본 연구에서는 연승 수하식 양식시설의 파랑 중 해조류의 꼬임 현상에 영향을 미치는 연승줄의 간격, 계류 블록의 이동에 따른 양식장 형상변화 등을 수리모형실험을 통해 검토하고자 하였다. 실험결과로부터 해조류의 꼬임현상은 연승간격이 감소함에 따라 낮은 파고에서도 발생하였으며, 연승줄 간격이 클수록 보다 큰 파랑조건에서도 해조류 꼬임현상이 발생하지 않는 안정한 상태를 유지하였다. 이는 해조류의 꼬임 현상은 연승간격에 민감하게 영향을 받음을 나타낸다. 또한 블록 중량 및 주기가 길어짐에 따라 전체적으로 계류블록이 이동하기 시작한 임계파고가 커지는 경향을 나타내었다. 입사파랑 조건과 계류 블록 중량을 달리한 실험결과로부터 전면 블록 중량이 3.0 ton에서 8.0 ton으로 증가함에 따라 안정성이 크게 확보되는 결과를, 반대로 후면에서는 블록의 거동이 거의 발생하지 않았다. 이때 전면 계류삭의 최대 장력은 약 3.0 ton/m을 나타내었다.

해안항만 분야 문제해결을 위하여 여러 가지 방법이 적용되어 왔다. 특히 전통적으로 수행되어온 방법으로는 수리모형실험과 수치해석을 들 수 있다. 특히 수치해석의 경우 컴퓨터의 발전과 더불어 수치기법의 다양화, 3차원 해석, 계산영역의 확대, 다양한 변수의 적용 등 많은 발전이 이루어져 왔다. 수리모형실험에 있어서도 전자장비의 발전과 더불어 조파장치의 발달, 첨단계측장비의 개발 등 많은 개선이 이루어져 왔다. 그렇지만 여전히 수리실험은 원형의 성능을 사전에 파악하고, 또한 지배적인 외력을 대상으로 실험을 실시하여 원형에서의 현상을 미리 예측하고 분석하여 대응방법을 세우는 것이 목적이다. 이러한 수리실험을 수행하기 위해서는 실험목적을 달성하기 위하여 실험장비 적용 및 한계, 실험자의 적절한 경험이 필요하다. Hughes(1993)은 실험자의 경험에 의한 수리모형의 설계가 실험의 단계에 있어 가장 중요하다고 제시하고 있다. 본 발표에서는 기존 연구자료(Hughes, 1993; HydralabⅢ, 2011)에서 제시하고 있는 기본적인 수리실험의 적용한계 및 장비구성 등에 대하여 기술하며, 국내외 대표 실험인프라에 대하여 소개하고자 합니다. 그리고 특히 유럽내 Hydralab의 사례를 바탕으로 국내 해안항만 실험 연구분야 및 실험인프라의 활성화에 대한 제언을 하고자 합니다.

본 연구에서는 파랑에너지 감소에 가장 큰 영향을 미치는 호안의 물리적 특성치인 마찰면적과 공극률이 증가된 다양한 호안의 형태와 배열을 도출하였으며 연안의 범위에 포함되는 다양한 수리조건에 대해 수리모형실험을 실시하여 반사파 감쇄효과를 분석하였다. 일반적으로 호안 피복으로 많이 시공되는 사석의 형태와 형상이 비슷한 구형(원형)형상과 단위 부피안에 마찰면적과 공극률을 극대화 시킬 수 있는 이상적인 형상에 대해 연구하였다. 표면적/부피 비율이 큰 형상이 단위 부피안에 마찰면적과 공극률 증가시킬 수 있는 사석형상으로 원기둥(Cylinder)과 얇은 판(Thin Plate) 형상의 경우 원형사석 대비 마찰면적이 2~17배 증가하였다. 이렇게 도출한 사석형상을 이용하여 총 33 종류의 실험모형을 제작하여 다양한 조건에서 규칙파 및 불규칙파 수리모형실험을 실시하였다. 실험 결과 파랑에너지 저감에는 마찰면적 보다는 공극률의 영향이 컸으며 마찰면적과 공극률이 같이 증가되는 것이 파랑에너지 저감 효율이 가장 높은 것으로 분석되었다. 최대 25%의 반사율 저감율을 보였으며 파도의 진행방향과 연직방향으로 접촉 면적이 작을수록 파랑에너지 감소 효과가 커 파도의 방향에 대한 사석의 배치도 파랑에너지에 큰 영향을 미치는 인자인 것으로 분석되었다. 또한 경사에 따른 영향 분석 결과 완경사(1:3.0)가 급경사(1:1.5) 보다 최대 49% 반사파 감쇄효과가 있는 것으로 측정되어 호안 경사가 완만할수록 파랑에너지 감소 효과가 좋았으나 급경사 충진형 호안구조 형식의 경우 최대 66% 반사율 저감율을 보여 급경사라도 마찰면적과 공극률을 극대화하면 파랑에너지 감소에 효과적이며 이를 활용하면 친환경성 및 경제성을 갖춘 호안구조물 설치가 가능 할 것으로 판단된다.

