만곡수로 내의 호안 안정성 연구

김수영,윤광석,김형준,Kim, Sooyoung,Yoon, Kwang Seok,Kim, Hyung-Jun 한국수자원학회 2015 한국수자원학회논문집 Vol.48 No.12

제방은 홍수가 발생했을 때 하천의 범람을 막아 제내지의 인명, 가옥, 재산 등을 보호하는 중요한 기능을 하는 하천구조물이다. 제방의 붕괴원인은 크게 월류에 의한 붕괴, 침투에 의한 붕괴, 침식에 의한 붕괴로 분류되며, 침식에 의한 붕괴를 방지하기 위하여 호안을 설치한다. 따라서, 이러한 호안의 안정성은 제방 전체의 안정성과 직결되는 중요한 요소이다. 특히, 흐름의 강도가 증가하는 만곡부와 같은 수충부에서는 호안의 안정성이 급격히 저하되므로 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 경질성 호안의 수리실험을 통해 만곡수로에 설치된 호안의 취약지점을 파악하였으며 주요 지점의 유속과 수위를 측정하였다. 또한, 동일한 조건으로 3차원 수치해석을 수행하여 실험에서 계측장비의 한계로 확인하기 어려운 흐름특성을 분석하였다. 그 결과 제방사면의 전단응력이 크게 산정된 부분과 사석호안이 붕괴된 위치가 거의 일치하는 것으로 나타났으며 전단응력은 작으나 붕괴가 발생한 지점에서는 만곡의 영향으로 발생한 2차류에 의해 순환흐름이 발생되어 호안의 붕괴를 유발하는 것으로 나타났다. 기존의 사석산정공식을 이용하여 사석호안의 규모를 결정하였으며 하도의 평균유속보다 국부적인 최대유속으로 산정하였을 때, 1.5~4.7배 크게 산정되었다. 본 연구를 통해 만곡수로에서는 직선수로에서와는 사석의 규모를 산정하는 방법을 달리해야하는 것을 알 수 있었으며, 추후 곡률반경 및 구조물에 대한 영향을 고려하고 대표형상에 대한 가중치를 부여 할 수 있으면 보다 합리적이고 정확한 호안사석의 규모를 결정할 수 있을 것으로 예상된다. The levee protect lifes, houses, and properties by blocking overflow of river. The revetment is forced to be covered on the slope of levee in order to prevent erosion. The stability of revetment is very important enough to directly connected to the stability of levee. In this study, the weak points of revetment on meandering channel were found by movable revetment experiment and the velocity and the water surface elevation (WSE) were measured at main points. The 3-D numerical simulations were performed under same conditions with experiment. And unclear flow characteristics by the limit of measuring instruments were analyzed through numerical simulation. Consequently, the section of large wall shear stress and the failure section are almost the same. Despite of small wall shear stress, the revetments located at right bank were carried away because of circulation zone due to secondary flow by meandering. With existing riprap design formula, the sizes of riprap determined using maximum local velocity were 1.5~4.7 times greater than them using mean velocity. As a result of this study, it is necessary to calculate the size of riprap in other ways for meandering and straight channel. At a later study, if the weighted value considered the radius of curvature and shape of hydraulic structure is applied to riprap design formula, it is expected that the size of revetment was evaluated rationally and accurately.

2개의 하천이 합류하는 하구역에서의 연결수로 통수능에 따른 홍수위저감효과 분석

김수영,김형준,윤광석,Kim, Sooyoung,Kim, Hyung-Jun,Yoon, Kwang Seok 한국수자원학회 2015 한국수자원학회논문집 Vol.48 No.12

