• 한국지반공학회논문집
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• 제39권10호
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• pp.19-26
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• 2023

콘크리트 표면차수벽형 석괴댐의 기초지반을 통한 침투량 예측 방법을 제시하기 위해 침투량에 영향을 주는 수위, 댐 크기, 투수계수 등 다양한 조건을 고려한 수치해석을 실시하였다. 기초 그라우팅과 침투량의 관계에서는 그라우팅 재료의 투수계수와 암반 투수계수의 적정성이 침투량에 영향을 미치는 중요한 인자로 작용하였다. 또한 수치해석 결과 침투량이 초기에는 급격히 감소하다가 댐 면적이 증가함에 따라 완만하게 감소하는 경향을 보였다. 연구 결과를 통하여 다양한 매개변수를 고려한 수치해석 입력인자 및 결과가 댐의 설계 시 중요한 기초자료로 활용할 수 있으며 운영 및 유지관리 단계에서 합리적인 댐의 침투량을 산정하는 방법으로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권1호
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• pp.27-34
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• 2008

해안 지역의 관정에서 지하수를 개발하면 해수가 침투하며 많은 경우 대상 지역의 지하수 개발가능량은 허용될 수 있는 추가 해수침투 거리로 제한된다. 본 연구에서는 주어진 허용 추가 해수침투 거리를 위배하지 않는 해안 지역의 지하수 개발가능량을 평가할 수 있는 수식을 개발하였다. 개발가능량 산정을 위한 수식의 유도에는 Strack의 단일 포텐셜 해석해가 이용되었다. 개발가능량은 추가 허용 해수침투 거리를 늘림에 따라 증가하지만 critical point로 인하여 최대값이 제한된다. 개발가능량 산정식은 설계곡선의 형태로도 제시되었다. 유도된 식 또는 설계곡선을 이용하면 기본계획 단계의 지하수 개발가능량을 쉽게 평가할 수 있다.

• 한국습지학회지
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• 제18권2호
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• pp.183-193
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• 2016

본 연구에서는 고속도로 강우유출수 처리목적의 우드칩 충진 침투도랑 모니터링 연구를 통하여 설계 적정성 및 성능을 평가하였다. 강우시 모니터링 자료를 바탕으로 침투도랑의 평균 저감효율을 산정한 결과 TSS 88%, COD 94%, BOD 85%, TN 80%, TP 75%이었으며 강우조건 및 설계가 다르므로 국내외 다른 연구결과와 직접적인 비교는 어렵지만 개략적으로 유사한 저감성능을 보였다. 침투도랑의 가장 중요한 설계인자인 침투속도를 산출한 결과 강우강도가 증가함 따라 침투속도도 증가하였으며 평균 침투속도는 40mm/hr, 도랑 내부의 유효 저류수심 0.8m를 기준으로 침투시간을 산출한 결과 약 0.83일로 비점오염저감시설 설치 및 관리 운영 매뉴얼(MOE, 2014)의 설치기준(이하 설치기준)을 만족하는 것으로 나타났다. 수문자료에 따르면 유입량 기준으로 설계 누적강우유출고로 산출된 WQv와 유사한 유입량을 기록한 관측자료에 따르면 전량 저류, 침투되어(유출량$${\frac{._-}{.}}$$0) 침투식 LID 시설로서의 고유한 기능적 목표를 달성하였으므로 설계 누적강우유출고 5mm는 타당하다고 판단된다. 침투도랑은 강우시 일시적으로 여과 및 저류과정에서 침수가 이루어지며 완전침투가 24시간 이내에 종료되므로 우드칩으로 부터 유기물질 등의 용출가능성은 희박하며 현장 모니터링 자료에서도 용출기미는 나타나지 않았다. 따라서 추후 침투도랑 설치기준의 개정시 국내외 연구자료를 바탕으로 여재로서 우드칩의 적용을 면밀히 검토할 필요가 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.375-379
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• 2006

본 연구에서는 물순환 왜곡이 심화되고 있는 도시 하천유역을 대상으로 택지개발과 같은 도시화로 인한 영향을 검토하고, 개발로 인한 영향을 최소화할 수 있도록 적정 우수저류침투시설을 계획..설계하는 것을 목적으로 하였다. 도시화 전후의 물순환의 변동특성은 WEP(Water and Energy Transfer Processes) 모형을 활용하였으며, 택지 개발 지구내 우수저류침투시설은 독일 베를린공대와 한국건설기술연구원이 공동 개발한 '공동주택 빗물관리 최적화 모형(가제)'을 활용하여 모의하였다. 대상 하천유역은 의왕시 청계동 및 포일동 일원에 도입예정인 의왕청계지구 택지개발지구를 포함한 안양천 상류의 대한교 상류유역이다. 단지 개발 전후 토지이용특성이 대부분 밭에서 중고층 주택지역으로 변경됨에 따라 불투수면적 비율이 10.5%에서 15.7%로 증가하였으며, 이로 인해 침투량, 증발산량, 지하수 유출량의 감소, 지표면 유출 및 하천으로의 유출량이 크게 증가하는 것으로 나타났다. 도시화로 인한 물순환 체계의 건전화를 위해서 우수저류침투시설의 도입이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.47-58
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• 2010

