[논문]설치간격에 따른 상향수제 하상변동에 관한 실험연구

여홍구; 강준구; 김성중; 윤병모

[국내논문] 설치간격에 따른 상향수제 하상변동에 관한 실험연구
Experimental Study on Bed Change Around Upward Vertical Groyne with Installed Spacing 원문보기

여홍구 (한국건설기술연구원 하천.해안항만연구실) , 강준구 (한국건설기술연구원 하천.해안항만연구실) , 김성중 (한국건설기술연구원 하천.해안항만연구실) , 윤병모 (한국건설기술연구원 하천.해안항만연구실)

하천 내 설치하는 수제는 제방보호 및 유로변경의 목적으로 하천내 시공되는 구조물 중의 하나로서 하천복원과정에 있어 필수불가결한 구조물 중의 하나로 인식되고 있다. 수제는 대개 하나 이상의 일련의 군집형태로 수로 자체의 특성을 고려하여 설치가 되고 있다. 그러나 이러한 수제의 무분별한 설치는 주변 경관을 저해하거나 시공에 따른 비용 부담을 가중시키기 충분하다. 치수적 목적 이외에 경제적인 문제점을 해결하기 위해서는 실험을 통해 수제의 적절한 간격을 제시하는 것이 필요하다. 수제간격을 제시하기 위한 기초자료를 얻기 위해 본 연구에서는 기존 연직 및 하향군수제 하상변동실험과 동일한 조건으로 상향수제($\theta=45^{\circ}$)를 대상으로 수제간격에 대한 이동상 실험을 수행 하여 수제주변 및 수제역 내에서 발생하는 하상변동특성을 검토하였으며, 기존자료와 비교하였다. 실험결과 흐름집중 증가로 인해 국부세굴이 크게 발생하고 있으며 세굴폭은 수제길이의 3배 지점까지 영향을 미치고 있었으며, 퇴적고는 설치간격이 증가할수록 높게 형성되고 있었다. 연직 및 하향수제자료와 비교한 결과 상향수제는 수제끝단부에서 발생하는 국부적인 세굴에는 불리하나 수제역내 퇴적에는 유리한 것으로 나타났다.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 실험에서는 상향수제(θ=45°)를 대상으로 수제간격에 대한 이동상 실험을 수행하여 수제주변 및 수제역 내에서 발생하는 하상변동특성을 검토하고자 하였다.
수제의 설치간격을 2 ～ 8배로 결정한 이유는 수제역내 재순환 흐름이 발생하는 시점이 2배의 간격으로 설치된 이후부터이며 수제역내 최대역유속이 발생하는 간격이 8배 이기 때문이다(다기능 하천설계기준 실험검증사업, 2004). 본 연구에서는 연직수제를 이용하여 입자이동 한계유속비(Va/Vc - critical velocity rate of bed material )가 1 에 가까운 조건에 대한 수제국부세굴실험을 수행하였다.

제안 방법

5 m의 직사각형 직선수로에서 수행하였다. 실험을 위해 제작된 모형수제는 연직형태로 제작되었으며 길이는 제방과의 연직길이를 개념을 도입한 투영길이로 정의하였다. 투영길이 l‘ 은 0.
표 1은 본 연구의 실험조건으로서 2개의 수제로 하여금 각각 수제길이의 2 ～ 8배의 간격 조절을 통해 하상변동 실험을 수행 하였다. 수제의 설치간격을 2 ～ 8배로 결정한 이유는 수제역내 재순환 흐름이 발생하는 시점이 2배의 간격으로 설치된 이후부터이며 수제역내 최대역유속이 발생하는 간격이 8배 이기 때문이다(다기능 하천설계기준 실험검증사업, 2004).
15 mm 인 모래를 사용하였으며 6시간 동안 통수하였다. 실험이 진행되는 동안 3대의 사면측정기를 이용하여 최대세굴심이 발생할 것으로 예상되는 지점에 실시간으로 하상변동을 측정하였고 하상측정은 수제설치 지점으로부터 상류단으로 0.5 m, 하류단으로 3.0 m 구간에 대해 횡방향으로 0.05 m 간격으로 종방향으로 0.1 m 간격으로 측정하였다.
실험분석은 상향수제 설치간격에 대한 수제주변 하상변화에 대하여 국부세굴의 깊이를 중심으로 수제역의 퇴적 및 세굴에 대하여 분석하였다. 최대세굴심은 주로 전면부 수제에서 발생하고 있었으며 최대퇴적고는 후면부 수제 하류단에서 관측되었다.
본 연구에서는 하향으로 설치된 직각형태의 수제를 대상으로 수제길이의 2 ～ 8 배의 설치간격 조절을 통해 하상변동실험을 수행 하였다. 실험분석은 상향수제 설치간격에 대한 세굴심 및 퇴적고에 대해 분석하였으며 기존 연직 및 하향수제 실험결과와 비교하였다.
본 연구에서는 하향으로 설치된 직각형태의 수제를 대상으로 수제길이의 2 ～ 8 배의 설치간격 조절을 통해 하상변동실험을 수행 하였다. 실험분석은 상향수제 설치간격에 대한 세굴심 및 퇴적고에 대해 분석하였으며 기존 연직 및 하향수제 실험결과와 비교하였다.

