• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.28 no.3B
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• pp.261-270
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• 2008

Even though there is a great deal of progress in a numerical method of high caliber like SPH, it is very rarely deployed in a water resources community. Despite the great stride in computing environment, depth averaged approach like a nonlinear shallow equation is still efficient tool for flood routing in large watershed, but it can give some misleading information like the inundation height of flood. In this rationale, we numerically simulate the flow into the dry channel, dry channel with an obstacle triggered by the collapse of a two dimensional water column using SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) in order to boost the application of numerical method of high caliber like SPH in a water resources community. As a most severe test of the robustness of SPH, we also carry out the simulation of the flow through a clearance into the wet channel driven by the rapid removal of a water gate. As a hydrodynamic model, we used the Navier-Stokes equation, a numerical integration of which was carried out using SPH. To verify the validity of newly proposed numerical model, we compare the numerically simulated flow with the others in the literature mainly from VOF and MAC, and hydraulic experiments by Martin and Moyce (1952), Koshizuka et al. (1995) and Janosi et al. (2004). It was shown that agreements between the numerical results in this study and hydraulic experiments are remarkable.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1531-1537
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• 2007

자연하천유역에 있어서 유사량 산정은 용수공급 및 하천계획을 결정하는데 있어 필수적으로 이루어져야 하는 정량적 분석인자이다. 자연하천유역에 있어 유사량 산정은 하도상의 수공구조물 존재여부, 유량조건 및 산정공식 등에 따라 다양하게 이루어져야 하며, 산정공식에 따라 유사량 및 하상변동에 대한 그 특성은 많은 차이를 나타내게 된다. 본 연구에서는 낙동강 본류의 진동 지점 8.44km구간과 낙동강 지류인 감천 유역의 김천 지점 8.66km 구간의 부유사농도 분포를 모의하기 위해 동수역학적 모형인 RMA-4 모형을 적용하였다. 먼저 지점의 흐름특성을 파악하고자 RMA-2모형을 적용한 결과 비교적 계획홍수위와 잘 일치하였으며, RMA-4 모형은 RMA-2 모형의 출력치를 기본자료로 사용하였으며 진동 지점과 김천지점의 부유사농도 분포를 모의해 본 결과 하류로 향할수록 부유사농도가 증가하는 것을 알 수 있었다. 앞으로 하천개수, 저수지설계 등의 하천공사에 유사가 중요한 인자이므로 유사의 정확한 이도분포를 파악하기 위해 실측자료를 보다 많이 관측하고 우리나라 하천특성에 적합한 유사농도 수치모형을 개발하기 위한 작업으로 이 분야에 많은 연구가 필요하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.110-110
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• 2023

기후변화, 도시화 등 다양한 요인에 의하여 도시 침수 위험성은 더욱 커지고 있다. 높은 인구밀도와 더불어 학교, 병원 등 인프라가 집중된 도시지역의 경우 대규모 홍수가 발생할 경우 수많은 인적, 경제적 피해로 이어지게 된다. 도시지역 내 침수 위험성을 최소화하기 위해 정확하고 빠른 도시침수모형의 개발과 더불어 사전에 이를 최소화하기 위한 방재교육의 중요성이 더욱 강조되고 있다. 가상현실 (Virtual Reality, VR) 기술은 높은 몰입감을 통해 사용자의 자발적 참여를 유도하여 기존의 교육매체 대비 높은 교육적 효과를 보이고 있다. 특히 침수 등 인명피해 위험성을 내재한 재해에의 VR 적용은 위험성을 동반하지 않아 더욱 효과적이다. 종래의 VR 기반 침수 방재교육은 침수의 동수역학적 거동과 대상 지역의 지리적 특성을 적절히 고려하지 못하여 방재교육에는 효과적이나 방재시스템으로의 활용엔 한계가 있다. 본 연구는 몰입형 파랑해석모형인 Celeris Base를 토대로 몰입형 도시 침수 수치모형을 개발하였다. Unity3D로 개발된 Celeris Base는 가상현실 장비인 HMD (Head Mounted Display) 기술을 이용하여 실시간 모의결과를 360도 가상현실 공간 내에 가시화할 수 있다. 도시지역 내 강우에 의한 침수를 모의하기 위해 연속방정식 내에 강우, 침투 항을 고려하였다. 침투모형으로는 도시지역 내 침수모의에 일반적으로 사용되는 NRCS-CN 방법을 사용하였다. 본 연구는 개발모형을 이용하여 2022년 8월 발생한 집중호우에 의한 강남역 일대 침수 사상을 수치적으로 재현하고, 이를 가상현실 모의환경 내에 가시화하였다. 모의결과는 집중호우 발생 시 지형적 특성에 따라 강남역과 역삼역 인근에서 집중적으로 침수피해가 발생하였음을 확인하였다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.21 no.1
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• pp.45-53
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• 2009

A possibility of the drag coefficient estimation in numerical water basins was discussed where the numerical solution were calculated by the 3-dimensional hydro-dynamical model (FLOW-$3D^{(R)}$) with the RNG $k-{\varepsilon}$ turbulence model. On the known cases of the drag coefficients for a rectangle, the numerical drag coefficients got $1.34{\sim}1.52$ and the wind tunnel values were $1.3{\sim}1.5$. For a cylinder, the numerical values were calculated as $0.75{\sim}0.78$ in the range of 0.5