불포화 흐름을 고려하지 않는 도해법 (Casagrande, 1961; Cedergren, 1997)과 근사식(Sakamoto, 1998)에 의한 중심코어형 사력댐 코어죤의 침투량은 실제 침투거동과는 차이가 있고, 저수위 변화에 대한 침투량 변화경향의 파악도 곤란하다. 본 연구에서는 소양강댐에 대한 2차원 정상상태 및 비정상상태 침투류해석으로 저수위, 포화투수계수, 불포화수리특성 변화에 대한 정상상태 침투량과 정상상태 도달시간에 미치는 영향요인을 분석하였다. 분석결과 침투량은 정규화된 선형 관계식으로 예측이 가능하고, 불포화 예측변수 n이 정상상태 침투량과 정상상태 도달시간에 가장 큰 영향을 주었다. 본 연구에서 제시한 예측기법은 복잡한 3차원 해석 및 여러 단면에 대한 2차원 해석을 수행하지 않고도 댐 설계자 및 안전관리 실무자가 중심코어형 사력댐의 침투량을 산정하여 실측치와의 정량적 분석에 손쉽게 이용할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.321-321
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• 2016

도시화와 토지이용 변화로 인하여 도시지역의 불투수면적이 증가하고 있으며, 이로 인해 발생하는 홍수, 가뭄, 수질악화 등의 해결은 수자원 계획 및 관리에 있어서 중요한 과제이다. 저영향개발(LID, Low Impact Development) 기법은 물 순환 체계를 복원할 수 있는 대안으로 도시지역에서 물 관리를 통해 하천 복원 및 수자원 관리를 가능하게 해주는 기술로써, EPA SWMM의 업그레이드 버전에서는 저영향개발 기술과 관련된 시설의 설계를 통한 유출 모의가 가능해졌다. 그러나 SWMM 모형 내에서 저영향개발 시설을 설계 및 계획하기 위해서는 저영향시설과 관련된 다양한 매개변수들을 입력해야하며, 효과적인 시설의 설계를 위해서는 반복적인 모의 수행이 동반된다. 이에 본 연구에서는 SWMM 모형을 기반으로 저영향개발 시설의 설계를 위한 의사결정지원시스템인 WMAM(Water Management Analysis Module)을 개발하였다. WMAM은 저영향개발 시설과 관련된 다양한 매개변수 중에서 최종 유출량에 영향을 미치는 매개변수의 추출이 가능하다. 또한, 저영향개발 시설의 설계 및 계획 매개변수에 대한 다양한 시나리오를 생성하고, 짧은 시간에 동시에 모의 분석을 수행하여 수문학적 측면에서 효과적인 시나리오를 도출해준다. 본 연구에서는 WMAM의 효과성을 보여주고자 A대학교를 모델링한 SWMM 모형에 저영향개발 시설 중 하나인 침투트렌치의 (1)계획 전과 (2)계획 후, 그리고 (3)WMAM을 적용하였을 경우의 첨두유량과 침투손실 결과를 비교하였다. 침투트렌치 설치 전의 첨두유량은 약 0.48 CMS로 세가지 경우 중 가장 높은 값을 보였으며, 침투트렌치 설지 후와 WMAM을 활용한 경우의 첨두유량은 점차 낮아졌다. 또한, 침투손실량을 보면 설치전에는 약 0.28 m로 가장 낮았으며, 설치 후 그리고 WMAM을 활용하였을 경우는 점차 그 값이 높아졌다. 본 연구를 통해, WMAM이 저영향개발 시설의 설계 및 계획에 있어서 수문학적으로 효과적인 결과를 보이는 것을 확인할 수 있었으며, 향후 보완과 추가 개발을 통해 수자원 계획 및 관리에 있어서 유용한 프로그램이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권6호
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• pp.397-404
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• 2019

항공우주시스템에서 절단/분리 시스템에 널리 사용되는 선상성형장약은 복합화약 충전량의 불균일로 인해 과량의 복합화약을 충전해야 하며 제작 공정의 특성상 라이너 및 복합화약 형상을 자유자재로 조절하기 어렵다는 단점을 가지고 있다. 이를 개선하기 위하여 라이너를 단독으로 제작하여 균일한 복합화약량을 충전할 수 있는 정밀선상성형장약에 대한 연구 개발이 진행되고 있다. 본 연구에서는 정밀선상성형장약이 적정 복합화약량을 갖도록 설계하고 설계된 정밀선상성형장약의 최적 침투 관통 성능을 확인하기 위하여 라이너로부터 표적까지의 거리에 단차를 두어 이격거리에 따른 침투 관통 성능시험을 수행하였다. 정밀선상성형장약의 침투 관통 성능시험 결과를 바탕으로 AUTODYN 기반의 수치 해석 환경을 구축하였다. 수치해석 및 시험 결과의 비교 분석을 통해 정밀선상성형장약의 침투 관통 메커니즘과 특성을 분석하였다.

