• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.501-501
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• 2015

댐과 같은 수공구조물의 치수능력부족은 구조물의 파손이나 붕괴로 직결되며, 대규모 재산피해와 인명피해가 불가피하다. 또한 최근 기후변화 현상에 의해 발생되고 있는 예상치 못한 큰 강우와 홍수는 댐 안전을 저하하는 요소로 간주되며, 복합적으로 발생시 댐의 치수능력이 크게 저하되어 댐 파괴에 영향을 미칠 가능성이 크다. 또한 ICOLD, 세계대댐회 등의 조사 결과 댐 파괴에 큰 영향을 미치고 있는 수문학적 요소로서 예상치 못한 강우, 홍수 및 월류로 조사되었다. 이러한 이유로 수문학적 위험인자를 효과적으로 고려하기 위해 2000년도 이후 선진국에서는 위험도 해석 기법을 기반으로 파괴모드, 다양한 하중조건 등을 조합하여 위험도 해석을 통해 댐의 안전도 검토를 실시하고 있다. 따라서 최근 증가하는 기상변동성을 능동적으로 고려하기 위해서는 위험도 해석기반의 수공구조물 안정성 평가기법을 기반으로 하는 종합적인 위험도 해석 방안수립이 요구된다. 이러한 이유로 본 연구에서는 BN 모형 기반의 댐 위험도 적용에 앞서 실증댐을 대상으로 분석을 수행하였으며, 분석 절차는 다음과 같다. 첫째, ICOLD 및 세계대댐회 등 다양한 논문, 보고서 등을 조사하여 댐 붕괴에 가장 큰 영향을 미치는 수문학적 파괴인자를 도출하였다. 둘째, BN 모형 구축시 각 노드는 앞서 도출된 수문학적 파괴인자를 이용하였으며, 각 파괴인자에 적합한 확률분포형을 부여하였다. 마지막으로, 노드별 임계값을 부여하여 상황별 파괴인자의 변화 양상을 도출하였다. 본 연구의 결과로 인해 연구대상댐의 가장 취약한 수문학적 파괴인자 도출이 가능하며, 댐의 보수 보강시 우선순위 의사결정의 지원이 가능 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.501-501
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• 2016

하천은 크게 이수와 치수 및 환경 등의 주요 기능을 가지고 있다. 이수는 하천과 물이 주는 가치를 말하며, 치수는 기능이라기보다는 엄밀한 의미에서 하천관리를 통한 자연재해 방지를 의미한다. 이러한 이 치수 기능의 확보와 수변환경 조성을 위해 친환경적 수리구조물인 가동보의 설치가 증가 하고 있다. 가동보는 하천에 주로 설치되는 수리구조물 중의 하나로 국내에서는 2000년대부터 고정보를 대신하여 설치가 시작 되었으며, 최근 친환경적 하천정비 및 다양한 목적 등으로 국내 하천에 약 1,200여개의 가동보가 설치 및 운영되고 있다. 국내에 적용되고 있는 가동보 중 개량형 가동보의 제작 및 시공기술은 해외의 원천기술을 도입한 것으로 자재 수급 및 유지보수가 용이하지 못할 뿐만 아니라, 국내 여건에 맞지 않아 많은 문제점을 가지고 있다. 이에, 본 연구에서는 수자원 확보 및 수변 공간 조성 등을 위해 1) 기존 스틸소재의 개량형 가동보를 하이브리드(GFRP+스틸)소재로 개발하고, 2) 상류에 유하되는 이물질을 수위 저하 없이 하류로 배출하기 위해 각 경간의 개별 작동시스템을 개발하며, 3) 효율적인 하천 관리를 위하여 가동보 상단으로 월류 되는 하천 유량을 계측하기 위한 실시간 유량측정 시스템 개발 등으로 첨단 하이브리드 가동보를 개발하였다. 개발결과 기존 개량형 가동보의 단점인 부식해결로 인해 내구성을 확보하였으며, 경간별 개별 작동시스템 적용으로 하천 수위 조절이 가능하였다. 또한 실시간 유량 계측 시스템 적용으로 실시간 하천유량 계측이 가능해 개발된 기술을 국내 가동보에 적용한다면 원활한 하천 수위 관리 및 실시간 유량 측정이 가능하여 안전한 하천관리가 가능할 것으로 판단된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.35 no.6
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• pp.1237-1246
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• 2015

