• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.71-71
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• 2020

최근 기후변화의 영향으로 극심한 가뭄과 홍수가 발생하고 기온 또한 꾸준히 상승하고 있으며, 이러한 변화에 대응하기 위해 전 세계에서 이산화탄소를 줄이고 국제 에너지 시장을 재구성하려는 시도가 꾸준히 이루어지고 있다. World Energy Outlook(2012)에 따르면 특히 에너지 시장에서 개발도상국의 수력분야 개발투자가 2035년까지 15,490억 달러에 이를 것으로 전망됨에 따라 국내에서 해외 수력발전사업에 적극적으로 나서고 있다. 그러나 국내와는 달리 댐 건설의 사전조사에 필요한 자료가 없거나 구축하는데 문제가 있어 손쉽게 구할 수 있는 자료로 사전에 수력발전 댐 적지를 조사할 수 있는 기술의 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 수력발전용 댐 위치 결정을 위한 예비 적지 분석 알고리즘을 개발하고, 분석 알고리즘에 위성영상자료인 30m 해상도의 ASTGTM(ASTER Global Digital Elevation Model)와 500m 해상도의 MCD12Q1(MODIS/Terra Aqua Land Cover) 토지피복자료를 사용하고자 한다. 예비 적지 분석 알고리즘은 DEM의 전처리, 하천망생성, 유역분할과 지형정보를 고려한 자동적지탐색과 댐 건설시 수몰면적에 따른 보상면적 산정 알고리즘을 포함하고 있으며 Python기반의 오픈소스 GIS로 구현되었다. 적지산정은 DEM으로부터 낙차, 도달시간, 내용적곡선과 같은 지형정보와 토지피복도를 통한 보상면적을 기반으로 순위를 매겨 사용자에게 최적의 위치들을 표출한다. 본 연구의 결과는 향후 해외 수력 댐 적지 예비분석 및 해외 수력산업 진출을 지원할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.91-91
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• 2022

하천 합류부에서 수체의 흐름은 매우 역동적으로 변화하며 합류부의 복잡한 3차원 흐름과 난류 구조는 2차류(secondary currents)의 강도변화, 전단층(shear layer)의 뒤틀림 그리고 재순환구역(recirculation zone)의 발생 등 합류부에서의 독특한 특징을 형성한다. 이러한 특징들의 변화는 수체의 흐름구조 뿐만 아니라 하천으로 유입된 오염물의 거동에도 영향을 준다. 기존의 합류부 연구들은 주로 본류와 지류의 합류각이나 유량비에 차이를 두어 합류부의 특징 변화를 모의하였다. 하지만 실제 자연하천에서 홍수방지를 위한 수심확보, 건축자재의 골재수집 등 다양한 목적으로 수행되는 본류의 준설작업으로 인해 발생하는 본류와 지류의 하상면 단차 또한 합류부의 특성에 영향을 미치는 주요한 인자 중 하나이다. 단차가 커짐에 따라 증가하는 지류수체의 낙차는 이차류의 강화를 야기하며 이는 합류부에서의 유속구조를 변화시켜 흐름을 가속시키거나 지체시키며 오염물의 혼합에 영향을 미친다. 본 연구에서는 3차원 수치모의를 통해 90도로 합류되는 수로에서의 흐름구조와 오염물의 혼합에 단차비와 유량비가 미치는 영향을 모의하였다. 유동장 해석을 위해 3차원 RANS (Reynolds-averaged Navier-Stoke) 방정식을 사용하였으며 난류해석은 k-𝜔 SST 모델을 이용하였다. 본류의 경우 11.4m의 수로 연장을 갖고, 하폭은 0.3m이며 수심은 단차의 크기에 따라 변화한다. 지류의 경우는 수로연장 1m, 하폭 및 수로깊이는 0.1m이다. 수치결과의 검증을 위해 이주하(2013)이 수행한 실내 합류수로의 실험결과를 이용하였다. 모의결과를 통해 파악한 합류부의 흐름특성을 이용하여 적절한 2차원 분산계수를 산정한다. 자연하천에서 오염물의 혼합거동을 효과적으로 모의하기 위해 수심 평균된 2차원 이송-분산모형을 이용하는데 이때 적절한 분산계수의 산정이 필수적이다. 본 연구에서는 합류 후 흐름방향에 따라 분산특성이 상이한 구간을 구분하여 분산계수를 산정하였으며 이를 통해 오염물의 거동을 정확하게 모의하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.98-98
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• 2011

