• 한국방재학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.69-78
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• 2007

본 연구에서는 홍수가 범람하였을 때 제내지에서 발생하는 동역학적 거동을 정확히 모의하기 위해, 시간에 따른 제방붕괴 양상을 고려하여 제방붕괴시 제내지로 유입되는 월류량을 정확하게 산정하였다. 2차원 비선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하였으며, 비구조적 격자계가 적용된 유한체적법을 이용하여 제방붕괴를 모의하였다. 제방붕괴시 발생하는 충격파 흐름을 해석하기 위하여 HLLC approximate Rimann solver를 사용하였고, 수치진동을 제어하기 위해 TVD 제한자를 사용하는 WAF(Weighted Averaged Flux) 기법을 사용하였다. 또한 생성항은 연산자 분리기법을 이용하여 비 물리적인 결과가 나오지 않도록 하였다. 먼저 본 모형을 댐붕괴 문제에 적용하여 댐 붕괴시 발생하는 자유수면 변위를 계산하였으며, 경사식 방파제의 월류량을 산정하여 기존 실험결과와 비교 검증하였다. 그 결과 충격파를 잘 모의하고 있었으며, 월류량 또한 기존 실험결과와 일치하였다. 또한 제방 붕괴시 발생하는 흐름에 대해 높이와 폭을 각각 시간에 따른 함수로 가정하여 적용하였다. 제방붕괴 유형에 따른 월류량을 각각 비교한 결과, 제방이 갑작스럽게 붕괴된 경우에서의 월류량이 점진적으로 붕괴되는 조건에서의 월류량보다 크게 산정됨을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권6호
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• pp.397-409
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• 2019

우리나라는 지형적인 특성과 강우 발생 특성에 따라 댐이나 다기능보 등 수리구조물의 수문 운영이 하천의 적절한 관리를 위해 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 홍수도달시간에 대한 이론을 정립하고, 금강하류부의 금강하굿둑~백제보 구간을 대상으로 1차원과 2차원의 연계해석이 가능한 HEC-RAS 모형을 활용하여 홍수도달시간을 홍수파도달시간과 수위상승도달시간으로 구분하고 보의 방류조건에 따라 홍수도달시간을 분석 예측하고자 한다. 분석 결과, 방류량이 증가하는 시점에 하도를 범람하여 하천 폭의 급격한 증가로 인해 도달시간이 증가하는 형태가 나타났으며, 홍수파 도달시간이 수위상승 도달시간보다 약 2배정도 빠르게 나타나 실제 도달하는 유수의 양보다 수파가 빨리 진행됨을 알 수 있었다. 본 연구결과를 활용한다면, 하천 관리에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제38권6호
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• pp.633-642
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• 2005

동중국해 북부 대륙붕에 발달한 후기 홀로세 니질 퇴적체의 분포양상과 층서의 발달 특성을 밝히기 위해 고해상도 Chirp 탄성파 단면 자료를 이용하여 분석하였다. 고해상 탄성파 단면도상에서 음향기반암(기저 경계면 B)위에 2개의 퇴적층서(Unit 1과 2)가 나타나며 이들은 침식 경계면(중간 반사면 M)으로 경계된다. 하위 퇴적층서 Unit 1은 음향학적으로 평행 또는 준평행 반사층리와 수로 충진 퇴적상이 나타난다. 상위 퇴적층서 Unit 2는 반투명 내부 퇴적상과 7m 이하 퇴적두께의 렌즈형태로 발달해 있다. 시퀀스 층서분석으로부터 이들 퇴적층서는 마지막 저해수준 이후 형성되었다. 해침 퇴적체(Unit 1)는 최후 빙기동안 형성된 층서 경계면위에 바로 분포한다. 해침 퇴적체는 침식곡의 염하구 환경하에서 하천, 델타, 그리고 조간대 환경의 복합 퇴적물로 구성된다. 해침 퇴적체 바로 위는 침식 저지형의 최대 범람면이 나타난다. 최대 범람면위에 발달한 고해수준 퇴적체(Unit 2)은 저지대를 충진하는 니질 퇴적체로 구성된다. 니질 퇴적체는 제주도 남쪽 약 140km 떨어진 곳에 마치 태풍 같은 모양의 원형 형태로 수심 약 60-90m 사이에 집중적으로 발달해 있다. 이 퇴적체의 분포 면적과 부피는 각각 약 $3,200km^2$와 약 $10.7\times1109m^3$이다. 니질 퇴적체의 기원은 고황하와 양자강에서 배출된 부유퇴적물의 혼합기원으로 해석된다. 원형의 분포형태는 북부 동중국해에 발달한 반시계 방향의 와류 순환계로 인해 형성된 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.638-642
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• 2007

