• 한국수자원학회논문집
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• 제55권6호
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• pp.461-469
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• 2022

유역의 수자원 수급계획 시 중요하게 사용되는 댐 유입량은 자료의 신뢰성을 확보하는 것이 매우 중요하다. 하지만 단순 물수지법에 의해 산정되는 댐 유입량은 음유입량이 다수 발생하고, 댐 방류량 이외의 유출량을 생략함으로써 실제 유입량 특성을 반영하지 못한다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여, 물수지에서의 유출량 중 고려 가능한 증발량을 고려하여 물수지 개선식을 제시하였다. 소양강댐을 대상으로 재평가된 댐유입량 시계열에서 음유입량의 발생비율이 감소하고, 자료 생산주기별 유입량의 체적은 일관성을 확보하였다. 이외에도 소양강댐 유역에서의 가용수 자원 특성을 검토한 결과, 인간적 측면에서의 직접적인 사용이 약 60%이고, 자연적 측면에서의 간접적 사용이 약 40%인 것으로 나타났다. 또한 가뭄해에는 전체 수자원의 총량 중 간접적인 수자원 이용의 비중이 증가하는 것이 확인되었다.

• Composites Research
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• 제26권6호
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• pp.363-372
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• 2013

RTM (Resin Transfer Molding) 공정을 수치해석하기 위해 Level set 방법과 결합된 확장 유한 요소 법을 적용하였다. 유동 전면 부에서 비연속적인 구배를 가지는 압력을 계산하기 위해 확장 유한 요소 법을 이용하여 계산의 정밀성을 높였다. 확장 유한 요소 법에 이용되는 확장 형상 함수는 Level set 값을 이용하여 정의하였다. 이 확장 형상 함수는 요소를 통과하는 수지 유동 전면부의 위치를 반영할 수 있다. 게다가 Level set 법이 금형 충전 동안 수지 유동 전면부의 위치를 계산할 때 적용되었다. 수지 유동 전면부의 위치를 계산하는 미분방정식은 내연적 특성 Galerkin 유한 요소 법을 적용하여 풀었다. 선형 시스템 계산에서는 IPSAP의 다중 프론트 솔버를 이용한다. 본 연구에서 계산한 해석 값은 이론 값과 비교하여 검증하였다. 계산 효율을 높이기 위해 확장 유한 요소 법과 Level set 방법의 국소화 기법이 제안되었다. 이 기법은 계산 영역을 수지 유동 전면 부 근처의 영역으로 축소한다. 그러므로 전체 계산 양은 최소화될 수 있었다. 이 기법의 계산 효율은 채널 유동 모델을 이용하여 평가된다. 본 연구의 해석 능력을 보여주기 위해 몇 가지 적용 예제를 계산하였다. 첫 번째 예제를 이용해서 복잡하게 흘러가는 수지 전면부의 갈라짐과 합쳐지는 현상 해석하였다. 그리고 금형 내부의 Race-tracking 효과와 기공 생성 현상을 확인하기 위해 복잡한 모양의 구조물을 시뮬레이션 하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권5호
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• pp.191-204
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• 1998

플라이 애쉬의 폐기물 매립장 대용 차수재로서의 적용성을 평가하기 위하여 실내 실험과 모델 연구를 실시하였다. 실제의 매립장 차수층이 불포화 상태일 수 있는 점을 고려하여, 대용 차수재와 기존의 점토 차수재에서의 포화 및 불포화 상태에서의 물 흐름 특성을 비교하였다. 차수층에서의 오염물 이동 특성을 연구하기 위하여 오염물을 이용한 회분실험을 실시하였으며, 이때 폐놀을 대표 오염물질로 사용하였다. 모델은 물질 수지에 기초하였으며, 유한 차분법과 predictor-corrector법을 이용한 수치 해법으로 풀었고, 연립 미분방정식을 다루는테는 sequential method를 이용했다. 연구 결과 대용 차수재는 기존 차수재보다 폐놀 차단 능력이 더 크고 또 불포화대에서의 차수능력도 더 크다는 것을 알 수 있었다. 또한, 본 연구에서 고려된 흐름조건에서는 차수층을 포화대로 해석할 경우 통과하는 물의 양이 약간 과소평가되고 폐놀 차단 능력은 매우 과소평가됨을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권5호
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• pp.560-564
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• 2011

