• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
• /
• pp.281-281
• /
• 2016

기후변화로 인한 기상학적 자연재해로부터 대비하고 안정적인 용수공급을 위해 유역의 다양한 수문 요소들에 대한 분석 필요성이 증가하고 있다. 계절적 강수량의 편차가 큰 우리나라는 유역 통합 물관리가 중요하며, 효율적 수자원 관리와 물안보 확보를 위해 유역내 물순환을 이해하는 것이 중요하다. 유역의 유출을 결정하는 요소들에는 강우, 증발산량, 토양 수분 및 지하수 등이 있으며, 시간적으로는 홍수와 같이 단기에 발생하는 유출과 장기적으로 발생하는 유출이 있다. 장기 유출은 단기 유출에 비해 토양내 수분량이 무시할 수 없을 정도로 영향을 미치게 되므로, 1년 이상의 장기 유출 해석을 위해서는 강우가 발생하지 않는 기간 동안의 토양 수분량 변화와 증발산 영향을 고려할 필요가 있다. K-water에서 자체 개발된 분포형 장단기유출 모델인 K-DRUM은 유역을 격자(grid)단위로 구분하고 각 셀들에 대한 매개변수는 흐름방향도, 표고분포도, 토지이용도, 토지피복도 등을 GIS처리하여 일괄 입력할 수 있도록 함으로써 매개변수 산정과정에서 문제가 되는 경험적인 요인을 제거하였다. 흐름의 구분은 얕은면 흐름, 지표하 흐름, 지하수 흐름으로 구분하여 운동파법과 선형저류법을 적용하였다. 또한 초기 토양함수 자동보정기법으로 실제의 기저유출량을 재현하여 전체적인 유출모의 정확도를 높였으며, FAO-56 Penman-Monteith법을 적용한 증발산량 산정모듈과 Sugawara et al.(1984)이 제안한 개념적 융설 및 적설모듈을 추가하였다. K-DRUM모형을 이용한 유출분석은 용담댐 시험유역을 대상으로 2013년도 1년간의 유출모의를 수행하였다. 입력자료는 용담댐 유역의 지형, 토양 및 토지특성 정보와 시단위 강우 및 기상정보(온도, 바람, 일사 등)를 활용하였다. 분석 결과, 총 관측유출량은 7,151 ㎥/s이고 총 계산유출량 $8,257m^3/s$이며, 관측유출량 대비 계산유출량은 약 115% 정도로 나타났다. 연간 총 강우량은 1303.5 mm로 유역면적 약 $930km^2$을 적용하여 유역 총 강우량을 산정하면 $14,030m^3/s$로서 관측유출량은 유역 총 강우량 대비 51%이고 계산유출량은 59% 정도로 나타났다. 즉 유역 유출율은 약 51% 수준으로 보통의 유역과 유사한 수준이다. 관측된 토양수분량과 K-DRUM 모형의 계산된 토양수분량을 비교하기 위하여 관측 토양수분량의 비율을 이용하여 비교하였다. 모의결과 토양수분은 강우에 의해 변화하며, 관측결과와 유사한 형태로 나타남을 알 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제24권4호
• /
• pp.180-193
• /
• 2021

복소 전기비저항 탐사기법은 진동수 영역에서 전기비저항과 위상을 측정하여 지하 매질의 다양한 특성정보를 획득할 수 있는 탐사기법으로 최근 그 활용성이 증가하고 있다. 이 논문에서는 복소 전기비저항 탐사기법의 활용성을 높이기 위하여 획득한 자료에 대한 3차원 역산 알고리듬을 개발하였다. 이를 위한 모델링에는 전자기 커플링 효과를 무시하는 경우에 적용할 수 있는 포아송 방정식을 적용하였으며, 역산에는 기존의 평활화된 역산법을 복소수로 확장하는 방법으로 알고리듬을 개발하였다. 역산의 안정성 및 현장자료의 적용성을 높이기 위하여 라그랑지 곱수를 역산 과정에서 오차 벡터와 모델 증분 벡터의 크기에 따라 자동적으로 조정되도록 하는 기법을 도입하였다. 또한, 잡음이 많이 포함된 위상자료로 인한 자료의 손실을 보완하기 위하여 역산반복 단계에서 초반부는 전기비저항 자료만을, 후반부는 전기비저항 자료와 위상 자료를 모두 역산하는 두 단계로 구성된 역산기법을 제시하였다. 수치 모형실험에 대한 역산 시험결과 안정적인 역산 결과를 얻을 수 있었으며, 개발된 3차원 역산 알고리듬을 국내 천열수 광산 인근에서 수행한 복소 전기비저항 탐사자료 해석에 적용하여 그 타당성을 확인하였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제42권3호
• /
• pp.250-261
• /
• 2023

