• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.387-387
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• 2015

최근 기후변화에 따른 국지성 집중호우 및 돌발홍수 증가로 도심지역에 많은 침수 피해가 발생하고 있다. 본 연구는 이러한 내외수에 영향을 받는 도시 중소하천의 침수 저감을 위하여 침수 예측모형에 적용 가능한 수리학적 계산모형을 개발하는 것이다. 일반적으로 자연하천은 수지형 수계가 대부분이며, 도시 우수관로와 관계배수 시스템 등은 폐합형 수계에 포함되어 수지형 계산모형으로는 도시 중소하천의 유출 모의를 할 수 없다. 폐합형 수계의 계산모형은 수지형에 비해 복잡하지만, 적용대상 수계가 폐합형이 아닌 경우에도 합류점의 유입량을 처리하기가 편리하고, 역방향의 월류 흐름이 존재하는 감조하천에서의 월류 흐름 모의가 가능한 장점을 갖고 있어 도시 내배수 시스템은 물론 자연하천에도 적용 할 수 있다. 본 모형은 절점, 수로 및 계산점으로 구성되는데 동력학적 방법인 1차원 Saint-Venant의 연속 방정식과 운동량 방정식에 수치해법을 이용하여 구하고자 하는 시간과 지점의 수위와 유량을 계산할 수 있게 구성하였다. 수치해법으로는 가장 보편적으로 사용되는 유한차분법 중 안정성과 정확성이 우수한 것으로 평가된 Preissmann의 4점 음해법으로 차분방정식에 Newton-Raphson 방법을 사용하여 유량과 수위 보정치에 Double Sweep 알고리즘을 적용하였다. 유한차분법은 안정성 문제를 수반할 수 있기에 시간 증분이 작을수록 Courant 조건을 만족할 수 있다. 모형 비교 검증을 위하여 동력학적 방법을 적용한 대표적인 폐합형 수계모형인 EPA SWMM을 지원하는 CHI사의 PC-SWMM 프로그램을 이용하여 가상의 폐합 수계를 구축하였다. 일반적으로 상류지점의 경계조건은 하류로 추적될 입력 자료로써, 상류지점과 합류지점은 유입되는 유량값을 그리고 하류지점은 유출되는 수위값을 경계조건으로 입력하였다. 운동량방정식의 에너지 경사와 마찰경사 항에 포함된 조도계수는 변화량에 중요한 물리적 요소이지만, 고정 상수값인 0.03을 적용하여 검증에 용의하도록 하였다. 구축된 모형과 PC-SWWM을 통해 산출된 계산점별 수위와 유량에 RMS 오차를 비교한 결과 만족할만한 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 향후 내외수를 연계에 침수예측모형에 적용 가능할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.690-690
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• 2012

효율적인 수자원 관리를 위한 하천정비기본계획과 유역치수계획의 수립은 정확한 홍수량을 산정을 통해여 이루어지며, 이러한 첨두홍수량에 대한 계산이 좀 더 정밀해져야 할 필요성이 있다. 흐름해석에서 중요한 요소인 조도계수는 원래 하상재료의 조도(roughness)를 나타내는 척도로서 하상재료 및 하상표면의 특성에 의해 결정되어지는 값이지만, 실제 흐름계산에서는 식생, 하천 구조물, 사행도, 단면형태 단면 변화양상 등 하도의 상황뿐만 아니라 유량이나 수위에 의해서도 변화기 때문에(Frech, 1985) 이론적으로 조도계수를 정확하게 계산하는 것은 거의 불가능하다. 내륙부와는 매우 특이한 유출 형태를 보이고 있는 제주도의 하천은 평시는 대부분이 건천이지만 집중호우나 태풍 내습시에는 하천변의 침수와 범람 등의 재해가 발생하기도 한다. 지금까지 하천정비기본계획에서 제주도 하천의 조도계수는 자연형 하천에 적용되는 계수만을 전 구간에 일률적으로 사용하여 왔으나, 제주도의 하천은 대부분 15km내외의 짧은 구간에 산지와 농 목축업 및 도심하천이 혼재하고 있고 또한, 하상재료는 자갈 및 호박돌, 전석 등이 산재해 있어 구간별 조도분포도 매우 복잡하며 큰 변화를 보이고 있다. 하지만 하천현장에 대한 실측 조도계수의 조사나 측정은 전무한 실정이다. 한천의 하상재료의 입경을 이용한 방법으로 연구대상인 한천의 구간은 11.5km이며, 조도계수 산정구간을 10구간으로 세분화하고 각 구간마다 좌안, 중앙, 우안마다 100개씩 하상재료를 채취하였으며, 총 3000개의 채취한 하상재료를 이용하여 대표입경을 선정하고 입도분석 실시하였다. 지당 총 100개 이상의 자갈 입자를 선택하고 중경(intermediate axis)을 측정하도록 하고 있다. 그 결과를 기존의 조도계수 경험식에 대입하여 조도계수를 산정하였으며, 기존의 하천정비기본계획에 제시된 조도계수와 비교 분석하였다. 이러한 실측 조도계수을 이용한다면 보다 정확한 홍수량 산정과 하천실무에 적용 및 활용성이 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.156-156
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• 2017

