• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.644-653
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• 2018

최근 기후변화로 인한 집중호우, 태풍 등의 영향으로 산사태가 빈번히 발생하고 있다. 산사태를 예방할 수 있는 효율적인 방법은 사방사업이다. 이러한 사방사업의 효율성을 높이기 위해서는 산지에서 유출되는 토사량에 대한 정량적 측정이 필요하다. 본 연구에서는 산지계류에 Load-cell 센서를 설치하고, 분동테스트를 통하여 계류에서의 적용성과 재하 형태에 따른 출력값을 비교하였다. 개별 및 복합 하중시험을 실시한 결과, Site 1에서 평균 0.4kgf, Site 2에서 평균 0.6kgf 차이로 재하 형태의 영향은 낮게 나타났다. 또한 측정값의 정확도를 높이기 위해 하중계수를 산정하였다. 하중계수를 Load-cell 측정 값에 적용하여 보정한 결과, 두 사이트에서 출력율이 각각 14.8%p, 24.6%p 상승하여 기준값에 근사하게 산정되었다. Load-cell 센서는 수위, 강우 등과 함께 시계열 분석을 통하여 산지 토사유출량을 정량적으로 산정할 수 있었다. 모니터링이 장기간 이루어진다면 산림유역에 대한 토사유출 매커니즘 구명에도 활용할 수 있을 것이다. 또한 Load-cell과 같은 센서를 산지 계곡에 적용함으로써 계측센서 등 관련분야 산업 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권12호
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• pp.17-25
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• 2016

호안은 하천제방의 비탈면이 침식되지 않도록 보호하는 기능을 갖는다. 호안의 설계가 적정하지 않을 경우 강한 유속과 소류력에 의해 제방이 세굴되어 붕괴에 이를 수도 있다. 따라서 호안의 설계시 필요한 대표유속을 산정하는 것은 매우 중요하나 대부분 1차원 부등류해석에서 얻어진 수위와 평균유속자료를 적용한다. 이 경우 만곡 수로에서 발생하는 자유소용돌이와 강제소용돌이에 의한 유속증가는 반영되지 않으므로 만곡부 호안의 안정성을 확보하기 위해서는 대표유속에 대한 보정이 필요하다. 본 연구에서는 수치모의를 통해 단면의 최대유속과 평균유속을 산정하여 만곡 및 세굴영향을 고려한 대표유속 산정방법의 적용성에 대해 검토하였다. 그 결과 단면평균유속에 만곡의 영향과 세굴의 영향을 고려하여 적용한 대표유속과 수치모의결과에 추출된 최대유속을 비교한 결과가 거의 일치하는 것으로 나타났다. 또한, 호안재로로써 돌망태를 사용하는 경우에 대해서 만곡하도와 직선하도 일때의 사석크기를 기존 설계식에 적용하여 비교하였다. 향후, 우리나라의 특성에 맞는 호안설계방법을 제시하기 위하여 하천특성이 다른 대표적인 하천에 대한 추가적인 수치모의 및 분석이 필요하며, 이때 본 연구결과가 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권9호
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• pp.771-778
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• 2005

금번 연구에서는 금호강의 금호 수위관측소 지점에서 영천댐 건설에 따른 유황분석을 하였다. 분석 결과, 영천댐 건설 전에는 갈수랑 $10.49\;m^3/s$, 저수량 $13.30\;m^3/s$, 평수랑 $15.65\;m^3/s$, 풍수량 $25.00\;m^3/s$ 이었으나, 건설 후에는 갈수량이 $2.07\;m^3/s$, 저수랑 $2.89\;m^3/s$, 평수량 $4.0\;m^3/s$, 풍수량 $9.36\;m^3/s$ 으로 유황이 상당히 열악해 진 것으로 분석되었다. 유지유량 증분법의 물리적 서식처모의 모형을 적용하여 피라미의 성장단계별 가중된 가용면적-유량 관계곡선을 작성하였다. 이 관계곡선으로 유지 가능일 수를 초과확률로 가중된 가용면적의 서식처 현황곡선을 작성하고, 영천댐건설에 따른 하천의 유황변화가 어류 서식환경에 미치는 영향을 평가하였다. 평가결과, 산란기와 성어기 모두 영천댐건설에 따라 가중된 가용면적이 감소하여 어류 서식환경이 저하되었다. 그러나 산란기중 유량의 초과확률 $90\;\%$ 이상에서는 영천댐에서 하류지역의 관개용수를 공급함으로써 유황이 개선되고 가중된 가용면적도 증가하여 어류서식환경이 개선된 것으로 평가되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.761-776
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• 2003

