R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201919CTAP-C143545-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 극한홍수 대응 다기능보 안정성 강화를 위한 초고속 흐름(5 m/s 이상)에서의 바닥전단응력 첨단계측 및 제트세굴 방지 원천 기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2018-04-17 ~ 2019-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 박재현 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
8명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 220,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 220,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 370,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 370,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 인제대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
- 하천설계기준(한국수자원학회, 2009)에서는 중소하천의 일반적인 소규모 보를 대상으로 기준을 제시하고 있어 대하천에 적용된 중규모 이상의 보 구조물(고정보, 가동보 등)을 설계 및 유지관리 시 기술적 한계를 보이고 있음 - 다기능보에서 구조물 상하류부 세굴발생, 바닥보호공의 보호규모 결정 및 유지관리와 관련하여 보 운영에 따른 치수적 안정성 문제가 보고된 바 있음 - 기후변화에 따른 극한홍수에 대비하고, 최근 급격히 변화된 하천환경에 적응하여 적기에 반영할 수 있는 하상보호 및 유지관리 기술개발이 필요함 - 오리피스 하부의 초고속 제트세굴의 발생 현상을 규명하고, 이로 인한 하상입자의 재부상과 국부세굴 가속화 현상에 대한 경제적이고 효율적인 대책과 지속가능한 유지관리 방안이 요구됨 [최종목표] - 최종 목표는 극한홍수 대비 다기능보 안정성 강화를 위한 제트세굴 방지 원천 기술개발에 있으며, 이를 위해 초고속 실험수로 및 첨단계측기기를 개발하여 수리구조 흐름을 분석하고, 제트세굴 수리특성을 고려한 하상보호구조물을 개발하고자 한다. 세부목표 o 오리피스 타입 초고속 실험수로 및 첨단계측기기 개발 o 초고속수로에서의 이동상실험을 통한 보 하류 제트세굴 현상 규명 o 제트세굴의 연직방향 부압 제어 및 대규모 침식 방지 기술 개발 [연구내용 및 범위] 1. 초고속 실험 수로 개발 : 5m/s 이상의 유속구현이 가능한 실험 수로 개발 목적 - 극한 홍수 시의 흐름구조를 구현하기 위해서는 유속이 매우 높아야함 - 또한 하천 횡단구조물의 피해는 다양한 유량, 수위, 유속에 의해서 발생할 수 있음 - 본 연구에서는 이러한 다양한 수리 현상 및 고유속을 재현할 수 있고, 이러한 흐름에서의 수리현상(수위, 유속 등)을 측정할 수 있는 초고속 실험수로를 개발하고자 함 2. 3D 바닥 응력 계측기 : 3D 바닥 응력 계측기 개발 목적 - 횡단구조물 하류부의 세굴 및 피해는 x, y 방향의 외력으로만 발생하는 것이 아니라 z방향의 압력 또는 부압에 의하여 발생한다. - 본 연구에서는 횡단구조물에 작용하는 외력을 보다 정확히 분석하기 위하여 x, y 2방향의 바닥전단응력과 z방향의 압력을 측정할 수 있는 3D 바닥 응력 계측기를 개발하고 함 3. 초고속입자영상유속계(UlTRA-PIV) : 초고속입자영상유속계(UlTRA-PIV) 목표 유속이 5 m/s 이상이고, 유사가 있는 흐름에서 안정적으로 유속장을 정밀하게 측정할 수 있는 계측장비의 개발 4. 이동상 초고속 실험수로 개발 : 5m/s 이상의 유속구현이 가능하고 이동상 실험이 가능한 실험 수로 개발 목적 - 극한 홍수 시 횡단구조물 하류부는 빠른 유속, 유량 등에 의하여 세굴이 발생할 수 있으며, 상류부에의 유사유입량도 높은 편이다. - 세굴 등의 횡단구조물 하류부의 피해는 유량, 유속, 수위 뿐만 아니라 상류부 유사 유입량에 의해서도 많은 영향을 받는다. - 이러한 활발한 유사 이동을 구현하기 위하여 다양한 유사 입자의 연속제공이 가능한 이동상 초고속 실험수로를 개발하고자 함 5. 초고속 수리구조 해석프로그램 개발 : 초고속 수리구조 해석프로그램 개발 목적 - 초고속 PIV 시스템으로 측정된 영상을 안정적으로 정확하게 분석하고, 수위계, 유량계, 바닥전단력계와 연계하여 실시간으로 데이타를 취득 및 분석할 수 있는 종합적인 수리구조 해석 프로그램을 개발한다. 6. 제트세굴 수리특성 : 유속별, 이동상 입자별 제트세굴 수리특성 분석 목적 - 본 연구에서 개발한 고유속 실험수로 및 3D 바닥 응력 계측기를 이용하여 고유속(5m/s)에서의 제트세굴 수리특성을 분석하고자 함 7. 수리실험을 통한 연직방향 가속도에 의한 하상입자재부상 메카니즘의 이론 수립 : 연직방향 가속도에 의한 하상입자재부상 메카니즘의 이론 수립 목적 - 역압력경사하에서 경계층 분리현상 및 이차류에 의한 연직방향가속도의 하상입자재부상에 있어서의 역할 정량화 8. 제트세굴 수리특성을 고려한 하상보호구조물 개발 : 극한 홍수 대비 초고속 유속에 안전한 하상보호구조물 개발 목적 - 본 연구를 통해 제트세굴 수리특성을 규명하고, 제트세굴을 방지할 수 있는 하상보호구조물을 개발하고자 함 |
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| 색인어 | 한글 | 다기능보 | 제트세굴 | 초고속입자영상 | 고속 유사수로 | 유사 재부상 |
| 영문 | Multi-Functional Weir | Jet Scouring | UTLRA-PIV | high speed sediment channel | sediment resuspension | |
| 최종보고서 | 최종보고서_인제대학교.pdf | |||||