중소규모 하천에서 많이 설치되어 있는 경사형보를 대상으로 하류부 세굴에 대한 수리모형실험과 수치모의를 통하여 경사형보 하류부 세굴특성과 세굴영향인자들에 대한 민감도 분석을 실시하였다. 수리모형실험은 폭 0.8m, 길이 20m의 가변경사 직선 개수로에서 1 : 2(H/L)경사를 가지는 경사형보의 높이, 월류수심, 하류부 수심 변화에 따른 최대 세굴심과 세굴길이의 변화를 관측하였고, 수치모의는 유사이동 모의가 가능한 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하여 경사형 보의 경사 변화에 따른 하류부 세굴특성을 모의하였다. 수리모형실험 결과 최대 세굴심 및 세굴길이에 가장 영향을 크게 미치는 인자는 월류고이며, 하류부 수심은 최대 세굴심과 세굴길이의 감소효과 뿐만 아니라 세굴공의 형상에도 영향을 미쳤다. 낙하류의 유입 각도가 예연보에 비하여 작은 경사보는 예연보에 비하여 수평방향 유속이 상대적으로 증가하여 세굴길이가 증가하였으며 이로 인하여 세굴공 하류부 천이영역의 사면경사가 상대적으로 완만하게 형성되었다. 세굴공의 상류부에 재순환 영역이 발생되어 천이영역에서 이송되는 유사의 최대세굴심 발생 위치에 퇴적되는 현상을 방해하며 세굴공의 모양은 완전히 발달된 이중(double) 세굴공을 생성하였으며, 특히 낙하류의 유입각도와 하류부 수위의 영향으로 하류수심($h_t$)과 낙차고(H)의 비($h_t/H$)가 1.0 미만인 경우에 이중(double) 세굴공이 발생하였다. 경사형보의 경사각 영향에 따른 하류부 세굴 영향은 3차원 수치모형을 이용하여 모의하였으며, 경사각을 1V/2H, 1V/3H, 1V/4H로 변화시키며 수치모의를 수행하였다. 수치모의 결과 경사각이 증가할수록 최대 세굴심은 증가하는 경향을 보이고 그에 따른 증가율은 감소하였다. 보 높이, 월류고, 하류부 수심, 경사각 변화에 따른 세굴심의 변화는 상대민감도 방법을 이용하여 비교하였으며 주요 영향인자에 대한 민감도비는 월류고가 보 하류부 세굴에 가장 큰 영향을 미치고, 경사각, 보 높이, 하류부 수심 순이다. 특히 보 하류부의 수심은 음의 민감도를 보이며, 이는 보 하류부 수심이 증가할수록 세굴심이 감소하는 것을 의미한다. 추후 보완 실험 및 수치모의를 추가 활용한다면, 경사형보 하류부 물받이 및 하상보호공 설계를 위한 정량적인 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.37 no.1
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• pp.239-246
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• 2017

There are various transversal structures (small dams or drop structures) in median and small streams in Korea. Most of them are concrete structures and it is so hard to exclude low-level water. Unless drainage valves and/or gates would not be installed near bottom of bed, sediment from upstream should be deposited and also contaminants attached to the sediments would devastatingly threaten the water quality and ecosystem. One of countermeasures for such problem is the bypass pipe installed underneath the transversal structure. However, there is still issued whether it would be workable if the gravels and/or stones would roll into and be not excluded. Therefore, in this study, the conditions to exclude the rip stone which enter into the bypass pipe was reviewed. Based on sediment transport phenomenon, the behavior of stones was investigated with the concepts from the critical shear stress of sediment and d'Alembert principle. As final results, the basis condition (${\tau}_c{^*}$) was derived using the Lagrangian description since the stones are in the moving state, not in the stationary state. From hydraulic experiments the relative velocity could be obtained. In order to minimize the scale effect, the extra wide channel of 5.0 m wide and 1.0 m high was constructed and the experimental stones were fully spherical ones. Experimental results showed that the ratio of flow velocity to spherical particle velocity was measured between 0.5 and 0.7, and this result was substituted into the suggested equation to identify the critical condition wether the stones were excluded. Regimes about the exclusion of stone in bypass pipe were divided into three types according to particle Reynolds number ($Re_p$) and dimensionless critical shear force (${\tau}_c{^*}$) - exclusion section, probabilistic exclusion section, no exclusion section. Results from this study would be useful and essential information for bypass pipe design in transveral structures.

• Journal of the Korean Institute of Traditional Landscape Architecture
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• v.41 no.4
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• pp.8-20
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• 2023

Although the landscape architectural facilities need to be repaired according to historical and authentic techniques, the repair criteria of the standard specification for repairing cultural heritages still remain at a theoretical level, and there are little research analyzing detailed techniques from specific cases. This study discussed the repair techniques based on historical facts, around terraced flower beds, ponds, waterways and pavement in the government-managed spaces in the Joseon Dynasty. It analyzed the materials and finish of stone wall elements, the structural reinforcement and backfill materials, and topsoil surface protection measures, and drew out stones for foundation reinforcement, plastering material for agglutination, and stone processing techniques for the terraced flower beds. It examined the materials and structures of the rock revetment, foundation reinforcement and waterproofing techniques and drew out the outstanding characteristics of the foundation work, the recycle of used elements and the management of water quality, for the ponds. It primarily investigated the materials, foundation reinforcement and waterproofing techniques and discovered the repair techniques such as cover stone finishing methods, foundation and backfill materials, and flow reduction methods, for the waterways. Finally, it provided actual cases of the foundation composition, auxiliary materials and tools, and the use of cyperaceae and highlighted the existence of professional craftsmen called Bangjeonjang(方磚匠), for the pavement. This study is expected to be a staring point for discovering the repair techniques for landscape architectural facilities and used as basic data for revising specifications in the future.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.7 no.2
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• pp.67-76
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• 2006

