• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.20-20
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• 2021

하천에서 유해화학물질 유출사고로 인하여 오염물질이 유입되었을 경우, 이에 대응하기 위하여 오염운의 도달시간과 농도를 예측하는 것은 매우 중요하다. 종방향의 혼합거동이 중요한 넓은 범위의 하천을 대상으로 오염물질의 이송을 예측하기 위하여 일반적으로 1차원 Fickian 모형을 사용한다. 그러나 실제 하천에서 오염물질의 농도를 측정하였을 경우, 대부분의 농도분포는 오염물질의 저장대효과로 인하여 긴 tail 부분을 갖는 왜곡된 분포를 갖게 된다. 이러한 저장대 효과는 여러 하천내의 다양한 불규칙성으로부터 발생하나, 국내 하천에 많은 보가 설치되어 있음에도 불구하고 하천 내부에 설치된 수리구조물에 의하여 발생하는 인공적인 저장대 효과에 관한 연구가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 실내 수리실험과 수치 모의를 통하여 노치가 존재하는 보주변에서의 흐름 특성과 오염 물질의 이송 특성을 규명하고, 이를 통해 보의 지형 및 수리적 인자가 저장대 메커니즘에 미치는 영향을 분석하였다. 수리 실험을 통한 넓은 범위에서의 수평방향 흐름장과 농도장을 측정하기 위하여 본 연구에서는 광역 계측방법인 Large Scale Particle-Image-Velocimetry (LSPIV) 기법과 Planar-Concentration-Analysis (PCA) 기법을 각각 유속과 농도 측정을 위해 적용하였다. 더 많은 보의 지형 및 수리적 조건에 따른 저장대 메커니즘을 분석하기 위하여 3차원 Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) 모형을 통해 모의조건을 확장 적용하였다. 측정 및 모의 결과를 바탕으로 노치가 존재하는 보의 지형 및 수리적 인자가 저장대 메커니즘에 미치는 영향을 분석하였다. 저장대 영역 면적의 크기는 노치사이의 간격이 증가할수록 증가하였으며 노치의 높이의 경우에는 크게 민감하지 않은 경향을 나타냈다. 추적물질의 체류 시간은 노치사이의 간격과 보의 높이가 증가할수록, 유량이 감소할수록 증가하여 질량교환계수 값이 감소하는 경향을 나타냈다. 프루드 수와 레이놀드 수 모두 질량교환계수와 양의 상관 관계를 나타냈으나 저장대 영역의 면적의 크기와는 낮은 관계성을 나타냈다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.478-478
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• 2022

섬진강은 하굿둑이 없는 열린 하구로서 하구로부터 약 21km까지 조석의 영향을 받아 강물의 염도가 시간에 따라 변하는 환경이다. 오랫동안 섬진강 하구는 다양한 원인으로부터 바다화로 대표되는 염하구 문제가 지역 현안 사항으로 제기되어 왔다. 상류에서의 용수사용 증가로 인한 하천 유하량 감소 또한 그 원인들 중 하나로 판단됨에 따라 실제 하구까지 내려오는 하천유량과 바다로부터 유입되는 해수를 구분하여 정량화하는 연구가 필요한 사안이다. 본 연구의 목적은 섬진강 수계 하구에서의 다양한 생태환경을 보전하기 위한 적정 염분유지가 요구됨에 따라 섬진강하구 염분계측기(섬진강대교)를 설치하여 염분농도를 관측하고 하천유량, 하천취수 및 해양조위에 따른 염분농도 변화를 모의하여 하천유량과 염분과의 관계를 제시하고자 하였다. 본 연구에서는 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code) 수치모델을 이용하여 상류로는 구례군(송정리) 수위관측소부터 하류로는 여수해만 및 문의리까지의 구역을 설정하고 광양조위, 하동수위 및 고정식 염분 계측기 관측염분농도 자료를 이용하여 수치모델링의 재현성을 검증하였다. 검증 결과, 결정계수(R²)는 0.87(하동수위), 0.93(광양조위), 0.56(섬진강대교 염도)를 나타냈다. 모델 검보정 후 하천유량에 따른 염분변화 실험을 실시하여 염분농도 거동을 분석하였다. 모델 결과, 섬진강하구에서의 염분거동은 소조기때 염분체류 현상으로 인해 대조기 거동과는 큰 차이를 나타냈다. 따라서, 모델링 결과를 이용한 유량-염분 조견표는 각각 대조기와 소조기로 구분하여 산정하였다. 대조기때는 송정유량이 10톤/초의 평균갈수량이 흐를 경우 다압에서의 취수량이 2.52톤/초 ~ 4.63/초로 증가할수록 18.8psu ~ 19.9psu로 증가하였다. 소조기의 경우는 25.5psu ~ 25.7psu로 대조기와 비교하여 크게 증가됨을 나타냈다. 본 연구의 결과는 객관적인 생태환경 보전을 위한 적정염분농도 범위가 도출된다면 이를 유지하기 위한 필요유량과 필요유량을 확보하기 위한 장단기적인 대책수립이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1187-1190
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• 2006

