• 터널과지하공간
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• 제20권1호
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• pp.15-27
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• 2010

국토의 약 70%가 산악지형인 우리나라의 지형적 특성상 각종 건설공사에 따른 대절토 사면의 형성으로 인해 낙석의 위험성이 급증하고 있다. 특히 해마다 반복되는 집중호우 시의 사면 붕괴는 대규모 낙석을 동반하면서 막대한 인적, 물적 피해를 초래하고 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 많은 현장조사연구 및 기초연구들이 수행되고 있으나 이들 연구의 대부분은 낙석이 발생할 경우의 보강 및 낙석 위험도 분석 등에 국한되고 있어, 근본적인 낙석의 거동에 관한 검토 및 분석은 미진한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수치해석적 기법을 이용하여 사면의 외적 요소에 따른 낙석의 거동 특성을 규명하였으며, 이를 위해 개별요소법의 하나인 PFC2D가 이용되었다. 사면의 외적 요소로 사면의 표면상태, 구배, 소단 개수, 소단 구배 및 낙석의 크기에 대한 소단의 너비의 비 등이 검토되었으며, 이들 요소에 대한 다양한 변화를 통해 낙석의 거동 메커니즘이 수치해석적으로 분석되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.681-687
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• 2017

본 논문은 고속철도 차량 주행풍에 기반한 풍력 발전의 가능성을 분석한다. 저자는 풍속계와 데이터 분석 프로그램을 포함한 풍속 측정 장비를 구성하였으며, 이를 활용해 실제 고속 철도 차량 노선 부근에서 주행풍의 특성을 측정하였다. 저자는 반복적인 측정을 통해 주행풍 특성의 변화를 야기할 수 있는 다양한 요인들의 영향을 고려하였다. 우선적으로, 저자는 터널의 유무 및 계곡 지형 요인에 의해 구분되는 세 지점에서 개별적으로 주행풍의 풍속 및 지속 시간을 측정하여, 지형 요인에 따른 주행풍의 특성 차이를 분석한다. 또한 세 단계에 걸쳐 높이를 점증시키며 주행풍의 특성을 측정해, 차량과의 상대적인 높이에 따른 주행풍의 변화를 분석한다. 나아가 주행 차량의 특성을 고려하여, 길이와 중량에서 차이가 있는 Korean Train eXpress (KTX) 차량과 Super Rapid Train (SRT) 차량에 따른 주행풍의 차이를 분석한다. 끝으로 측정된 주행풍의 풍속 및 지속 시간을 토대로, 실제 풍력 발전에 도입할 경우 얻을 수 있는 풍력 에너지 수준을 도출하고, 이를 통해 기대되는 효용성에 대해 논의한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.43-43
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• 2011

최근 컴퓨터 기술의 발전으로 수심방향으로 완전한 운동방정식인 Navier-Stokes 방정식을 이용하는 3차원 수치모형에 의한 연구가 기초과학 분야인 수학에서부터 공학은 물론 의학 분야까지 광범위하게 진행되고 있다. 3차원 수치모형을 이용한 연구는 이론적으로 매우 우수하긴 하나 정확도 높은 결과를 얻기 위해서는 매우 조밀한 격자를 필요로 하기 때문에 아직까지 막대한 계산시간이 필요하다는 단점이 있으나 근래의 컴퓨터 기술이 엄청난 속도로 발전하고 있는 점을 감안할 때 적용 가능성은 계속 높아지고 있다. 이러한 흐름에 따라 해안공학 분야에서도 3차원 수치모형을 이용한 다양한 연구가 시도되고 있다. 복잡한 해안구조물로 인한 파랑변형 및 구조물의 안전성 등을 검토할 때 기존의 평면 2차원 수치모형이나 연직 2차원 수치모형으로는 재현이 힘들어 상대적으로 수치모형을 활용한 연구의 효용성이 낮았던 것에 비해 3차원 수치모형을 활용할 경우 복잡한 지형 및 구조물의 형상을 재현할 수 있기 때문에 좀 더 유용하게 사용될 수 있다. 한편, 파랑변형을 다루는 수치모형실험을 수행할 때 외부조파를 사용할 경우 구조물이나 지형에 의해 반사되어 나온 파랑이 조파지점에 도달할 때 실험영역으로 재 반사되는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 내부조파기법의 개발에 대한 연구가 필수적이었으며, 2차원 수치모형을 중심으로 그 연구가 매우 활발하게 진행되어 왔으나 Navier-Stokes 방정식 모형의 경우 상대적으로 연구가 미흡하였다. 본 연구에서는 3차원 Navier-Stokes 방정식 모형에서 내부조파기법을 도입하여 목표 파랑을 조파하였다. 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 엇갈림 격자체계에서 계산하는 유한차분모형으로 자유수면 추적에는 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용한다. 수치모형실험 결과를 일정한 수심을 전파하는 정현파의 해석해와 비교하였으며, 수치모형실험 결과가 비교적 정확하게 목표 파랑을 조파할 수 있음을 검증하였다.