최근 기후변화로 인해 국지성 집중호우 및 태풍으로 인한 피해가 빈번하게 발생하고 있으며, 많은 인명피해와 재산피해가 발생하고 있다. 그 중 토석류 피해가 산지뿐만 아니라 도심지에서도 빈번하게 발생하고 있으며 토석류에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 토석류 연구를 위한 다양한 토석류 모형이 있으며 토석류 거동 분석, 토석류 피해범위 분석 등이 이루어지고 있지만 토석류에 의한 충격력에 관한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 토석류의 유속과 유동심을 이용하여 피해범위에 따른 충격력을 산정하고 충격력 분포도를 구축하고자 하였다. 대상지역으로는 2011년 집중호우로 인해 토석류가 발생하였던 서울 우면산, 춘천 마적산 2개소, 용인시 능원리 지역으로 선정하였다. 토석류를 유발시키는 홍수량을 해석하기 위해 분포형 강우-유출모형인 S-RAT모형을 사용하였으며, 토석류 충격력 해석을 위해 토석류 2차원 수치해석모형인 RAMMS모형을 사용하였다. 모의 시나리오는 빈도별 확률강우량(30년, 50년, 100년, 200년)과 토사농도(Cv : 0.4, 0.5)를 이용하여 RAMMS모형에 적용하여 분석을 실시하였으며 각 시나리오에 따른 충격력 분포도를 구축하였다. 분석 결과로 나온 토사재해 충격력 분포도를 통하여 재료별(콘크리트, 철골, 조적식, 목재) 저항력에 따른 시설물 설치 가능 지점을 판단할 수 있을 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.247-247
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• 2021

국내외적으로 하도 내의 흐름을 해석하기 위해 다양한 2차원 흐름해석 모형이 적용되고 있다. 2차원 흐름해석 모형은 기존의 1차원 흐름 해석 모형에서 해석하기 어려운 확산형 홍수파 해석에 강점을 가지고 있어 도심 하천의 외수 범람 예측 등에도 사용되고 있다. 하지만 복잡한 지형 형상을 어떻게 격자로 구성하는가에 따라 해석의 효율성과 정확성이 크게 좌우된다. 초기의 2차원 흐름해석 모형은 주로 정형격자 기반의 단순한 셀을 제작하여 구동되었다. 하지만 매우 빠른 유속과 복잡한 형상을 반영하기 위해서는 전체 격자를 조밀하게 구성할 필요가 있으므로 계산 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 그렇기 때문에 대안으로 삼각망과 혼합망 등 비정형 격자를 사용하여 필요한 구역만 격자를 조밀하게 구성하는 방법을 사용하고 있지만 이 방법 또한 추가적인 계산 과정에 따른 계산 시간의 증가가 필연적이다. 따라서 최근에는 정형격자와 비정형격자에 대하여 wet-dry front matrix 최적화, 절점제거법 등 다양한 기법을 통하여 계산 효율을 향상시키고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 HLLC Rimann solver와 2차 정확도 기법인 MUSCL-Hancock Method를 적용한 유한체적기반 천수방정식을 기반으로 다양한 격자 구성에 따른 2차원 흐름해석 모형의 효율성 분석을 수행하고, 이를 통해 최적의 흐름해석 방안을 제시하고자 한다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.15 no.1
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• pp.506-514
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• 2014