하구둑과 같은 구조물이 설치된 하구역에서는 상류로부터 내려온 하천수와 외해의 조석, 수문의 운영에 따라 복잡한 유출특성을 가지게 되며, 하나의 하구역에 2개 이상의 유역출구가 존재하는 경우 더욱 복잡한 형태의 홍수유출특성을 나타낸다. 이러한 사례로 현재 개발계획이 수립중인 새만금 지역을 들 수 있다. 새만금 지역의 경우 만경강과 동진강 유역에서 하천수가 유입되고 방조제에서는 배수갑문을 통해 하천수를 방류하고 해수유입을 차단한다. 두 하천이 만나는 새만금호 내에는 분리하는 용지가 들어서게 되며, 두 수계의 유출량을 연결수로를 통해 교환할 수 있도록 계획되고 있다. 이러한 연결수로는 평소에는 주운의 역할을 하지만 홍수시에는 두 수계간의 홍수를 소통시켜 홍수를 분담하는 기능을 하게 된다. 따라서 하구역 내의 치수적 안전성 확보를 위해서는 연결수로에 대한 홍수분담능력을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 연결수로의 통수능에 따른 홍수위 저감효과를 수치해석을 통해 분석하였다. 해석에는 Delft3D를 활용하였으며 해석기간은 배수갑문의 방류가 어려워 최대홍수위가 발생되는 소조기로 설정하였다. 새만금종합개발계획상의 토지이용계획에서는 3개의 연결수로가 계획되어 있으나 연결수로에 의한 홍수위저감효과를 검토하기 위해 해석을 단순화하여 가장 폭이 넓은 수로 1개만 운영되도록 설정하였다. 연결수로의 폭은 동일하게 하고 하상고를 EL.-15m~EL.-3m까지 2m 단위로 변화시켜 다양한 통수능 조건에서의 홍수저감효과를 검토하였다. 수치해석 결과 연결수로의 통수능이 감소하면 두 수계간의 수위차가 증가하면서 배수갑문지점에서의 최대수위도 증가하며, 동일한 수위차라 하더라도 통수단면적에 따라 유속의 영향으로 홍수위 저감효과도 변화한다는 것을 확인하였다. 또한, 통수단면적이 증가하더라도 홍수위 저감효과가 발생하지 않게 되는 통수단면적도 분석하여 제시하였다. 본 연구결과는 향후 연결수로 설계시 기초자료로 활용될 수 있으며, 준설로 인한 공사비를 최소화하면서 홍수위 저감효과는 극대화할 수 있는 최적 연결수로를 설계할 수 있을 것으로 기대된다. In the estuary where the structure such as river-mouth weir has been installed, the flow is developed very complicatedly due to river water from upstream, tide of the sea and floodgate operation. Especially, if basin outlets more than one exists in one estuary, the boundary conditions will be significantly more complex form. Saemangeum(SMG) project area in Korea is the most typical example. There are Mankyung river and Dongjin river in upstream. The water of them inflows into SMG project area. In the downstream, river flow was drained from inland to sea over the SMG sea dike through the sluice. The connecting channel was located between Mankyung and Dongjin basins. It functions not only as transportation by ship in ordinary period but also as flood sharing by sending flood flow to each other in flood period. Therefore, in order to secure the safety against flood, it is very important to understand the flood sharing capacity for connecting channel. In this study, the flood control effect was analyzed using numerical simulation. Delft3D was used to numerical simulation and simulated period was set up with neap tide, in which the maximum flood stage occurred due to poor drainage. Actually, three connecting channels were designed in land use plan of the SMG Master Plan, but they were simplified to a single channel for conciseness of analysis in this study. According to the results of numerical analysis, the water level difference between two basins was increased and the maximum flood stage at dike sluice was also upraised depending on decrease of conveyance. And the velocity induced by same water level difference was decreased when the conveyance became smaller. In certain conveyance above, there was almost no flood control effect. Therefore, if the results of this study are considered for design of connecting channel, it will be expected to draw the optimal conveyance for minimizing dredging construction cost while maximizing the flood control effect.

