새만금 호의 수질 개선을 위하여 국가에서 해수 유통을 증가시킴에 따라 해수 유통 빈도 증가로 인한 새만금 호 내 염분과 저 층수 교환 변화를 알아보기 위하여, EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code) 모델을 이용하였다. 갑문 개폐 횟수를 하루 1회에서 2회로 증 가했을 때, 새만금 호 내부 수위는 최대 약 0.7 m 상승하였다. 염분은 서측 방조제 근방에서 2.12 psu 증가하였으며, 담수 유입 부근에서는 1.18 psu 감소하였다. 입자추적을 이용하여 저층수 교환 정도 분석한 결과, 수심 5m 이하 입자 잔류율은 Case 2(1일 2회 개방)에서 Case 1(1 일 1회 개방)에 비해 2.52% 감소한 것으로 나타났다. 이는 수문 개폐 횟수를 증가시켰을 때, 저층수 교환이 더 활발해 질 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 해수 유통 증가에 따른 염분 및 저층수 교환 증가로 새만금 호의 수질 개선이 될 수 있다고 판단된다.

Total of 325 estuaries in Korea were surveyed to analyze the effect of presence of sluice gate on the estuary environment and fish community from 2016 to 2018. Fish community in closed and open estuaries showed differences generally, and the relative abundance (RA) of primary freshwater species in the closed and migratory species in the open estuaries were high. The result of classifying species by habitat characteristics in closed and open estuaries showed similar tendencies at the estuaries of south sea and west sea. The relative abundances of primary freshwater species in the closed estuaries at the estuaries of south sea and west sea were the highest, but estuarine and migratory species were high in both closed and open estuaries at the estuaries of east sea. Primary freshwater species showed higher abundances in the closed estuaries with reduced salinity due to blocking of seawater since they are not resistant to salt. However, primary freshwater species in open estuaries at east sea was higher than that of the closed estuaries, which is considered to be the result of reflecting the characteristics (tide, sand bar, etc.) of the east sea. Korea Estuary Fish Assessment Index (KEFAI) was showed to be higher at open estuaries than closed in all sea areas (T-test, P<0.001), the highest KEFAI was observed in closed estuaries at south sea, and open estuaries in east sea. Fish community of closed and open estuaries in each sea areas showed statistically significant differences (PERMANOVA, East, Pseudo-F=3.0198, P=0.002; South, Pseudo-F=22.00, P=0.001; West, Pseudo-F=14.067, P=0.001). Fish assemblage similarity by sea areas showed a significant differences on fish community in closed and open estuaries at east sea, south sea, and west sea (SIMPER, Group dissimilarity, 85.85%, 88.36%, and 88.05%). This study provided information on the characteristics and distribution of fish community according to the types of estuaries. The results of this study can be used as a reference for establishing appropriate management plans according to the sea areas and type in the management and restoration of estuaries for future.

Among the various causes of the vibration problem of the radial sluice gate used in Saemangeum, the effect of flow-induced vibration was studied by the method of computational fluid analysis. In this study, the effect on the flow-induced vibration of the Saemangeum radial sluice gate was evaluated by 2D unsteady flow numerical analysis using ANSYS Fluent. Gate opening cases of 0.2m, 0.3m, 0.4m, 0.5m, and 1.0m were analyzed. As a result, the flow-induced vibration characteristics due to the instability of turbulent flow were observed through FFT analysis. As the gate opening increases, the frequency of the maximum amplitude moves gradually to a lower frequency region with the reduction of the magnitude. Therefore the flow-induced vibration effects can be considered as small with the gate opening increase.

2006~2008년 동안 새만금 간척지에서 조성된 인공 염생식물 군락지와 새만금 방조제 배수갑문 수위 관리의 연관성을 밝히기 위해 배수갑문 수위특성 및 사유, 염생식물 군락지의 공간적인 분포와 형성 과정, 수위변화에 따른 염생식물 분포공간분석을 시도하였다. 배수갑문 수위조절의 특성을 분석한 결과, 파종 후 생장기의 평균수위와 연평균 수위와의 차이는 유사했으며, 연간 최저수위 및 최고수위가 파종 후 생장기에 나타났다. 3년동안 4,315만m2에 염생식물 군락지가 형성되었으며 총 2,673만m2에 대해 인공적인 염생식물 군락 조성이 시도되어 291만m2을 제외한 표고 약 1m 이상의 2,382만m2(89.1%)에 염생식물 군락지가 형성된 것으로 추정되었다. 파종지역 염생식물 군락지 형성에서 해수의 평균수위나 최저수위보다도 최고수위가 결정적인 요인으로 작용하였으며, 경운 및 토양 피막 여부가 군락지 형성의 2차적인 요인으로 작용한 것으로 보인다.