A novel technique was proposed to calculate fluxes accurately by separation of flow area into a part of step face which is dominated by flow resistance of it and an upper part which is relatively less affected by the step face in analyzing shallow-water flows over discontinuous topography. This technique gives fairly good agreement with exact solutions, 3D simulations, and experimental results. It has been possible to directly analyze shallow-water flows over discontinuous topography by the technique developed in this study. It is expected to apply the developed technique to accurate evaluation of overflows over weirs or retaining walls (riverside roads) and areas flooded by the inundation in the city covered in discontinuous topography.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1614-1618
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• 2008

일반적으로 우리나라 수해는 미개수 하천 지역의 외수침수와 더불어 홍수유출 단면 부족 및 내수배제 불량 등이 주요 원인이지만 하천 내 주요 수공구조물인 교량이나 보 등에 의한 홍수위 상승으로 발생한다. 특히, 교량은 도로의 교통기능에 중점을 둔 설계와 시공으로 수리학적으로 매우 불리한 위치에 건설되기도 하며 기존 교량폭의 확장이나 인접한 위치에 다른 교량들을 추가로 건설하여 하천의 한정된 통수단면적이 점차적으로 감소하는 등 하천관리에 많은 어려움이 가중되고 있다. 따라서 본 연구에서는 FLUMEN 모형을 이용하여 교량이 홍수위 상승 및 홍수범람에 미치는 영향과 이에 따른 제외지 침수면적의 변화를 파악하였다. 감천과 직지사천이 합류되는 구간을 대상으로 지형자료는 총 7곳의 교량을 고려하여 구축한 후 교량 유 무에 따른 조건별 부정류 모의를 실시하였다. 모형의 적용 결과 교량 건설에 따른 하폭 감소율은 김천철교 지점에서 10.92%로 가장 컸으며, 수위는 김천대교 지점에서 0.15m로 가장 크게 상승하였다. 또한 경부고속국도 주변의 수위는 경부고속철도 교량의 신설로 인해 140%까지 증가하는 것으로 나타났다. 홍수범람 모의 결과 교량 건설 전과 후에 제방 월류에 의한 침수가 발생하였고 교량 건설 후 범람면적과 침수심이 증가하였으며, 홍수범람의 주원인은 하천의 통수단면적이 작기 때문으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.512-515
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• 2004

횡월류 위어는 수로에서 일정한 월류량을 얻기 위해서 또는 홍수시 하천에서 하류의 유량을 감소시킬 목적으로 설치되는 off-line 저류지에서의 구조물이다. 이러한 횡월류 위어의 단면 설계 시 계획 월류량 산정을 위하여 일반적으로 De marchi공식이 사용되며 De marchi공식은 유량계수($C_M$)와 월류수심의 함수이며, 유량 계수는 여러 연구자들이 실험을 통하여 여러 가지 유량계수 공식으로 제시되었다. 하지만 기존의 제시된 유량계수식($C_M$)들은 동일한 Froude수에 대한 유량계수($C_M$)값이 큰 편차를 보인다. 이는 개개의 유량계수식들이 서로 다른 실험조건에 의한 자료들의 회귀분석으로 산정된 식들이기 때문이다. 본 인구에서는 수리모형실험을 통하여 횡월류 위어의 월류량에 영향을 미치는 유량계수를 산정하고, 기존의 유량계수 공식들과 비교 분석하여 적합한 유량계수식을 제안하였다. 실험은 폭 0.3m의 직선개수로에서 위어의 폭과 유량을 변화시키며 실험을 반복 수행하였으며, 실험결과 유량계수는 Froude수에 반비례하는 경향을 나타냈다. 산정된 유량계수를 Borghei, Subramanya, Hager, Ranga Raju 공식들과 비교한 결과 Borghei 공식에 의한 계산치와 실험치가 $7.5\%$의 오차를 보이던 가장 근사한 값을 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.229-233
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• 2011