임의형상 파샬플륨에 대한 무차원 유량공식 산정

김수영,이승오,Kim, Sooyoung,Lee, Seung Oh 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.5

유량측정방법 중에서 파샬플륨을 이용하는 방법은 유속이 매우 느리거나 토사유입이 많은 지점에서 상대적으로 유리하다. 국제표준화기구(ISO : International Organization for Standardization)에 파샬플륨의 규모별 규격화된 경험식이 제시되어 있지만, 규격을 따르지 않는 파샬플륨에 대한 수리실험이나 수치모의를 통한 연구는 다소 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 ISO 규격 파샬플륨에 대하여 경험식과 수치모의를 비교하여 파샬플륨에 대한 수치모의의 적정성을 검토하였고 현장 여건 등의 이유로 ISO 규격을 따르지 않는 파샬플륨은 유량산정공식을 얻기 위해서 수리실험을 수행해야만 했다. 이러한 임의형상의 파샬플륨에 대하여 동일 조건의 수리실험 및 수치모의 결과를 비교 검토하였다. 그 결과 수치모의가 파샬플륨의 수심과 유량을 적절하게 모의하고 있음을 확인하였다. 이 결과를 이용하여 임의형상에 대한 무차원 유량산정공식을 도출하였으며, 식을 통해 산정된 값과 실험값을 비교하였다. 그 결과 오차는 최대 2.3%로 나타났다. 파샬플륨의 규모결정시 실제 지형과 유입부 형상 등을 고려한 수치모의를 수행한다면 수치모의에 기초한 유량산정공식을 쉽게 도출 할 수 있을 것이다. 또한, 복잡한 수행과정으로 인해 오차가 발생하기 쉬운 수리모형실험을 경제적으로 보완할 수 있을 것으로 판단된다. Parshall flume is more practical one of hydraulic structures for measuring flowrate in open channels and also has more advantages when the magnitude of flow velocity is relatively lower or much more sediments are brought from upstream. International Organization for Standardization (ISO) has suggested the empirical formulas standardized by the sizes and dimensions of Parshall flume. However, the related studies using the numerical simulations and experiments are relatively rare. Therefore, in this study, it was examined whether the numerical simulation was adequacy for reproducing the hydraulic characteristics of Parshall flume as much as laboratory experiments by comparing the results from numerical simulations and empirical equation. And for arbitrary Parshall flume, that is unlisted in the ISO standards due to environmental conditions, constructional difficulties etc, thus, the hydraulic experiments should be conducted to obtain the empirical formulas for it, the results from numerical simulations were compared with those of laboratory experiments. Consequently, it was convinced that the numerical simulation about Parshall flume was simulated appropriately instead of experimental approach. And the dimensionless discharge equation of arbitrary ones was suggested using the results of numerical simulations, and the equation was validated by comparing with laboratory experimental results showing the maximum relative error of 2.3%. If the actual topography, the shape of inlet and submerged flow, which is excluded in this study, were carefully considered, it would be possible to supply a simple empirical discharge equation based on numerical results. Also, it can replete hard works for hydraulic experiment being error-prone with complex procedures to a minimum of economic effort.

제방붕괴시 하도 Froude수 변화에 따른 붕괴유량 산정 수리모형실험

김수영,정녕진,정석일,이승오,Kim. Sooyoung,Jeong. Nyeong Jin,Jung. Seok Il,Lee. Seung Oh 한국방재학회 2012 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2012 No.1

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.

Dual-loop EGR과 VGT가 장착된 디젤엔진 Air-path 시스템에서 저압 EGR 루프의 압력 상태량 추정 방법

김수영(Sooyoung Kim),진효민(Hyomin Jin),최세범(Seibum Choi) 한국자동차공학회 2014 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2014 No.5

This paper deals with an estimatin method for pressure states such as turbine outlet pressure and compressor inlet pressure in LP(low pressure) EGR (exhaust gas recirculation) loop of a turbocharged diesel engines have been commonly equipped with dual-loop EGR system and VGT. In accordance with the development of the engine configuration, precise control methods have been required. Even though information about pressure states consisting of LP EGR loop are essential for precise control of the air-path system with dual-loop EGR system, mass-produced engines does not include sensors for measuring those pressure states yet. Hence, this paper suggests a simple estimation method of turbine outlet pressure and compressor inlet pressure making best use of mass-produced sensors including MAF(mass air flow) sensor. The estimation method is verified through comparing with experimental data of a 6,000cc heavy-duty diesel engine.