본 연구에서는 사류 및 부압이 발생하는 자유수면을 가진 댐 상류 및 여수로에서 물의 흐름의 동수역학적인 거동을 파악하기 위하여 수치모형을 적용하였다. 댐 건설시, 댐 상류에서의 유동을 알아보기 위하여 2차원 수치모형인 RMA2를 이용하였고, 접근부에서의 3차원적 흐름과 여수로, 방류관 등에서의 흐름분포를 평가하기 위하여 3차원 CFD 프로그램인 FLUENT를 사용하였다. 수치모의에서는 지형 및 구조물에 관한 세부인자들이 수치모형을 구성하는 데 사용되었다. 한탄강 댐에 적용한 2차원 수치모의 결과, 댐 상류부 여러 지점에서 최대 유속이 1 m/s에 이르는 와류가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 2차원 수치모형이 댐 건설 후 상류하천의 2차원적 유황을 규명하는 데 유용하게 활용될 수 있음을 의미한다. 3차원 수치모의 결과, 수위와 방류조건에 따라서 댐 직상류의 3차원 접근 흐름의 변화가 발생하고 있으며, 여수로, 방류관, 배사관으로 배출되는 유속이 상이하게 나타나고 있음이 밝혀졌다. 댐 상류 100 m지점에서 댐 여수로 중심선에 대한 유속 분포 모의치를 수리모형실험에서의 측정치와 비교한 결과, 두 값이 비슷하게 나타났다. 본 연구 결과, 2, 3 차원 수치모형이 댐 상류부 및 여수로의 흐름을 해석하는 데 있어서 수리모형실험에서 쉽게 수행하기 어려운 다양한 조건을 모의함으로써 댐 설계 최적화에 기여할 수 있으리라 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제42권Spc호
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• pp.45-46
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• 2009

간척지 토양은 도시화와 산업화로 인해 잠식되는 농경지를 대체하는 식량공급원으로 간척지는 쌀 산업 외에 원예, 축산 등 다양한 생물산업 기반으로 활용되고 있다. 그리고 간척지 논농업(간척지 논 307만 ha)은 온실가스 저감 기능을 가지고 있으며 년간 논 1ha당 이산화탄소 흡수량 21.9t, 산소 공급량 15.9t으로 알려져 있다. 그러나 높은 염농도와 지하수위, 지하수 상승에 의한 재염화 현상, 토양 물리화학성과 배수 불량, 논의 경우 적정 유효토심은 50cm 정도이나 간척지 논 유효토심 20cm 이하로 유효토심이 매우 낮은 편이다. 또한 간척년대 경과할수록 제염은 되나 토양물리성 불량, 시비량 과다와 양분 불균형 발생으로 인하여 수분과 양분보유능 향상 토양관리 기술 개발 필요하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권5호
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• pp.369-381
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• 2020