최근 급속한 도시화에 따른 토지이용 증가와 토지이용 효율성의 증대는 불투수 표면의 확대, 유역의 조도계수 감소와 함께 유입시간의 단축, 수로망 정비에 의한 첨두유량의 증가, 도달시간의 감소를 발생시켜, 수로의 통수능 증가와 저류량의 급격한 감소 등 전반적인 수문현상의 변화를 가져와 도시 하천유역에 홍수 피해를 빈번히 발생시키고 있을 뿐만 아니라 근시안적인 난개발로 인해 하천 생태계가 파괴되는 등 하천 오염이 갈수록 심각해지고 있다. 근년에 들어 이런 문제 해결을 위해 하천정비시 자연형 개념을 도입하여 공사가 시행되고 있으며 본 연구의 대상하천으로 선정된 온천천이 부산의 그 대표적인 예라 하겠다. 본 연구에서는 자연형 하천의 복원에 따른 홍수위 변화와 피해 분석을 위해 먼저 온천천이 자연형 하천으로 복원되기 이전의 하도 단면과 복원 후 변화된 하도 단면으로 분류하였으며, GIS 기법을 이용해 공간 지형자료를 정량적으로 산출하였다. 하천 복원에 따른 특성 분석을 위하여 부산지방기상청으로부터 수집된 강우자료를 이용하여 확률강우량을 산정한 후 빈도별 홍수량을 산정하였다. 산정된 빈도별 홍수량을 HEC-RAS(River Analysis System) 모형에 적용하여 복원 전.후의 홍수위를 모의한 결과 온천천의 친수공간을 대표하는 주요지점에 대해 안전하다고 판단되었으나 온천천이 시민들의 친수공간으로 이용되고 있는 자연형 하천임을 고려할 때 돌발홍수에 대한 홍수예경보가 반드시 필요하다고 본다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.878-882
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• 2008

경제성장에 따른 도시화 현상으로 경작지나 녹지와 같은 투수 지표면이 대단위 주택단지나 도로, 상업지구 등의 도시시설 및 산업화에 따른 공장시설과 같은 불투수 지표면으로 변화되어 도시의 불투수 지표면의 구성비가 증가되므로 이로 인해 침투량과 증발산량이 감소하며 지하수 유출량을 감소된다. 또한 도시유역의 조도계수의 감소로 도달시간이 단축되어 첨두홍수량이 증가하게 되는 등 도시유출특성이 변화되어 홍수피해가 빈번하게 발생하고 있다. 본 연구에서는 광주광역시 서구 상무지구를 대상으로 불투수면적비의 변화에 따라 유출모의를 실시하였다. 유출모의를 위한 대상지구의 유역 및 관로 시스템의 제원은 수치지도와 관망도를 이용하여 유역을 구분한 후 배수 관망, 유입구 제원, 맨홀 등 관로시스템 자료 및 유역의 지표면과 지하 배수시설 및 토지이용상태를 조사하여 유역의 불투수지역(Impervious area) 및 투수지역(pervious area)으로 구분하였다. 불투수면적비에 따른 유출량과 유출률, 첨두유량, 기저시간의 변화를 비교분석 하였다. 모의 값의 정확성을 판단하기 위하여 2008년에 측정한 실측자료를 통해 매개변수를 최적화를 실시하여 SWMM모형으로부터의 모의 값과 실측자료를 비교 분석 하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.1-11
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• 2010

