• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.31 no.9
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• pp.5-15
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• 2015

In this study, rainfall-induced slope stability and coupling effect are investigated using hydro-mechanical finite element model. This model is developed by formulating constitutive and coupled balance equations and is verified by comparing the numerical results with field matric suction. The homogeneous soil layer (soil column) and soil slope are modeled by this model, and the results of variation in matric suction, mean effective stress, porosity, displacement, factor of safety are compared with those of staggered analysis. It is found that the vertical and horizontal displacement from coupling analysis considering change in porosity is larger than that of staggered analysis. The displacement and matric suction from coupling analysis by rainfall infiltration can affect slope instability, which shows a progressive failure behavior. The lowest factor of safety is observed under short-term rainfall. This results confirm the fact that coupling analysis is needed to design soil slope under severe rain condition.

• Tunnel and Underground Space
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• v.13 no.4
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• pp.304-315
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• 2003

In this paper, the DDA method with a new hydro-mechanical algorithm is used to study the effect of rock discontinuities on uplift and seepage in concrete gravity dam foundations. This paper presents an alternative method of predicting uplift and seepage at the base of concrete gravity dams. A sensitivity analysis was carried out to study the importance of several parameters on dam stability such as the orientation, spacing, and location of discontinuities. The study shows that joint water flow and adverse geological conditions could result in unusual uplift at the base of concrete gravity dams, well in excess of what is predicted with the classical linear or hi-linear pressure assumption. It is shown that, in general, the DDA program with the hydro-mechanical algorithm can be used as a practical tool in the design of gravity dams built on fractured rock masses.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.649-649
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• 2015

최근 기후변화 및 이상기후로 인해 하천환경 또한 급격하게 변화되고 있다. 변화되는 지구환경에 대응하기 위해 하천환경 대책과 하천생태계 보전/복원, 생물 보호, 친수기능 강화를 요구하고 있는 실정이다. 더욱이 소하천 건천화 및 하천환경관리에 대한 중요성은 대두되고 있으나 비용 및 인력투입 문제로 수위나 유량 등의 기초자료인 수위-유량 계측기술 및 대응연구가 미미한 실정이다. 체계적인 하천관리를 위해서는 신뢰성 있는 대상 하천의 수리량 자료 확보가 기본으로 요구된다. 이러한 중소하천의 관리의 신뢰도를 높이기 위해서는 실시간 수위유량 자료 확보가 필수적이다. 현재 하천 정비 계획 단계에서 수문모델링을 통해 중소하천의 유량을 산정하고 있지만 산발적으로 측정한 자료로는 검/보정에 한계가 있으며, 신뢰도를 확보하기 어려운 실정이다. 이수, 환경, 생태 등의 관점에서는 평상시 유량에 대한 실시간 정보가 매우 중요하다. 이에 체계적인 하천관리를 위해서는 중소하천에 대한 실시간 수리량 자료를 경제적으로 확보 할 수 있는 장치 개발 및 현장적용이 시급하다. 본 연구에서는 하천 횡단구조물이 가지고 있는 유량 측정의 편이성을 최대한 이용하여 급성장하고 있는 영상분석기술과 IT을 하천공학분야에 접목하여 중소하천의 수위와 유량을 실시간으로 원격 측정하는 WIA (Wireless Image Acquisition) 시스템을 개발하였다. WIA 시스템은 라즈베리파이 기반으로 적외선카메라를 이용하여 일정한 시간간격으로 횡단구조물의 상류, 중류, 구조물 주위의 흐름 영상을 확보하여 중앙처리장치로 전송하는 시스템으로 구성된다. WIA 시스템에서 전송된 영상은 본 연구에서 개발한 영상판독 S/W 및 H-Q 산정 S/W를 통해 하천의 수위를 판독하고 실시간으로 하천단면 수위유량 산정 자료 구축하는 자료로 활용된다. 현재 WIA 시스템의 성능 및 개선과 영상판독 S/W 및 H-Q 산정 S/W서버와의 연계운영 성능 평가를 통해 장치를 검증하는 단계에 있으며, 추후 서버구축을 통해 홍수 예 경보와 하천수질관리를 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다. 또한 본 연구에서 개발하는 유량측정 시스템을 적용하면 기존 장비의 약 15% 예산으로 실시간 수리량 자료를 확보할 수 있을 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.135-135
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• 2018