본 연구에서는 영산강의 송촌보와 죽산보의 녹조현상에 영향을 미치는 주요 인자들을 분석하고 3차원 수리동역학 EFDC 모델을 이용하여 유역의 점오염원 및 비점오염원의 영향을 분석하여 수질 개선을 위한 관리 우선순위를 선정하고자 하였다. 8개의 주요 지류와 2개의 하수처리장의 2018-2019년의 2년 간 수질 변화특성 분석하였으며 간헐적으로 다량의 비점오염물질이 유입되는 것으로 추정되는 영산강 유역 농경지의 배수문 등 비점오염원은 실측자료의 부족으로 정확한 분석이 어려웠다. EFDC 모델은 수위 및 수질에 대하여 각 6개 지점에 대해서 2018-2019년의 2년간 자료에 대하여 보정하였으며 각 오염원을 중심으로 시나리오를 분석하였다. 광주 제 1 하수처리장의 방류수는 현재의 수질을 75%까지 개선하여도, 승촌보 및 죽산보의 녹조현상이 개선되지 않는 것으로 나타났으며 이는 방류수 수질이 개선되어도 영산강 유역 조류가 성장하기에 충분한 영양염류가 존재한다는 것을 의미한다. 시나리오 분석을 통해 승촌보의 수질에는 황룡강이 가장 큰 영향을 미치며 죽산보의 수질에는 지석천의 영향이 가장 크고 이어서 황룡강의 영향이 큰 것으로 분석되었다. 따라서 승촌보의 수질 개선을 위해서는 황룡강의 수질 개선이 가장 중요한 것으로 분석되며 죽산보는 수질에 가장 큰 영향을 미치는 지석천의 수질 개선이 중요한 것으로 판단된다. 기타 소규모 비점오염부하 유입원에 대하여는 실측자료의 부재로 적절한 분석이 어려웠으며 향후 연구에 보완되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.19-30
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• 2020

본 연구는 하천 보축제체 내부를 관통하여 설치되는 배수통문 구조물 연결부에서 누수가 발생하는 경우 구조물 측면의 침투 특성을 파악하고 이러한 측면 침투 거동에 따른 파이핑 등이 제체 안정에 미치는 영향을 분석한 수치해석적 연구이다. 측면 침투 거동을 고려하기 위해 동일한 모델에 대해 2차원 및 3차원 수치해석을 수행하였다. 그리고 측면 침투의 영향을 분석하고 수치 해석의 타당성을 평가하고자 하였다. 연구 결과, 제외지에 수문이 위치한 조건에서 누수가 발생하고 측면 침투를 고려하는 경우 구조물 누수지점 인근의 최대간극수압은 누수가 발생하지 않는 정상적인 침투 상태에 비해 절반 정도로 감소하였다. 특히 측면 침투를 고려하지 않는 경우 구조물 하부에서 과도한 간극수압 변화를 보였다. 구조물 상부와 하부의 동수경사는 고수위로 수위가 상승하면서 한계동수경사보다 큰 동수경사를 나타내고 있어 장기간 파이핑에 취약할 것으로 판단된다. 제내지에 수문이 위치하고 측면침투를 고려하지 않는 경우 동수경사와 침투유속 등 침투수의 영향은 측면침투를 고려하는 경우에 비해 과소하게 해석되었다. 수문이 제외지에 위치하고 누수가 발생하여 파이핑 발생 또는 제체 재료 유실이 우려되는 경우 측면 침투를 무시하게 되면 최대 동수경사는 상대적으로 작게 나타났다. 그리고 한계동수경사를 초과하는 기간도 짧은 시간대로 해석되었다. 결과적으로 측면 침투를 무시하게 되면 파이핑 발생 가능성을 과소하게 평가할 수 있어 주의해야 할 것으로 판단된다.

• 한국산림과학회지
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• 제89권5호
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• pp.564-575
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• 2000