본 연구에서는 펌프젯 추진기를 대상으로 공동, 비공동 조건에서의 유동 소음원을 규명하기 위하여 추진기의 각 구성품인 덕트와 스테이터, 로터에 의한 소음 기여도를 평가하였으며, 공동과 비공동 조건에서의 소음 수준을 비교하였다. 대형 캐비테이션 터널 내 Suboff 잠수함 선형과 펌프젯 추진기를 대상으로 균일혼상류 가정의 비정상 비압축성 Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식을 적용하였으며, 이상 유동을 모사하기 위해 Volume of Fluid(VOF) 기법과 Schnerr-Sauer 공동 모델을 적용하였다. 유동해석 결과를 기반으로 수중방사소음을 예측하기 위해 Ffowcs Williams and Hawkings(FW-H) 방정식 기반의 음향상사법을 적용하였으며, 덕트와 스테이터, 로터로 구성된 3개의 비투과성 적분면과 추진기를 감싸는 형태의 2가지 투과성 적분면을 선정하여 소음 기여도를 평가하였다. 소음 예측결과로부터 스테이터는 전체 소음에 대한 직접적인 기여도는 낮으나 덕트와 로터에서의 유동 박리에 의한 소음원 형성에는 영향을 미치는 것을 확인하였으며, 유동이 박리되는 연직상방과 우측방향으로 소음이 크게 방사되었다. 또한 로터에서는 날개의 흡입면과 압력면 간의 압력 섭동에 의해 추진방향으로 소음이 크게 방사되었으며, 투과성적분면을 통해 체적 소음원인 공동의 효과를 반영할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제25권2호
• /
• pp.5-14
• /
• 2024

철근 콘크리트 교량 바닥판은 차량 하중과 우수침투 등으로 가장 먼저 손상이 발생하며 제설염화물 등으로 인한 철근 및 기타 금속 부재가 부식되면서 콘크리트 열화가 주로 발생한다. 교량 바닥판의 시공 상태 및 포장 내부 바닥판의 열화는 지표투과레이더(ground-penetrating radar, GPR) 탐사 자료를 이용하여 평가하고 있다. 교량의 콘크리트 열화 상태를 평가하기 위해서는 철근의 위치 및 열화 지점을 정확하게 파악하기 위한 GPR 자료 해석 기술 개발이 필요하다. GPR 탐사에서는 지반 매질의 레이더파 전파 속도 차이에 의한 반사 및 회절파 신호를 취득한다. 그러므로 이 연구에서는 GPR 탐사 자료를 이용해서 지반 매질의 레이더파 전파 속도를 추정하고 교량 바닥판의 열화를 평가하기 위한 완전파형역산(full-waveform inversion, FWI) 기술을 개발하였다. 개발된 FWI 기술의 적용성은 콘크리트 박리 및 철근 부식과 같은 교량 바닥판 열화현상을 보여주는 GPR 속도 모델을 만들어서 수치 실험을 수행하여 검증하였다. 합성 GPR 자료로 역산한 결과 교량 바닥판의 철근 위치와 열화 지점을 역산으로 계산된 속도 영상으로 확인할 수 있었다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제113권3호
• /
• pp.339-348
• /
• 2024

토석류는 대표적인 산지토사재해의 일종으로 넓은 범위에 걸쳐 인명 및 재산 피해를 초래할 수 있으며 이를 예방하기 위해서는 거동 특성에 대한 이해가 필요하다. 본 연구에서는 2023년 토석류가 발생한 경상북도 영주시 봉현면 두산리 일원에 대해 피해 이전과 이후의 LiDAR 자료를 통해 실제 토석류 피해에 의한 피해 면적과 지형 변화량을 계산하였으며, 현장조사 및 실내조사 자료를 토대로 토석류 수치해석모형인 Morpho2DH에 따른 피해 면적과 지형 변화량을 실제 값과 비교하고자 하였다. 또한, 각 결과에 대해 피해 범위를 기준으로 횡단 표고 분석을 실시하고 비교하여 모델의 적합성을 확인하였다. 그 결과, Morpho2DH 모형 기반의 토석류 피해 면적과 지형 변화량은 LiDAR 기반 결과에 비해 각각 약 152%, 약 178% 이상 높게 측정되었다. 횡단 표고 변화 결과에 대한 Pearson 상관관계 분석에서는 최소 0.65 이상의 Pearson 상관계수로 양의 상관관계가 존재하는 것으로 확인되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제19권3호
• /
• pp.375-388
• /
• 2017