본 연구에서는 대상지역에 대한 지질조건에 따른 토질특성을 조사하였다. 대상지역의 지질은 인곡응회암, 유치역암, 다도응회암 등으로 구분되며, 유치역암은 대상지역의 약 80%를 점유하고 있다. 대상지역에 주로 분포하고 있는 역암, 응회암 및 세일구간에 대하여 비교란 및 교란시료를 채취하고 각종 실내토질시험을 실시하였다. 역암지역의 경우 건조단위중량이 크고 투수계수가 작으며, 응회암 및 셰일 지역의 경우 건조단위중량이 작고 투수계수가 큼을 알 수 있다. 흙의 유효입경과 세립토함유량은 흙의 투수계수에 많은 영향을 미치고 있음을 알 수 있다. 즉, 흙의 유효입경이 증가함에 따라 흙의 투수계수는 증가하고, 흙의 세립토 함유량이 증가함에 따라 투수계수는 감소하게 된다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권11호
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• pp.957-964
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• 2009

홍수터여과에서 원수공급체계의 설계인자를 얻기 위해 모래통 실험과 현장 출수대 실험을 수행하였다. 모래통 실험결과 침투율은 대략 토양의 투수계수에 비례하였으며, 짧은 시간의 휴지는 침투율에 거의 영향을 주지 않았다. 범람과 휴지를 고려한 일평균 침투율은 범람이 길어질수록 증가하여 일정한 값에 수렴하는 경향을 나타냈다. 실험범위에서는 대구와 물금의 토양에서 휴지/범람이 15분/30분일 때 최대 침투율로 각각 6.3 m/day와 1.4 m/day을 얻었으며, 이 값들은 포화투수계수 값의 42%와 70%씩이었다. 토양여과로 인해 투수계수는 완만히 감소하였으며 물금토양에서 8일 동안 27%가 감소하였다. 출수대 실험결과 상주와 구미의 토양에서는 유출유량이 증가함에 따라 범람반경이 증가하며 토양의 포화 투수계수가 클수록 그 증가율은 감소하는 형태를 보였다. 토양면을 완전히 적시는데 필요한 시간 즉, 유출 시작으로부터 범람반경에 도달하는데 필요한 시간은 3~4분에 불과한 것을 알 수 있었다. 또한, 1시간 이내의 휴지시간을 적용하는 경우 전체 범람시간 동안의 평균 침투율에는 거의 변화가 없었다.

• 태양에너지
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• 제19권3호
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• pp.23-28
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• 1999

본 논문에서는 난방용 축열보드에 응용하기 위해서 미세캡슐을 함유한 축열블럭의 열성능 특성을 조사하였다. 상변화 물질인 $CH_3COONa{\cdot}3H_2O$를 미세캡슐 형태로 제조하였고 미세캡슐 함유량이 각각 10%, 20%가 되도록 시멘트 몰타르와 혼합하여 축열블럭을 제작하였다. 축열블럭의 축열 및 방열 특성을 분석하기 위하여 유량과 유입 냉각 온도를 변화시켰다. 실험결과를 보면 미세캡슐 함유량이 증가할 수록 블럭에 축열되는 축열량은 증가를 하였고 방열시간도 증가를 하였다. 그리고 방열과정시 유량이 증가하고 유입 냉각온도가 감소함에 따라 방열시간은 감소하였다. 순수블럭(0% 미세캡슐 함유량)은 방열과정시 총괄 열전달 계수는 시간에 따라서 일정하게 유지를 하지만 축열블럭에서는 시간이 지남에 따라 증가를 하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권4호
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• pp.325-336
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• 2010

본 연구에서는 금강유역의 물이용과 댐의 영향에 의한 하천유황의 변화를 평가하였다. 유황변화의 압력지표로서 하천수 이용률과 담수지수를 분석하였다. 유황의 정량적인 변화 분석을 위하여 유황곡선, 유황계수, 홍수 및 갈수 빈도분석과 유량변동분석법을 적용하였다. 8개 분석 대상지점의 결과는 댐 건설전의 유황과 비교할 때 댐과 물이용의 영향으로 고유량 범위에서는 감소하고, 저유량 범위에서는 증가하고 있음을 구체적인 수치로 확인하였다. 금강유역은 연평균유출량의 24%를 저류할 수 있는 139개의 댐과 저수지에 의해 유황이 조절되고 지표수의 이용률이 36%로서 이들의 지표가 유황변화의 압력요인이 되고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.899-903
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• 2012