For a hydro power plant project, the headrace tunnel having a finished diameter of 3.3 m was constructed in volcanic rocks with well-developed vertical joint and high groundwater table. The intake facility was located 20.3km upstream of the powerhouse and headrace tunnel of 20km in length and penstock of 440m in height connected the intake and the powerhouse. The typical caldera lake, Lake Toba set the geology at the site the caving of the ground caused tension cracks in the vertical direction to be developed and initial stresses at the ground to be released. High groundwater table(the maximum head of 20bar) in the area of well-connected vertical joints delayed the progress of tunnel excavation severely due to the excessive inflow of groundwater. The excavation of tunnel was made using open-shield type TBM and mucking cars on the rail. High volume of water inflowraised the water level inside tunnel to 70cm, 17% of tunnel diameter (3.9m) and hindered the mucking of spoil under water. To improve the productivity, several adjustments such as modification of TBM and mucking cars and increase in the number of submersible pumps were made forthe excavation of severe water inflow zone. Since the ground condition encountered during excavation turned out to be much worse, it was decided to adopt PC segment lining instead of RC lining. Besides, depending on the conditions of the water inflow, rock mass condition and internal water pressure, one of the invert PC segment lining with in-situ RC lining, RC lining and steel lining was applied to meet the site specific condition. With the adoption of PC segment lining, modification of TBM and other improvement, the excavation of the tunnel under severe groundwater condition was successfully completed.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.33 no.7
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• pp.536-543
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• 2011

In order to find the best design of artificial stream for the riverbed filtration in multi-purpose filtration pond, a mathematical model was developed employing the energy line and the Manning's formula and was analyzed by the Euler's technique. Various design factors were investigated through scenario analyses of the artificial stream using the model. Results showed that the appropriate slope of the stream bottom was 2/10,000 and the appropriate infiltration rate at the streambed was $2.5m^3/m^2-day$ for the pond with the area of 100 ha, and that the Manning's roughness coefficient in this case was expected to be about 0.026 and the maximum water-depth was less than 1m. It was also shown that the longer the artificial stream the more advantageous it became for the riverbed filtration. Furthermore, results showed that it was not an efficient way to prevent clogging of the streambed by increasing the flow velocity of the stream and that the performance was higher near a weir with a large head drop.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.30 no.7
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• pp.705-711
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• 2008

In case of the domestic condition, as the initiating from Sumjin River Dam, total 14 units of multipurpose dams had been constructed in 1965 for the roles of flood control, waterpower generation, irrigation, water supply, industrial water supply. In the case of such multipurpose dam, it produces electric energy by converting the potential energy utilizing its head and quantity of the water into kinetic energy. However, in this process, since during the time when the turbine connected to the hydraulic turbine dynamo revolves and there occurs a loud noise, it brings the physical, mental bad influences to those people also a decline of an effective working efficiency. On such point of view, after selection of various 16 measurement points, this study has measured and analyzed the travelling characteristics of noise generated at the hydraulic turbine dynamo in Daechung Dam, and also has evaluated the degree of indoor noise using the evaluation index such as PSIL, NC. As the result of noise-evaluation, in case of Daechung Dam, since the noise damage grade appears very seriously at various spaces, it is considering that its soundproof measure would be necessitated keenly. Also, it is considered that such data could be utilized as the valuable material hereafter for establishment of an efficient noise-reduction countermeasure and a comfortable working environment for the hydraulic turbine dynamo plant.

• Journal of Korean Society of Forest Science
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• v.102 no.2
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• pp.176-181
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• 2013

The impacts of habitats changes of benthic macroinvertebrae species and individuals of the torrents due to construction of torrent structures can be summarized as follows. Approximately 16 to 40 species and 352 to 4,333.3 individuals of benthic macroinvertebrae were found around the local position of the torrent structures. Construction of torrential structures can increases the stability in the riverbed by preventing vertical corrosion and reducing the flow rate. However, if pond is created due to increase flow rate of rainfall, the temporal confusion of micro-habitats may lead to decrease in the number of species and induce reduced number of diversity as well as cause simplification in the community structure. Therefore, erosion control structures in torrent cause influence on the habitual ecosystem, though there are differences in the degree per distance depending on the types and heights of the structure. Before establishing torrent erosion control structure in mountainous torrent area, ecosystem status should be studied carefully from the planning stage and torrent habitats should be protected by deciding type, height and scale of structure, to minimize the influence on local habitants.