Recently the interest about the vortex intakes are rapidly increased because of its performance to drain a plenty of collected storm water at a time. The tangential intake a kind of vortex intakes is very applicable because this type is very simple and little against other types, but it has a big weakness that the vortex flow is not been rarely created below the design discharge. In this study, the characteristics of a tangential intake and two kinds of a newly suggested compound section type intake are analyzed by the 3D numerical modeling based on theories about the control shift and free drainage condition. The analysis focused on the flow condition, flow surface formation, depth-discharge relation, area ratio of air core. Based on this study, the mild-sloped compound section type intake is the optimal, but steep-sloped compound section type is also the optional for the small design discharge.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.4
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• pp.223-232
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• 2017

The ability to defend against floods in urban areas was weakened, because the increase in the impervious rate of urban areas due to urbanization and industrialization and the increase in the localized torrential rainfall due to abnormal climate. In order to reduce flood damage in urban areas, various runoff reduction facilities such as detention ponds and infiltration facilities were installed. However, in the case of domestic metropolitan cities, it is difficult to secure land for the installation of storm water reduction facilities and secure the budget for improving the aged pipelines. Therefore, it is necessary to design a storage system (called the detention pond in trunk sewer) that linked the existing drainage system to improve the flood control capacity of the urban area and reduce the budget. In this study, to analyze the effect of reducing runoff amounts according to the volume of the detention pond in trunk sewer, three kinds of virtual watershed (longitudinal, middle, concentration shape) were assumed and the detention pond in trunk sewer was installed at an arbitrary location in the watershed. The volume of the detention pond in trunk sewer was set to 6 cases ($1,000m^3$, $3,000m^3$, $5,000m^3$, $10,000m^3$, $20,000m^3$, $30,000m^3$), and the installation location of the detention pond in trunk sewer was varied to 20%, 40%, 60%, and 80% of the detention pond upstream area to the total watershed area (DUAR). Also, using the results of this study, a graph of the relationship and relational equation between the volume of the detention pond in trunk sewer and the installation location is presented.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.37 no.11
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• pp.631-635
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• 2015

Water quality investigation was conducted for small/medium sized reservoirs in A city in June and November 2014 as a preliminary step for further use. Water quality analysis experiments were conducted for 21 reservoirs managed by a local government and water quality data were obtained from Korea Rural Community Corporation for 12 reservoirs. It was found that relatively poor water quality, not satisfied with the regulation level (somewhat poor(IV)) for agricultural use, was observed for some reservoirs and worse water quality (poor(V) and very poor(VI) grade) was observed for more reservoirs during autumn /winter season due to the decrease in water volume. Correspondingly, the trophic state was obtained as "Eutrophic" or "Hypertrophic" using the Korean trophic state index for most reservoirs. It was also revealed that significant contamination in sediments was not observed for selected 8 reservoirs considering water quality in each reservoir. The results in this study could be useful for the use of small/medium sized reservoirs as alternative water resources, tourism resources, inland fishery resources, renewable energy production sites, and anti-flooding reservoirs.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.34 no.2_1
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• pp.301-306
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• 2018

Urbanization causes urban floods and urban heat island in the summer, so it is necessary to understanding the changes of the thermal environment through urban climate and energy balance. This can be explained by the energy balance, but in urban areas, unlike the typical energy balance, the storage heat flux saved in the building or artificial land cover should be considered. Since the environment of each city is different, there is a difficulty in applying the method of retrieving the storage heat flux of the previous research. Especially, most of the previous studies are focused on the overseas cities, so it is necessary to study the storage heat retrieval suitable for various land cover and building characteristics of the urban areas in Korea. Therefore, the object of this study, it is to derive the regression formula which can quantitatively retrieve the storage heat using the data of the area where various surface types exist. To this end, nonlinear regression analysis was performed using net radiation and surface temperature data as independent variables and flux tower based storage heat estimates as dependent variables. The retrieved regression coefficients were applied to each independent variable to derive the storage heat retrieval regression formula. As a result of time series analysis with flux tower based storage heat estimates, it was well simulated high peak at day time and the value at night. Moreover storage heat retrieved in this study was possible continuous retrieval than flux tower based storage heat estimates. As a result of scatter plot analysis, accuracy of retrieved storage heat was found to be significant at $50.14Wm^{-2}$ and bias $-0.94Wm^{-2}$.

