3차원 수치모의에 의한 복단면 형상의 접선식 와류 유입구 수리 특성 분석

이두한(Lee, Du-Han),이동섭(Rhee, Dong Sop),김명환(Kim, Myounghwan) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.1

최근 국내에서 도심지 홍수로 인한 피해 발생이 증가하면서 차집된 다량의 강우를 일시에 배출할 수 있는 와류 유입구에 대한 관심이 증가하고 있다. 이 중 접선식 유입구는 구조가 단순하고 크기가 작아 적용성이 높으나 설 계 유량보다 작은 유량에 대해서 와류가 형성되지 못하는 단점이 있다. 본 연구에서는 이를 보완하여 새롭게 제안된 2가지 종류의 복단면형 접선식 와류 유입구의 수리 특성을 3차원 수치모의를 통해서 분석하였다. 기존에 제시된 한계 수심 이론과 자유 배수 조건 이론을 이용하여 복단면 형상의 접선식 와류 유입구의 특성을 흐름 상태, 수면형, 수심- 유량 관계, 공기 기둥 면적비 측면에서 분석하였다. 종합적인 수리 특성 분석 결과 완경사형 복단면 접선식 유입구가 최적안으로 판단되나 설계 유량이 작은 경우에는 급경사형 복단면도 가용한 것으로 나타났다. Recently the interest about the vortex intakes are rapidly increased because of its performance to drain a plenty of collected storm water at a time. The tangential intake a kind of vortex intakes is very applicable because this type is very simple and little against other types, but it has a big weakness that the vortex flow is not been rarely created below the design discharge. In this study, the characteristics of a tangential intake and two kinds of a newly suggested compound section type intake are analyzed by the 3D numerical modeling based on theories about the control shift and free drainage condition. The analysis focused on the flow condition, flow surface formation, depth-discharge relation, area ratio of air core. Based on this study, the mild-sloped compound section type intake is the optimal, but steep-sloped compound section type is also the optional for the small design discharge.

제방 침식 외력 산정 및 대응 공법 개발에 관한 연구

이두한(Lee, Du Han),김원(Kim, Won),김명환(Kim, Myounghwan),김종민(Kim, Jongmin) 대한토목학회 2017 대한토목학회 학술대회 Vol.2017 No.10

국내하천 하상재료 대표입경 조사 및 소류력과의 관계 분석

이두한 ( Du Han Lee ),손민우 ( Min Woo Son ) 한국지형학회 2011 한국지형학회지 Vol.18 No.1

본 연구의 목적은 국내 자연하천에서 하상재료의 입경과 흐름에 의한 소류력의 상관관계를 살펴보는 것이다. 하상재료의 크기를 분석하기 위해 현장에서 하상재료를 채취하고 대표입경을 산정하였다. 하천이 가지는 흐름특성은 마찰속도와 소류력으로 분석하였고, 이를 이용하여 대표입경과의 관계를 살펴보았다. 대상하천은 국내 4대 유역의 특성을 대표할 수 있는 18개 하천이며, 총 94개 지점에서 연구가 수행되었다. 소류력과 마찰속도의 산정을 위해 국내 하천의 강턱유량에 적합한 홍수빈도를 결정하였으며, 평균 연최대유량의 개념으로 생각할 수 있는 1.01년 빈도 홍수량이 가장 강턱유량에 적합하다는 결론을 얻었다. 분석 결과를 통해 국내 하천의 소류력 및 마찰속도와 하상재료 대표입경 간의 상호특성을 제시하였다. This study aims to investigate the relationship between the mean diameter of bed material and the tractive force due to flow in domestic natural rivers. To investigate the size of bed material, sampling in the field and estimation of mean diameter have been conducted. The relationship between the mean diameters and tractive force is figured out by calculating tractive force and frictional velocity. The field works have been carried out at 94 location of 18 rivers including 4 large watersheds. In order to determine the quantities of discharge used to calculate the tractive force, the various values of frequency have been estimated and tested. As a result, it is found that the 1.01 year frequency discharge is most appropriate for the bankfull discharge. From results, the relatioship between the mean diameter of bed material the tractive force is presented in this study.

바이오폴리머 혼합토 제방의 현장 적용 및 모니터링

이두한(Lee, Du Han),김명환(Kim, Myounghwan) 대한토목학회 2021 대한토목학회 학술대회 Vol.2021 No.10

프레스톤튜브를 이용한 복단면 하도의 하상전단응력 측정 및 분석

이두한(Du Han Lee),김명환(Myounghwan Kim),김원(Won Kim),서일원(Il Won Seo) 응용생태공학회 2017 Ecology and resilient infrastructure Vol.4 No.4

하도의 흐름 저항, 측벽 보정, 유사량, 하도 침식과 퇴적, 하도 설계 등의 수리학적 문제는 하상전단응력의 분포와 밀접한 관계가 있으나 하상전단응력 분포를 측정하는 것은 쉽지 않다. 본 연구에서는 간편하게 하상전단응력을 측정할 수 있는 프레스톤튜브를 이용하여 복단면의 하도의 하상전단응력 분포를 측정하고 수심비에 따른 전단응력분포 특성을 고찰하였다. 이를 위해 프레스톤튜브를 제작하여 검정실험을 통해 검정식을 개발하였다. 실험은 5가지 수심비 조건에 대해서 수행하여 전단응력분포를 측정하였다. 복단면 하도의 전단응력분포 특성은 기존 실험연구와 대체로 일치하였으며, 레이놀즈수 증가로 발생하는 전단응력의 변동성, 주수로 전단응력의 변곡점 형성, 홍수터 접합부 부근 전단응력 분포 특성 등에서 차이점을 확인하였다. 본 연구를 통해 프레스톤튜브를 이용한 하상전단응력측정 적용성을 확인하였으며 레이놀즈수와 수심비에 따른 복단면 하도의 전단응력분포 특성을 제시하였다. Hydraulic issues such as flow resistance, side wall correction, sediment, erosion and deposition, and channel design have close relation with distribution of bed shear stresses but the measurement of the distribution of bed shear stresses is not easy. In this study the Preston tube which makes possible relatively simple measurement of bed shear stresses is used to analyze the characteristics of bed shear distribution in compound open channels with different depth ratio. The Preston tubes are made and calibrated to develop the calibration formula and then they are applied to measure bed shear stress distribution in 5 cases depth ratio condition of compound channels. The results are compared with former experiment data, and characteristics of bed shear stress distributions are studied with different channel scales and Reynolds numbers. Although bed shear distributions with depth ratio show overall agreement with former studies, some differences are verified in bed shear variation, formation of inflection point in main channel, and distribution near floodplain junction which are due to high Reynolds number. Through the study applicability of the Preston tubes are also verified and characteristics of bed shear distribution in compound channels are suggested with Reynolds number and depth ratio.

식생매트의 토양손실 측정을 위한 지상 LiDAR의 적용성 검토

이두한(Du Han Lee),김명환(Myounghwan Kim) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회 학술대회 Vol.- No.-

식생매트는 제방, 둑의 토양손실을 방지하기 위해 사용되는 재료중 하나로 일반적으로 천연재료 또는 합성섬유를 이용하여 매트구조를 형성하고 식생의 활착이 유도되도록 제작된다. 하지만 식생이 활착되기 이전까지의 식생매트는 일반적으로 사용되는 호안블록 등에 비해 유수에 매우 취약하며, 따라서 식생이 활착되기 이전까지 식생매트의 사면 보호능력은 식생매트의 성능을 결정하는 매우 중요한 기준이 된다. 그러나 국내에서는 식생매트 자체 재료의 인장력에 관한 기준은 있으나 실제 토양손실 등의 관한 기준이나 평가는 아직까지 전무하다. 본 연구에서는 식생매트의 성능을 평가할 수 있는 미국 재료시험협회(ASTM) 기준에 의한 토양손실 측정을 위해 현장 지형 계측에 사용되는 지상 LiDAR(Light Detection And Ranging)를 식생매트 실험전후의 하상 측량에 사용하여 적용성을 검토하였다.

[바이오폴리머 제방 시리즈 2] 실규모 실험에 의한 바이오폴리머 하천제방의 내침식성능 평가

이두한(Du Han Lee),김명환(Myounghwan Kim),우효섭(Hyoseop Woo) 대한토목학회 2021 대한토목학회지 Vol.69 No.7

Flow 3D를 이용한 다목적 수로 터널의 마찰 손실 산정

이두한(Du Han Lee),김정환(Jung Hwan Kim),정건희(Gunhui Chung) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.3

본 최근 지구의 온난화로 인하여 극한 홍수가 자주 발생하고 있으며, 기존 도시 유역의 우수배제시설 용량부족 등으로 도시홍수가 빈번하게 발생하고 있으므로, 주요 범람지역의 홍수량을 우회하거나 저류하여 홍수를 방지하기 위한 수로터널의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 교통기능과 수로기능을 동시에 갖춘 다기능 수로 터널의 설계 기준을 개발하기 위한 수리 실험 및 Flow3D를 이용한 수치모의을 수행하였다. 수치모의결과 동일한 수로 터널 구간 내 발생하는 마찰손실의 크기는 수치모의로 도출된 마찰손실이 이론적으로 계산한 마찰손실보다 더 크게 발생함을 관측하였으며, 이는 수로의 형상이 비원형인 경우에는 관의 기하학적 형상에 의한 흐름구조의 변화로 추가적인 마찰손실이 발생하는 것이 원인으로 판단된다. 마찰손실의 증가는 난류보다 층류에서 두드러졌다. 따라서 터널의 홍수량 흐름 시 마찰손실계수가 터널의 형상에 좌우되며, 실무에서 정확한 설계를 위해 방수로 터널의 형상을 주의 깊게 고려해야 한다는 결론을 내렸다. 이는 실제 방수로 터널 설계에 활용될 수 있는 기본 정보를 제공할 수 있을 것으로 보인다. The extreme floods recently are have been attributed global warming, The development of a canal tunnel to prevent floods by making a bypass or undercurrent to flood discharge in a major flooding area is required because urban flooding in heavy rainfall occurs frequently, increasing the impermeability according to lack of capacity in sewage to urbanization by the existing urban basin. In this study, a numerical simulation was performed to support design standards for a multi-purpose waterway tunnel combined road tunnel of canal tunnel. The numerical simulation showed that the size of the friction loss occurring in the tunnel section of the same channel occurred more than the theoretically calculated frictional loss derived from the numerical simulations. This is probably due to the additional frictional loss caused by the change in the flow structure due to the geometry of the pipe when the shape of the channel is non-circular. The increase in friction loss was more pronounced in the laminar flow than in the turbulent flow. Depending on the shape of the conduit, the friction loss should be adjusted for accurate flow calculations. This result can provide the basin information about the design of flood by a pass conduit.

바이오폴리머 혼합토를 이용한 자연형 제방호안 조성기술

이두한(Lee, Du Han),김명환(Kim, Myounghwan) 대한토목학회 2020 대한토목학회 학술대회 Vol.2020 No.10

하천 수질 개선을 위한 박층류 하도의 설계 및 적용

이두한(Lee, Du Han),김명환(Kim, Myounghwan),김원(Kim, Won) 대한토목학회 2017 대한토목학회 학술대회 Vol.2017 No.10