실내 인공강우실험을 이용한 사면스케일 유사이송모형 개발 및 검증

  • 윤, 재영 재. (PI)
  • Aksoy, Hafzüllah (CoPI (Ortak Sorumlu Araştırmacı))

Proje: AB

Proje Ayrıntıları

Description

연구목표

본 공동연구는 터키 이스탄불공대와 실내 인공강우실험을 통한 사면스케일에서의 세굴 및 유사이송 기전에 대해 연구하며, 이를 토대로 동 스케일에서의 세굴 및 유사이송에 대한 물리기반 지배방정식을 유도하고 이의 수치모형 개발 및 적용성 검증을 목표로 한다. 최종적으로는 개발된 수치모형에 대한 사용자 인터페이스를 제공하는 것이 목표이다.

연구내용

사면(hillslope)은 하천과 더불어 유역을 구성하는 중요한 요소이며 토사 및 비점오염원 등의 다양한 오염물질이 건기에 축적되어 있다가 우기에 쓸려 내려가게 되는 곳이다. 따라서 유역차원에서의 수질관리에 있어서 최소단위는 사면이 되며 실질적인 오염발생원이기 때문에 가장 중요한 공간단위로 파악할 수 있겠다. 유사이송은 토양 및 관련 영양물질 이송에 따른 농업에의 피해 뿐만아니라 토양에 흡착된 형태로 존재하는 오염물질들을 하천, 호소 등으로 옮기는 역할을 하므로서 오염물질이송에 있어 중요한 메커니즘으로 파악될 수 있겠다. 본 공동연구에서는 이와 같은 사면스케일에서의 유사이송에 대해 크게 3가지 연구내용을 가지고 있으며 이에 대한 요약은 다음과 같다. 첫 번째 연구내용은 사면스케일에 대한 실내 인공강우실험으로서 현장에서의 실측이 비용이라든가 강우의 우발성으로 인한 적시 관측이 어려운점을 극복할 수 있는 방법으로, 다양한 강우조건에서의 사면스케일 유사이송 메커니즘을 테스트할 수 있는 장점이 있다고 할 수 있겠다. 본 연구내용은 이스탄불공대에서 주도적으로 수행하게되며 공동연구자인 Dr. Aksoy가 소속된 토목공학과 수리실험실은 동유럽 최대규모이며 유럽에서도 규모면에서 손에 꼽는 시설을 갖추고 있다. 실내실험은 사면을 대체할 경사조정가능 flume, 강우발생 시뮬레이터 등으로 구성되며 이를 활용하여 다양한 강우 및 지형 조건에서의 유사이송 메커니즘을 테스트할 예정이다. 특히 유사이송 모형 개발과 연계하여 릴-인터릴 등 마이크로 스케일에서의 유량 및 유사량 측정에 주안점을 두고있다. 두 번째 연구내용은 사면스케일 유사이송모형 개발이며 기존의 평면사면 관점이 아닌 릴-인터릴 구성을 염두에 두고 두 요소에 대한 독립적인 지배방정식의 유도 및 수치모형 개발을 목표로 한다. 먼저 인터릴의 경우 흐름이 2차원의 특성을 가지므로 흐름 및 유사이송에 대한 2차원 연속방정식에서 출발하여 이를 횡방향으로 적분함으로서 1차원 지배방정식으로 간략화가 가능하며 그 결과로서 인터릴의 릴 요소로의 기여분이 독립된 항으로 지배방정식에 나타나게 된다. 릴의 경우는 하천과 같이 1차원적으로 집중되어 흐르는 특성을 가지므로 1차원 연속방정식을 이용하게 되며 우변의 source(기여)/sink(감소) 항에서의 유사 세굴 또는 퇴적은 유사이송능력(sediment transport capacity)과의 비교 항에 의해 기술되게 된다. 이와 같이 개발된 인터릴과 릴에서의 흐름 및 유사이송방정식은 유한차분법에 의해 수치모형화 할 예정이며 터키측 실험결과를 활용하여 모형의 검정 및 검증을 수행함으로서 그 적용성을 파악하고자한다. 상기의 연구내용은 고려대측에서 주도적으로 수행하게 된다. 마지막 연구내용은 이와 같이 개발된 유사이송모형에 대한 사용자인터페이스 개발로 터키측 주도하에 고려대측에서 개발된 모형을 인터페이스에 최종적으로 통합시키는 것이 주요 연구내용이다.

DurumSona erdi
Geçerli başlangıç/bitiş tarihi1/04/0931/03/11

Funding

  • National Research Foundation of Korea

Parmak izi

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