• 지질공학
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• 제32권4호
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• pp.535-545
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• 2022

내진설계에서 지반의 안정성을 향상시키기 위해서는 지진하중을 받는 지반의 동적거동을 이해하는 것이 필수적이다. 따라서 지반의 동적거동을 이해하는데 진동대 시험은 중요한 실험 중 하나이다. 이러한 진동대 시험에서 가장 중요한 인자 중 하나인 경계조건에 대한 영향성을 확인하고자 하였다. 본 연구의 목적은 지진하중에 의한 모형사면의 위치별 경계조건의 영향성을 확인하고자 한다. 연성토조(laminar shear box, LSB)안에 모형사면을 제작하여 위치에 따라 경계조건의 영향을 확인하였다. 토조 벽면으로부터 100, 50, 25 cm 지점에 각각의 모형사면을 조성하여 동일한 크기의 정현파 지진하중을 입력하였다. 그 결과, 모형사면에 대한 진동대 실험 시 25 cm 지점에 위치한 경우는 경계조건의 영향을 크게 받아 가속도가 증폭하는 모습을 확인할 수 있었으며 50~100 cm 지점에 위치한 경우 경계조건의 영향이 감소하여 적합한 위치로 판단되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.180-180
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• 2011

하천의 정상적인 기능 및 상태를 유지하기 위하여 필요한 최소유량을 의미하는 하천유지유량은 하천수질보전, 하천생태계보호, 하천경관보전, 염수침입 방지, 하구막힘 방지, 하천시설물 및 취수원보호, 지하수위 유지 등을 감안하여 산정하게 된다. 하천유량 변화는 하천내 동 식물에 영향을 미치며, 특히 고등 생물인 어류의 서식처, 산란장소 및 산란조건 등은 유량 및 수위변화에 민감하게 반응하므로 하천구간별 어류의 서식처 유지에 적절한 수심, 유속 등 수리 조건을 제공할 수 있는 유량을 산정하게 된다. 국내에서는 90년대 후반부터 생태계를 고려한 하천유지유량 개념이 도입되었으며, 어류의 적절한 수생 서식환경 평가를 위해 주로 유량 점증 방법론(IFIM, Instream Flow Incremental Methodology) 개념에 입각한 물리서식처 모형을 이용한 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 낙동강수계 13개 지점을 선정하여 어류상 조사를 실시하여 어류의 물리서식처 모형과 수심-유속-유량 관계곡선을 이용한 간단법을 이용하여 생태계 보전을 위한 필요유량을 산정하였다. 어류 물리서식처 모형으로는 어류서식환경 평가에 가장 광범위하게 이용되고, 생태적 특성을 반영할 수 있는 유량점증방법론의 PHABSIM(Physical HABitat SIMulation) 모형을 선택하였다. 현장 모니터링 및 문헌조사를 통해 각 지점별 대표어종을 선정하고, 유량, 수심, 저수로 하천단면, 하상재료와 같은 수리특성을 조사하고, 선정된 한계단면에 대한 유량측정을 실시하였으며, 수심-유속-유량 관계곡선을 통하여 각 지점의 대표어종이 서식할 수 있는 최소유량을 산정하였다. 또한 지점별로 서식처 적합도 지수(HSI, Habitat Suitability Index)와 가중가용면적(WUA, Weighted Usable Area)를 산정하였으며, 이는 PHABSIM 모형의 적용에 이용되었다. 물리서식처 모형과 간단법 적용결과를 비교해본 결과, 모든 지점에서 물리서식처 모형 적용결과가 간단법에 비해 크게 산정되었는데, 이는 간단법이 성어기 서식에 필요한 최소 수리조건을 선택하였지만, PHABSIM의 경우 성어기 어류서식의 최적 수심 및 유속을 이용하여 가중가용면적을 산정하기 때문인 것으로 판단된다. 어류서식과 관련된 많은 관련 데이터가 축적된다면 어류서식처에 맞는 최적의 생태유량을 보다 정확하게 산정할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.387-387
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• 2015

