• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.230-230
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• 2022

최근 기후변화로 인해 예측이 어려운 국지성 호우가 빈번하게 발생하고 있다. 국지성 호우는 대량의 홍수를 일으켜 유송잡물을 동반한 흐름을 야기할 수 있다. 대량의 유송잡물이 하상에 퇴적되면 통수능을 저하시키기도 하며 식생효과와 마찬가지로 유목주변으로 유속이 증가하면서 세굴현상이 발생하게 되는데, 이는 하상저하를 일으키며 수공구조물의 안정성에 지속적으로 피해를 줄 수 있다. 기후변화는 또한 강우패턴을 변화시켜 식생의 성장과 활착에도 영향을 미치게 된다. 본 연구지역인 내성천 회룡포의 경우, 2015년 대가뭄 발생 이후 식생활착으로 인해 식생대 면적이 증가하고 잇는 상황이다. 이는 연구지역의 흐름과 사주교란 및 하상변동에도 큰 영향을 미칠 것으로 판단되며, 특히 식생의 증가는 유송잡물의 증가를 야기 할 수 있기 때문에 식생과 유송잡물의 영향이 하천에 미치는 영향을 예측하는 연구가 필요할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 2차원 흐름모형인 Nays2D와 입자법기반의 유목동역학 모형을 활용하여 식생과 유송잡물이 하상변동에 미치는영향에 대한 수치실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 여기서, 식생의 경우, 식생성장모형을 적용하여 시간에 따라 식생이 성장하여 항력이 증가하는 것으로 가정하였으며 유송잡물의 경우, 하상에 퇴적되는 유송잡물의 개수와 면적만큼 항력이 증가하는 것으로 가정하였다. 흐름의 경계 조건은 일반화된 부정류 수문곡선을 입력하였으며 초기 하도의 형상은 일정한 경사를 가지는 평지로 가정하여 부정류에 따라 하상변동이 발생하는 것으로 모의하였다. 시뮬레이션 결과, 유송잡물보다 식생대 번성이 하상변동에 상대적으로 큰 영향을 주는 것으로 나타났으며, 유송잡물의 경우 국부적으로 퇴적 분포되어 그 주변으로 침식을 일으키는 것으로 나타났다. 또한 유송잡물은 하안의 얕은수역에서 주로 퇴적되었다. 본 연구는 만곡부 하상변동에 대해 식생과 유송잡물을 고려하여 예측모의를 수행한 사례로서, 식생과 유송잡물이 흐름과 하상변동에 미치는 영향을 이해하는데 도움이 될 것으로 판단된다. 또한 이는 추후에 식생을 고려하는 하천관리방안을 수립 시, 식생과 유송잡물의 영향을 물리적으로 설명할 수 있는 근거자료로 제시할 수 있을 것으로 보인다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제4권4호
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• pp.208-218
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• 1992

1차원 폐쇄형 수노에서 바람에 의해 발생되는 흐름에 대해 수면구배와 유속의 수직구조를 제시하는 해석해를 정상상태 하에서 유도하였다. 해석해는 저면의 경계조건으로 저면마찰응력 $ au$$_{b}$를 부여하는 가정하에 유도되었으며, 연직 운동양 확산계수 $ extsc{k}$$_{M}$이 수심에 무관한 상수, 수심의 1차함수 및 2차함수일 경우를 포함하며, 저면류속이 no-slip이라는 가정과 저면마찰응력 $\tau$$_{b}$의 매개화에 따른 관계를 제시하고 있다. 모드 분리된, $\sigma$좌표를 채택한 (x-$\sigma$) 수치모형 결과와 유도된 해석해를 비교ㆍ검토하였다. 비교된 경우는 $textsc{k}$$_{M}$이 상수, 수심의 1차 및 2차함수인 경우로써, $textsc{k}$$_{M}$이 상수일 경우는 균일 수심, 완만한 수심경사 및 비교적 급격한 수심경사를 갖는 경우에 대해 수면구배와 유속구조를 검토 하였다. $textsc{k}$$_{M}$이 수심의 1차 및 2차함수인 경우에는 $\tau$$_{b}$의 변화에 대한 유원구조를 비교ㆍ분석하였다. 비교ㆍ분석 결과 유연구조는 $textsc{k}$$_{M}$ 값 뿐만 아니라 $textsc{k}$$_{M}$의 형태에 의해서도 변하며, $\tau$$_{b}$의 간에 의해서도 변하는 것을 보이고 있으며, 계산결과는 전반적으로 해자해와 일치함을 보였다.치함을 보였다.보였다.치함을 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.83-91
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• 2006