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.57 no.4
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• pp.263-276
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• 2024

Since the first introduction of one-dimensional transient storage modeling in the field of solute transport analysis in rivers, its application has notably expanded for various purposes, including for hydrology and geobiology over the past few decades. Despite strides in refining transient storage models, there remain unresolved challenges in simplifying complex river transport dynamics into concise formulas and a limited set of parameters. This review paper is dedicated to cataloging and assessing existing transient storage models, outlining the difficulties associated with model structures, parameters, and data, and suggesting directions for future research. We seek to enhance understanding of transient storage by highlighting the importance of continuously evaluating residence time distribution modeling, integrating hydrodynamic models, and using data with minimal assumptions. This paper would contribute to advance our comprehension of the transient storage process, offering insights into sophisticated modeling techniques, pinpointing uncertainty in parameters, and suggesting the necessary avenues for further study.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.469-469
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• 2016

본 연구에서는 지진해일 모의결과를 바탕으로 하여 지진해일모형 결과에 민감하게 작용할 수 있는 다양한 입력조건을 분석하였다. 우선 2004년 인도양 지진해일 모의를 위하여 다중격자체계를 갖추고 있는 COMCOT모형과 수심적분된 Boussinesq모형의 결합모형을 사용하였으며, 근해역에 지진해일 충격 및 피해산정 결과에 유효한 영향을 주는 입력인자를 파악하기 위하여 4가지의 시나리오를 설정하였다. 각 시나리오에서는 3개의 서로 다른 독립인자가 포함되었으며 이들은 배타적으로 결정되어 최소한의 시나리오로 다양한 분석이 가능하도록 하였다. 즉, 시나리오 1에서는 지진해일의 초기수면상태를 산정하기 위한 간략화된 단층모형을 적용하였고, 이 때 바닥마찰에 대한 고려는 배제되었다. 시나리오 2에서는 시나리오 1과 모든 조건은 동일하게 하였으나 유한단층 모형을 통해 초기수면상태를 산정하도록 하였다. 이처럼 유사하게 시나리오 3에서는 복잡한 지형 특성을 나타내는 몰디브 지역의 보다 정확한 해석을 위하여 몰디브 지역의 상세격자망을 추가적으로 다중격자체계에 포함시켰다. 마지막으로 바닥마찰항에 대한 민감도를 분석하기 위하여 시나리오 4에서는 바닥마찰항에 대한 고려를 포함시켰다. 또한, 4가지 시나리오 외에 결합모형의 성능을 평가하기 위하여, COMCOT모형만을 사용하는 시나리오를 추가적으로 설정하였다. 즉, 시나리오 1과 모든 조건은 동일하되 COMCOT모형만을 사용하도록 하였다. 설정된 조건에 따른 수치모의 결과, 지진해일 내습에 따른 해수위 변화는 각 시나리오별로 큰 차이를 보이지 않았으나, Boussinesq모형에 의한 지진해일의 동수역학적 거동은 COMCOT모형을 사용한 결과와 유의한 차이를 보였으며, 특히 파랑에 기인한 난류적 거동은 극명한 대조를 이루었다. 따라서, 본 연구결과를 통해 향후 파랑에 기인한 난류적 거동의 정확모의를 위해 수치해석에 따른 확산오차 및 바닥마찰항에 대한 면밀한 연구가 필요함을 시사하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.39-39
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• 2011

하천에서 수공구조물을 설계시 구조물의 규모, 형식, 운영방식, 안정성 등을 검토하기 위하여 일반적으로 수리모형실험과 수치모형실험을 이용한다. 수리모형실험은 자연현상의 왜곡을 최소화하여 검토결과를 얻을 수 있다는 장점이 있지만, 많은 시간과 비용, 인력 및 공간이 필요하기 때문에 단기간에 다양한 검토가 필요한 경우에는 많은 제약이 따른다. 반면에 수치모형실험은 제한적인 조건에서 검토목적 및 용도에 따라 다양한 수치모의기법을 활용하여 상대적으로 낮은 비용과 신속하고 다양한 검토가 가능하다는 장점을 가지고 있다. 그러나 수치모형실험은 어디까지나 자연현상에 대한 수학적, 물리적 기법을 활용한 분석이기 때문에 결과에 대한 신뢰성 확보가 매우 중요하다. 최근에는 컴퓨터의 계산능력 향상과 유체의 복잡한 동수역학적 거동 해석 기법의 다양화, 그리고 많은 적용성 검토 연구결과로 인한 신뢰성 향상 등으로 인해 수치모형실험에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구는 현재 금강에 건설 중인 금강보에 대하여 다차원 수치모형인 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)를 이용하여 하천 구조물 및 물리적 환경변화에 대한 정밀수리분석을 실시하기 위한 사전절차로, EFDC 모형을 하천수리해석에 적용할 경우 모형에 포함되어 있는 다양한 변수설정 및 제약조건들에 대하여 적용한계를 검토하고자 한다. 검토방법은 금강보가 건설되기 이전의 하천지형 상황에서 EFDC 모형과 HEC-RAS 모형을 이용한 수리분석을 수행하고, 수리거동 결과 들을 상호 비교 분석 한다. 수치모의 대상구간은 금강보 건설구간을 포함하여 약 20km 구간이고, 대상구간에 대하여 3차원 정밀지형자료를 구축하였으며, 과거 호우사상에 대한 구간 내 관측 수위 및 모형별 계산수위결과를 비교 검토하였다.

