Most existing theories on ship waves and wave resistance are based on the perturbation of the flow field by a small pararr.eter which specifies the slenderness of the ship hull. Since however, ship hulls in practice are neither so slender nor thin enough to secure the validity of the linearized theory, the agreen:ent between the theoretical prediction and the experimental result is not generally satisfactory. The author pointed out that the contribution by the non-linear term in the free surface condition can be represented by sorr.e source distribution over the still water plane. This paper leads to a forrr.ula for the wave resistance of not slender ships at low Froude nurr.bers. and deals with the asynptotic expression. As a nurr.erical example, the wave resistance of Wigley model is calculated, and the result is compared with experimental values. It is concluded that the wave resistance coefficient varies in the rate of Fn6 at low speed limit in general. A comparison with the result derived from the linearized free surface condition shows that the non-linearity of the free surface is irr portant at low speed.

잠기지 않은 수제 하류의 3차원 흐름구조에 Froude 수 변화가 미치는 영향을 알아보기 위한 수리모형 실험을 수행하였다. 3가지 Froude 수 조건에 대하여 초음파 유속계와 수위계를 이용하여 3차원 유속과 수심을 측정하였다. Froude 수는 시간평균유속 및 난류 특성의 전반적인 분포에는 크게 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 그러나 Froude 수가 증가할수록 수제 위치의 흐름단면이 감소하고 제트 흐름 강도의 증가가 관찰되었다. 이 제트 흐름은 단면 내 최대 난류에너지 발생의 위치를 안쪽 제방으로 이동시키는 것으로 나타났다.

최근 이상기후 및 극한 홍수 발생 빈도의 증가로 수공구조물의 붕괴위험이 증가하고 있다. 그 중 70%가 제방이며 특히 월류에 의한 붕괴가 40%에 달한다. 따라서 좀 더 효과적으로 홍수를 예측하고 피해를 줄이기 위하여 수리모형실험의 필요성이 대두되고 있다. 붕괴 모형을 기존에 모래로 축조하여 수행하는 실험은 시간과 인력의 소모가 심하여 경제적으로 비효율적이라는 단점이 있다. 따라서 좀 더 경제적이고 효율적으로 하기 위하여 수치모형을 통하여 해석을 하였다. 수치모의에 사용된 제방 모형의 형태는 10Cm의 정방형 형태를 한 셀로 하여 구성하였다. 각 셀의 이동은 3D스캐너로 측정한 수리실험 형상의 자료를 Kriging의 방식으로 보간하여 셀별 속도를 산정하여 수치모의 조건으로 적용하였다. 이동상 제방 모형의 길이는 2m로 하고 높이는 0.3m 사면경사는 1：2로 제작하였다. FLOW-3D를 통하여 수치모의를 한 결과 모래로 쌓은 제방을 이용한 수리실험과 유사한 수위와 월류량을 나타내었다. 따라서 좀 더 간편화된 수치모형을 통하여서 홍수의 메커니즘을 이해 할 수 있으며 수위와 월류량을 예측할 수 있을 것이다.

급격한 기후변화와 무분별한 하천개발로 인한 하천특성의 변화는 치수 및 하천생태계 관리에 어려움을 주고 있으며 나아가 홍수 및 제방 붕괴로 인한 2차 피해를 유발시킬 수 있다. 하천특성은 흐름과 하상형태로 대표 될 수 있으며 하천특성과 관련된 각 인자들에 의한 하상형태 변화를 알 수 있다면 하천 및 생태계 관리에 중요한 단서를 제공 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 하천특성에 따른 하상변동을 정량화 할 목적으로 고정된 직선 개수로(폭 0.8 m, 길이 16 m, 높이 0.75 m)에서 실험을 진행한다. 하천특성과 관련된 각 인자들을 유량, 유속, 수위, Froude수, 하상재료로 결정하였고 하상재료로는 안트라사이트(D50 = 0.8 mm, S = 1.4)를 선택하고 하상경사는 일정하게 두었다. 실험은 크게 두 가지로 분류하여 첫 번째는 Froude수를 고정하고 유량 및 수위의 변화에 따른 하상변동을 관찰하는 방법이다. 두 번째는 유량을 고정하고 수위를 변화시켜 Froude수 변화에 따른 하상변동을 관찰하는 방법이다. 하상변동의 측정은 3D스캐너를 이용하며 획득 가능한 데이터로는 하상지형도와 하상고, 파장, 파고, 파상수가 있다. Froude수 및 유량 변화에 따른 흐름과 하상변동 특성의 결과를 정량화 할 주요인자로는 3D스캐너의 데이터 값을 대표 할 수 있는 파상수를 선택하였으며 하상지형도 및 파상수를 분석하여 각 실험조건별 정량화 가능여부를 판단 할 것이다. 이번 연구의 결과로 하천흐름 조건에 따른 하상변동을 예측할 수 있다면 치수 및 하천생태계와의 연관성도 고려하여 실 하천에서의 적용 및 관리와 하상 및 하천생태계의 변동도 예측할 수 있을 것이다.

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.