교통난 해소와 녹지공간의 확보를 위해서 도심지 소형차 전용 소단면 터널이 증가하는 추세이나 소단면 터널에 대한 방재시설 설치를 위한 기준은 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 대배기구 방식을 적용한 소단면 터널에서 화재가 발생하는 경우 열환경 및 유해가스(CO)의 농도 특성을 고찰하기 위해 A86터널, 서울시에서 계획한 바 있는 U-Smartway터널, 서부간선터널을 모델로 하여 터널 단면적, 화재강도 및 배연풍량에 따른 화재시 터널내 온도 및 유해가스농도를 수치해석적인 방법으로 해석하고 비교 검토하였으며, 다음과 같은 결과를 얻었다. 터널 단면적이 감소하면 화원부의 온도는 증가하나 온도 상승률이 화재강도변화에 미치는 영향은 적다. 그러나 배연풍량 변화에 따라 큰 차이가 발생한다. 대배 기구 방식의 배연풍량으로 Q3+2.5Ar을 적용하는 경우, 화원부 온도는 서부간선터널($Ar=46.67m^2$)을 기준으로 하는 경우, A86($Ar=25.3m^2$)은 7.1배, U-smartway($Ar=37.32m^2$)는 5.4배가 증가하는 것으로 나타났다. 또한 화원부의 CO농도도 동일한 경향을 보이고 있으며, 서부간선터널 대비 A86터널은 10.7배 U-Smartway는 9.5배로 나타났다. 따라서 소단면 터널의 경우, 단면적감소에 따른 열환경 및 유해가스농도는 단면적 감소율 보다 상당히 크게 증가할 것으로 예상된다.

• 대한지리학회지
• /
• 제42권4호
• /
• pp.488-505
• /
• 2007

이 연구는 한반도에서 발생하고 있는 지진의 분포특성을 통하여 지반운동의 공간적인 차별성을 증명함과 동시에, 지진다발지역의 형성 메카니즘을 규명하는 것이 목적이다. 전편의 논문(박수진, 2007)에서는 지형분석을 통해 한반도에는 지역적인 지형특성을 결정하는 4개의 지반운동구가 존재한다는 사실을 보여주었다. 상기의 연구는 수치고도모델의 분석에 전적으로 의존하고 있어, 지구물리자료를 통해 그 결과를 검증하는 작업이 필요하다. 지진은 지각이 이동 혹은 변형되는 과정에서 발생하는 현상으로, 진앙의 분포는 지반운동의 방향성과 분포를 반영해주는 직접적인 증거가 될 수 있다. 이 연구에서는 한반도의 지진분포를 공간통계기법을 통해 분석하였으며, 그 결과를 지반운동구의 공간적인 배열과 비교 평가하였다. 한반도에서 지진발생의 공간적인 특성은 세 가지로 될 수 있다. 첫째, 지진의 규모는 약한 공간적인 의존성만을 보이고 있으며, 인접한 지역에서도 지진의 규모는 큰 차이를 보일 수 있다. 둘째, 지진의 규모는 공간적으로 무작위성에 가까운 분포를 보이는 반면, 진앙의 분포는 뚜렷한 공간적 밀집현상을 보이고 있다. 셋째, 한반도에서의 지진다발지역은 'L'자형의 밀집현상을 보이고 있다. 육지부분에서는 평양시를 중심으로 한 평안남도와 황해도, 그리고 서산과 포항을 잇는 선을 따라 지진이 밀집되어 있다. 지진밀도가 지체구조선에서의 거리, 주요단층선의 밀도, 그리고 지반운동구 경계선에서의 거리등과 가지는 상관관계를 살펴본 결과, 지반운동구의 경계선이 지진다발지역을 가장 잘 설명하는 것으로 나타났다. 단층선이나 지체구조선은 오랜 기간을 통해 형성되었기 때문에, 이들 요인을 이용하여 현재의 지진다발지역을 설명하기에는 시간적인 스케일의 문제가 존재한다. 한반도를 구성하는 4개의 지반운동구는 서로 다른 이동방향과 변형특성을 보이기 때문에, 그 경계부분에서 지진이 발생할 수 있는 가능성이 높은 것으로 해석된다. 지반운동의 공간적인 차별성은 GPS 자료를 통한 지각의 이동방향에 의해서도 간접적으로 증명될 수 있었다. 이러한 해석은 기존에 알려져 왔던 한반도의 지진발생 메카니즘과는 차이를 보이는 것으로, 한반도의 지형발달과 지진예측에 새로운 시각을 제시할 것으로 기대된다.