한강의 잠수교는 평상시에는 사람과 차의 통행이 가능하나 예측수위가 5.5m일 경우, 보행자통제, 6.2m일 경우, 차량통제를 실시한다. 잠수교는 국토교통부의 홍수예보 지점은 아니지만 그 특수성으로 인해 정확한 홍수위 예측을 통해 선행시간을 확보할 필요가 있다. 일반적으로 하천 홍수위 예측을 위해서는 강우-유출 모형과 하도추적을 위한 수리모형을 결합한 모델링이 요구되나 잠수교는 하류부 조위로 인한 배수 및 상류부 팔당댐 방류량의 영향을 받아 물리적 수리 수문모형의 구축이 상당히 제약적이다. 이에 본 연구에서는 딥러닝 오픈 라이브러리인 Tensorflow 기반의 LSTM 심층신경망(Deep Neural Network) 모형을 구축하여 잠수교의 수위예측을 수행한다. LSTM 모형의 학습과 검증을 위해 2011년부터 2017년까지의 10분단위의 잠수교 수위자료, 팔당댐의 방류량과 월곶관측소의 조위자료를 수집한 후, 2011년부터 2016년까지의 자료는 신경망 학습, 2017년 자료를 이용하여 학습된 모형을 검증하였다. 민감도 분석을 통해 LSTM 모형의 최적 매개변수를 추정하고, 이를 기반으로 선행시간(lead time) 1시간, 3시간, 6시간, 9시간, 12시간, 24시간에 대한 잠수교 수위를 예측하였다. LSTM을 이용한 1~6시간 선행시간에 대한 수위예측의 경우, 모형평가 지수 NSE(Nash-Sutcliffe Efficiency)가 1시간(0.99), 3시간(0.97), 6시간(0.93)과 같이 정확도가 매우 우수한 것으로 분석되었으며, 9시간, 12시간, 24시간의 경우, 각각 0.85, 0.82, 0.74로 선행시간이 길어질수록 심층신경망의 예측능력이 저하되는 것으로 나타났다. 하천수위 또는 유량과 같은 수문시계열 분석이 목적일 경우, 종속변수에 영향을 미칠 수 있는 가용한 모든 독립변수를 데이터화하여 선행 정보를 장기적으로 기억하고, 이를 예측에 반영하는 LSTM 심층신경망 모형은 수리 수문모형 구축이 제약적인 경우, 홍수예보를 위한 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.294-294
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• 2018

복잡한 수문 수리지질학적 조건을 고려할 수 있는 SWAT-MODFLOW 지표수-지하수 통합모형과 대수층-하천-양수정 시스템을 단순화한 Hunt (1999) 해석해를 죽산천 인근 지역에 각각 적용하여 지하수 양수로 인한 하천수 감소량을 모의하고 그 결과를 비교하였다. 하천으로부터 약 1 km 이내에 위치한 천부 지하수 관정들 중에서 취수계획량이 $100m^3$/일을 초과하는 18개의 관정을 선별하고 지하수 양수량 대비 하천수 감소량(하천수 감소비)을 산정한 결과 대부분의 관정에서 해석해와 모델링 결과의 차이가 0.2 미만으로 매우 작은 것으로 나타났다. 따라서 해석해가 하천-대수층 시스템을 단순화한 조건에 대해 유도되었음에도 불구하고 정밀한 모델링에 준하는 결과를 나타낼 수 있는 것으로 분석되었다. 그러나, 양수기간이 장기화되거나 하천과 관정간의 이격거리가 증가함에 따라 해석해와 모의결과의 차이가 다소 증가하는 경향을 나타내었다. 해석해가 대수층 저류량의 감소와 하천수량의 감소가 장기적으로 균형을 이루는 동적 평형 상태를 구현할 수 없고 하천수위의 급격한 변화에 따른 하천수와 지하수간의 상호 교환량의 불규칙한 패턴 또한 모사할 수 없는 한계가 있지만 양수기간 5년 이내의 하천수 감소량의 평균적인 거동은 수치모의 결과와 유사한 것으로 평가되었다.

• 한국벤처창업학회:학술대회논문집
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• 2021.11a
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• pp.161-165
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• 2021