IT기술의 발달과 함께 최근 유비쿼터스 패러다임이 등장함에 따라 수자원분야의 정보화 환경이 변화하여야 한다는 논의가 활발하다. 빈번하게 발생하고 있는 자연재해에 있어서 주요 치수시설물의 안전모니터링은 새로운 기술의 적극적인 도입과 개발이 필수적이다. 또한 지속적인 수자원 관리 및 활용 고도화를 위해서도 정보화 경쟁력을 제고하고, 높아지는 사용자의 서비스 요구수준을 충족시켜야할 필요가 있다. 본 연구는 제방 및 보(수문)의 안전모니터링 선진화를 위해 다음과 같은 과정으로 연구하였다. 주요 치수시설물의 안전모니터링 요소를 분석하기 위해 붕괴원인 유형에 따른 주요 모니터링 취약성 인자를 도출한다. 취약성 인자 중 제방의 경우 침투, 침식, 월류, 구조물에 의한 붕괴 등에 의한 유형과 보(수문)의 경우 전도, 활동, 부유 등 다양한 관련 붕괴 현상을 검토하여 각각의 발생된 인자 특성별 모니터링이 가능하도록 최적 센서를 도출한다. 이러한 일련의 과정은 과거의 계측기를 통하거나 육안 및 수동적인 모니터링에서 벗어나, IT기술의 통신분야와 융합한 무선센서네트워크를 적용하여 경제성, 효율성, 현실성을 가지는 치수시설물의 모니터링이 가능하도록 하였다. 향후 이러한 USN(Ubiquitous Sensor Network) 등 유비쿼터스의 융합과 IT기술을 활용한 치수시설물 안전모니터링 선진화를 통해 홍수방어 및 관리시스템 구축에 활용되어 인명 및 재산피해를 절감하고 기술수준을 향상시킴으로서 홍수 재해로부터 안전한 국토 건설 및 국민의 삶의 질을 향상시킬 것이다. 또한, 국가 홍수관리 시스템 구축, 치수능력증대, 장래유역단위 통합홍수방어 및 관리기술 개발에 기여할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.351-351
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• 2016

본 연구는 최근 기후변화로 인해 유출량이 많이 증가하고 있으며, 또한 하도의 제내측에 많은 피해가 발생하고 있다. 우리나라의 하도는 산지위치하고 있으며, 만곡의 형상을 많이 지니고 있다. 또한 유출량의 증가로 하도 만곡부에 하상의 퇴적으로 인해 월류 및 제방이 파괴 되는 현상도 발생되고 있다. 만곡부의 흐름은 만곡도의 수공구조물을 설치하므로 유수의 흐름에 민감하게 변화하여 흐름변화를 예측하기 어렵다. 그래서 자연하고 만곡부에 하상의 변화에 따른 수리학적 문제와 제내측의 안정성을 확보하기 위해 만곡지점에 수제를 설치하여 하도의 흐름과 하상의 안정성에 필요하다고 사료되어 연구를 하였다. 본 연구는 만곡지점에 수리실험 모형을 설치하여 결과를 도출하는 방법도 있으나, 축소모형은 하도의 특성을 반영하기 결과도축에 제약이 있어 금회 연구는 수치모형은 2차원 수치모형인 RMA-2를 사용하여 하도의 특성을 파악하고자 한다. 먼저 만곡형상이 뚜렷한 지점을 파악하고 하천설계기준의 수제를 설치하여 흐름의 변화 및 유속변화를 분석하고 만곡부에서 기준수제의 길이를 여러 CASE로 변화를 주어 수리학적 특성을 분석하고자 하며, 이에 따른 수제부에서 발생하는 퇴적구간과 범위, 최대유속지점과 세굴지점에 대한 연구를 진행하여 하도 만곡부에 수제를 설치하여 합리적인 결과를 제시 할 수 있으며, 설계실무와 하천방재 관련 문제에서도 반영하여 이용 될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.292-292
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• 2020