최근 기후변화에 따른 국지성 집중호우 및 돌발홍수 증가로 도심지역에 많은 침수 피해가 발생하고 있다. 본 연구는 이러한 내외수에 영향을 받는 도시 중소하천의 침수 저감을 위하여 침수 예측모형에 적용 가능한 수리학적 계산모형을 개발하는 것이다. 일반적으로 자연하천은 수지형 수계가 대부분이며, 도시 우수관로와 관계배수 시스템 등은 폐합형 수계에 포함되어 수지형 계산모형으로는 도시 중소하천의 유출 모의를 할 수 없다. 폐합형 수계의 계산모형은 수지형에 비해 복잡하지만, 적용대상 수계가 폐합형이 아닌 경우에도 합류점의 유입량을 처리하기가 편리하고, 역방향의 월류 흐름이 존재하는 감조하천에서의 월류 흐름 모의가 가능한 장점을 갖고 있어 도시 내배수 시스템은 물론 자연하천에도 적용 할 수 있다. 본 모형은 절점, 수로 및 계산점으로 구성되는데 동력학적 방법인 1차원 Saint-Venant의 연속 방정식과 운동량 방정식에 수치해법을 이용하여 구하고자 하는 시간과 지점의 수위와 유량을 계산할 수 있게 구성하였다. 수치해법으로는 가장 보편적으로 사용되는 유한차분법 중 안정성과 정확성이 우수한 것으로 평가된 Preissmann의 4점 음해법으로 차분방정식에 Newton-Raphson 방법을 사용하여 유량과 수위 보정치에 Double Sweep 알고리즘을 적용하였다. 유한차분법은 안정성 문제를 수반할 수 있기에 시간 증분이 작을수록 Courant 조건을 만족할 수 있다. 모형 비교 검증을 위하여 동력학적 방법을 적용한 대표적인 폐합형 수계모형인 EPA SWMM을 지원하는 CHI사의 PC-SWMM 프로그램을 이용하여 가상의 폐합 수계를 구축하였다. 일반적으로 상류지점의 경계조건은 하류로 추적될 입력 자료로써, 상류지점과 합류지점은 유입되는 유량값을 그리고 하류지점은 유출되는 수위값을 경계조건으로 입력하였다. 운동량방정식의 에너지 경사와 마찰경사 항에 포함된 조도계수는 변화량에 중요한 물리적 요소이지만, 고정 상수값인 0.03을 적용하여 검증에 용의하도록 하였다. 구축된 모형과 PC-SWWM을 통해 산출된 계산점별 수위와 유량에 RMS 오차를 비교한 결과 만족할만한 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 향후 내외수를 연계에 침수예측모형에 적용 가능할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.361-361
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• 2015