최근 지구온난화현상으로 인해 발생하는 국지성 호우는 철도 연변사면 활동 및 활동 토체로 인한 선로매몰 그리고 선로유실 등의 불안정성을 초래하는 요인으로 대두되고 있다. 강우로 인한 사면의 거동에 대한 현장조사 결과 토층의 두께 및 사면의 형태적 특성 등에 따라 서로 다른 활동특성이 관측되었다. 이와 같은 활동특성을 천층 활동타입, 중간층 활동타입, 우곡부 활동타입, 암반 경계부 활동타입 4가지로 분류하였다. 이러한 관측과 관련하여 각 타입의 활동메커니즘을 규명하고 강우시 사면의 거동특성을 분석하고자 실내모형실험을 수행하였다. 실내모형실험은 미립분함량, 초기함수비, 경사각, 다짐에너지를 고정 변수로 취하고 토피고, 강우강도, 사면표면의 형태를 변화시키는 조건으로 수행되었다. 실내모형실험의 결과 천층 활동은 주로 표층에서 발생하며 침식에 의한 활동임을 알 수 있었다. 또한 초기 침식이 상대적으로 다른 활동타입에 비해서 늦게 발생하였으나 침식의 진행은 빨랐다. 우곡부 활동타입은 우곡부로 집수된 빗물로 인하여 침식 정도가 더 심하게 진행되었으며 사면내 위치하는 전석이 드러날 정도였다. 전석층까지 침식이 발생한후 전석의 존재로 인하여 추가적인 침식이 상대적으로 그 이전보다 느리게 발생하였다. 암반 경계부 활동타입의 경우 본 실험에서 가장 빨리 초기 활동 발생이 관측되었다. 각 활동타입에서 공통적으로 관측된 사항은 사면의 하단부에서 초기 변형이 관측되었으며 이러한 관측은 사면내 침투수의 사면방향의 흐름을 의미한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2008년도 춘계종합학술대회 A
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• pp.105-110
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• 2008

식각 형상비에 의해 경사형 스페이스를 갖는 도핑 산화막을 이용한 LDD 영역을 갖도록 제작한 다결정 TFT의 새로운 구조를 제안한다. 소자 특성의 신뢰성을 위해 수소($H_2$)와 수소/플라즈마 처리 공정으로 다결정 실리콘에 수소 처리시킨 n-채널 다결정 실리콘 TFT 소자를 제작하였다. 소자에 최대 누설전류의 게이트 전압 조건에서 소자에 스트레스를 인가시켰다. 게이트 전압 스트레스 조건에 의해 야기되는 열화 특성인자들은 드레인 전류, 문턱전압($V_{th}$), 부-문턱전압 기울기(S), 최대 전달 컨덕턴스($g_m$), 그리고 파워인자 값을 측정/추출하였으며, 수소처리 공정이 소자 특성의 열화 결과에 미치는 관계를 분석하였다. 특성 파라미터의 분석 결과로써, 수소화 처리시킨 n-채널 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에서 열화특성의 원인들은 다결정 실리콘/산화막의 계면과 다결정 실리콘의 그레인 경계에서 실리콘-수소 본드의 해리에 의한 현수 본드의 증가이었다. 이 증가가 소자의 핫-캐리어와 결합으로 개선된 열화 특성의 원인이 되었다. 따라서 새로 제안한 다결정 TFT의 구조는 제작 공정 단계가 간단하며, 소자 특성에서 누설전류가 드레인 영역 근처 감소된 수평 전계에 의해 감소되었다.

