하상경사가 변화는 실험실 데이터를 이용한 Chiu의 유속공식과 Manning 의 유속공식과의 비교분석

추태호(Choo, Tai-Ho),옥치율(Ok, Chi-Youl),이승관(Lee, Seoung-Kwan),제성진(Je, Sung-Jin) 한국산학기술학회 2007 한국산학기술학회 학술대회 Vol.- No.-

현재까지 수리학 분야에서 가장 많이 회자되고 인용된 공식이 있다면 아마도 1890년에 발표한 Manning의 유속 공식이라고 해도 과언은 아닐 것이다. 그만큼 그 쓰임새가 많았을 뿐만 아니라 사용의 편리성과 정확도에서도 매우 우수하였기 때문일 것이다. 그러나, 아무리 우수한 공식이라도 약점이 있듯이, Manning의 유속공식 역시 조도계수n을 추정하는데 많은 어려움이 있는 것도 주지의 사실이다. 이러한 어려움을 극복하기 위하여, 본 연구에서는 확률통계에서 사용되는 엔트로피 개념을 이용한 3차원 유속분포식인 Chiu의 유속공식을 사용하였다. 그러나 지금까지 실증적으로 Chiu의 유속공식과 Manning의 유속공식을 비교분석하였던 논문은 Chiu와 Choo의 논문에서 일부 언급된 것 외 논문에서는 찾아볼 수 없는 것이 현실이다. 따라서 본 연구에서는 하상경사를 임의로 변경 가능한 실험수로를 선택하여 정밀법에 의한 유속측정을 우선 실시하였다. 같은 지점의 같은 단면에서 하상경사(Ө)가 0.000935부터 0.025794까지 28번의 경사변화를 주고 각 경사마다 유량을 측정하여 28개의 유량측정 데이터를, Chiu의 유속공식과 Manning의 유속공식에 각각 적용하여, Chiu의 M과 Manning의 n사이의 관계뿐만 아니라, 하상경사변화에 따른 관련인자들을 함께 분석하였으며, 실측된 평균유속과도 함께 분석하였다.

An Efficient Method Of The Suspended Sediment-Discharge Measurement Using Entropy Concept

Choo, Tai-Ho Korea Water Resources Association 2000 Water engineering research Vol.1 No.2

A method is presented which enables easily the computation of the suspended sediment discharge as the mean sediment concentration and mean flow velocity. This method has significant advantages over the traditional method, which principally depend on a set of measured concentration data. The method is based on both a new sediment concentration and mean sediment concentration equations which have been derived from the entropy concept used in statistical mechanics and information theory: (1) The sediment concentration distribution equations derived, are capable of describing the variation of the concentration in the vertical direction. (2) The mean concentration equation derived, is capable of calculating easily the mean concentration by using only one measured concentration in open channel. The present study mainly addresses the following two subjects : (1) new sediment concentration and mean sediment concentration equations are derived from the entropy concept : (2) An efficient and useful method of suspended sediment-discharge measurements is developed which can facilitate the estimation of suspended sediment-discharge in open channel. Flume and laboratory data are used to carry out the research task outlined above. An efficient method for determining the suspended sediment-discharge in the open channel has been developed. The method presented also is efficient and applicable in estimating the sediment transport in rivers and the sediment deposit in the reservoirs, and can drastically reduce the time and cost of sediment measurements.

Method for new conceptual securing water resources: a case study of the Miryang multipurpose dam in Korea

Choo, Tai Ho,Huh, Jae Yeong,Yoon, Hyeon Cheol,Yun, Gwan Seon,Son, Jong Keun Springer Science and Busness Media 2016 Environmental Earth Sciences Vol.75 No.10

<P>Securing water resources is becoming increasingly difficult because the number of consecutive dry days has increased, and localized heavy rains occur due to the abnormal weather caused by climate change. The most effective and direct method for the security of water resources is to construct dams or reservoirs. To install a dam, however, various limitations need to be solved, such as the reduction of the right place for a dam and the opposition from environmental groups and local residents. In these surroundings, as structural measures, effectively and continuously to secure and use water resources, the current research proposed a new concept, the Blue dam, to solve the above problems. The Blue dam can also be operated with its own operation rule while maintaining the operation rule of an existing dam. In the present study, to verify Blue dam, three techniques such as IPET, CLDT, and VT were proposed using FARD 2006, GIS, and HEC-ResSim 3.0. Twelve scenarios were composed to determine the ideal capacity and the additional discharge flow by installing according to the scenario by adding a Blue dam. As a result, the Blue dam can meet the proposed five functions such as flood control, securing water quantity, suppling maintenance and ecological water, hydropower generation, and recreation.</P>

