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방조제 체절시 사석 및 돌망태의 적정규모 산정을 위한 매뉴얼 개발 Ⅰ. 이론 및 모형의 검증
송현구,김종규,황인찬 한국해안,해양공학회 2009 한국해안해양공학회 논문집 Vol.21 No.2
This paper focuses on the attempt to manual application for optimization structural scale of stone and Gabion at the closing gap of sea dike. The manual was developed through hydraulic model experiment that measured the critical velocity of sill-crest, bottom protection and dam-face at the final closure of Saemangeum sea dike, and through the comparison and verification of critical velocity for each scale calculated by existing empirical formula. Also, the critical velocity when rocks are used together with gabion is measured to add to the manual, which is an initial attempt that had not been executed before. The manual proposes the appropriate structural scale according to the measured critical velocity per day during the final closure period of Saemangeum sea dike, and its application was appraised highly after the completion of the final closing. 방조제 시공구간의 사석 및 돌망태의 적정규모를 산정하기 위한 매뉴얼을 개발하였다. 본 매뉴얼은 새만금 방조제 끝막이 구간의 상고공, 바닥보호공, 1차 사석재 구간을 대상으로 한 재료의 이동한계유속을 측정한 수리모형실험 결과와 기존의 경험공식에서 산정되는 규모별 이동한계유속의 비교 및 검증을 통해 개발되었다. 또한 현재까지 수행되지 않았던 사석과 돌망태를 혼용할 경우에 대하여도 이동한계유속을 측정하여 매뉴얼에 추가하였다. 본 매뉴얼은 새만금방조제 끝막이 기간 동안 발생유속에 대한 일별로 시공구간별 적정규모를 제시하였으며, 새만금방조제 끝막이가 끝난 후 그 적용성이 상당히 높게 평가되었다.
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방조제 체절시 사석 및 돌망태의 적정규모 산정을 위한 매뉴얼 개발 Ⅱ. 현장적용
송현구,김종규,황인찬 한국해안,해양공학회 2009 한국해안해양공학회 논문집 Vol.21 No.2
본 연구에서는 수리모형실험 결과 및 기존 경험식의 비교검증을 토대로 개발된 사석 및 돌망태 규모를 산정하기 위한 매뉴얼을 이용하여 새만금 방조제 끝막이 공사기간 동안 사전에 예측된 일별, 매시간별, 발생유속 자료를 이용하여 발생유속에 따른 사석규모와 사석규모의 한계유속 초과시 적절한 돌망태의 혼용율을 시공현장에 제공하였다. 또한 시공에 따른 수심변화를 고려하여 수심별 사석규모도 제공하였다. 개발된 매뉴얼을 통해 발생유속에 따른 사석 및 돌망태 규모와 사석과 돌망태의 적정혼용율을 제시함으로써 시공에 따른 재료(사석 및 돌망태)의 유실을 최소화하여 성공적인 끝막이가 될 수 있도록 하였으며, 개발된 매뉴얼의 적용성을 입증하였다 This research utilized the manual to calculate the structural scale of stone and gabion, which was developed through comparison and verification of the results drawn by hydraulic model experiment and existing empirical formula. Appropriate structural scale of stone according to the construction site when the critical velocity was exceeded, utilizing the previously expected and recorded data on current velocity per day and per hour during the final closure period for Saemangeum sea dike. Also,the scale of rocks was presented, considering the altercation in water depth according to the construction. The developed manual offered appropriate rate of mixed use of stone and gabion that suits various flow velocities, which will minmize any loss of stone-gabion and contribute to successful final closure, and proved the utility and application of the manual.
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송현구 ( Hyun Gu Song ),정재상 ( Jae-sang Jung ),정석일 ( Seok-il Jeong ),유임도 ( Im Do Ryu ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-
물넘이 하류부 감세공의 능력을 검토하기 위해 수리모형실험을 통해 에너지 감세율을 계산하였다. 감세공 상류측의 물넘이는 Radial 게이트 11련이 설치된 향후 구축 예정인 예당저수지 물넘이를 대상으로 하였다. 예당저수지의 물넘이는 가장 낮은 감세공 높이를 기준으로 길이 165 m, 접근수로 바닥고 10.5 m, 물넘이 마루높이 13.1m 이다. 감세공 능력 검토를 위한 수리모형은 1/35 축척으로 제작하였다. 감세공의 정수지 폭은 190 m 이며, 슈트 블록 천단 표고 6.4 m, end sill 표고 6.5 m 로 구성되었다. 감세공은 길이 및 높이에 따라 크게 4가지 안에 대해 검토하였다. 1안은 감세공의 길이가 58 m, 바닥고가 3.5 m이며, 2안은 감세공 길이 58 m, 바닥고 0 m, 3안은 감세공 길이 52 m, 바닥고 3.5 m 이며, 1, 2, 3안은 모두 슈트블록이 설치되었다. 4안은 감세공 길이 58 m, 바닥고 3.5 m이며 슈트블록이 설치되지 않은 안이다. 에너지 감세율은 물넘이 상류부의 유속 및 수위에 따른 전수두와 감세공을 통과한 하류부의 평균유속 및 수위를 이용하여 계산하였다. 상류부의 유량은 원형에서 5,062 ㎥/s 이며,모형에서는 0.698 ㎥/s 이다. 하류측의 경계 수위조건은 13.48 m이다. 검토결과 에너지 감세율은 3안에서 21.6%로 에너지 감세가 가장 많이 되는 것으로 나타났으며, 1안 20.9%, 2안 19.0%, 4안 18.7% 순으로 나타났다. 감세공의 길이가 가장 길고, 깊이가 가장 깊은 2안은 급경사수로의 빠른 유속을 약 65.5%로 크게 감소시켰으나, end sill 을 타고 흐르는 연직방향의 흐름과 와류에 의해 수위가 높게 측정되어 에너지 감세율은 상대적으로 크게 나타나지 않았다. 슈트블록을 제거한 4안의 경우 에너지 감세율이 가장 낮은 것으로 나타났으나 3안과 비교했을 때 차이는 약 3%로 크지 않았다. 즉, 감세공의 길이보다는 깊이와 슈트블록의 설치 유무가 에너지 감세율에 보다 큰 영향을 주는 것으로 나타났다.