본 연구는 팔공산 산지소유역을 대상으로 기존의 물순환모델을 적용하여 산지 소유역에서의 장기유출특성을 구명하고자 설시하였다. 시험유역에서 1998년도와 1999년도의 5월에서 9월까지의 실측 강우량과 유출량의 수문자료를 이용하여 모델의 적합도 및 장기유출특성을 분석한 결과, 시험유역에서의 수위-유량 관계식 $Q=11.148H^{2.5867}$ ($R^2=0.9956$)를 산출하였고. 1998년 5월~9월의 유출율은 57.7%, 1999년 5월~9월의 유출율은 87.1%로 나타나 강우강도의 차이와 98년도 가을에 실시한 간벌의 영향으로 유출량이 증가한 것으로 판단하였다. 물순환모델을 적용하여 15개의 매개변수값을 결정하였으며, 이들 매개변수로 장기수문곡선을 재현한 결과, 모델의 적합도가 양호한 것으로 나타났다. 물순환모델로 계산한 간별 전후의 유출성분의 분석에 의하면 간벌 후에 직접유출 성분과 기저유출 성분이 각각 4%, 7% 정도 증가하고, 증발산량은 약 11% 감소한 것으로 나타났다. 그리고 물순환모델의 직접유출에 관계하는 매개변수인 $D_{50}$과 $K_h$, 기저유출에 관계하는 매개변수인 $K_u$를 이용하여 간벌의 영향과 모암의 풍화 정도 등 산림의 변화를 추정할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1413-1424
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• 2013

최근 우리나라에는 집중호우의 발생 빈도가 잦아지고 있다. 집중호우는 단시간에 발생하여 인명과 재산에 직접적인 피해를 주는 특징이 있다. 이러한 이유로 치수에 대한 관심은 점점 높아지고 있으며 정확한 유량 예측을 바탕으로 홍수에 대비할 수 있는 시스템 개발에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 지금까지 홍수 예보에는 주로 물리적 모형이 사용되어 왔다. 물리적 모형은 매개변수 결정을 위해 많은 자료를 필요로 하고 또 매개변수의 결정 과정에서 많은 불확실성을 포함하고 있기 때문에 계산과정을 거치는 동안 다양한 오차가 반복하여 누적되는 단점이 있다. ANFIS는 인공신경회로망과 퍼지기법을 사용한 자료 지향형 모형으로 기존의 물리적 모형에서 사용한 방대한 양의 물리적 자료를 배제하고 유역의 강우자료와 유량자료만을 사용하여 모형을 구축하고 수위를 예측할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 자료 지향형 모형은 입력 자료와 결과 사이의 논리적 상관성을 찾을 수 없다는 단점이 있다. 본 연구에서는 ANFIS 모형에 사용되는 함수의 옵션과 입력자료의 특성의 제한적인 변화에 따른 결과자료 분석을 통해 자료 지향형 모형의 특성을 분석하였다. 또한 일반적으로 많이 사용하는 물리적 모형 중 하나인 HEC-HMS의 유출량 산정 결과와의 비교를 통해 ANFIS의 적용성을 평가하였다. 본 연구는 남한강 상류에 위치한 청미천 유역의 2007년부터 2011년까지의 관측 강우자료와 유량자료를 사용하여 수행하였다.

• 지질공학
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• 제22권3호
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• pp.331-341
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• 2012

화강암류 암석은 일반적으로 절리 발달이 미약하고 단층파쇄대가 잘 발달하지 않는 등 공학적으로 양질의 암석에 해당된다. 그러나 산학지구 붕괴 비탈면을 구성하는 지반은 화강암류로 구성되었음에도 불구하고, 깊은 토사층을 가지며, 불연속면이나 단층 등의 지질구조는 거의 관찰되지 않고, 표층붕괴가 발생한 형태에 해당된다. 본 비탈면의 안정성 고찰을 위해 3가지 경우(현재 단면, 최초 설계 단면, 수정 설계 단면)에 대한 강우지속시간과 간극수압 변화, 안전율 등에 관한 해석을 수행하였다. 강우 지속시간이 길어질수록 지하수위는 높이 20 m까지 상승하는 것으로 나타났으며, 최초 설계단계 단면의 2일 지속강우 기간에는 안전율이 확보되는 것으로 확인되지만, 4일 강우지속기간 동안에는 허용안전율을 만족하지 못하는 것으로 확인되었다. 수정 설계 단면에서는 4일 강우지속기간에도 안전율이 확보되므로 산학 지구는 1:1.8 경사도로 절취하는 것이 영구적인 안정성을 확보하는 방안이라고 판단된다.