• 대한공간정보학회지
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• 제5권1호
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• pp.27-40
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• 1997

최근 항공수요가 급증하고 지방화시대가 도래함에 따라 각 지역마다 지방공항 건설에 박차를 가하고 있다. 그러나 공항의 부적절한 입지는 그 기능발휘에 제한을 초래하게 되고 항공수요의 감소로 이어지게 된다. 따라서 공항의 기능을 최대한으로 발휘할 수 있는 지역대표공항의 건설이 요구되며, 이에 따라 경제적이고 효율적인 공항입지선정 방법이 요망되고 있다. 본 연구는 공항입지선정에 있어서 지형공간정보체계를 활용하여 실제대상지역에 적용한 결과, 지형공간 정보체계가 광범위한 지역을 대상으로 다양한 분석인자를 적용해야 하는 공항입지선정에 있어 효율적이고 과학적인 분석을 위한 새로운 기법임을 제시할 수 있었다. 그리고 공항입지선정 시 요구되는 분석인자들간의 우선순위와 자료의 등급 및 상대적인 경중률을 산정하는 과정에서 쌍체비교방법과 델파이기법을 병행하여 실시함으로서 분석결과의 객관성을 보다 더 향상시킬 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.365-365
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• 2023

우리나라는 지리, 지형 및 기상특성으로 인해 집중호우와 태풍 등으로 자연재해 피해를 입고 있으며, 재해예방사업의 일환으로 1998년부터 자연재해위험개선지구 정비사업을 통해 자연재해로부터 침수, 유실, 붕괴위험 등 피해예방을 위해 노력하고 있다. 서울특별시는 도시화로 인한 우수침투 가능지역 감소와 유역경사 부족에 따른 충분한 관거 경사확보의 어려움으로 저지대에 노면수가 집중되면서 대규모 침수피해(2010. 09, 2011. 07)가 발생되었으며, 신월·신정지구 및 화곡2지구가 자연재해위험개선지구로 선정(2011. 04), 침수방지를 위한 대책으로 국내 최초의 대규모 터널형 빗물저류배수시설(신월빗물저류배수시설)을 준공(2020. 05)하였다. 본 연구에서는 신월빗물저류배수시설 설치에 따른 상습침수구역의 사업 전·후 침수피해 저감효과 검증을 위해 도시유출모형을 구축하여 서울시 방재성능목표 확보여부를 판단하고자 하였다. 기존 설계 당시 서울시 방재성능목표(30년 빈도, 95mm/hr)는 확보되었으나 이를 초과하는 강우(2010. 09, 98.5mm/hr)가 발생함에 따라 수행된 추가 분석(100mm/hr) 결과, 유역의 침수 완전해소를 위해서는 빗물저류배수시설과 더불어 국부적인 간선관거 개량의 필요성이 제시되었다. 이에 따라 본 연구에서는 도시유출모형 구축 시 최근 개선된 하수관로, 지형특성, 홍수량산정표준침(2019, 환경부)등에 따른 수리·수문특성을 반영하고, 신일펌프장(간이)을 추가적으로 고려하여 현재 기준에서의 침수피해 저감 효과를 면밀이 분석하였으며, 그 결과 서울시 방재성능목표 뿐만 아니라 100mm/hr에도 침수가 완전 해소되는 것으로 나타났다. 신월빗물저류배수터널 설치에 따른 침수피해 저감효과 평가 및 분석결과를 통해 자연재해위험개선지구의 해제가 가능할 것으로 판단되며, 지역안전·환경효과, 주민만족도 등 다양한 항목에 대하여 상습침수구역 내 주민설문조사를 수행한 결과 신월빗물저류배수터널에 대한 만족도가 충분히 제고된 만큼 향후 시설의 기능적, 운영적 측면에서의 유지관리가 잘 이루어진다면 침수로부터 안전한 도시를 구현하는데 큰 역할을 할 것으로 기대된다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.202-207
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• 2007