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방조제 체절시 사석 및 돌망태의 적정규모 산정을 위한 매뉴얼 개발 -II. 현장적용-
송현구(Song, Hyun-Gu),김종규(Kim, Jong-Kyu),황인찬(Hwang, In-Chan) 한국해안해양공학회 2009 한국해안해양공학회 논문집 Vol.21 No.2
본 연구에서는 수리모형실험 결과 및 기존 경험식의 비교검증을 토대로 개발된 사석 및 돌망태 규모를 산정하기 위한 매뉴얼을 이용하여 새만금 방조제 끝막이 공사기간 동안 사전에 예측된 일별, 매시간별, 발생 유속 자료를 이용하여 발생유속에 따른 사석규모와 사석규모의 한계유속 초과시 적절한 돌망태의 혼용율을 시공현장에 제공하였다. 또한 시공에 따른 수심변화를 고려하여 수심별 사석규모도 제공하였다. 개발된 매뉴얼을 통해 발생유속에 따른 사석 및 돌망태 규모와 사석과 돌망태의 적정혼용율을 제시함으로써 시공에 따른 재료(사석 및 돌망태)의 유실을 최소화하여 성공적인 끝막이가 될 수 있도록 하였으며, 개발된 매뉴얼의 적용성을 입증하였다. This research utilized the manual to calculate the structural scale of stone and gabion, which was developed through comparison and verification of the results drawn by hydraulic model experiment and existing empirical formula. Appropriate structural scale of stone according to the construction site when the critical velocity was exceeded, utilizing the previously expected and recorded data on current velocity per day and per hour during the final closure period for Saemangeum sea dike. Also, the scale of rocks was presented, considering the altercation in water depth according to the construction. The developed manual offered appropriate rate of mixed use of stone and gabion that suits various flow velocities, which will minimize any loss of stone-gabion and contribute to successful final closure, and proved the utility and application of the manual.
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송현구 ( Hyun-gu Song ),김종규 ( Jong-kyu Kim ),조권상 ( Kwon-sang Cho ),최인규 ( In-kyu Choi ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-
해수면 상승은 1992년 IPCC에 의해 설정된 시나리오 IS92a(Best Estimate), IS92e(High Estimate)에 의거2100년까지 각각 50cm, 100cm 증가하는 것으로 추산하였다. 지구온난화에 따른 해수온도의 상승은 태풍의 강도 및 발생빈도를 증대시키고, 더욱 강력해진 Super Typoon이 우리나라를 통과할 가능성이 높아지고 있는 실정이다. 해수면상승과 태풍 및 강우의 비정상적인 기상변동 현상으로 인한 악영향은 일부 도서국가나 해안을 가지고 있는 국가들의 저지대에서 국토손실의 형태로 나타나고 있으며, 네덜란드, 독일 및 한국과 같이 바다를 막아 해수면 이하의 저지대를 개발하는 국가에게는 매우 심각한 피해를 입힐 가능성이 점차 커지고 있다고 할 수 있다. 해일피해를 입은 방조제의 대표적인 사례는 충남 보령군에 위치한 남포간척사업지구로 1989년 8월 30일과 9월 17일 2차에 걸쳐 서해안 충남 일대에 발생한 저기압골에 따른 기상조위와 폭풍 등 최악의 요소가 상승 작용한 이상파랑이 방조제를 직각방향으로 강타하여 약 1.7m를 월파하면서 남포방조제 3,649m중 2,500m 구간의 유실 및 훼손으로 피해액은 1차시 약 27억원, 2차시 약 35억원 정도로 추정된다. 방조제 파괴원인은 기상상태에 따른 외적인 측면이 컸으며, 당초 설계는 100년빈도치를 적용하였으나, 조위편차는 당시 한국최대치인 1.27m의 2배인 2.4m(18,000년 빈도), 풍속은 24,6㎧(400년 빈도)로 남포방조제가 피해를 입은 시기까지 외해에 직접 노출된 지역에 방조제를 축조한 사례가 없어 설계에서 고려한 이상의 폭풍해일을 처음으로 경험하게 되었다. 방조제 외측에서 폭풍 및 저기압에 의한 수위상승 효과로 상부 소단까지 수위가 상승하였고, 또한 쇄파로 인한 거친 전단류가 방조제 정점을 지나 상당량 월류하였다. 이러한 결과는 처오름을 저감하기 위해 설치된 소단이 수중에 잠김으로써 월파를 저지하지 못하고 무력화되어 발생한 것으로 보이며, 지구온난화에 의한 해수면 상승과 Super Typoon에 노출시 검토가 필요하다는 것을 시사한다. 해수면 상승시 incipient breaking point는 방조제쪽으로 보다 접근하여 자유낙하가 진행되며 자유낙하하는 파의 순간적인 수충력으로 피복석의 일부분이 이격될 수 있으며, 파의 후퇴시 흡입으로 유실이 진행될 수 있으며 실제 남포방조제의 피해에서도 동일한 진행과정을 보여주었다. 따라서 방조제의 보강대책은 이러한 우려를 근본적으로 불식시킬 수 있는 방향으로 진행되어야 하며 이러한 시각에서 3가지 정도의 접근이 가능해 보인다. 첫 번째로 소단 전면부의 경사부를 더욱 확대하여 소단과 소단 사이의 경사부에서 쇄파가 진행되도록 유도하는 방법, 두 번째로 방조제 천단고를 상향 조정하여 월파 자체를 차단하는 방법, 세 번째로 방조제전면에 인공해빈을 조성하고 bumper zone을 두어 완충지를 확보하는 방안을 제언한다.