본 연구의 목적은 과산화수소 농축을 위한 투과증발공정의 수학적 모델을 제시하는 것이다. 대상공정은 NASA에서 개발한 것으로 쉘과 멤브레인 튜브들로 구성되어 있다. 쉘과 튜브에는 각각 과산화수소용액과 sweep gas가 향류로 흐른다. 이때 막을 통해 투과증발되는 기체에는 과산화수소보다 물분자가 더 많기 때문에 과산화수소를 농축할 수 있다. 이 공정의 수학적 모델은 투과물의 흡수-확산 메커니즘에 기초한 비선형 편미분 및 대수 방정식, 투과물 플럭스의 온도 의존성에 대한 아레니우스 관계, 그리고 막 모듈 내의 액상 농도와 흐름에 대한 질량 및 운동량 수지식의 형태로 개발하였다. 과산화수소 농축물 농도의 동적 거동은 제안된 모델의 단순화된 형태를 풀어 모사하였고 그 결과값을 NASA 특허에서 보고된 실험자료와 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.26-26
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• 2018

기후변화로 인한 홍수, 가뭄 등의 자연재해가 빈번히 발생함에 따라서, 수자원의 변동성이 심각해짐에 따라서 물 부족에 대한 관심이 대두되고 있다. 특히, 수문분야에서 수자원의 확보 및 효율적 관리에 대한 중요성 및 관심이 높아지고는 있으나, 물 순환에 대한 이해 및 분석에 대한 부분은 아직 계속적으로 연구할 필요성이 있다. 물 순환에서 다른 수문기상인자들에 비해 직접적인 관측이 어려운 실제증발산은 단순 가정 및 경험식, 또는 물수지 방정식을 통해 어림되어 계산되어 진다. 지상에서 실제증발산을 관측하기 위해 에디 공분산 기반의 플럭스 타워(flux tower)를 이용하여 한 지역(지점)에서의 정량적인 관측이 이뤄지고 있으나, 공간적인 관측은 이뤄지고 있지 않는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 기술이 발전함에 따라 다양한 물리식 기반의 재분석자료(reanalysis data)/인공위성(satellite)기반의 실제증발산에 대한 자료가 산출되어진다. 그렇지만, 다양한 물리식 기반으로 산출되는 결과는 알고리즘의 특성상 오차가 발생할 수 있다. 이러한 방법을 해결하기 위하여 다양한 합성 방법을 이용하여 각 알고리즘에서 오차를 보정 및 개선한 최적의 실제증발산 결과를 필요로 하게 된다. 이 연구에서는 재분석/인공위성 기반의 8일 단위 실제증발산 자료를 활용하여 두 가지의 합성 방법(simple taylor skill score, maximize r)을 이용하여 개선된 실제증발산 결과를 산출하기 위하여, 2005년부터 2014년까지의 호주에서의 실제증발산에 대한 합성 결과를 나타내었다. 전반적으로 두 방법으로 산정된 결과는 기존의 결과에 비해 오차가 상당히 개선된 것을 확인 할 수 있었으며, 특히, 다양한 자료를 이용하여 합성하는 방법인 simple taylor skill score방법이 maximize r의 방법에 비해 보다 오차 및 상관성이 높은 것을 확인 할 수 있다. 본 연구에서 합성 방법을 이용하여 기존의 자료에 비해서 개선된 결과를 산정할 수 있는 것을 확인하였고, 향후 가뭄에 직접적으로 연관성을 가진 합성 증발산 자료를 활용하여 가뭄 분석의 신뢰성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.759-763
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• 2010

