제방을 유수에 의한 침식으로부터 보호하기 위해 설치되는 호안의 덮기 재료는 호안블록과 같은 콘크리트가 주를 이루고 있어 하천의 오염과 경관 훼손의 원인으로 지적되고 있다. 이에 따라 최근 이런 콘크리트 재료의 단점을 보완한 다양한 재료들이 호안 덮기 재료로 대두되고 있다. 그 중에서 코코넛섬유 및 황마, 생분해성 합성섬유 등의 친환경 재료를 주로 사용하는 식생매트공법은 식생의 자연적인 활착을 통해 지반의 안정성을 확보하여 제방을 보호하는 공법으로 강한 수류가 발생하는 지점이나 수충부 등의 하천구간에서 사용하기 어려운 단점을 가지고 있지만 그 이외의 구간에서는 친환경적으로 제방을 보호할 수 있기 때문에 최근 각광받고 있는 공법이다. 식생매트공법은 식생이 활착하기 이전까지는 호안블록에 비해 매우 낮은 제방보호기능을 가지기 때문에 무식생 상태에서 식생매트의 제방보호기능의 판단 기준이 되는 식생매트 수리 안정성의 평가는 매우 중요하다. 그러나 아직까지 국내에서는 식생매트의 기본적인 물성치 외에 치수 안정성과 직접적인 관련이 있는 식생매트의 허용유속 등에 대한 수리 안정성 평가는 미흡한 실정이다.이에 본 연구에서는 현재 실재 하천에 사용되는 식생매트 1종을 선별하여 소하천을 재현한 실규모 실험수로에 설치하고, 국내에는 아직 식생매트의 평가기준이 없으므로 미국의 재료시험학회의 시험기준 ‘ASTM D 6040’을 참고하여 실험을 수행한 뒤 수리량에 따른 식생매트의 상태와 하부 기반층의 유실량 등을 측정하여 식생매트의 수리 안정성을 평가하였다.

안정된 이동상 하상으로 대변되는 자연 하상에 보, 수제, 낙차공과 같은 인위적 교란이 작용할 경우 기존의 이동상 시스템이 무너져 하상의 거동 특성이 변화하게 되며, 이는 결국 수생태의 건상성을 근본적으로 훼손하게 된다. 따라서 수생태계에 미치는 교란을 최소화하고자 하는 자연하상복원 기술이 요구되며, 본 연구에서 적용한 웅덩이형 수제공법은 이와 같은 자연하천의 흐름 특성과 이동상 특성을 고려함과 동시에 공간적 변화의 제어를 실현할 수 있는 기능을 지니고 있다. 웅덩이형 수제공법은 세굴로부터 보호가 필요한 하안 구간에 적합한 공법으로 수제 전면부가 폐쇄형으로 구성되어 복단면에서 고수위 시에 수제 웅덩이부 내에 저유속 구간을 형성하여 자연스러운 하안 형성을 유도하고, 소류력 복원을 통해 자연적으로 하도 중앙의 하상재료 이동성을 증가시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 이와 같은 웅덩이형 수제공법의 기능을 평가하기 위해 일반 개방형 수제와 웅덩이형 수제의 모형을 제작하여 동일 조건에서 이동상 실험을 수행하였으며, 지형 계측에 사용되는 지상 LiDAR(Light Detection And Ranging)를 활용하여 하상변동을 측정하였다. 실험 결과 웅덩이형 수제공법은 기존의 개방형 수제에 비하여 하안부의 흐름에너지가 효율적으로 저감됨으로써 세굴 방지와 함께 보다 많은 퇴적이 발생하였고, 하도 중앙의 하상재 이동이 안정적으로 나타났으며, 이는 지상 LiDAR 결과 자료를 통해 보다 정확하게 확인 할 수 있었다. 추후 연구 결과 자료는 3차원 CAD를 이용한 모델링 및 정밀한 하상 등고 그래프에 활용할 수 있으며, 이를 통해 보다 정확하게 공법의 기능을 평가할 수 있는 세굴-퇴적 지형 분석이 가능 할 것으로 기대한다.

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.

본 연구는 난류현상의 모형화를 위해 널리 이용되는 k-과 k- 난류모형을 비교하는 것이 목적으로, 횡방향 흐름이 무시될 수 있는 U-튜브 모양의 터널형 수로 내 높은 레이놀즈수를 가진 진동 경계층 흐름에 두 난류해석방법을 적용하였다. 난류모형의 적용은 1차원 연직 모형을 통해 이루어지며, 수치 모의 결과, 유속의 분포와 난류운동에너지 (turbulent kinetic energy) 모두에서 두 모형이 매우 유사한 결과를 나타낸다. 이를 통하여, 횡방향

본 연구는 지형학적 특성을 고려한 하천 정비 기법에 응용될 수 있는 기존의 외국 하천 분류 체계를 소개, 검토하고 하천의 형태를 표현하는 지형 인자를 이용하여 하천 분류 체계를 개발하는데 목적이 있다. 개발된 분류 체계는 지류의 유입이 없는 하도 구간을 분류 단위로 하였으며 1) 하도의 제약도를 반영하는 곡저폭지수, 2) 평면형을 반영하는 사행도와 3) 하상 재료를 기본적인 지형 인자로 채택하였다. 본 연구의 분류 체계는 전체 24개 유형으로 구성되며,