Estimation of the maximum velocity using the entropy concept in an open channel

Choo, Tai Ho,Yun, Gwan Seon,Yoon, Hyeon Cheol,Noh, Hyun Seok,Bae, Chang Yeon Springer Science and Busness Media 2016 Environmental Earth Sciences Vol.75 No.2

<P>Accurate measurements and estimations of the river flow rate are essential elements for the effective management of water resources. The stage-discharge curve is a traditional method but it has limited applicability because of the loop form characteristics, which are caused by a tidal river, the backwater effect, and the sudden changes in water level during the flood season. Therefore, various discharge estimation methods have been studied for long periods. On the other hand, measurements and estimations of the maximum velocity, which is a technically important parameter, have been difficult. If the maximum velocity can be estimated, it will be possible to determine the flow velocity because the minimum velocity is always zero at the bed under open channel flow conditions. In addition, the maximum velocity always has one value regardless of the flow conditions, such as laminar flow, turbulent flow, and a cross-sectional shape. This means that the maximum velocity is used to estimate the mean velocity. Therefore, in the present paper, an estimation formula for the maximum velocity was proposed using the entropy concept. The accuracy was verified using 12 sets measured under non-uniform flow conditions in the laboratory. A comparison of the estimated value with the value actually measured showed very high accuracy.</P>

매끄러운 관수로 내 난류흐름특성을 반영한 수리학적 매개변수에 의한 마찰속도의 산정

추태호(Tai Ho Choo),손종근(Jong Keun Son),권용빈(Yong Been Kwon),안시형(Si Hyung Ahn),윤관선(Gwan Seon Yun) 한국콘텐츠학회 2016 한국콘텐츠학회논문지 Vol.16 No.4

스마트워터그리드의 중요한 요소기술로써 그리드(관망)의 설계는 압력, 마찰계수, 마찰속도, 수두손실, 그리고 에너지 경사와 같은 수리학적 매개변수를 추정하는 것이 필수적이다. 특히, 그리드의 마찰속도는 에너지 경사, 마찰계수, 압력, 수두손실 등의 결합에 있어 매우 중요한 인자이다. 그러나 마찰 수두손실, 마찰속도 등 마찰인자를 정확히 산정하는 것은 매우 어려우며, 경험적 마찰 인자는 여전히 약 100년 전에 개발된 공식과 이론을 사용함으로써 산정된다. 따라서, 본 논문에서는 최대유속과 마찰속도 사이의 새로운 공식을 Darcy-Weisbach의 마찰수두 손실공식과 Schlichting 공식 사이의 적분관계 및 회귀분석을 통하여 개발하였다. 개발된 공식을 증명하기 위하여 매끄러운 관 자료가 사용되었으며 제안한 공식은 관측 자료와 비교하여 높은 정확성을 보여준다. 이 연구의 결과는 안정성 향상과 그리드 설계에 사용이 가능할 것으로 판단된다. Grid(pipe network) design is an important element of Smart Water Grid, which essential to estimate hydraulic parameters such as the pressure, friction factor, friction velocity, head loss and energy slope. Especially, friction velocity in a grid is an important factor in conjunction with energy gradient, friction coefficient, pressure and head loss. However, accurate estimation friction head loss, friction velocity and friction factor are very difficult. The empirical friction factor is still estimated by using theory and equation which were developed one hundred years ago. Therefore, in this paper, new equation from maximum velocity and friction velocity is developed by using integration relationship between Darcy-Weisbach’s friction head loss equation and Schlichting equation and regression analysis. To prove the developed equation, smooth pipe data areis used. Proposed equation shows high accuracy compared to observed data. Study results are expected to be used in stability improvements and design in a grid.

엔트로피 개념을 이용한 관수로내의 유속분포에 관한 연구

추태호(Choo Tai Ho),옥치율(Ok Chi Youl),김진원(Kim Jin Won),맹승진(Maeng Seung Jin) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 B Vol.29 No.4B