감세블록(baffle block)은 고속의 흐름에서 도수를 유도함으로써 과도한 에너지를 감세시키는 역할을 하는 구조물이며 구조물의 크기, 형태, 위치, 조합 등의 변수로 도수가 형성되는 조건을 조절하여 흐름에 영향을 줄 수 있다. 하단방류형 가동보에서 고속으로 방류되는 흐름의 Froude 수가 2.5에서 4.5 사이일 경우 발생하는 불규칙한 주기의 진동이 중첩 보강되면 감세하기 어려운 파동을 형성하여 수 Km 동안 지속될 수 있어 추가적인 조치가 필요하다(Peterka, 1984). 이 연구에서는 총 연장 11m, 폭 0.5m의 구형수로에 하단방류형 가동보와 감세블럭을 설치하여 감세블록의 위치가 에너지의 감세에 미치는 영향을 분석하고, 감세블록의 최적 위치를 제안하였다. 감세블럭은 높이 2cm, 폭 5cm의 구형단면으로 제작하여 일정한 간격으로 치형 배열하였으며, 가동보로 부터 5.5~8.5cm 지점에서 1cm간격으로 총 5가지 조건으로 수리실험을 수행하였다. 또한, 수문 하단에서의 Froude 수가 3.8~3.9를 만족하는 강한 도수가 발생할 수 있도록 유량을 조절 하였고, 유속과 수심은 3차원 유속계와 피에조미터를 이용하여 가동보로부터 0.2m간격으로 하류단 2m 지점까지 측정하였다. 실험 결과, 가동보로부터 도수가 발생하여 수위가 안정되는 지점까지의 도수길이는 감세블록을 설치한 경우, 설치하기 전의 1.1m와 비교하여 최소 27.3%에서 최대 81.8%만큼 짧아졌으며 감세블록 보에 가깝게 설치될수록 도수길이는 단축되는 것으로 나타났다. 가동보 하류부에서 도수가 발생한 이후 수심이 안정화되는 1m 지점에서, 도수 전후의 비에너지비로 정의되는 도수효율은 감세블록 미설치 시 74.9%이고, 감세블록이 설치된 조건에서는 54.9~60.6%로 감세블록에 의한 에너지 감소효과가 큰 것으로 나타났다. 에너지 감세 효과가 가장 큰 감세블록 위치는 가동보로부터 6.5cm 떨어진 곳으로 하류단 수심의 약 80%에 해당하는 지점이 감세블록의 최적 위치인 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5B호
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• pp.453-461
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• 2009

본 연구에서는 한강와 평창강이 만나는 합류부 상류, 특히 영월지점에서 발생하는 홍수위의 배수영향을 분석하기 위하여, 최근 홍수사상들에 대한 적절한 경계조건을 사용하고 조도계수를 보정함으로써 동역학적 흐름해석 모형을 구축하였다. 구축된 모형을 사용하여 본류 및 지류의 다양한 유입량 조건이 발생할 경우, 영월지점에서 발생 가능한 수위-유량 관계곡선의 변화를 살펴보고, 지류 유입에 따른 홍수위의 영향범위를 분석하였다. 분석결과, 영월지역에서는 지류유입 조건에 따라 매우 다른 수위-유량관계곡선들이 작성되었고, 지류 유입으로 인하여 동일한 유량에서 약 4.0 m정도 수위차이가 발생하였다. 따라서 영월 지점과 같이 지류 합류에 의한 배수영향을 크게 받는 지점에서는 단일 수위-유량관계를 결정하는 것이 매우 어려움을 보였고, 지류 유입으로 인한 홍수위 변화는 합류점 상류 약 8.0 km까지 미치는 것으로 분석되었다. 향후 합류부 배수영향을 크게 받는 지점의 홍수위 예측을 위해서는 기존 수문학적 모형보다 잘 보정되고 검증된 완전한 동역학적 모형이 활용되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.761-765
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• 2005

원격탐사 기법은 식생 및 토지 이용과 같은 지형조건과 관련된 증발산량을 산정하기 위한 하나의 수단으로 효과적으로 이용될 수 있다. 지표면에서 발생되는 증발산량을 지배하는 인자는 기온, 습도, 바람, 일사량 및 토양조건 등 매우 복잡하게 구성된다. 식생은 그 지점의 증발산량에 영향을 주고 있으며, 증발산량을 지배하는 복잡한 인자는 식생의 성장조건에 직접적으로 영향을 미친다. 결국 증발산량과 식생조건 사이에는 강한 상관관계가 성립할 수 있음을 예상할 수 있다. 비교적 넓은 지점에 대한 식생상태의 파악을 위해서는 NOAA/AVHRR 자료가 효과적으로 이용될 수 있으며, 이로부터 얻어지는 식생지수(NDVI)를 이용함으로서 증발산량과 NDVI 사이의 강한 상관관계를 생각할 수 있다. 입력자료로 이용되는 기상자료가 많을수록 자료의 획득 및 처리에 많은 시간이 요구되므로 본 연구에서는 기상자료 중 비교적 쉽고 정확한 값을 얻을 수 있는 기온자료만을 채택하여 분석 시의 번거로움을 최소화하였다. 본 연구에서는 위성자료와 기상자료 중 가장 획득이 용이한 기온자료를 조합하는 간편한 방법에 의한 실제증발산량 산정방법을 제안한다.