• The Journal of the Korea Contents Association
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• v.18 no.12
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• pp.646-659
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• 2018

This study proposed "Reservoir Park", which added disaster prevention function to urban green spaces such as city parks through domestic and overseas related laws review, case studies, field trips. This is a combination of urban parks and reservoirs as urban planning facilities, which can provide both space for daily use by urban residents and disaster mitigation functions in case of emergency. In order to prevent flooding in urban areas due to climate change, facilities should be installed in the form of parks, etc., as the reservoir facility should be systematically reviewed together with urban planning facilities. However it was found that the reservoir park was not clear as a theme park. In this study, the types of storage facilities in urban areas were reclassified into five types of storage parks reflecting the characteristics of urban green spaces through domestic case studies and field trips. The classification of the reservoir parks is classified into 5 kinds such as ecological type, vegetation cover type, exercise facility type, underground burial type and hybrid type based on groundwater level, human use, and reservoir size. This classification system can be used to determine the types of facilities to be built after designating the location of future storage facilities.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1360-1364
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• 2010

도시유역 물순환 해석 모형(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool, CAT)은 기존의 개념적 매개변수 기반의 집중형 수문모형과 물리적 매개변수 기반의 분포형 수문모형의 장점을 최대한 집약하여, 도시유역 개발 전/후의 장/단기적 물순환 변화특성을 정량적으로 평가하고 물순환 개선시설의 효과적인 설계를 지원하기 위한 물순환 해석 모형이다. 이 모형은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있으며, 개발 공간 단위별로 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 링크-노드 방식으로 개발되었다. 모형의 UI(User Interface)는 사용자가 손쉽게 모형을 적용/관리하고, 여러 시나리오를 동시에 효과적으로 모의하여 분석할 수 있도록 설계되었다. 또한, 모든 입/출력 자료를 엑셀이나 텍스트 형식과 연동되도록 하여 프로젝트별 매개변수 관리가 용이하도록 개발하였다. 특히 본 모형에서는 사용자의 목적에 맞는 다양한 물순환 개선시설(침투시설, 저류지, 습지, 빗물저장시설, 리사이클 및 외부급수 등)의 구현 및 모의가 가능하도록 개발하였다. 여기서, 물순환 개선시설이란 빗물을 흡수하고 저류할 수 있는 도시녹지시설 혹은 구조물로서 도심 내의 불투수면을 저감시키고 유출수를 줄이면서 동시에 녹지를 확보하여 효과적인 물순환 기능에 영향을 미치는 시설들이다. 이러한 물순환 개선시설은 신도시 및 지역 혁신도시 개발 등의 대규모 토지이용변화가 예상되는 개발지역에 대한 평가 및 개선 기술을 제공하여 물순환 건전화를 위한 설계에 직접적으로 활용될 수 있는 큰 장점을 지니고 있다. 먼저 침투 시설은 계획침투량을 반영하며 토양으로의 침투량과 지하수로의 이동을 모의한다. 저류시설은 하도 내에 위치한 online 저류지와 하도 외에 위치한 offline 저류지로 구분하고 저류지 수면의 증발량과 취수량을 고려하며, 방류구를 통한 방류량을 반영하였다. offline 저류지의 경우는 하도 내의 흐름의 규모에 따라서 일정량을 넘는 경우만 offline 저류지로 유입될 수 있는 양을 산정하도록 하였으며 하류 하천으로의 방류를 반영하여 홍수 후에 저류지가 비워지도록 하였다. 유역 내의 습지는 식생과 수면에서의 증발산을 반영하였다. 습지의 저류능력을 넘는 양은 월류되어 하류로 유출되며, 방류구를 통한 방류량을 반영하였다. 빗물저장시설의 경우는 초기우수와 같은 일정량 이하의 유입량과 시설용량을 초과하는 양은 방류하도록 하였고, 물 사용량을 반영하였다. 또한, 본 모형에서는 하천 내에서 취수하여 유역으로 공급할 수 있도록 리사이클 처리노드를 계획하였다. 리사이클은 용수 이용 목적에 따라 필요지역으로 공급되는 것으로 하였으며, 하천유지용수의 목적으로 취수되어 상류 혹은 하류의 임의 지역으로 공급되는 것을 포함하였다. 또한, 유역외부에 광역으로 급수되는 공급량도 반영하도록 하였다.