• 한국지구과학회지
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• 제36권3호
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• pp.210-221
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• 2015

지형적인 형태와 지표면의 물리적인 특성은 기상장 뿐 만 아니라 대기질 수치 모델링에서도 가장 중요한 입력변수가 된다. 대부분 복잡지형에서 일어나는 국지적인 기상의 일변동들이 지형적인 불균일성에 의해 지배되기도 한다. 이러한 지형적인 특징들은 열적으로 유도된 대기흐름에 영향을 일으키며 직접적으로는 풍계의 변화를 가져오거나 지표면 가열 온도 자체에서의 중요한 변화를 가져와 간접적으로 영향을 주기도 한다. 복잡지형에서 이러한 변화양상들은 지형적인 특징 즉, 지형적 경사와 성질에 의한 태양복사 에너지의 불균등한 분배에 기인한다. 그러므로 기상장 묘사가 어려운 복잡지형에서는 관측값에 더 가까운 정확한 바람장을 예측하기 위해 상세한 지형 정보와 지표면 자료가 중요하게 된다. 본 연구에서는 상세한 지표면과 지형자료를 지표 경계자료로 활용한 MM5-A2C 모델을 이용하여 복잡한 지형적 조건을 가진 산지지역에서의 바람장 수치모의를 하고자 한다. MM5-A2C에 의해 유도된 기상장은 국지규모의 산지주변에서의 지형강제력에 의한 기상장 해석을 정밀하게 예측하여 모델 내의 지형적 조건이 미치는 영향에 대해 직접적인 영향을 주고 있음을 알 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.482-488
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• 2011

호안은 파랑의 직접적인 영향을 차단하여 배후지역의 이용성을 극대화하기 위해 전빈의 배후면에 건설되는 해안시설물로서 대상지역의 설계파와 조석 조건 하에서 월파가 심각하지 않은 해안에 건설된다. 따라서, 호안의 위치는 주변 환경을 고려하여 가능한 한 높은 위치로 결정하는 것이 일반적이며, 호안의 천단고는 단위시간당 월파량을 허용 가능한 범위 이내로 제어할 수 있도록 계획한다. 그러나 호안 전면의 백사장은 입사 파랑에 의해 계속 변형되고 결국에는 원래 설계 초기의 경사를 유지할 수 없게 되는 경우가 많다. 이러한 호안 전면 지형의 침식과 퇴적에 의해 원래 설계시 고려되었던 천단고와 월파량은 변하게 되며 호안의 설치 깊이가 감소하여 호안의 안정성을 위협하게 된다. 본 연구에서는 2차원 수리모형 실험과 수정 SBEACH모형을 이용한 수치모델링을 통하여, 처오름 지역에 있어서의 호안 전면부의 국부적인 세굴과 호안의 설치깊이의 관계를 검토하였다. 본 연구를 통하여, 수정한 SBEACH에 호안의 위치에 대한 경계조건을 적절히 적용함으로써, 침식형 파랑 입사시 호안 기초에서의 국부세굴 산정이 가능함을 확인 할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.403-421
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• 2023

도심지 내 지하구조물 개발의 필요성이 증가함에 따라, TBM 터널 시공 중 터널 굴진면 전방예측에 대한 연구가 꾸준하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 TBM 터널 굴착 중 복합지반을 조우하는 상황을 모사한 유한요소(finite element) 수치해석 모델을 개발하였다. 개발된 수치해석 모델은 이론해와 실내실험으로부터 측정된 전기 비저항 결과값과의 비교를 통해 그 성능을 검증하였다. 이후 실제 터널의 형상과 지반조건, 측정전극의 배열 조건 등 전기 비저항 탐사에 대한 영향 변수를 설정하고 이에 따른 매개변수 해석을 수행하였다. 그 결과, 복합지반 내 경계면의 경사가 가파를수록, 복합지반을 구성하는 두 지반 사이의 전기 비저항 차이가 클수록, TBM 굴착 중 전기 비저항 측정값이 더 급격하게 변화함을 확인하였다. 또한, 보다 효율적이고 정확한 복합지반 예측을 위해 적절한 전극 간격 및 전극 배열 위치 선정의 중요성을 제고하였다. 결론적으로, 본 연구에서 개발된 수치해석 모델을 통한 터널 막장면 전방 복합지반 예측은 TBM 터널 시공 과제의 구조적 안정성과 경제적 효율성 증대에 이바지할 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권3B호
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• pp.175-183
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• 2012