• 대한교통학회지
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• 제24권1호
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• pp.73-84
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• 2006

본 연구는 지점검지기의 효율적 배치기준인 동질구간 결정 로직을 정립하고자 수행되었다. 동질구간의 결정은 도로 및 운영조건과 실시간 교통패턴의 변동을 고려하며 시간대별 동질구간 및 최종 동질구간을 결정하였다 교통조건의 동질구간 결정은 실시간 자료에 기반한 군집분석을 이용하였다. 동질구간의 검증을 위해 모든 링크에 검지기를 설치하는 경우와 동질구간에 검지기를 설치하는 경우에 대하여 각각 통행시간 추정력을 비교한 결과 동질구간의 효과가 입증되었다. 본 연구결과는 향후 국토교통관리 및 정보제공시스템에 유용하게 적용될 것으로 기대된다. 본 연구결과에 의하면 본 연구에서 제안한 동질구간 결정 로직을 대규모 국도 ITS 구축사업에 적용할 경우 통행시간 추정력의 향상과 함께 지점검지기의 효율적 배치를 통한 구축 및 운영비용의 절감이 예상된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.966-970
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• 2010

본 연구의 대상지인 인천광역시, 부천시, 서울특별시, 김포시를 걸쳐서 흐르는 굴포천은 산업화와 도시화로 인한 생활하수 및 공장폐수의 유입, 느린 유속과 하천 복개 등과 같은 유입오염원과 하천 구조적 문제로 인하여 수질이 악화되어 왔다. 특히 하천변의 소규모 영세 공장, 중 상류에 형성된 대규모 공업단지, 지역개발에 따른 인구증가로 인한 생활하수 등은 굴포천의 주 오염원이다. 또한 직강화된 하도와 느린 유속 등 하천의 구조적인 문제점 등은 하천의 자정능력을 저하시키고 있어 현재 굴포천의 수질수준은 전국 최하위에 머물러 있다. 더욱이 입자상 오염물질의 퇴적으로 인하여 굴포천의 하상은 대부분 퇴적오니가 형성되어 있다. 이러한 퇴적오니는 다량의 유기 물질 및 중금속 등을 흡착하고 있고, 재용출에 의한 내부오염 가능성을 내포하고 있기 때문에 오염원이 제거된 후에도 계속적인 수질오염을 일으킬 수 있다(Alloway et al, 1988). 따라서 본 연구에서는 굴포천 본류 전 구간 및 유입지천에 대하여 수질 오염도와 오염부하량을 산정하였으며, 본류 하상 퇴적물의 오염도 및 퇴적물의 용출특성에 관한 조사를 수행하였다. 본 연구는 굴포천 본류 구간을 최상류(GP-1)부터 최하류(GP-7)구간까지 총 7개 구간으로 구분하여 실시하였으며 각 지점별 수질 및 퇴적물 오염도를 조사하였다. 또한 3개의 유입지천에 대하여 수질 오염도 및 오염부하량을 산정하였다. 굴포천 하상의 경우 최상류의 GP-1지점을 제외하고는 전 구간이 대부분 오염된 오니가 퇴적되어 있으며, 이러한 퇴적오니의 퇴적물 오염도를 분석해본 결과 상류부인 GP-1, GP-2와 유속이 비교적 빠른 GP-7지점에 비하여 나머지 지점들의 오염도가 매우 높은 것으로 나타났다. 이러한 하상퇴적물의 영양염류 용출특성을 알아보기 위하여 호기 및 혐기조건에서 용출실험을 실시한 결과 호기와 혐기 조건에서 T-N은 각각 34.84 $mg/m^2/day$, 66.93 $mg/m^2/day$의 용출속도를 보였고, T-P의 경우 호기 조건 시 5.33 $mg/m^2/day$, 혐기 조건 시 6.84 $mg/m^2/day$의 용출속도를 보임으로서 퇴적물 용출에 의한 내부오염의 가능성이 있음을 보였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.415-419
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• 2005