최근 이상기후 현상에 기인한 집중호우 및 가뭄에 의한 피해가 급증하면서 수자원 관리에 대한 필요성이 증대되고 있다. 지구온난화에 의한 미래 기온의 상승과 강수량 패턴변화는 증발산이나 토양수분 등의 변화로 이어져 궁극적으로 물순환의 변화를 초래하고 있다. 현재 우리나라의 유출은 대부분 여름철에 집중되며 이에 따라 여름철에 홍수가 발생하고 있다. 최근에는 기후변화의 영향으로 인해 그 발생빈도도 잦아지고, 피해 규모도 증가하고 있는 실정이다. 이에 따라 기후변화에 따른 섬진강 유역의 유출량 변동을 구례, 압록, 송정지점을 대상으로 분석하였다. 기후변화에 대한 자료는 GCM모형 중 기후변화센터(CCIC)에서 제공 해주는 MM5 지역 기후모델 인 A1B시나리오 자료를 사용하였으며, 편이보정(bias-correction)을 통해 미래의 기상자료를 현재 기상자료에 적용할 수 있는 데이터로 보정하여 사용하였다. 섬진강 유역을 대상으로 하여 미래 기후변화가 유량에 미치는 영향을 분석하기 위해 미래 기상 자료를 구축 하였으며, 준분포형 유출모형인 SWAT 모형을 이용하였다. SWAT모형의 검 보정결과 시나리오 값은 실측값보다 다소 적은 양의 유출이 일어나는 것으로 검 보정되었으나, 상관계수는 보정자료의 경우에 압록 0.970, 구례 0.976, 송정 0.956로 나타났다. 이러한 결과에 의해 시나리오 자료는 편이보정을 통해 자료의 일관성을 확보하였다. 연평균 유출량 모의결과 2011~2070년 미래 시나리오 자료는 2001~2010년보다 0.79배 감소하는 경향이 있지만 2071~2100년은 2001~2010년 유출량보다 1.53배 증가하는 것으로 나타났다. 또한 본 연구를 통하여 미래 섬진강유역의 유출변화를 파악하였고, 섬진강유역의 미래 수자원의 변동성을 전망해 볼 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.5-17
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• 2022

저수지 제방의 침투제어를 목적으로 설치하는 감압정의 성능은 감압정의 직경, 간격, 관통율, 지반의 투수계수, 기초지반 지층의 두께 등 다양한 변수에 의해 영향을 받는다. 따라서 침투수압 경감을 목적으로 감압정을 채택하는 경우 이러한 매개변수를 충분히 검토하여 감압정의 설치제원을 결정해야 한다. 본 연구에서는 저수지 제방의 침투제어를 위한 대책공법으로 제방의 하류부에 감압정과 제방의 상·하류부에 토목섬유 블랭킷(이하 블랭킷)을 병행하여 설치하는 경우 블랭킷의 길이가 감압정의 성능에 미치는 영향을 평가하였다. 상·하류 블랭킷 길이-유량 관계에서 상류 블랭킷의 길이가 증가할수록 감압정에서 배출되는 유량은 감소하며, 하류 블랭킷의 길이가 증가할수록 감압정의 배출 유량은 증가하는 것으로 나타났다. 상·하류 블랭킷 길이-간격 관계에서 상류 블랭킷의 길이가 증가할수록 감압정의 간격은 증가하며, 하류 블랭킷의 길이가 증가할수록 감압정의 간격은 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 블랭킷과 감압정을 병행하여 설치함으로써 댐제방의 침투안정성을 확보하고자 하는 경우 침투유량의 배출을 최소화하고 감압정의 간격 확대를 통한 경제성 확보를 위해서는 상류의 블랭킷 길이 증가가 하류의 블랭킷 길이 증가보다 더 효율적인 것으로 나타났다.