본 연구에서는 천수방정식에 Galerkin법과 Petrov-Galerkin 기법의 일종인 SU/PG 기법을 적용하여 유한요소 천수흐름 해석 모형을 개발하고, 다양한 실험수로에서 이송이 지배적인 흐름을 수치 모의하였다. 수로 내부에 얇은 판 형태의 구조물이 존재하는 경우 Fr 수와 Re 수가 매우 낮은 흐름에서는 Galerkin 기법과 SU/PG 기법이 동일한 결과를 나타냈으나, Fr=1.58인 경우 Galerkin법은 발산하여 해를 얻을 수 없었다. 이 경우 SU/PG법은 Newton-Raphson법에 의한 5회의 반복에 의해 수렴된 유속결과를 구할 수 있었다. 사류와 상류가 혼재하여 천이류가 나타나는 단면확대 수로 모의에서 SU/PG 기법을 이용한 본 연구의 경우 상류단 수심조건이 잘 유지되며, 도수가 발생하는 지점 및 도수에 의한 수심 경사, 도수 후의 수심이 모두 Khalifa(1980)의 실험결과와 매우 근사하였다. 이송이 지배적인 사류(Fr=2.74)에 의한 사각도수 모의의 경우에도 Galerkin 기법은 최초 모의시간의 첫 번째 반복 이후 발산하였으나, SU/PG 기법은 도수 경계면을 수치진동 없이 잘 포착하였으며, 해석해와 비교한 수심 및 유속의 최대 오차는 0.2% 이내로 나타나 기존 연구(Levin 등, 2006; Ricchiuto 등, 2007)에 비해 더욱 정확한 결과를 도출하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제2권2호
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• pp.56-63
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• 1998

본 논문에서는 주유동의 난류강도 변화에 따른 복합각도로 분사되는 단일 막냉각홀 주위에서의 국소 열/물질전달계수 특성을 살펴보기 위하여 실험을 수행하였다. 단일 막냉각홀 시편은 평면에 대하여 $30^{\cire}$의 경사각을 가지고 있으며, 횡방향으로는 주유동에 대해 $45^{\cire}$의 각도로 분사하여 복합각도 분사시 주유동의 난류강도 변화에 따른 효과를 살펴보았다. 또한 막냉각제트의 분사율을 0.5에서 2.0까지 변화시켜가며, 주유동의 높은 난류강도조건에서 분사율 변화시 막냉각홀 주위의 열/물질전달특성에 미치는 효과를 살펴보았다. 주유동의 난류강도를 변화시키기 위하여 막냉각홀 상류에 난류발생격자를 설치하였다. 격자를 설치하지 않은 경우, 주유동의 난류강도는 0.5%이며, 난류발생격자의 종류 및 설치위치를 달리하여 난류강도를 3%에서 10%까지 변화시켜가며 실험하였다. 막냉각홀 주위에서 국소적인 열/물질전달계수 값을 얻기 위하여 물질전달 실험방법인 나프탈렌 승화법을 사용하였다. 주유동의 난류강도가 낮은 경우 분사홀 주변에서 막냉각제트 혹은 주유동에 의한 열/물질전달 촉진영역이 뚜렷한 경계를 갖지만, 난류강도가 증가하면서 전 영역에 걸쳐 열/물질전달이 촉진되었으며 주유동과 막냉각제트의 활발한 혼합작용으로 인해 영역의 구분이 점차 소멸되었다. 또한 주유동의 높은 난류강도 효과는 막냉각제트의 분사율이 높은 경우 뚜렷이 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권2호
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• pp.157-167
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• 2011

본 연구에서는 복단면개수로및 불규칙한 하상을보이는 횡단면 상에서의 수위-유량곡선 및단위유량횡분포예측을 위한 유한요소모형을 개발하였다. 지배방정식은 정상류와 종방향 등류를 가정한 운동량방정식을 이용하며, 수면은 횡단면에 걸쳐 일정하다고 가정한다. 홍수터 식생의 영향을 반영하기 위해 식생항력이 지배방정식에 포함되었으며, 수치해를 구하기 위해 유한요소법을 적용하였다. 단면형상과 Manning의 조도계수, 식생정보, 종방향 하상경사를 입력자료로 수위-유량 곡선을 예측 가능하며, 주어진 수위에서의 흐름방향 단위유량의 횡방향 분포를 예측할 수 있다. 개발된 모형의 검증을 위해 실측자료 및 Darby and Thorne (1996)의 모형 결과, 그리고 비선형 k-$\epsilon$ 모형의 결과와도 비교하였다. 검증된 모형의 알고리즘을 2차원 모형의 상류단 경계조건 설정에 활용하여, 유입유량을 절점별 단위유량으로 분배시켰을 때와 그렇지 않았을 때의 결과를 비교하였다.