이전소득의 독거노인가구 빈곤경감 효과 비교

김수영(Kim, Sooyoung),이강훈(Lee, Kanghoon) 한국노년학회 2009 한국노년학 Vol.29 No.4

2008년 기초노령연금제도가 시행되면서 공적 노후소득보장의 근거가 마련되었다. 하지만 아직 기초노령연금은 보조수당의 범위를 벗어나지 못하고 있어 소득보장제도로서의 핵심적인 역할을 하기에는 미흡한 수준이며, 경제적 자립이 어려운 노인들은 총소득 중 여전히 사적이전소득 의존율이 높을 것으로 예상된다. 따라서 경제활동이 원활하지 못하거나 공적소득보장제도의 적용을 제대로 받지 못하는 노인가구의 빈곤율은 노인이 아닌 가구에 비해 더 높을 것이다. 본 연구에서는 공적이전소득이 노후 생활보장의 핵심적인 수단이 되어야 한다는 전제에서 공적이전소득과 사적이전소득이 노인가구의 빈곤을 어느 정도 경감시키는가를 비교해 보았다. 특히 노인인구 중에서도 상대적으로 더 취약한 독거노인가구를 대상으로 하여 공적 및 사적 이전소득의 빈곤경감 효과를 비교분석함으로써 공적 소득보장제도의 중요성을 검증하였다. 연구대상은 65세 이상 혼자 사는 독거노인가구이며, 분석자료는 통계청의 가계조사 중 2006년-2008년의 자료를 활용하였다. 독거노인가구의 빈곤정도와 이전소득의 빈곤경감 정도를 상대적으로 파악하기 위해 우리나라 전체인구 및 전체 노인가구의 빈곤율과 비교하였고, 독거노인가구에 속한 하위집단의 빈곤정도와 이전소득의 빈곤경감 효과를 살펴보기 위해 성별, 연령, 경제활동 여부 등 인구사회학적인 특성별로 구분하여 분석하였다. 분석결과는 다음과 같다. 첫째, 노인가구 전체의 빈곤율은 기초노령연금 및 장기요양보험제도가 시행된 2008년 이후에도 전년대비 감소하지 않았다. 둘째, 독거노인가구를 포함한 노인가구에서 두 가구 중 한 가구는 절대빈곤상태에 놓여 있으며, 특히 독거노인가구 중 여성, 비근로, 저학력, 고령, 농어촌 노인가구의 빈곤율이 상대적으로 더 높았다. 셋째, 독거노인가구의 빈곤감소에서 공적이전에 의한 빈곤감소효과가 조금씩 증가하는 추세이지만, 여전히 사적이전에 의한 빈곤감소가 공적이전에 의한 빈곤감소보다 더 크게 기여하였다. 넷째, 공적이전효과 중에서는 생계비 지원 등의 사회보장 수혜효과가 공적연금효과보다 더 큰 것으로 나타났다. As the basic old-age pension system was enforced in 2008, the base for old-age income security was founded. However, due to the basic old-age pension played a minor role as assistant allowance, it did not reach to sufficient level to cover full income security system. It is estimated that the dependency on private transfer income among the elderly who are difficult to be economically independent is still high. Therefore the poverty rate of the elderly households, who are not economically active or who are not protected by old-age income security system, is more likely to be higher than that of non-elderly households. Based on the assumption that public transfer income system should become a central means of old-age life guarantee, this study examined the poverty mitigation effects among the elderly households by comparing the private transfer income and the public transfer income. For this purpose, we selected single-elderly-households who have been considered the most vulnerable to poverty. We used 2006- 2008 Household Income and Expenditure Survey dataset that contained single-elderly who were older than 65 years old. To understand the conditions of poverty among single-elderly-households and the degree of poverty-reducing effect originated from income transfer system, we compared the poverty rates of total households and the whole elderly households. Next, we analysed the poverty of the single-elderly-households by social demographic factors such as gender, age, and economic activity. Our major findings are as follows: First, the poverty rate of the whole elderly households were not reduced, even though the basic old-age pension and long-term care management system were enforced in 2008. Second, half of the elderly households including single-elderly-households belonged to the absolute poverty line. Relatively higher level of poverty among the single-elderly-households was found especially those who were female, unemployed, low-educated, older, and rural single-elderly-households. Third, the effect of the public transfer income on mitigating the single-elderly-households poverty showed a little progress. However, even greater poverty reducing effect was found by the private transfer income system. Fourth, in a group of the public transfer systems, the public assistance such as supporting living costs contributed more to reduce poverty of the elderly population than the public pension system did.