• 한국습지학회지
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• 제13권2호
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• pp.161-169
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• 2011

본 연구는 여과와 침투기작을 이용한 개선된 여과형 시설의 비점오염물질 처리효율을 평가하고자 수행되었다. 저감시설은 지리학적 기후학적인 인자를 고려하여 기존의 저감시설의 단점을 보완하여 설계되었다. 저감시설의 처리효율 평가는 실험실 규모로 수행되었으며, 3가지 유형의 유속[초기강우(120 mL/min), 일반적인 강우(242 mL/min), 집중호우(500 mL/min)]을 적용하여 실험을 진행하였고, 이를 통하여 수질 분석 및 물수지를 산정하였다. 실험결과, 저감시설의 입자상 물질 제거 효율은 90%이상으로 높게 분석되었다. 3가지의 유속변화 실험 중, 집중호우의 경우에서 11~91% 범위로 낮은 제거효율을 보였는데, 이는 다른 유속에 비해 짧은 체류시간을 갖기 때문으로 판단된다. 또한 저감시설의 물수지 산정결과 침투량은 유출량의 약 1%에 불과하여 향후 저감시설 설계 시, 침투를 증가시키기 위해서 시설하부의 토양치환 등을 통한 침투량 및 저류량을 증가시킬 수 있는 기술적 접근이 필요하며, 이는 오염물질의 저감에 크게 기여할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.461-461
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• 2017

기후변화 적응 유역 물순환 개선 기술은 기후변화가 진행 중에 있거나 예상되는 지역에 대하여 강우-유출수를 지연, 저류, 침투시켜 지속가능한 물순환체계를 유지 회복하도록 하는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 기후변화에 따른 국내 유역의 특성 및 기후를 반영하기 수월한 물순환 개선 및 평가시스템을 국내 기술로 개발하였다. 개발된 유역 물순환 개선 및 평가시스템은 기존 국가연구개발사업을 통해 개발되고 사업화에 성공한 바 있는 유역 물순환 평가 모형인 CAT(Catchment hydrologic cycle Assessment Tool)을 수정 및 개선하여 기후변화에 따른 영향을 평가하고 적응 대책을 수립하기 위한 실무적인 소프트웨어이다. 침투트렌치, 식생침투트렌치, 습지, 저류지, 빗물탱크 등의 물순환개선시설에 대한 효과를 평가할 수 있도록 개별시설의 제원에 따른 물순환개선 효과를 정량적으로 평가할 수 있다. 본 연구의 대상유역으로는 팔당댐 상류의 경안천 유역을 선정하였다. 경안천 유역의 기후변화에 따른 물순환 개선 기술 적용을 위해서 기후변화 시나리오 자료는 기상청 수원 측후소의 1976~2099년 FGOALS-s2, HadGEM-ES, INM-CM4 RCP8.5 시나리오를 적용하였으며 분석기간은 2020s(2010~2039), 2050s(2040~2069), 2080s(2070~2099)로 구분하였다. Baseline은 수원 측후소 과거 30년 1971~2000년 자료를 이용하였고 각 시나리오별 수문성분 및 구조적 물순환 개선기술 적용에 따른 수문성분을 비교 분석하였다. 물순환 개선기술 시나리오 중 침투시설 시나리오는 도시 면적의 20%, 설계침투량은 일본 우수저류침투기술협회 기준인 단위면적($1m^2$)당 10mm 적용하였고, 빗물저장시설 시나리오의 저장시설의 용량은 수도법시행규칙(2011)의 빗물 이용시설기준(도시면적 ${\times}0.05$)을 적용하였다. 시나리오별 강우량은 HadGEM-ES가 증가폭이 크게 나타났고 INM-CM4는 2080s에서 감소 경향을 보였다. 증발산량은 거의 모든 시나리오에서 대부분 감소하였고, 개선기술 적용에 따라 크게 증가하거나 감소폭이 줄어들었다. 직접유출량 및 중간유출량은 기후변화 시나리오별 강우증가분에 따른 미세한 증가 양상을 보였고, 개선기술 적용에 따라 약간 증가하는 양상을 보였다. 지하수유출량의 경우 침투시설 적용으로 함양량이 크게 증가함에 따라 증가폭이 매우 크게 나타났다.