리실험 및 수치모의 등)가 미비하며, 구체적인 설계지침수립 등의 연구결과가 부족한 실정이다. 그러므로 대심도 빗물배수터널의 흐름특성 분석에 관한 구체적인 연구가 필요하다고 판단된다. 대심도 빗물배수터널에서 유입구(Inlet)는 유량배제 시 유입유량을 결정하는 중요한 구조물이다. 국외에서는 유입구의 형태 및 크기 등에 관한 실험 및 수치모의연구가 1980년대 이후로 지속적으로 수행되고 있으나, 국내에서는 유입구에 관한 기초적인 연구만 진행되고 있는 실정이므로 유입구에 대한 구체적인 연구가 필요하다. 특히 유입구는 형태(Scroll, Spiral, Tangential)에 따라 유입수로에서의 수심이 결정되고 이 수심이 유량의 배제능력을 평가하는 기준이 되므로 유입구의 형태별(Scroll, Spiral, Tangential) 흐름특성을 분석 하는 것이 중요하다고 판단된다. 본 연구에서는 가장 일반적으로 사용되고 있는 유입구의 종류를 소개하고, 각 유입구에 대한 흐름특성을 분석하고자 한다. 흐름특성 분석을 위해 3차원 수치모델링 프로그램인 Fluent 6.3모형을 사용하여 실시하였다. 유량 배제효율을 판단하는데 척도가 되는 유입수로에서의 최소수위를 측정하였으며, 각 유입구별 수치모의 조건(수직갱 지름, 접근수로 너비, 유량 등)은 같은 값을 적용하여 비교·분석하였다. 유입부 구조물의 격자망은 육면체와 삼각뿔 형태로 구성하였으며, 다상유동을 위해 VOF Scheme을 적용하였다. 수치해석 방법으로는 비정상류, 1st order implicit method를 사용하였고 난류모형으로는 κ-ε모형을 적용하였다.

낙차 구조물에 사용되는 와류 유입구는 연직낙차부에서의 흐름이 벽면에 접하는 와류형의 유선을 형성하도록 유도한다. 이는 와류 발생에 의한 에너지 소실이 안정적인 유수의 흐름을 보장하면서 구조물 내부의 파손을 감소시키기 때문이다. 와류 흐름을 유도하기 위한 와류 유입구의 형태에는 대표적으로 원형(circular), 소용돌이형(scroll), 나선형(spiral), 접선형(tangential) 등이 있다. 이들은 모두 연직낙차부에서 와류를 형성시키는 동일한 메커니즘 가지면서도 각각의 형태가 서로 다르기 때문에 특성과 한계가 서로 상이하다. 이에 본 연구에서는 각각의 다른 와류 유입구 형태에 대하여 3차원 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 이용하여 수치모의를 수행한 뒤 실험식에 근거해 유도된 유량과 수치모의 결과에서 산정된 유량을 비교, 도시하고 와류 유입구의 형태별로 유황을 분석한 뒤, 이를 종합하여 와류 유입구의 종류별 특성으로 정리하였다.

댐, 하수구, 지하 방수로 및 저류시설 등에는 높은 위치의 물을 낮은 위치로 이동시키기 위한 낙차 구조물(drop structure)을 자주 사용한다. 이러한 낙차 구조물은 시설 전체의 통수량을 결정하는 역할을 하기 때문에 유입된 물을 빠르고 안정적으로 아래에 연결된 다른 시설물로 흘려보낼 수 있어야 한다. 만약 낙차 구조물에 통수능 문제가 발생하면 이는 시설물 전반의 통수능 문제로 이어져 결국 홍수를 유발할 수도 있다. 낙차 구조물의 내부 흐름 효율을 증대시키기 위해서는 연직낙차부로 물을 유입시키는 유입구의 효율이 무엇보다도 중요하다. 유입구의 효율을 증대시키기 위한 방법 중에서는 와류를 발생시켜 유수의 안정성을 보장하는 방법이 있는데, 이러한 와류 생성형 유입구의 형태는 1947년 Drioli에 의해 처음 도입된 이후 현재까지 꾸준히 개발되어 사용되고 있다. 본 연구에서는 와류 유입구 중에서도 가장 많은 빈도로 사용되는 나선 형태의 와류 유입구(Spiral vortex intake)에 대하여 흐름 유도벽 등의 설계인자를 변화시키면서 수치모의를 수행하고 그 결과를 사용하여 설계인자 변화에 따른 유량 배제 효율을 평가하였다. 본 실험을 통해 1. 유입구 내부 낙차부의 에너지 감세 효율은 낙차부 길이 방향에 따른 총 수두 변화로 검토가 가능하며, 이에 따라 분석된 전반적인 경향은 유량과 수심의 증가하면 에너지 감세 효율이 감소 하는 것으로 파악되었으며, 2.나선형 와류 유입구에 별도의 흐름 유도벽을 설치했을 때 보다 유도벽을 설치하지 않는 경우에 유량의 배제 효율이 증가하는 것으로 분석되었다.