일반적으로 사용되는 관수로의 평균유속을 구하려면 Darcy-Weisbach의 마찰손실수두공식을 사용하면 되나, 그러나 이 식의 마찰손실계수 f는 Reynolds수와 상대조도(ε/d)의 함수이므로 사용하기에 매우 불편하며 따라서 보다 편리한 식이 요구된다. 이에 본 연구에서 Chiu 유속공식의 신뢰성과 정확성을 증명하기 위하여 관수로에서 비삽입식 유속측정 장치인 레이저 유속계(Laser Doppler Velocimeter: LDV) 및 초음파 유량계(Ultrasonic Flowmeter: U/F), 삽입식 유속측정장치인 피토관(Pitot Tube)을 이용하여 실측한 유속측정 자료와 Chiu의 공식을 이용한 유속분포가 매우 잘 일치함을 증명하였다. 유량의 증감에 관계없이 실험실 수로에서의 최대유속과 평균유속간의 이론적인 선형관계를 증명함으로써 관수로내 유속의 평형상태, 즉 엔트로피 파라미터 M값에 대응하는 평형상태에 도달하려 하고 이 평형상태를 지속적으로 유지하려고 하는 경향이 있음을 증명하였다. 또한, 한 단면을 대표하는 엔트로피 파라미터 M값이 결정되면 최대유속이 발생하는 지점에서의 유속 측정만으로 단면 전체의 평균유속을 쉽게 구할 수 있고 이로부터 간단히 유량을 산정할 수 있음을 증명하였으며, 이는 추후 관수로 설계 및 운영관리 시 가장 중요한 평균유량을 측정할 수 있는 이론적인 도구로 사용될 수 있음을 의미하는 것이다. When yields the mean velocity of the closed conduit which is used generally, it is available to use Darcy Weisbach Friction Loss Head equation. But, it is inconvenient very because Friction Loss coefficient f is the function of Reynolds Number and Relative roughness (ε/d). So, it is demanded more convenient equation to estimate. In order to prove the reliability and an accuracy of Chiu's velocity equation from the research which sees hereupon, proved agreement very well about measured velocity measurement data by using Laser velocimeter which is a non-insertion velocity measuring equipment from the closed conduit (Laser Doppler Velocimeter: LDV) and an insertion velocity measuring equipment and the Pitot tube which is a supersonic flow meter (Transit-Time Flowmeters). By proving theoretical linear-relation between maximum velocity and mean velocity in laboratory flume without increase and decrease of discharge, the equilibrium state of velocity in the closed conduit which reachs to equilibrium state corresponding to entropy parameter M value has a trend maintaining consistently this state. If entropy M value which is representing one section is determinated, mean velocity can be gotten only by measuring the velocity in the point appearing the maximum velocity. So, it has been proved to estimate simply discharge and it indicates that this method can be a theoretical way, which is the most important in the future, when designing, managing and operating the closed conduit.

지리정보시스템을 이용한 산사태 위험지 판정에 관한 연구

추태호(Choo, Tai-Ho),윤현철(Yoon, Hyeon Cheol),배창연(Bae, Chang Yeon),손희삼(Son, Hee Sam) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.8

본 우리나라는 산지가 많고 하절기에 연 강수량의 약 2/3정도가 집중적으로 발생하기 때문에 매년 산사태에 의한 피해가 발생하고 있다. 재산 및 인명을 보호하기 위해서는 사전에 산사태 발생지를 예측하고 피해를 최소화하기 위한 대책이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 산사태 위험 판정을 평가하기 위해서 수치지형도, 수치임상도, 수치입지도, 수치지질도를 활용하여 산사태 위험지역을 추출하였다. 그리고 국립산림과학원에서 제시한 산사태 위험지 판정표를 기준으로 GIS 기법을 활용해 연구지역의 산사태 위험지를 판정을 1차와 2차에 걸쳐 분석하였으며, 현장조사를 통해 최종 위험지를 판정하였다. Landslides occur in Korea every year because it has numerous mountainous regions and approximately two-thirds of the annual rainfall falls in Summer. Therefore, it is important to predict potential areas of landslides and minimize the damage in advance to protect property and human life. Therefore, in the present study, the potential danger areas were extracted from a digital map, digital forest map, digital forest site environmental map, and digital geologic map to estimate the landslide hazard. In addition, the assessment of landslide danger was analyzed by first and second estimations based on the criteria from the Korea Forest Research Institute using a GIS technique, which was finally judged by a field investigation.

낙동강하구둑 방류량 산정방법 개선연구 : 엔트로피 개념에 의한 유량측정방법 적용

추태호(Choo Tai Ho) 대한토목학회 2002 대한토목학회논문집 B Vol.22 No.4B

한강수계의 고수 및 저수기 유출모형 매개변수 민감도 분석

추태호(Choo, Tai-Ho),맹승진(Maeng, Seung-Jin),옥치율(Ok, Chi-Youl),송기헌(Song, Ki-Heon) 한국산학기술학회 2008 한국산학기술학회논문지 Vol.9 No.5