스타트업 제품 모델링에 있어 기존 제품에 대한 분석은 매우 중요한 역할을 한다. 그리고 이러한 분석은 다양한 방식과 프로그램 들을 통해 측정이 가능하다. 하지만, 다수의 스타트업들은 이러한 프로그램 운영이나 통계적 산출을 할 수 있는 인력 공급이 원활하지 않아 실제 사용에 많은 어려움을 겪고 있다. 이에 본 연구는 특별히 뛰어난 수리적 지식이 없더라도 중, 소 스타트업의 입장에서 직원 누구나 활용 가능한 제품 분석 방법에 대해 찾게 되었으며 그 결과 Kano 모형이 가장 적합할 것이라는 예측을 하였다. Kano 모형을 적용할 제품군으로는 많은 소비자가 존재하지만 시장이 크지 않아 진출 기회가 열려있는 스마트워치를 대상으로 하였다. 본 연구에서는 일반적으로 많은 회사에서 활용하고 있는 기본 오피스 프로그램인 EXCEL만을 활용해 제품의 Kano 모델 측정을 진행하였으며 그 결과 매력적요소 4가지(배터리 유효기간, 워치페이스의 종류와 수, 외형의 손상방지, 브랜드이미지), 일원적요소 13가지(단말기의 무게, 단말기의 외형, 구매가격, 오류발생, 스마트페이 기능, A/S용이성, 사용 가능한 앱의 수, 충전의 용이성, 방수 등 부가기능, 단말기 색상의 다양성, 헬스케어, 통화기능, 알림기능), 당연적요소 1가지(자사 기기와의 연동), 무관심요소 2가지(워치밴드의 디자인, 타사 기기와의 연동) 항목들을 측정하는 것이 가능하였으며 향후 본 Kano 모델을 활용하거나 해석함에 있어 최종학력, 전공, 연령 등이 어떠한 영향을 미치며 모델 사용에 필요한 최소 지식 수준에 따른 추가적인 연구를 진행할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.256-256
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• 2023

집중호우는 전 세계적으로 큰 기후변화 문제 중 하나다. 극심한 집중호우의 빈도수는 지구 온난화로 인해 지난 세기 중반 이후부터 점차 증가하고 있으며 그로인한 인적 및 물적인 피해 또한 증가하고 있다. 이러한 손상을 방지하기 위해서는 적절한 설계 홍수량을 계산하는 것이 중요하다. 최근에는 미계측지역의 유출량 추정 시 분포형 강우-유출 모델을 이용한다. 분포형 모델의 가장 큰 장점은 소유역의 분할 과정을 거칠 필요 없이 유역에서 무작위 점의 유출을 시뮬레이션 할 수 있다는 것이다. 본 연구에서는 2000년 11월 니스에 발생했던 강우를 기반으로 Var 유역의 소유역이자 미계측 지역인 프랑스 니스의 Ubac Vallone의 유출량 및 유출계수를 지형 데이터 등의 물리적 인자와 분포형 강우-유출모델인 MIKE SHE를 이용하여 추정하였다. 또한, 입력되는 인자의 상대적 중요성을 파악하기 위해 민감도 분석을 수행하였다. 본 연구에서는 각 인자에 대한 상대민감도 분석을 바탕으로, 유출량에 상대적으로 큰 영향을 미치는 인자를 제안하였다. 연구 결과, 50년, 100년 및 162년 빈도별 확률강우량에 따른 유출량을 추정하였으며, 162년의경우 총 유출량은 124,384.8m³, 최대 유출량 1.512m³/s, 유출계수 0.53으로 나타났다. 총 유출량과 첨두유량에 대한 상대 민감감도 분석 결과, 수리전도도가 1.5로 첨두유량과의 민감도가 높게 나타났으며, 대수층의 수평방향 수리전도도는 0.48로 총 유출량과의 민감도가 높게 나타났다

• The Journal of Engineering Geology
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• v.26 no.4
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• pp.461-471
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• 2016

Numerical modules based on a conventional thermo-hydrological numerical model, TOUGH2, are developed to provide a numerical modeling technique for a standing column well (SCW). Cooling and heating operations for two different types of SCW are then simulated using these modules. Modeling showed these operations to be significantly influenced by heat exchange and fluid mixing between the SCW and the adjacent geologic formation and groundwater. The results also reveal that heat exchange between the oppositely flowing outflow and inflow in the PVC or PE pipe and the SCW borehole is an important factor. Overall, the numerical modeling technique developed here can reasonably simulate fluid flow and heat transport phenomena in the complex internal structures of a SCW. The proposed technique can be used practically for the quantitative analysis of heat exchange in a SCW at the design, construction, and operation stages.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.111-111
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• 2021