해수의 사용은 해수담수화, 원자력발전소, 해양심층수, 어항의 어시장 등 다양한 분야에서 사용하고 있으며 그 수요가 점차 커지고 있다. 이때 사용되는 해수 취수는 해수를 관으로 직접 취수하는 방식과 대수층에 관정 등을 이용해서 취수하는 간접 취수방식으로 구분할 수 있다. 본 연구에서 수리모형실험에 의해 분석한 매설식 해수취수시설은 다양한 해수취수방법중 항내에서 직접해수를 취수하는 방법이다. 매설식 해수취수시설은 여과사를 이용한 전처리를 통해 부유물질을 저감시킨 후 폐색을 방지하는 이중관에 의해 물을 공급하므로서 수질을 개선하고, 최저 약조위 이하로 항내 매설되어 있어 풍부한 수량을 확보하며, 항내에 설치되어 있어 외해를 기상조건에 영향을 받지 않으므로 유지관리가 용이하고 구조적 안전성이 크다는 장점을 가지고 있다.본 연구에서는 매설식 해수취수시설의 취수관에 대한 성능을 분석하였다. 여과사가 없는 경우에 단일관과 이중관의 성능을 조위를 바꾸어가면서 수리모형실험에 의해서 검증하였으며, 여과사가 있는 경우에 취수관의 연장과 조위를 바꾸어 가면서 수리모형실험을 수행하여 최적의 취수관의 연장을 제시하였다. 수리모형실험 결과 여과사가 없는 경우 스트레이너 형태의 외관을 갖는 이중관의 경우에도 단일관과 거의 동일한 유량공급이 가능한 것으로 나타났다. 또한 하류단의 경계조건인 조위를 변화시켜가며 실험한 결과 조위에 따른 유량변화는 거의 없는 것으로 나타났다. 여과사가 있는 경우 이중관에 대해서만 실험을 수행했으며 실험결과 여과사나 조위에 의한 유량변화는 미미한 것으로 나타났다. 이에 따라 스트레이너 형태의 외관을 갖는 이중관의 경우에 충분한 유량공급이 가능할 것으로 판단되었다. 취수관의 연장이 20m인 경우에 충분한 안전율을 갖고 있는 것으로 나타났다.

하천의 흐름을 파악하기 위해서는 일반적으로 수치모형 해석을 이용한다. 흐름특성을 파악하기 위해서는 수리모형 실험을 통하여 결과를 분석하는 것이 이상적이나 비용과 시간이 많이 소요되는 어려움이 있다. 이러한 이유로 원형에 대해 모형 법칙을 적용하여 정확하고 신뢰할 수 있는 결과 값을 도출하기 위해 수리모형 실험을 수행한다. 만곡부 흐름은 원심력의 영향을 받아 외측으로 향하는 2차류가 발생하고, 외측의 수위가 내측의 수위보다 높아져 횡방향으로 수면경사 상승이 발생한다. 이런 현상 때문에 1차원 수치모형을 적용하는 경우 제방의 안정성 문제가 발생하게 된다. 본 논문에서는 경기도 의정부에 있는 백석천 만곡부 경사형 낙차공의 흐름특성을 수리모형 실험 결과 값과 1, 2차원의 수치모형 해석 결과 값을 비교하였다. 100년 빈도 설계홍수량에 대해 비교해 본 결과 수리모형 실험과 수치모형 해석의 결과 값은 지점에 따라서 5~10%의 유속 및 수심이 상이하게 나타났다. 불균등한 유속분포에 의해 세굴과 퇴적현상이 예상되는 경우에는 수치모형 해석의 결과 값을 수정하여 적용할 필요성이 있으며 본 논문에서는 이러한 보정에 필요한 값을 제시하였다. 1, 2차원이 아닌 3차원 수치모형 해석을 추가적으로 비교분석한다면 유효한 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

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.