본 연구는 수계별 한정된 수자원의 효율적 관리를 위한 기존댐의 연계운영과 병행하여 댐 상·하류 유출을 고려한 종합적인 수자원관리방안 수립의 필요성이 대두됨에 따라, 고수기 및 저수기 댐 상·하류의 수계주요지점에 대한 하천유출상황을 모의할 수 있는 유출모형을 구성하는데 목적이 있다. 또한 장·단기적으로는 기존 모형을 검토하여 한국수자원공사의 “한강수계 댐 통합운영계획 수립”업무에 활용될 수 있도록 하는데 있다. 본 연구에서는 한강수계의 소유역을 24개로 분할하였고 강우의 공간 분포를 작성하기 위해 151개의 강우관측소를 이용하여 강우자료를 정리하였다. 한강수계의 주요 제어지점으로 소양감댐, 충주댐, 충주 조정지댐, 횡성댐, 화천댐, 춘천댐, 의암댐, 청평댐, 팔당댐을 선정하였다. SSARR(Streamflow Synthesis and Reservoir Regulation) 모형을 기반모형으로 선정하여 모형의 입력자료를 작성하고 2002년의 수문자료를 이용하여 매개변수의 민감도 분석을 수행하였다. 민감도 분석 결과, 유역유출과 관련된 매개변수 중 토양습윤상태별 유출율, 침투량별 지하수유입률 및 지표수와 복류수를 분리하는 매개변수가 비교적 큰 민감도를 나타내었다. Growing needs for efficient management of water resources urge the joint operation of dams and integrated management of whole basin. As one of the tools for supporting above tasks, this study aims to constitute a hydrologic model that can simulate the streamflow discharges at some control points located both upper and down stream of dams. One of the currently available models is being studied to be applied with a least effort in order to support the ongoing project of KW ATER (Korea Water Resources Corporation), “Establishment of integrated operation scheme for the dams in Han River Basin”. On this study, following works have been carried out : division of Han River Basin into 24 sub-basins, use of rainfall data of 151 stations to make spatial distribution of rainfall, selection of control points such as Soyanggang Dam, Chungju Dam, Chungju Release Control Dam, Heongseong Dam, Hwachun Dam, Chuncheon Dam, Uiam Dam, Cheongpyung Dam and Paldang Dam, selection of SSARR (Streamflow Synthesis and Reservoir Regulation) model as a hydrologic model, preparation of input data of SSARR model, sensitivity analysis of parameter using hydrologic data of 2002. The sensitivity analysis showed that soil moisture index versus runoff percent (SMI-ROP), baseflow infiltration index versus baseflow percent (BIl-BFP) and surface-subsurface separation (S-SS) parameters are higher sensitive parameters to the simulation result.

한반도의 해수면 상승을 고려한 설계조위 산정에 관한 연구

추태호(Choo, Tai-Ho),심수용(Sim, Su Yong),양다운(Yang, Da Un),박상진(Park, Sangjin),곽길신(Kwak, Kil Sin) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.4

이산화탄소의 배출 증가와 지구온난화, 엘리뇨 현상, 라니냐 현상 등과 같은 이상기후 현상의 발생빈도 증가로 인하 여 전 세계적으로 내륙과 해안의 온도가 상승하고 있다. 지구온난화로 인한 바닷물의 열팽창 그리고 빙하의 해빙 등으로 인한 지구의 해수면은 매년 2.0mm/yr(전 세계 평균값)의 속도로 상승하고 있다. 그러나 해안에 인접한 수리구조물 혹은 해안 수리구조물을 설계할 시 기준이 되는 설계조위는 과거 관측된 조위 값으로부터 4대 분조 및 조화상수를 분석하거나 수치모형 실험에 의해 결정된다. 따라서, 설계조위는 구조물의 설계빈도에 상응하는 해수면의 상승속도를 감안해야 할 필요가 있다고 사료된다. 본 연구에서는 국립해양조사원(Korea Hydrographic and Oceanographic Administration; KHOA)에서 운영하고 있는 46개소의 조위관측소를 대상으로 관측개시일부터 2015년까지 시단위로 조위자료를 수집하였다. 우리나라를 크게 남해동부, 남해서부, 동해남부, 동해중부, 서해남부, 서해중부, 제주로 총 7개의 해역으로 구분하여 월별, 연별 변동추이 및 연평균 상승 률 분석을 수행하였다. 향후 국지적 해수면상승의 원인규명 및 설계조위 고려 시 기초자료로 활용가능 할 것으로 판단된다. The air temperatures of the coast and inland are rising due to an increase in carbon dioxide emissions and abnormal climate phenomena caused by global warming, El Nino, La Nina and so on. The sea levels of the Earth are rising by approximately 2.0 mm per year (global average value) due to the thermal expansion of sea water, melting of glaciers and other causes by global warming. On the other hand, when it comes to designing a hydraulic structure or coastal hydraulic structure, the standard of the design water level is decided by analyzing four largeness tide values and a harmonic constant with the observed tidal water level or simulating numerical model. Therefore, the design tidal water level needs to consider an increasing speed of the seawater level, which corresponds to the design frequency. In the present study, the observed tidal water levels targeting 46 tidal stations operated by the Korea Hydrographic and Oceanographic Administration (KHOA) from the beginning of observations to 2015 per hour were collected. The variation of the monthly and yearly and increasing ratio were performed and divided into 7 seas, such as east and west part of the Southern Sea, south part and middle of the East Sea, south part and middle of the Western Sea, and Jeju Sea. The current study could be used to determine the cause of local seawater rises and reflect the design tidal water level as basic data.