본 연구는 격자기반의 지표면 유출 및 도시 유역 우수관거 유출해석모형으로서 유역을 관거 유입구를 기준으로 다수의 소유역들로 구분하고 각 소유역내 지표면 흐름을 비선형저류방정식으로 표현하여 유출량을 산정하는 방법 및 유역을 일정한 크기의 격자로 분할한 상태에서 각 격자의 유입 유출을 계산함으로써 주어진 시간 간격별로 유역 전체에 대한 물수지를 파악하는 격자 물수지식을 이용하는 방법을 결합하여 도시유역의 지표면 유출량을 산정하기 위한 격자기반의 분포형 지표면 유출해석 모형을 개발하는 것을 연구의 목적으로 하였다. 즉, 본 연구에서 개발한 유출모형은 지표면 유출의 메카니즘을 비선형저류방정식으로 표현한다는 점에서 SWMM의 방법을, 격자기반으로 유출량을 계산 추적한다는 것이다. 또한 도시지역의 침수형태 및 원인을 파악함과 동시에 기존의 도시유출 해석모형을 일부 수정 및 보완하여 집중호우발생시의 지표이동류 흐름, 폐합형 우수관거, 하류부의 배수영향 등을 고려한 우수관거 유출모델을 개발하였다. 본 모형을 이용하여 가상 및 실제 유역에 대한 유출모의를 수행함으로써 모형의 적용성을 평가하였다. 본 연구에서 제시하는 격자기반 도시유출해석모형은 대상유역을 일정한 크기의 격자로 구성하고 개개의 격자마다 유출해석을 위한 지형정보와 수문정보를 입력하여 격자별 유출량을 계산 추적함으로써 유역의 임의의 위치에서의 유출량, 유출심의 시간적 변화와 공간적인 분포를 모의할 수 있다. 가상 및 실제 유역에 대한 유출해석을 통하여 본 연구에서 개발한 모형은 이동강우나 국지적인 집중호우 등 시공간적으로 변하는 수문 특성을 반영할 수 있고, 폐합형 우수관망 해석 및 하류부 배수효과를 검토하여 도시유역의 홍수방재관리에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제11권1호
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• pp.39-47
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• 2009

물 부족으로 인해 수자원의 확보와 효율적인 관리의 중요성이 커지고 있음에도 불구하고, 물 수지 분석에서 증발산은 다른 성분에 비해 직접 관측이 어려워 물수지 방정식으로부터 어림되거나 단순한 가정이나 경험식으로부터 추정된다. 그러나 이러한 방법들은 오차가 커서 증발산의 신뢰도를 높이려면 직접 관측이 필요하다. 이 연구에서는 설마천 유역의 혼효림의 증발산을 정량화하기위해 2007년 9월부터 2008년 12월까지 에디 공분산 방법을 사용하여 증발산을 직접 측정하였다. 혼효림의 증발산은 성장기(5-7월)에는 평균 $2.2mm\;d^{-1}$, 비성장기인 겨울에는 $0.5mm\;d^{-1}$였다. 2008년 한 해동안의 총 증발산량은 $581mm\;y^{-1}$로 연 강수량(1997mm)의 약 1/3을 차지하였다. 2007년과 2008년에 관측이 겹치는 기간(9-12월)동안 적산된 증발산 총량은 2008년 가을의 강수량과 강수빈도가 2007년의 같은 기간에 비해 적었음에도 불구하고 두 기간 모두${\sim}110mm$로 다르지 않았다. 산림과 대기간의 분리(decoupling) 정도를 나타내는 오메가 인자는 평균 0.5로서 평형증발산과 부과증발산이 전체 증발산에 기여하는 정도가 크게 다르지 않았다. 이는 증발산이 순복사, 포차, 기공전도도 등에 의해 골고루 영향을 받고 있음을 의미한다. 본 연구에서는 실측에 근거한 증발산 자료를 토대로 설마천 유역의 혼효림에서 증발산이 물수지에서 차지하는 기여도를 조사하였고, 향후 유출량과 함께 사용될때 설마천 산림유역의 물수지 분석의 신뢰도을 향상시킬 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.614-618
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• 2005