최근 하천환경을 보전하고 하천개발이 필요한 경우라도 가급적 자연에 가까운 하천생태계를 보전하려는 노력이 점차 증가하고 있다. 하천에 보설치 등 단절이 발생할 경우, 어종 다양성을 확보하고 기존생태계를 보전하기 위한 노력으로 어도를 설치운영하고 있으며, 현재 하천에 설치되어 있는 어도에 대하여 그 기능에 대한 충분한 검토가 필요하다. 본 연구에서는 수리모형실험을 통해 백제보 우안에 설치된 자연형어도의 수리특성을 분석하였다. 수리특성분석결과, 어도의 흐름은 우점종인 피라미 서식조건 범위내의 수심과 유속을 갖는 것으로 나타나 적정 설계기준을 만족하는 것으로 나타났다. 자연형어도의 적정성을 평가하기 위하여 2차원 수치해석모형을 이용하여 평수량 흐름에 대한 가중가용면적을 산정하였다. 자연형 어도의 웅덩이 폭을 변화시켜가면서 가중가용면적을 비교 검토한 결과 피라미의 성어기에서는 현재 웅덩이 폭이 가장 적정한 것으로 나타났으며, 산란기에서는 현재의 어도에 비해 웅덩이 폭을 1m 증가할 때 가장 큰 가용면적을 갖는 것으로 나타났다.

본 연구는 180° U형 실험수로와 1차원 개수로 부정·부등류 흐름 해석 모형인 HEC-RAS, 2차원 개수로 부정류 흐름 해석 모형인 RMA-2를 이용하여 만곡구간의 수위·유속 등의 수리특성을 비교하고, 실내 실험수로의 측정값과 1, 2차원 수치모형 결과의 차이점에 대해 비교 분석하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구를 통해 1. 만곡구간의 수위는 HEC-RAS와 RMA-2의 결과가 유사한 양상을 보이는 반면 실험결과와는 다른 양상을 나타내었으며, 2. 만곡구간의 유속은 HEC-RAS와 RMA-2의 결과가 유사한 양상을 보이고 있으나 측점별 유속이 약 0.2m/s 편차가 발생한 반면, HEC-RAS와 실험결과는 대체적으로 오차범위 내에 포함되는 것으로 파악되었다.

최근 이상기후 및 극한 홍수 발생빈도의 증가로 인해 수공구조물 붕괴위험이 증가하고 있다. 한국에서 발생한 수공구조물의 피해규모를 분석한 결과 제방의 파괴가 전체 수공구조물 중 70 %이며, 그 중 월류에 의한 피해가 40 %로 가장 많은 부분을 차지하고 있다. 그러나 제방 붕괴에 대한 연구는 종방향 월류에 대한 연구가 대부분인 반면 횡방향 월류에 대한 연구는 상대적으로 부족하다. 따라서 본 연구에서는 제방을 월류하여 제내지로 유입되는 유량을 시간에 따라 분석하여 제방붕괴의 메커니즘을 규명하였다. 대상 제방의 규격은 높이 3 m, 정부폭 3 m, 사면경사가 1:2인 제방으로 설정하였으며 이를 1/10 축척으로하여 하도폭 1.5 m인 실험 모형을 제작하였다. 상류 유입부로부터 6 m거리에 4m 길이의 이동상 제방을 제작하였다. 이동상 제방의 제체는 주문진 표준사로 축조하였으며 제방 마루부의 월류유도부를 통해 초기 붕괴를 유도하였다. 하도의 Froude 수 조건은 0.13, 0.27, 0.40 으로 설정하였고, Froude 수 변화에 따른 붕괴 후 제내지 유입량 및 하도 내 수위 변화를 관측하였다. 실험 결과 하도의 Froude 수가 커질수록 제내지 유입량이 증가하는 경향을 나타냈으나 제내지 유입량과 하도 내 유량의 비는 Froude 수가 커질수록 감소하였다. 제방붕괴에 따른 하도 내 수위 변화는 붕괴부 하류보다 상류가 감소율이 컸고 Froude 수가 클수록 상하류 수위차가 크게 나타났다. 이 결과는 추후 축척효과(Scale effect)를 고려하여 현장에서 실제 제방의 붕괴 메카니즘을 규명하는데 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