• Journal of the Korean Society of Groundwater Environment
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• v.4 no.1
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• pp.5-13
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• 1997

The Island of Cheju plans massive ground water development to meet predicted water demand. Effective management of ground water resources requires impact assessment study. Due to the nature of the island, effects of sea water must be considered. In this work, salt water intrusion, due to hypothetical ground water development in Eastern and Central Cheju Watersheds, is predicted using a sharp-interface model. The model considers simultaneously hydrodynamics of both freshwater and saltwater. The hypothetical ground water development was designed such that it follows closely the regional ground water development plan. The numerical model predicted that the saltwater wedge may intude over 1km depending on the location. This observation leaves doubt on impact assement studies based on freshwater-flow only modeling.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.801-805
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• 2009

하천의 골재는 도로, 항만, 주택건설 등 다양한 건설재료로 이용되어 왔으며 급속한 산업화와 더불어 국가건설사업, 지방자치단체의 수익사업으로 인해 골재 수요가 급격히 증가해 왔다. 그러나 체계적인 조사 및 연구가 없이 무분별하게 행해진 하천준설은 하상저하, 하천의 불안정, 하상의 장갑화 등 물리적 영향뿐만 아니라 주변 하천의 식생, 저서생물의 서식처 등 수서생태계의 파괴, 하천정화능력 저하, 교각의 노출 등 생물적 경제적인 측면에서 악영향을 미치고 있다. 본 연구에서는 하천준설사업이 꾸준히 진행 중에 있는 낙동강 유역의 감천을 연구대상지역으로 선정하여, 2차원 수치모형인 RMA-2를 이용하여 준설에 따른 동수역학적 흐름특성의 변화를 모의하고, SED2D를 이용하여 단기하상변동을 예측하였다. 지형자료는 수치지도 및 실측자료를 토대로 하여 구축하였으며, 준설 전 후의 하상변동을 모의해 비교 분석한 결과, 하도중심에서의 흐름특성은 준설전에 비해 수위가 평균 0.85 m 저하되었고, 하상은 평균 0.56 m 저하되었다. 대상유역의 수위와 유속은 준설전에 비해 준설후에 안정적인 특성을 나타냈다. 또한, 준설전 후 전반적으로 하상상승이 발생하였으며 이는 상류에서의 유사유입량이 많아 퇴적이 많이 일어난 것으로 판단되며, 준설후는 준설전에 비해 하류에서의 퇴적량이 적게 나타났으며 이는 준설구간에서의 퇴적으로 인해 하류 유사이송이 적게 일어난 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 하천준설에 따른 하천환경 및 물리적 영향을 최소화하고, 교란하천의 복원 및 관리 등에도 활용될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.718-722
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• 2009

하도 상황이 수역(水域)에서 식생역(植生域)으로 변화하여 최종적으로 육역화(陸域化)단계로의 천이가 진행되는 현상을 하도 육역화라고 한다. 하도 육역화는 하천의 생태환경적 측면에서 많은 문제들을 야기할 수 있으며, 단일 단면 하도의 복단면 고착화로 하천 통수 단면이 감소하여 하도의 홍수 관리 기능에 심각한 위해 요소로 작용할 수 있다. 본 연구는 하도 육역화 방지를 위한 수공구조물로서 말뚝을 설치하고 그 효과를 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하여 검토하였다. 수치 모의는 구조물 주변의 복잡한 흐름 모의를 위하여 복잡한 지형지물이 있는 경우에 많이 활용되는 LES(Large Eddy Simulation) 난류 모델을 적용하였으며 세굴 및 퇴적 영향을 알아보기 위하여 유사 세굴(Sediment Scour) 모델을 적용하였다. 하도 육역화 방지 수공구조물의 효과 검토를 위하여 모형 수로의 제방 근처에 말뚝을 설치하고 말뚝직경, 설치 간격 및 배열 등을 변화시켜 구조물 주변의 동수역학적 거동, 흐름분리 효과 및 세굴영향을 수치모의를 통하여 분석하였다. 분석 결과 말뚝에 의한 흐름 분리와 국부 세굴에 의하여 하상 퇴적이 상대적으로 감소되는 효과를 나타냈으며 설치간격이 수변으로부터 말뚝 두께의 2배 그리고 흐름방향으로 말뚝 두께의 2배 이내의 간격으로 설치하여야 더욱 효과적인 것으로 나타났다. 추후 다양한 수리모형 실험을 통한 검증과 다양한 조건에 대한 수치 모의를 통하여 하도 육역화 방지 기술을 개발할 수 있을 것으로 사료된다.