댐 운영이 하류하천의 하도와 생태계에 미치는 영향권 범위를 설정하고, 영향정도를 정량화하고자 하는 연구는 그 중요성에도 불구하고 상당히 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 댐 운영이 하류 하천에 미치는 영향을 지형학적, 수리 수문학적, 환경 생태학적, 사회적 영향권으로 구분하여 다각적인 측면을 고려한 댐 하류하천 영향권 범위 설정 기준을 제시하고자 한다. 첫째, 지형학적인 영향권 범위는 댐으로 인한 유사 공급 차단, 토시공급 능력 감소와 하상변동, 하상의 장갑화 현상과 같은 하상토 대표입경의 변화 등으로 설정한다. 둘째, 수리 수문학적인 영향권 범위는 홍수파 전달, 하도의 홍수조절효과, 홍수조절비, 유황변동 등으로 설정한다. 셋째, 환경 생태학적인 영향권 범위는 수질 변화, 하도내 식생분포 변화, 어류서식처 변화 하천 코리도의 토지이용 변화 등으로 설정한다. 그리고 홍수량에 따른 댐 하류하천의 홍수범람지구 및 댐 방류로 인한 하류하천 홍수소통 장애요인 등의 요인에 의한 사회적 측면에서의 영향권 범위를 설정한다. 본 연구에서 제시하고자 하는 영향권 범위 설정방법은 정성적인 의미가 크다. 따라서 댐 운영이 하류하천에 미치는 영향요인을 세부적하고 정량화 하는 연구가 지속적으로 시행되어야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1832-1835
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• 2010

본 연구는 이상홍수와 급속한 도시화로 인하여 설계 및 축조 당시의 수문, 기상환경이 변화함에 따라 해마다 증가하는 저수지관련 홍수피해에 효율적으로 대처하기 위하여 국내 농업용 저수지 17,649개 중 14,154개(80.2%)에 해당하는 30만$m^3$ 이하의 소규모 저수지를 대상으로 댐 붕괴에 의한 저수지 하류의 피해 규모 및 피해양상을 정량화 할 수 있는 피해예측모델을 개발함으로써 저수지 하류하천 위험기준을 수립할 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 경기도 용인시에 위치한 창리저수지(20.0만$m^3$)를 대상으로 댐 붕괴 시나리오를 작성하고 빈도별홍수량 및 가능최대홍수량(Probable Maximum Flood, PMF)을 산정하여 HEC-HMS 모형을 이용한 댐 붕괴 모의를 실시하였다. 하류부 홍수해석은 창리저수지 직하류 화곡천(1.12km) 구간에 대해 HEC-RAS 모형을 이용하여 댐 붕괴 홍수파 수문곡선에 따른 홍수범람도를 작성하였다. 또한 홍수범람구역에 해당되는 행정구역의 자산DB를 구축하고 홍수피해산정 방법으로 널리 사용된 다차원법(Multi - Dimensional Flood Damage Analysis, MD-FDA)과 기존 간편법의 장점을 살려 댐 붕괴에 따른 하류부 홍수피해액을 산정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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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.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권6호
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• pp.367-380
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• 2014