방조제는 국토 확장, 수자원 확보 및 배수 개선에 사용되는 구조물로, 재난 발생 시 자산, 국가산업 및 환경에 큰 영향을 끼칠 위험이 있다. 따라서, 파도월류, 지진, 투수, 액상화와 같은 다양한 피해 원인에 대비하여 구조적 사용성과 안정성을 확보하기 위해 신중한 검토 및 분석이 수행된다. 그러나 변화하는 환경조건에서 방조제는 다양한 외력의 변동성과 불확실성에 노출되며, 설계 시 고려된 손상 요인이 개별적으로 발생하기보다는 여러 요인이 복합적으로 반응하고 그 영향이 전달되어 피해의 발생과 전파 과정이 복잡한 양상을 나타낸다. 따라서 방조제에 대한 사고 예방 및 안정적인 유지관리를 위해서는 발생 가능한 위험을 종합적으로 고려한 위험도 평가가 중요하게 요구된다. 본 연구에서는 방조제 손상 원인 중 큰 비중을 차지하는 제체 내부 침식 위험에 대하여 위험인자 간 상호작용을 고려할 수 있는 확률통계학적 접근으로 Bayesian network 기법을 도입하였다. 위험인자에 대한 파괴 메커니즘을 조사하여 분류 후, 설계값과 측정자료를 기반으로 위험변수의 통계적 특성을 반영하기 위해 Monte Carlo 시뮬레이션을 수행하여 파괴 매커니즘의 위험도를 계산하였다. 위험도는 연간기대피해액으로 제공되었으며, 이는 방조제 손상으로 인한 피해에 대비하여 예방할 수 있는 솔루션을 제공할 것으로 기대된다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.25 no.5
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• pp.335-347
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• 2013

In February 2008, high storm waves due to a developed atmospheric low pressure system propagating from the west off Hokkaido, Japan, to the south and southwest throughout the East Sea (ES) caused extensive damages along the central coast of Japan and along the east coast of Korea. This study consists of two parts. In the first part, we estimate extreme storm wave characteristics in the Toyama Bay where heavy coastal damages occurred, using a non-hydrostatic meteorological model and a spectral wave model by considering the extreme conditions for two factors for wind wave growth, such as wind intensity and duration. The estimated extreme significant wave height and corresponding wave period were 6.78 m and 18.28 sec, respectively, at the Fushiki Toyama. In the second part, we perform numerical experiments on wave-structure interaction in the Fushiki Port, Toyama Bay, where the long North-Breakwater was heavily damaged by the storm waves in February 2008. The experiments are conducted using a non-linear shallow-water equation model with adaptive mesh refinement (AMR) and wet-dry scheme. The estimated extreme storm waves of 6.78 m and 18.28 sec are used for incident wave profile. The results show that the Fushiki Port would be overtopped and flooded by extreme storm waves if the North-Breakwater does not function properly after being damaged. Also the storm waves would overtop seawalls and sidewalls of the Manyou Pier behind the North-Breakwater. The results also depict that refined meshes by AMR method with wet-dry scheme applied capture the coastline and coastal structure well while keeping the computational load efficiently.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.10
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• pp.696-706
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• 2017

The purpose of this study was to verify experimentally debris reduction facilities for culverts installed in small rivers. A culvert is defined as a structure laid under a road or a railroad that passes through an inner urban area or downtown area to make an artificial canal. Culverts are generally categorized into road culverts or waterway culverts, among which the latter are artificial structures designed to discharge running water into a river. At the time of floods, the structural safety of waterway culverts can be undermined by the accumulation of debris, such as soil, boughs and weeds, and they may be at risk of overflowing due to blockages. Debris reduction facilities are necessary to prevent such damage. In this study, the effects of the three existing types of debris reduction facilities were examined through hydraulic experiments. The results of the experiments showed that vertical separation to divert debris reduced the accumulation rate by 27.65 to 31.39 percent. The two types of screen designed to block and divert debris, respectively, were found to have excellent debris blocking abilities. However, when the effects of the rising water level are considered simultaneously, the screen to divert debris was found to show superior effects. The screen to block debris can be considered to have excellent debris blocking ability, but requires the continuous collection of the debris, due to the high risk of rising water levels caused by its accumulation.