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송현구 ( Hyun-gu Song ),이용직 ( Yong-jig Lee ),박해성 ( Hae-sung Park ),조영권 ( Young-kweon Cho ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-
해수면 상승은 1992년 IPCC에 의해 설정된 시나리오 IS92a(Best Estimate), IS92e(High Estimate)에 의거 2100년까지 각각 50cm, 100cm 증가하는 것으로 추산하였다. 해수온도의 상승으로 더욱 강력해진 태풍을 Super Typoon이라 정의하고 과거 새만금 방조제를 위협했던 Irving(7910)과 Prapiroon(0012)의 이동경로를 토대로 총 10개의 Super Typoon을 선정하였다. 선정된 Super Typoon을 대상으로 수치모의를 수행하였으며 모의결과 Super Typoon에 노출시 새만금 방조제 전면해역 해수면은 최대 1m까지 상승하는 것으로 나타났다. 해양환경변화와 해수면 상승은 새만금 방조제 사면에서의 처오름과 월파에 상당한 영향을 미쳤으며, IS92a의 경우 Plunging 형태의 쇄파가 이차소단 전면부에, IS92e의 경우 Plunging 형태의 쇄파가 이차소단에서 발생하였다. 또한 쇄파로 인한 거친 전단류가 방조제 정점을 지나 상당량 월류하였다. 이러한 결과는 처오름을 저감하기 위해 설치된 이차소단이 수중에 잠김으로써 무력화되어 발생한 것으로 보이며, 지구온난화에 의한 해수면 상승과 Super Typoon에 노출시 검토가 필요하다는 것을 시사한다. Following the scenario IS92a (Best Estimate) and IS92e (High Estimate) adopted by IPCC in 1992, we assume that sea level rise will reach 50 cm and 1.0 m in case of IS92a and IS92e, respectively, by the end of 2100. After defining the Super Typhoon as violent one due to warmed sea water, we choose 10 Super Typhoon considering tracks of Irving (7910) and Prapiroon (0012), which jeopardized the Saemangum Sea Dike in the past, and proceed to numerically simulate the storm surge by Super Typhoons. It turns out that storm surge height off Saemangum Sea Dike will reach around 1.0 m once it is exposed to Super Typhoons. The sea level rise and intensified sea state due to Global warming have a profound effect on the run-up and overtopping across the coastal defense system. It is shown that plunging type wave breaking takes place just offshore the beginning of 2<sup>nd</sup> berm in a case of IS92a, and over the 2<sup>nd</sup> berm in a case of IS92e. It is also shown that very strong shear current becomes more visible as wave breaking over-tops the Saemangum Sea Dike. We believe these phenomena to be caused by submergence of 2<sup>nd</sup> berm at 4.52m MSL which nullify the alleviation of run-up by 2<sup>nd</sup> berm due to the sea level rise by storm surge and Global warming, which makes the modification of design water levels of coastal defense systems around Korean peninsula already in service inevitable.
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