대수층 저장 및 회수(ASR)기술의 현장 적용성을 평가하기 위하여 경상북도 울릉군 울릉읍 저동천 상류부근에서 양수시험 및 주입시험을 실시하였다. 양수시험결과 투수계수는 $48.7m^2/day$ 이고, 저류계수는 0.009이며, 비양수량은 $158.2m^2/day$로 계산되었다. 또한 시험정과 관측정은 거의 위상차 없이 같은 수위강하 경향을 보여주며 취수정은 관측정보다 평균적으로 10cm 정도 더 높은 수위강하 폭을 보여주는 것으로 미루어 볼 때 시험정과 관측정의 두 지점은 서로 수리지질학적으로 긴밀히 연결되어 있는 하나의 시스템임을 강하게 시사한다. 이외에도 주입시험 결과 암반구간 대수층은 낮은 투수계수를 가질 뿐만 아니라 낮은 저류계수를 가지기 때문에 ASR에 불리한 조건을 가짐을 알 수 있다. 그러나 상부 충적층 구간에서 실시한 주입시험 결과, 두 지점은 긴밀히 연결된 하나의 시스템으로 두 지점의 심부 암반층과의 연결성은 없고, 대신 상부의 높은 투수계수를 가지는 충적층 구간이 두 지점사이에 서로 긴밀히 연결되어 있는 것으로 파악된다. 또한 잔류 수위가 0으로 떨어지는 것으로 볼 때 주입된 주입수는 저장되지 않고 인근의 저동천으로 빠져나가는 것으로 사료된다. 이상의 사실로 볼 때 본 연구지역은 ASR에 불리한 조건을 가지는 지역으로 최종적으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.236-236
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• 2022

연속적인 하천의 유량을 추정하기 위해서는 관측된 수위값을 유량으로 변환하기 위해 일반적으로 수위-유량 관계 곡선을 사용하며 수위구간 별로 일대일 관계로 제시된다. 그러나 유량을 추정함에 있어서 수위 외에도 하상경사, 조도계수와 같은 지형인자, 시간에 따른 유량의 변화와 같은 흐름요소를 모두 고려하여야 정확한 유량을 산정할 수 있다. 즉, 평상시에는 적합한 수준의 유량을 추정할 수 있다고 하더라도 조석의 영향이 있는 구간이나 홍수와 같이 시간에 따른 수위와 유량이 급변하는 경우에는 관측값과 수위-유량관계곡선을 이용한 추정값의 차이가 상당히 증가하여 유량 추정값의 활용이 부적합할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 수위-유량관계곡선식의 적용이 어려운 조건에서 보다 정확한 유량을 추정하기 위해 1차원 유동해석모델을 이용한 계산 값과 관측 값과의 비교를 통해 정확도를 검토하고, 지점에 따라 차이가 발생되는 원인을 정성적으로 분석하고자 한다. 대상지점은 강우, 식생 등의 영향으로 수위와 유량의 관계를 단일 관계로 표현하기 어려워 구간분리가 발생된 지점으로 선정하였다. 흐름해석은 기지의 기점수위 조건으로부터 시작하며, 모델링을 통해 유량과 조도계수를 동시에 추정하였다. 분석 결과, 모델 내에서도 수위와 유량 관계의 루프형 특성, 조도계수의 변화를 대체적으로 잘 반영하는 것으로 나타났으며, 국내하천에서 유량추정의 정확도를 저하시키는 주된 원인에 대해 추정할 수 있었다. 향후 이 같은 방법을 통해 도출된 결과를 기반으로 수위-유량관계곡선의 불확실성을 평가하고, 유량 추정방식의 보완이 필요한 지점을 선별하는 기준에 대한 가이드라인을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.