1997년 2월부터 1998년 7월까지 총 33회에 걸쳐 시화호내 11개 정점에서 배수갑문 개·폐에 따른 용존산소와 pH의 변화를 파악하였다. 해수유입이 없었던 1997년 3월부터 1997년 5월까지의 용존산소 분포는 대부분의 수층에서 10mg/l이상을 보이고 l1m 이하의 수심에서 5mg/l 이하를 나타냈다. 1997년 6월에 수심 6m 이하에서 무산소층이 나타났다. 강우기동안 배수만 실시했을 경우, 무산소층이 수심 8m에서 6m 이하로 증가하였다. 또한 해수유입 직후의 시화호 내에 잔존하는 무산소층이 해수에 포함된 용존산소를 급격히 소모시키는 특징을 나타냈다. 이러한 현상은 pH7.8∼8.2의 해수와 pH7.4이하의 저층수가 만나게 되어 산화작용을 촉진시켰기 때문인 것으로 해석된다. 해수유입이 크게 증가된 1998년 1월에는 전 수층의 용존산소가 10mg/l 이상을 나타냈다. 결론적으로 시화호 배수갑문 운용에 따른 수질개선을 위해서는 여름철에는 염분약층이 생성되지 않도록 해수의 유출량과 유입량을 늘리는 것이 효과적일 것으로 판단된다.

수문운영에 따라 상하류 수위차로 발생하는 압력변화는 수문 하단부 흐름에 변화를 주어 진동현상을 야기한다. 이러한 진동 현상이 발생할 경우, 구조적 위험성이 증가하여 치수의 기능을 상실할 수 있기에 진동에 대한 수문 안정성 및 위험성 검토에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 상하류 수위차에 의한 진동으로 Radial Sluice Gate에 작용하는 구조적 영향을 피로해석 기법으로 분석하였다. 피로해석 모형으로 ANSYS 구조물 해석 모형에 포함된 Fatigue analysis tool을 사용하였으며 피로해석을 위한 입력값은 ANSYS CFX의 유체-구조 연성해석(Fluid-Structure Interaction, FSI)을 이용하여 시간대별 작용 하중을 산출하였다. 시간대별 작용 하중 결과의 최소 단위 기간을 한달로 설정하여 대표값으로 가정한 후, Radial Sluice Gate의 내구도 연한을 50년으로 산정하여 수문 개방고에 따라 진동 경향이 다른 4가지 조건에 대해 응력변화와 피로해석을 수행하여 비교하였다. 진동 크기가 증가함에 따라 응력변화가 커지는 것을 확인하였으며, 피로해석을 통해 구조물의 잠재 위험성을 확인하였다. 현재 수문진동 검토가 선택 과업으로 적용되고 있는 국내에서 본 연구 결과를 기초 자료로 활용하여 진동에 의한 구조적 영향 검토가 충분히 수행될 경우, 수문 설계와 진동 검토에 있어 현장의 특수한 여건을 반영한 안전성 및 위험성 예측 방법으로 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

하천정비 사업과 치수, 이수 목적의 하천시설물이 증가함에 따라 시설물의 구조적 문제로 인한 사회적 피해예방을 위해 유지관리에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, 하천시설물 중 수문의 경우 개폐시 시간적, 공간적 흐름 변화가 크기 때문에 진동이 유발될 수 있다. 진동 발생 시 균열, 휨, 누수 등 안정성 문제가 발생하며 발생된 진동수가 구조물의 고유진동수와 일치하게 될 경우에는 공명현상으로 인해 붕괴될 수 있다. 이러한 피해 발생 후에는 많은 복구비와 노력이 필요하기 때문에 사전예방에 더 중점을 두어 설계해야한다. 종래의 진동해석 방법은 유체와 구조물의 해석을 각각 수행한 후, 시간 순서에 따라 유체의 해석결과를 구조물 해석의 초기 및 경계 조건으로 사용하였다. 따라서 수문의 부분 개방에 따른 유체흐름 변화에 의한 동수역학적 하중과 구조 변형에 의한 유체 흐름의 변화와 같은 지속적이고 상호적인 과정이 고려되지 않아 부정확성을 내포하였다. 반면에 FSI(Fluid-Structure Interaction) 분석은 유체와 구조물간의 상호작용을 시간과 공간에 있어 동시에 분석할 수 있어 이러한 부정확성을 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 기존에 수리모형 실험 결과가 있는 Radial Sluice gate를 선정하였으며 수리모형실험과의 비교를 통해 FSI 분석의 적용성을 검토하였다. 수치모형으로는 FSI 해석이 가능한 CFX를 이용하였으며 수문의 개방비율에 따른 구조물의 변위를 분석하여 진동수를 산정하였다. 그 결과 진동해석에 FSI를 적용하는 것이 적합함을 확인하였고 수리모형 실험 결과와 전체적인 경향이 유사하다고 판단하였다. 추후 수문의 개방비율 뿐만 아니라 개폐중에 발생하는 진동수 변화에 대해서도 해석한다면 수문 운영에 따른 진동안정성을 검토하는데 중요한 자료로 활용될 수 있을 것이다.

시화배수갑문은 당초 내측 담수호의 수위관리를 위하여 설계되었으나 호수의 수질 악화를 방지하기 위하여 배수갑문을 당초 계획보다 잦은 빈도로 작동시키고 있다. 이에 따라 강한 유입 흐름의 영향을 받는 내측 배수로의 바닥이 상당히 넓은 범위에 걸쳐 침식되고 있다. 최근에 침식이 진행되는 것을 막기위하여 에이프런 전면부 일부 구간을 수중콘크리트로 타설하여 바닥보강을 시행하였다. 본 연구는 수리모형실험을 통하여 바닥보강 시행 이전과 이후에 대하여 수리현상을 파악