증강현실용 디스플레이 기술에 나타나는 체험요소에 관한 연구

김수영(Kim, Sooyoung),이재환(Lee, Jaehwan) 한국디지털디자인협의회 2014 (사)한국디지털디자인협의회 conference Vol.2014 No.5

블록터보부호를 이용한 위성통신시스템에서의 적응형 부호화 방식

김수영(Sooyoung Kim),곽지혜(Ji hye Gwak),이수인(Soo In Lee) 한국통신학회 2000 한국통신학회 학술대회 및 강연회 Vol.2000 No.5

Source-Aided 채널 코딩 방식에서 RS 서브코드를 사용한 비트수저감 음성의 비 균일 에러 방지 기법에 대한 연구

김수영(Sooyoung Kim Shin) 한국정보과학회 1997 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.1997 No.4

제방붕괴 형상의 비대칭성에 따른 붕괴흐름의 영향 분석

김수영(Sooyoung Kim),최서혜(Seo-hye Choi),이승오(Seung Oh Lee) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.5

지구온난화 및 이상기후의 영향으로 극한홍수의 발생확률 및 규모가 증가함에 따라 수공구조물의 붕괴위험도 함께 증가하고 있다. 대표적인 수공구조물인 제방의 붕괴 시 막대한 붕괴유량이 제내지로 유입되어 많은 침수피해를 발생시킨다. 이러한 피해를 예측하기 위해 붕괴유량을 정확히 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 제방붕괴단면의 비대칭성에 따른 붕괴유량의 변화를 분석하였다. 수리실험결과를 통해 제방의 붕괴가 진행됨에 따라 붕괴단면의 비대칭성이 어떻게 변화하는 지 BASD를 계산하여 분석하였다. 그 결과, 붕괴유량과 BASD의 관계를 도출할 수 있었다. 또한, 3차원 수치모의를 통해 동일 한 조건하에서 붕괴단면의 비대칭성에 따른 붕괴유량의 차이를 비교하였다. 이는 기존에 침수면적을 예측하기 위해 사용한 붕괴단면의 직사각형 가정은 붕괴유량이 과다하게 산정됨을 알 수 있었고 붕괴단면의 BASD에 따라 붕괴부에서 간섭현상이 발생하여 붕괴유량이 감소하는 것으로 나타났다. 범람 수치모의 시 제방붕괴 단면의 BASD를 고려하여 보다 정확한 붕괴유 량을 산정한다면 정확한 예상침수면적을 도출할 수 있을 것으로 기대된다. The risk of collapse in hydraulic structures has become more elevated, due to the increased probability and scale of flooding caused by global warming and the resulting abnormal climatic conditions. When a levee, a typical hydraulic structure, breaks, an enormous breach flow pours into the floodplain and much flood damage then occurs. It is important to accurately calculate the breach discharge in order to predict this damage. In this study, the variation of the breach discharge with the asymmetry in the cross-section of the levee breach was analyzed. Through hydraulic experiments, the cross-section of the breach was analyzed during the collapse using the BASD (Bilateral ASymmetry Degree), which was developed to measure the degree of asymmetry. The relationship of the breach discharge was identified using the BASD. Additionally, the variation of the breach flow measured by the BASD was investigated through a 3-D numerical analysis under the same flow conditions as those in the experiment. It was found that the assumption of a rectangular breach cross-section, which is generally used for the estimation of the inundation area, can cause the breach discharge to be overestimated. According to the BASD, the breach flow is decreased by the interference effect in the breach section of the levee. If the breach flow is calculated while considering the BASD in the numerical analysis of the flooding, it is expected that the predicted inundation area can be estimated accurately.