• 자원환경지질
• /
• 제50권6호
• /
• pp.487-495
• /
• 2017

경상북도 군위군 부계면 동산리에 위치한 팔공산 도립공원의 한 등산로에는 '북바위'라 불리는 화강암질 암체가 존재한다. 이 암체에서는 특정 부위를 타격했을 때 북과 같은 타악기에서 발생하는 공명음과 유사한 공명 현상이 발생한다. 이러한 소리를 발생시키는 공명 현상의 지질학적 원인으로는 화강암 생성 과정에서 내부 기체가 빠져나가면서 형성된 공동이 존재할 가능성과 생성 이후 지질학적으로 오랜 기간 동안 겪은 풍화 작용에 의한 박리 현상에 기인할 가능성이 있다. 이 연구에서는 북바위 화강암체에서 공명을 일으키는 내부구조를 보다 정밀하게 파악하기 위하여 비파괴 탐사기법인 지하투과레이더 탐사를 수행하였다. 지하투과레이더 탐사 기법은 수 MHz에서 수 GHz범위의 고주파 레이더 신호를 탐사 대상의 표면에서 내부로 투과시켜 물성의 변화 혹은 불연속면이 존재하는 곳에서 반사되는 반사파들의 진폭을 기록하여 해석한다. 화강암체 최외곽 표면에 존재할 것으로 추정되는 내부구조를 영상화하는 것이 연구 목표이므로 탐사 심도는 얕지만 고해상도 자료 획득이 가능한 1 GHz 레이더를 이용하였다. 3차원 내부구조 영상화를 위하여 암체 표면에 격자를 구성하여 탐사를 수행하였다. 탐사 자료 해석 결과 북소리와 같은 공명이 일어나는 지점들에서 강한 반사 레이더파가 관찰되었으며, 위치에 따라 균열과 공동에서의 반사파 특징이 모두 관찰되었다. 또한 공명이 가장 크게 일어나는 지점에서 두 불연속면이 교차하면서 만들어진 공동 구조가 관찰되었다. 주어진 균열 구조를 반영하는 수치 모델을 적용하여 계산한 결과, 공명 현상에는 화강암의 박리 작용에 의한 균열과 암석 생성 당시의 미아롤리틱 구조가 함께 기여한 것으로 보인다. 이와 같이 일반 대중의 흥미를 유발하는 지질 구조체에 대한 비파괴 탐사 기반의 영상화 연구 활동은 지구과학 대중화에 많은 기여를 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제10권2호
• /
• pp.67-85
• /
• 2007

황해 및 동중국해에 있어서 하계 조석, 담수유입량과 풍향 풍속 변화에 따른 잔차류와 샨샤댐 건설 전과 후 양쯔강의 유량 변동에 따른 저염분 확산과 바람의 영향 등을 해석하고, 평가하였다. 3차원 해수유동모델에 의해 각 분조($M_2,\;S_2,\;K_1$과 $O_1$)의 정량적 그리고 정성적 측면의 진폭, 위상 및 흐름장이 실측값과 비교해서 재현성있게 시뮬레이션 되었다. $M_2,\;M_2+S_2$ 그리고 반일주조에 일주조 성분($K_1$과 $O_1$)의 합성에 의한 잔차류 결과는 유속의 변화와 더불어서 일부 지역에서 흐름패턴이 다르게 계산되었다. 하계 탁월풍의 세기가 커지면 양쯔강 하구에서 유출하는 힘과 대륙붕단 경계역에서 북상하는 흐름의 유속이 다소 증가하는 것으로 나타났다. 양쯔강에서 유출한 흐름은 근역에서는 동향성분이 강하게 나타나지만, 곧 황해에서 남하하는 성분에 의해 동쪽으로 충분히 확산하지 못하고 남하하거나 속도가 감소되는 것으로 나타났다. 육상 유입원의 하계 평균 유량(특히, 양쯔강은 약 $50,000\;m^3/s$)과 남풍 3.5 m/s를 고려했을 경우, 26 psu 이하의 저염수가 유입지점에서 약 95 km정도 확장되고, 30 psu 이하의 염분농도선도 약 160 km까지 확장되는 것으로 나타났고, 최대 홍수량인 $116,000\;m^3/s$를 고려했을 경우는 26 psu 이하의 저염수가 river mouth에서 약 150 km정도 확장되고, 30 psu 이하의 염분농도선도 약 300 km까지 확장되는 것으로 예측되었다. 하계 탁월풍에서 풍속이 약 1.5m/s 정도 강해지면, 저염의 확산 폭이 약 10 km정도 증가하는 것으로 나타났고, 외해에 있어서 저염수는 남서풍에 의해서는 남동방향으로 그리고 북서풍에 의해서는 남서방향으로 퍼져나가는 양상을 보였다. 양쯔강에서 유출되는 평균적인 담수량에 의한 관성력과 조류의 힘만으로는 저염수가 제주도까지 도달하는 것은 힘들겠지만, 바람장과 북상하는 난류의 흐름이 합쳐질 때는 충분히 제주도 인근 해역까지 그 영향을 미칠 수 있을 것으로 예측되었다.