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

본 연구는 수리실험으로 얻어진 권파에 의한 월파수괴의 유속을 댐붕괴흐름과 비교하여 거동의 유사성을 검토하였다. 댐붕괴흐름은 해석해가 간략하고 월파 거동과 유사함으로 인해 월파의 유속산정에 이용되어왔다. 월파는 일반적으로 많은 연행기포로 인해 기존의 유속측정기법을 적용하는데 제한을 받게 되므로, 본 실험에서는 기포나 기포조직모양을 이용한 기포영상유속계를 이용하여 월파 유속을 측정하였다. 실험결과로부터 월파의 유속단면을 검토하였고, 단면의 최대유속과 수심평

신설될 복합화력발전소 취수펌프장 계획안에 대하여 수치 및 수리모형실험을 수행하고 순환수취수펌프운영에 문제를 발생시킬 가능성이 발견되면 개선안을 도출하는 것이 본 연구의 목적이다. 수리모형은 1:20의 크기로 아크릴을 이용하여 제작되었고 2차원 수치모형실험은 RMA2모형을 이용하였다. 수리 및 수치모형실험의 결과를 평가하기 위하여 취수로 및 취수펌프장내 흐름에 대한 평가기준을 설정하였다. 복합화력발전소 취수펌프장의 계획안에 대한 2차원 수치모형실험을 통하

본 연구에서는 화북다목적댐을 대상으로 2차원, 3차원 수치모형실험이 수리모형실험과 더불어 설계자에게 유용한 해석도구로 사용될 수 있음을 보였다. 2차원, 3차원 수치모형으로 천수방정식을 지배방정식으로 하는 RMA2와 RANS를 지배방정식으로 하는 FLOW-3D 모형을 이용하였다. 수몰지역과 접근수로에서의 유황, 월류웨어의 방류능력, 월류부, 도류부, 감세지에서의 수면형상, 월류부에서의 압력분포에 대한 수치모의 결과를 수리모형실험 결과와 비교하였다. 비교

본 연구에서는 지류와 본류의 합류부의 접근각도, 상류부 유량 및 본류와 지류의 유량비 변화에 따른 수리 모형실험을 통한 합류부의 수리학적 특성을 파악하였다. 합류부의 수리학적 특성은 합류점 부근의 유속과 관련된 최대유속의 크기 및 발생위치를 분석하였다. 합류점 부근의 최대유속은 접근각도가 증가함에 따라 점차 증가하며, 이는 유량 및 유량비가 증가하는 경우에도 동일한 경향을 나타낸다. 합류점 부근의 최대유속의 발생지점은 접근각도가 증가함에 따라 거리가 증

본 연구에서는 수리모형실험을 실시하여 방류관의 흐름특성을 분석 방류관 설계의 적정성을 검토하는데 있다. 수리모형실험 결과 기본계획의 방류관 통수능은 과소설계 되었고, 이를 토대로 설계 변경한 기본설계의 방류관 통수능 설계치는 실험치와 거의 일치하여 적절하게 설계되었음을 알 수 있었다. 또한 방류관 부압발생 여부 및 종단형상의 적정성을 검토한 결과 허용치 이내 값이 발생되어 적절한 것으로 판명되었다. 이러한 과정을 토대로 기본설계의 방류관 규모 및 위치가

In this study, the movable bed model testing was carried out so as to analyze bed profile changes including predicting scouring and deposition of bed profile and to solve hydraulic problems affecting with bed and both-bank between upstream and downstream of intake weir in the Nakdong river channel. The movable bed model testing consists of fundamental test, movable model test and numerical analysis method respectively. The fundamental test was enforced to analyze relationship of discharge and sediment load in the tilting flume. When the movable model test was worked, it was shown that sediment budget between input sediment load and output sediment load was balanced exactly. As a result of movable model test, it was presented that scouring and deposition changes in quantities between the upstream and downstream of modification weir were less than those of nature and planning weir. Finally, numerical analysis method was operated by 1-dimensional bed profile changes model ; HEC-6 model so as to complement unsolving hard problems during movable model test. So, modification weir will be sustained the stable bed profile changes than any other weirs in the study channel.