메콩지역은 최근 연 7%에 육박하는 경제성장률을 달성하며 아세안의 고성장을 지속 견인하고 있으나, 기후변화 및 급속한 도시화로 매년 가뭄·홍수 등 물 관련 재해 발생 빈도 및 강도 증가와 이에 따른 상·하류 국가간 물 분쟁 등으로 인해 메콩지역 지속가능 발전에 지장이 초래되고 있다. 이에 한국과 미국은 메콩우호국(Friends of the Lower Mekong, FLM) "메콩지역 수자원 데이터 관리 및 정보공유 강화에 관한 공동성명(2018년 8월)"을 계기로 메콩유역의 실시간 수자원 변동 모니터링 및 분석과 수자원 데이터 공동활용 역량을 강화하여 효율적이고 과학적인 수자원관리 지원과 함께 한국의 신남방정책과 미국의 인도-태평양 전략 시너지효과를 극대화하고자 메콩 주변국 재해경감 및 수자원 데이터 활용 역량강화를 위한 글로벌 위성기반 수문자료의 생산·활용 및 홍수·가뭄 등의 수재해 분석기술을 개발하고 있다. 여기에는 한국 K-water의 물관리 기술과 미국 NASA, USACE의 위성활용 및 수자원분석 기술을 접목하여 메콩지역의 체계적인 물관리 및 재해로부터 안전성 확보 기여에 목표를 두고 연구를 진행 중에 있다. 본 연구에서는 전 세계적으로 광범위하게 활용되고 있는 미공병단(USACE, U.S. Army Corps of Engineers)의 HEC software 프로그램을 메콩 시범지역(pilot area)에 적용하여 수리/수문모델 구축을 진행코자 한다. 구축되는 모형은 유역 상류 댐의 연계 모의운영 및 하류 홍수분석이 동시 가능한 HEC-RTS(Real-Time Simulation)로 이는 HEC-HMS, -ResSim, -RAS와 -FIA 모형이 순차적으로 결합된 수리/수문 모델링 시스템이다. 모형의 시범적용 지역은 현지 메콩위원회(MRC, Mekong River Comission)의 의견 등을 반영, 메콩강 하류지역(Lower Mekong) 본류 유역에 위성 자료 활용 및 준실시간(near real-time)으로 댐 모의운영 등을 고려할 수 있는 JingHong댐(중국 란창강 최하류)에서 라오스 Xayaburi댐(메콩강 최상류)까지의 구간을 선정하였다. 한편, 금번 연구에서는 HEC-RTS 중 HMS 모형 적용을 중심으로 가용한 위성자료(GPM IMERG)와 K-LIS 지표 모형 생산 자료를 활용하여 과거 홍수사상에 대한 모의를 고려하였다. 아울러, 연구에서 구축된 HMS 모형은 HEC-RTS에 포함되어 메콩 시범지역의 종합적 수리/수문분석에 적용될 예정이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.121-121
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• 2022

한국과 미국은 2018년 8월에 발표한 메콩우호국(Friends of the Lower Mekong, FLM) "메콩지역 수자원 데이터 관리 및 정보공유 강화에 관한 공동성명"을 계기로 메콩유역의 실시간 수자원 변동 모니터링 및 분석과 수자원 데이터 공동활용 역량을 강화하여 효율적이고 과학적인 수자원관리 지원과 함께 한국의 신남방정책과 미국의 인도-태평양 전략 시너지효과를 극대화하고자 메콩 주변국 재해경감 및 수자원 데이터 활용 역량강화를 위한 글로벌 위성기반 수문자료의 생산·활용 및 홍수·가뭄 등의 수재해 분석기술을 개발하고 있다. 여기에는 한국 K-water의 물관리 기술과 미국 NASA, USACE의 위성활용 및 수자원분석 기술을 접목하여 메콩지역의 체계적인 물관리 및 재해로부터 안전성 확보 기여에 목표를 두고 연구를 진행 중에 있다. 본 연구에서는 전 세계적으로 광범위하게 활용되고 있는 미공병단(USACE, U.S. Army Corps of Engineers)의 HEC software 프로그램을 메콩 시범지역(pilot area)에 적용하여 수리/수문모델 구축을 진행하고 있다. 구축되는 모형은 유역 상류 댐의 연계 모의운영 및 하류 홍수분석이 동시 가능한 HEC-RTS(Real-Time Simulation)로 이는 HEC-HMS, -ResSim, -RAS와 -FIA 모형이 순차적으로 결합된 수리/수문 모델링 시스템이다. 모형의 시범적용 지역은 현지 메콩위원회(MRC, Mekong River Comission)의 의견 등을 반영, 메콩강 하류지역(Lower Mekong) 본류 유역에 위성자료 활용 및 준실시간(near real-time)으로 댐 모의운영 등을 고려할 수 있는 JingHong댐(중국 란창강 최하류)에서 라오스 Xayaburi댐(메콩강 최상류)까지의 구간을 선정하였으며, 전년도에는HEC-RTS 중 HMS(Hydrologic Modeling System) 모형 적용을 중심으로 가용한 위성자료(GPM IMERG)를 활용하여 과거 홍수사상에 대한 모의를 고려한 강우-유출모형의 구축을 완료하였다. 이에 연속하여 금년도에는 동일유역 내 하천 단면 등이 확보된 Chiang Saen 지점에서 Xayaburi 댐까지의 구간에 대해 RAS(River Analysis System)을 구축할 예정으로 구축된 RAS 모형은 HEC-RTS에 포함되어 메콩 시범지역의 종합적 수리/수문분석에 적용될 예정이다.