대상 데이터

수제 간격에 따른 하향수제 하상변동에 대한 실험은 그림 2와 같이 수로길이가 50 m, 폭 1.2 m, 높이 1.5 m의 직사각형 직선수로에서 수행하였다. 실험을 위해 제작된 모형수제는 연직형태로 제작되었으며 길이는 제방과의 연직길이를 개념을 도입한 투영길이로 정의하였다.
표 1 실험조건

실험용입자는 중간입경(d₅₀)이 0.15 mm 인 모래를 사용하였으며 6시간 동안 통수하였다. 실험이 진행되는 동안 3대의 사면측정기를 이용하여 최대세굴심이 발생할 것으로 예상되는 지점에 실시간으로 하상변동을 측정하였고 하상측정은 수제설치 지점으로부터 상류단으로 0.

성능/효과

일반적으로 2 개 이상의 수제가 설치될경우 유수에 의해 첫 번째 설치된 수제에서 지배적으로 많은 영향을 받게 되면서 후면부에 설치된 수제는 비교적 영향을 덜 받게 된다. 실험을 통해 수제간격이 4 배 미만일 경우 전면부수제(앞수제)에 의해 발생되는 주흐름으로 인해 후면부 수제(뒷수제)는 주흐름의 영향을 받지 못하는 것으로 나타났다. 그러나 수제간격이 4배 이상으로 설치되었을 경우 후면부 수제 주변에서 독립적인세굴이 발달된다.
0 cm로 나타났다. 수제의 간격이 4배미만으로 설치되었을 때 전면부 수제에서 발생하는 세굴의 영향이 후면부 수제 설치지점에 연장되어 나타나는 것이 확인 되었으며 그 범위는 1.5 cm ～ 4.7 cm 로 나타났다. 독립적인 세굴이 발생하는 4배 간격 이상에는 3.
7 cm 로 나타났다. 독립적인 세굴이 발생하는 4배 간격 이상에는 3.7 cm ～ 11.0 cm의 범위에서 최대세굴심이 관측되었는데 수제간격이 증가할수록 후면부수제 끝단에서 발생하는 최대세굴심은 점차 증가하고 있었다.
이는 단면축소로 인해 발생하는 수제 끝단부에서의 흐름집중을 하향수제와 같이 주흐름방향으로 흐름을 유도시킬 경우 세굴의 규모를 완화시킬 수 있다는 것을 의미한다. 후면부수제에서는 설치간격이 증가할수록 세굴심이 증가하는 경향을 보이고 있는데 수제간격이 4배 이상일 경우 상향수제에서 비교적 낮게 측정되었다. 이는 수제끝단에서의 흐름분리각과 연관지을 수 있는데 흐름분리각이 커질수록 후면부수제에 대한 영향이 감소한다.
연직 및 하향수제 하상변동실험 자료와 비교한 결과 세굴의 규모는 연직≥상향>하향수제의 순서로 나타났으며, 퇴적의 규모는 상향>하향≥직각의 순서로 나타났다.
수제의 간격이 4배 미만으로 설치되었을 때 전면부 수제에서 발생하는 세굴의 영향이 후면부수제 설치지점에 연장되어 나타나는 것이 확인 되었다. 수제역내 퇴적은 수제간격이 4배 이상으로 증가하게 되면 수제역내 퇴적이 발생하고 있었으며 그 크기는 설치간격이 증가할수록 서서히 증가하고 있었는데 이는 수제간격이 증가하면서 수제역내 발생하는 와형성으로 인해 유사공급이 발생하기 때문이다.
연직 및 하향수제 하상변동실험 자료와 비교한 결과 세굴의 규모는 연직≥상향>하향수제의 순서로 나타났으며, 퇴적의 규모는 상향>하향≥직각의 순서로 나타났다. 결론적으로 하향수제의 경우 주흐름방향으로 유도된 흐름은 수제끝단부에서 세굴심을 감소시킬수 있으며 유리하며, 상향수제의 경우 퇴적을 유도할 경우 유리하다.
설치간격에 따른 퇴적양상은 2배 이하일 경우 수제역내 정체수역발생으로 인해 퇴적은 발생하지 않았다. 그러나 수제간격이 3배 이상으로 증가하게 되면 수제역내 와가 형성되고 전면부 수제에서 세굴로 인한 유사의 공급이 발생하여 수제역내 퇴적현상이 발생하게 되는데 본 실험조건에서 발생한 퇴적고의 범위는 3.8 cm ～ 10.6 cm 로 수제의 간격이 증가할수록 퇴적역의 크기 및 퇴적고가 증가하는 경향을 나타내고 있었다. 그림 6은 설치간격에 대한 수제역내 퇴적고를 직각수제 실험결과와 비교한 그림으로서 수제의 설치각에 따른 퇴적고는 연직 및 하향수제에 비해 수제역내 퇴적이 높게 발생하고 있었다.

후속연구

HR Wallingford(1997)에서는 시공비용에 초점을 맞춘 적절한 수제간격은 6배 이하로 설치하여야 한다고 하였다. 그러나 제시된 수제간격은 흐름특성에 대해서 제시한 값으로서 하상변동을 고려는 이루어지지 않았으므로 이에 대한 검토가 필요할 것으로 생각된다. 따라서 본 실험에서는 상향수제(θ=45°)를 대상으로 수제간격에 대한 이동상 실험을 수행하여 수제주변 및 수제역 내에서 발생하는 하상변동특성을 검토하고자 하였다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] 설치간격에 따른 상향수제 하상변동에 관한 실험연구
Experimental Study on Bed Change Around Upward Vertical Groyne with Installed Spacing 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] 설치간격에 따른 상향수제 하상변동에 관한 실험연구 Experimental Study on Bed Change Around Upward Vertical Groyne with Installed Spacing 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] 설치간격에 따른 상향수제 하상변동에 관한 실험연구
Experimental Study on Bed Change Around Upward Vertical Groyne with Installed Spacing 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper