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.

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>

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>

해수면 상승을 고려한 하천 외수위 결정에 관한 연구

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

지구온난화로 인한 바닷물의 열팽창, 빙하의 해빙 등으로 지구의 해수면은 매년 약 2.0mm/yr의 속도로 상승하고 있다. 그러나 해안에 인접한 하천을 설계할 시 기준이 되는 외수위는 과거 관측된 조위 값으로부터 4대 분조 및 조화상수를 분석하여 결정된다. 따라서, 외수위는 구조물의 설계빈도에 상응하는 해수면의 상승속도를 감안해야 할 필요가 있다고 사료된다. 본 연구에서는 국립해양조사원에서 운영하고 있는 47개소의 조위관측소를 대상으로 관측개시일부터 2015년까지 시단위로 조위자료를 수집하였다. 우리나라를 크게 서해, 남해, 동해, 제주 총 4개의 해역으로 구분하여 연별 변동추이 및 연평균 상승률 분석을 수행하였다. 그리고 기존 설계된 해안에 인접한 하천의 외수위를 검토하였다. 추후 국지적 해수면상승의 원인규명 및 외수위 고려 시 기초자료로 활용될 것으로 판단된다. The sea level of the Earth is rising approximately 2.0mm per year (global average value) due to thermal expansion of sea water, melting of glaciers and other causes by global warming. However, when it comes to design a river, the standard of design water level is decided by analyzing four largeness tide value and harmonic constant with observed tidal water level. Therefore, it seems the external water level needs to consider an increasing speed of the seawater level which corresponds to a design frequency. In the present study, the hourly observed tidal water level targeting 47 tidal stations operated by Korea Hydrographic and Oceanographic Administration (KHOA) from beginning of observation to 2015 per hour has been collected. The variation of monthly and yearly and increasing ratio have been performed divided 4 seas such as the Southern, East, Western, and Jeju Sea. Also, the external water level existing design for rivers nearby a coast was been reviewed. The current study could be used to figure out the cause of local seawater rise and reflect the external water level as basic data.

RCP 시나리오 기반 밀양댐 미래 유입량 산정 및 결과분석

추태호(Choo, Tai-Ho),고현수(Ko, Hyun Soo),윤현철(Yoon, Hyeon Cheol),노현석(Noh, Hyun-Suk),손희삼(Son, Hee Sam) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.5

우리나라는 여름철에 강수량이 집중되고 동고서저형의 지형을 가지고 있다. 이러한 지형과 조건을 가진 나라는 기본 적으로 하드웨어적인 대책이 뒷받침되어야 한다. 하지만 점차 그 적지는 감소하고 있고 국가 수자원 정책에 대한 시민 및 언론의 반발은 거세지고 있는 상황에 처해있다. 이러한 상황에서 기후변화는 수자원에 많은 영향을 주고 밀접한 관계를 가지 고 있다. 따라서 본 논문에서는 기상청 기후변화 시나리오인 RCP 4.5와 8.5 시나리오를 검·보정한 SWAT모형에 적용하여 밀양다목적댐 유역의 미래 유입량을 산정하고 이에 대한 분석 결과를 바탕으로 댐을 운영하는데 있어 미래 방향을 제시하였 다. 기존의 봉우리형 강우패턴에서 겨울철에도 비가 오는 평탄한 형상으로 변화할 것으로 예측되었다. 따라서 기존의 운영룰 에서 변화하는 강우 패턴에 맞는 방향으로 댐의 운영룰을 수정하고 이에 대처할 수 있는 방안의 마련이 필요할 것으로 판단 된다. The Korea Academia-Industrial cooperation Society. The Korea Academia-Industrial cooperation Society. In Korea, the territory has east high west low type and the rainfall is concentrated in the summer season. A nation having these topography and precipitation condition like Korea has to basically needs support of hardware alternatives. However, the right places decrease gradually and the resistance of the public opinion for national water resources policy stiffens gradually. The climate change has an effect in water resources fields and has a close relation. In the present study, therefore, future inflow of Miryang multipurpose dam basin is estimated by using SWAT model applied RCP 4.5 and 8.5 scenarios of "Korea Meteorological Administration" and considering the results, the future direction is purposed to operate the dam. As a result, the rainfall pattern is changed from traditional peak form to flat form. The dam operation rule in accordance with changing precipitation pattern has to be modified from the conventional operation rule and a new plan has to be established to meet a situation.

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 개념에 의한 유량측정기법에 관한 연구

추태호(Choo Tai Ho),옥치율(Ok Chi Youl),이승관(Lee Seoung Kwan),제성진(Je Sung jin) 한국콘텐츠학회 2007 한국콘텐츠학회 종합학술대회 논문집 Vol.5 No.1

엔트로피 개념을 이용하여 최대유속의 발생지점 및 지형학적 형상에 관계없이 이론적으로 2차원 유속분포를 완전하게 나타내고 그 타당성이 입증된 Chiu의 유속공식을 이용하여 개발된 효과적인 유량측정 및 분석방법을 제시하고자 한다. 이 방법은 기존의 유량측정 성과를 이용하여 평균유속과 최대유속 사이의 관계에서 한 단면의 엔트로피 파라미터 M이 결정된다. 하천의 횡단면은 이 엔트로피 파라미터에 대응하는 평형상태에 도달하려하고, 또한 이 평형상태를 지속적으로 유지하려고 하기 때문에 이 엔트로피 파라미터 M값이 결정되면 최대유속이 발생하는 지점에서의 유속측정만으로 평균유속을 구할 수 있고 이로부터 간단히 유량을 측정할 수 있다는 것이다. 또한 엔트로피개념에 의하면 한 지점에 대한 엔트로피 파라미터 M이 결정되면 최대유속 발생지점에서 표면유속의 측정만으로 단면전체의 유량을 쉽게 구할 수 있다. 그리고 엔트로피 개념과 전자파표면유속계를 접목시켜 간편한 유량측정방법을 제시하고자 한다. Chiu's equation presented is also efficient and applicable in estimating the discharge in high flows that are very difficult or impossible to measure before, due to technical or theoretical reasons. This method can drastically reduce the time and cost of measurement, regardless of the irregularity in the geometrical shape. With Microwave Water Surface Velocity Meter, An entropy based method for determining the discharge in the rivers can be used to develop real-time discharge measurement system (RDMS) which can carry out the real-time inflow hydrograph.

실시간 유량 측정 시스템 개발에 관한 연구(RDMS)

추태호(Choo Tai Ho),옥치율(Ok Chi Youl),제성진(Je Sung jin),이승관(Lee seoung Kwan) 한국콘텐츠학회 2007 한국콘텐츠학회 종합학술대회 논문집 Vol.5 No.1

본 엔트로피 개념이 도입된 표면유속을 이용한 유량 측정방법은 그동안 측정이 매우 어렵거나 불 가능했던 홍수 시 고 유량을 산정 하는데 유효하게 적용할 수 있으며, 측정비용 및 시간을 엄청나게 줄일 수 있는 장점을 갖고 있다. 더욱이 전자파 표면 유속계와 함께, 실시간 유입 수문곡선을 만들 수 있는 실시간 유량 측정 시스템을 개발하는데 사용될 수 있다. An entropy based method for determining the discharge using only surface velocity in the rivers has been developed. The method presented is also efficient and applicable in estimating the discharge in high flows during the flood season that are very difficult or impossible to measure before, due to technical or theoretical reasons. The method can drastically reduce the time and cost of measurement. With Microwave Water Surface Velocity Meter, An entropy based method for calculating the discharge using only surface velocity can be used to develope real-time discharge measurement system (RDMS) which can carry out the real-time inflow hydrograph.

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.