지진해일파(tsunami)에 의한 피해로 소중한 인명손실뿐만 아니라 침수 범람에 의한 가옥과 같은 건물의 유실 및 방파제, 교량 및 항만과 같은 사회간접자본의 심각한 파괴 등을 들 수 있다. 본 연구의 대상인 연안구조물에서 피해원인으로 먼저 큰 지진해일파력을 고려할 수 있지만, 더불어 기초지반에서 세굴과 액상화와 같은 지반파괴를 고려할 수 있다. 진동성분과 잔류성분으로 구성되는 과잉간극수압의 증가에 따른 유효응력의 감소로 해저지반내에 액상화의 가능성이 나타나고, 액상화가 발생되면 그의 진행에 따라 구조물의 침하 혹은 전도에 의해 종국적으로 구조물이 파괴될 가능성이 높아지게 된다. 본 연구에서는 2D-NIT(Two-Dimensional Numerical Irregular wave Tank)모델로 부터 고립파를 조파시켜 직립호안 및 해저지반상에서 시간변동의 동파압을 산정하고, 그 결과를 지반의 동적응답과 구조물의 동적거동을 정밀하게 재현할 수 있는 유한요소법에 기초한 탄 소성해저지반응답의 수치해석프로그램인 FLIP(Finite element analysis LIquefaction Program)모델에 입력치로 적용하여 해저지반 및 직립호안의 주변에서 과잉간극수압 및 유효응력의 시 공간변화, 지반변형, 구조물의 변위 및 지반액상화 등을 정량적으로 평가하여 직립호안의 안정성을 평가한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.937-947
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• 2003

지진해일 또는 조석과 같은 파의 거동을 수치모의할 때 해안선의 위치는 파랑의 움직임에 따라 끊임없이 이동하게 된다. 따라서, 이를 수치모형에 효과적으로 반영하기 위해서는 수치모형의 경계선을 파랑의 움직임에 따라 이동시켜야 한다. 본 연구에서는 경사지형을 계단지형으로 단순화한 이동경계조건에 대해 해안선의 이동을 보다 정확히 모의하기 위하여 천수방정식의 비선형항을 2차 정확도의 풍상차분기법으로 차분화하여 해석하였다. 개발된 수치모형을 검증하기 위하여 바닥마찰이 없는 것으로 가정된 타원형 수조에서의 유체의 주기적인 거동을 수치해석하였으며, 원형섬에서의 처오름높이를 계산하여 수리실험결과와 비교하였다. 수치해석의 결과는 수리실험 결과와 양호하게 일치하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제13권3호
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• pp.295-300
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• 2010

최근 동해상의 일본 서해안을 포함한 태평양 연안의 지진대에서 큰 규모의 해저지진에 의한 지진해일이 자주 발생하고 있다. 지진해일은 수심이 깊은 대양에서 파고가 대략 수 m인데 반해 파장은 수십에서 수백 km에 달하는 장파로서, 선단파는 수심에 비례하여 매우 빠르게 이동할 수 있다. 따라서 지진해일은 인접국가 뿐만 아니라 발생지역으로부터 매우 먼 지역까지 전파하여 해안에 심각한 범람으로 인한 인명 및 재산피해를 일으킨다. 이러한 지진해일의 피해를 효율적으로 저감하는 방법은 해안지역을 따라 지진해일 재해정보도를 제작하고, 지역주민들에게 이를 배포하여 사전에 위험성을 알리고 지진해일 발생시 피해를 최소화할 수 있도록 대비하는 일이다. 지진해일 재해정보도는 과거의 지진해일 피해조사 결과와 계획된 시나리오를 바탕으로 만들어져야 하며, 실제 지진해일이 급습할 경우 주민들의 대피계획을 만드는 데 유용하게 사용된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권10호
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• pp.853-862
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• 2018

본 연구에서는 적응적 분할격자기반 2차원 침수해석모형 K-Flood를 개발하였다. 분할격자기법은 흐름 특성을 기반으로 격자를 분할하여 흐름영역과 비흐름영역으로 구분하는 격자생성기법이며, 분할격자기법과 격자세분화기법을 동시에 활용하면 매우 적은 수의 격자로 복잡한 형상의 흐름영역을 표현할 수 있어 효율적인 모의가 가능하다. 특히 최근 도시홍수에 대해 매우 정밀한 해상도의 자료와 격자를 이용하여 보다 정확한 침수해석 또는 예보를 하고자 하는 시도가 늘어나고 있으며, K-Flood는 이러한 복잡한 흐름영역의 계산 시 적응적 분할격자를 활용하여 효율적인 격자생성이 가능하다. 공간 및 시간에 대해 2차 정확도의 유한체적 수치해법이 적용되었다. K-Flood의 검증을 위해 2차원 침수해석모형의 검증에 널리 사용되고 있는 1) 원형 실린더에 의한 충격파 반사 모의, 2) 도시홍수실험 모의, 3) Malpasset 댐붕괴 모의를 수행하였다. 모든 모의에서 관측자료 및 과거의 모의결과와 비교하여 성공적으로 K-Flood의 성능을 검증하였다.