수문시계열 분석과 예측은 대부분 ARMA(AutoRegressive Moving Average) 형태의 선형적인 추계학적인 모형을 이용하였으나 자현현상이 복잡해지고 비선형적인 특성을 가짐에 따라 선형적인 해석은 수문시계열의 분석과 예측에 있어서 많은 오류를 내포하고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위한 시도로 Chaos이론이란 개념이 사용되기 시작하였으며, 수자원분야에서는 1980년대 후반부터 물수지 방정식 및 강우유출에 대한 카오스적 특성분석 등 많은 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 영산강유역의 본류를 대표하는 나주지점을 대상으로 2003년 1월 1일 00시부터 2004년 12월 31일 23시까지 17,544개의 시수위 자료에 대하여 해당 년도의 Rating-Curve식을 적용 환산한 유출량자료에 데한 카오스적 특성을 분석하였다. 카오스적 특성을 분석하기에 앞서 원자료에 대하여 이동평균법과 Savitzky-Golay Filter를 적용하여 잡음을 제거하였으며, 1차원의 단일변량의 자료에 대한 상태공간(Phase Space)의 재건을 통하여 비교검토 하였다. 이러한 일련의 과정을 거친 자료에 대하여 상관차원법을 이용하여 영산강 유역의 나주지점의 시유출량 자료에 대한 카오스적 특성을 분석한 결과 저차원의 수렴으로 카오스 특성을 가졌다.

• 한국습지학회지
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• 제13권3호
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• pp.633-641
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• 2011

필리핀의 연평균강수량은 약 965mm ~ 4,100mm로 수자원이 비교적 풍부하다. 필리핀의 최근 급증하는 도시화로 인해, 필리핀의 마닐라 지역에서는 용수의 수요량이 매년 증가하는 추세이다. 용수의 부족을 해소시키기 위해 필리핀의 풍부한 수자원을 적절하게 사용하여야 하며, 이를 위한 방법 중의 하나로 강우의 유출수를 이용하는 우수저류시설이 가용하다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 마닐라 주거지역에서의 우수저류시설에 대한 잠재가용성을 분석하였으며, 그 방법으로는 일별강우, 유역면적, 유출계수, 인구밀도 그리고 용수수요량 등을 매개변수로 사용하는 물수지방정식을 이용하였다. 세 가지 강우조건(연평균 강우중 최소, 중간, 최대값)과 세 가지 화장실종류(저효율식, 재래식, 절수식)에 따른 가정용수탱크 사용에 대하여 분석하였다. 그리고 대상지역에서의 최적의 강우 저장 면적을 결정하기 위해 월류용적을 사용하였다. 연구결과 세 가지 강우조건에서, 재래식과 절수식 화장실이 우수저류시설에 가장 부합되며, $60m^3$저류용량의 탱크는 3개월간 90가구의 용수수요를 충분히 공급 가능 하다고 나타났다. 본 연구를 통해 주거지역의 장기간 용수수요를 충족시키기 위해서는 저류탱크 용량은 $1,100m^3{\sim}2,500m^3$이 적당하다고 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3B호
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• pp.285-291
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• 2011

물과 에너지의 순환에 대한 정확한 해석은 수문학, 기후학, 생태학적인 과정을 이해하는데 있어 매우 중요하다. 수문 순환 환경변화의 정확한 예측을 위해 사용되고 있는 모형들 중 Common Land Model(CLM)은 물과 에너지수지 방정식을 기반으로 한 최신 Soil-Vegetation-Atmosphere Transfer(SVAT) 모형 중 하나로써, 비교적 간단한 매개변수를 이용하여 현실적이고 신뢰할 만한 결과를 산출해낼 수 있다. CLM 모형은 전 세계적으로 널리 이용되고 있으나, 국내에서는 정보의 부재와 입력자료의 미흡으로 인하여 실제적인 적용사례가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 CLM의 국내 적용성 검증을 위하여 해남 Korea Flux Network(KoFlux)의 자료와 Korea Land Data Assimilation System(KLDAS)의 자료를 이용하여 수문순환 환경인자들의 모형 결과를 산출하였다. 모형의 결과와 관측자료의 비교에서 KoFlux와 KLDAS의 두 입력 자료를 사용한 결과 모두 회귀분석에서의 결정계수 값이 0.73~1.00의 신뢰할 만한 수준으로 나타났다. 본 연구에서 CLM의 국내 적용 가능성을 확인하였고 지점자료가 존재하지 않는 지역에 대한 KLDAS의 이용가능성을 또한 확인하였다.