• 헤리티지:역사와 과학
• /
• 제55권4호
• /
• pp.196-209
• /
• 2022

본 연구는 공간구문론(Space syntax)을 이용하여 조선 후기에 제작된 <동궐도(東闕圖)>의 판장의 설치에 따른 주요 권역별 공간변화를 비교하여 판장의 공간분할 기능과 역할을 재해석하였다. 연구방법으로는 <동궐도>의 공간을 단위 공간으로 분해하기 위한 설정 기준을 마련하였고, 판장의 설치 전·후에 따라 2개의 볼록공간도를 작성해 공간구문변수인 연결도, 통제도, 통합도 값을 산출하여 비교분석하였다. 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, <동궐도> 내 가림시설은 전각공간에 대한 변수의 평균값을 비교하였을 때, 동궐의 전체적인 배치에서 통제와 연결은 영향이 크지 않았다. 다만 특정 권역 내 공간의 접근성 측면에서 영향을 주었다. 가림시설이 집중적으로 설치된 내전과 동궁 그리고 후원으로 이동할 수 있는 공간을 중심으로 이동과 접근에 제한을 주었다. 둘째, 판장은 내전과 동궁에 집중적으로 분포되어 공간의 활용방식에 적극적으로 이용된 시설로 판장의 설치에 따른 공간의 특성이 뚜렷하게 나타났으며 기능에서도 차이가 확인되었다. 내전의 수정전 권역과 희정당 권역 그리고 동궁의 성정각 권역에 판장을 설치함으로써 개방적이고 통제성이 높았던 공간이 통제성이 낮은 폐쇄적인 공간으로 변모하였고 사적인 공간이 조성되었다. 동궁의 완영당 권역은 판장을 여러 방향으로 설치함으로써 공간의 깊이를 증가시켰다. 이는 거쳐서 오는 공간의 수가 증가됨으로써 자유롭고 은신이 가능한 공간이 조성되었다. 셋째, 판장은 기존 선행연구에서 밝혔던 '시선차단·공간분리·동선조절'의 기능 이외에 '접근통제가 용이한 공간'을 조성하였다. 일정한 공간으로 유도함과 동시에 동선이 집중됨에 따라 접근 통제가 가능한 공간이 되었으며, 판장의 개수와 배치에 따라 집중형 통제공간과 분산형 통제공간을 조성하였다. 본 연구는 그 간 가림시설의 기능과 역할에 대한 연구 외에 판장에 대한 기능을 수학적 모델로 분석하여 특정 공간속에서 판장이 어떠한 양상으로 공간을 통제하였는지 수치적으로 확인하였고, 공간의 통제와 연결, 은신과 개방성 등의 해석으로 연구의 방법을 확장한 것에 의의가 있다. 또한 연구의 방법론이었던 공간구문론을 <동궐도>에 적용하기 위해 궁궐의 건축 및 조경요소의 단위공간 분할 및 연결 유형에 따른 기준을 마련함으로써 궁궐과 유사한 전통주거단지에서도 적용이 가능한 분석툴을 마련하였다는 점에서 가치가 있다. 그러나 공간구문론의 분석을 통해 결과적으로 제공되는 것은 공간조직이 가지는 구성적 특질을 표현하는 숫자들로 제한된 체계 내에서만 의미를 가진다는 한계가 있다.