온톨로지는 뛰어난 확장성과 다양한 표현력 등 많은 장점을 갖고 있기 때문에 이를 이용한 유비쿼터스 환경의 구축이 최근 제기되고 있고, 또한 유비쿼터스 환경에서 다양한 컨텍스트들을 수집하고 분석하기 위해서 상황인식 시스템의 필요성이 제기되고 있다. 이러한 이유로 몇몇 연구에서 온톨로지를 이용하여 상황인식 미들웨어를 제작하였지만 이러한 기존 온톨로지는 다양한 컨텍스트정보를 표현하기에 부족하며 다양한 도메인에 적용하기에 부족한 점이 있다. 본 논문에서는 유비쿼터스 환경에서의 상황인식 프레임워크를 위해 컨텍스트의 타입을 정의하고 이를 이용하여 온톨로지를 정의함으로써 다양한 컨텍스트의 정보를 온톨로지를 이용하여 표현하고 추론할 수 있도록 하였으며 다양한 도메인에 적용하기 쉽도록 정의하였다. 또한 이에 SWRL을 이용하여 기존의 온톨로지언어로 표현할 수 없었던 수식과 Horn-Logic의 규칙을 표현할 수 있도록 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1457-1460
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• 2010

최근 기후변화로 인해 태풍 등과 같은 집중성 강우가 많이 발생하고 있고, 강우시 유출 등으로 인한 유역내 발생하는 토양침식으로 인해 유역의 하천을 비롯하여 유출구에서의 탁수 및 유사 발생 문제는 우리나라 뿐만 아니라 전 세계적으로 심각한 환경문제로 대두되고 있다. 강우시 유역에서 발생하는 이러한 탁수문제를 효과적으로 해결하기 위하여 여러 최적관리기법 (Best Management Practices, BMPs) 들이 제안되어왔다. 본 연구의 목적은 볏짚매트 사용으로 인한 토양유실 저감 실측자료를 바탕으로 볏짚매트를 다양한 경사지 밭에 적용하였을 경우 유역에서의 토양유실 저감효과를 평가하기 위한 모델링 기법을 개발하는데 있다. 볏짚 매트의 효과를 Soil and Water Assessment Tool (SWAT) 모형으로 모의하기 위해서는 볏짚매트의 효과를 모형에서 반영할 수 있는 인자를 선택하여 최적의 인자값을 산정해야 한다. 본 연구에서는 유사 저감 효과 실험 결과를 VFSMOD-W 모형을 이용하여 USLE P 인자값을 도출하였으며, 경사도에 따른 USLE-P 값을 산정하여, SWAT 모형에 입력자료로 사용하였다. 분포형 모형과는 달리 준분포형 모형인 SWAT 모형은 소유역내 수문학적 반응단위별로 유출, 유사, 그리고 비점오염 발생을 평가하는데 이때 Hydrologic Response Unit (HRU)의 지형정보가 활용된다. 이 지형정보는 SWAT 유사 평가시 매우 민감한 변수중의 하나이기 때문에 유역 단위 유사 평가시 정확한 지형자료의 입력이 요구된다. 그러나 SWAT 모형은 소유역내 HRU의 경사도 및 경사장을 직접 산정하지 않고, 소유역의 평균경사도를 기준으로 하여 산정된 경사도를 소유역내 모든 HRU에 동일하게 적용하는 단점이 있다. 본 연구에서는 준분포 모형인 SWAT 모형의 단점을 개선하기 위하여 SWAT Spatially Distributed (SD)-HRU를 적용하였다. 이를 통해 다양한 경사지 밭에서의 볏짚매트의 효과를 분석할 수 있게 되었다. 볏짚매트 미적용시 모의 기간내 유사량 총합은 74,954.42 ton 이고, 월평균 유사량은 814.72 ton 으로 산정되었고, 볏짚매트를 적용하였을 경우 모의 기간내 (2000년 1월 - 2007년 8월) 유사량 총합은 48,460.55 ton 이고, 월평균 유사량은 526.75 ton 으로 볏짚매트를 적용하지 않았을 때보다 약 35.35 % 저감된 값을 보였다. SD-HRU를 적용하고 각 농경지의 경사도에 따라 USLE P 값을 수정하여 볏짚매트에 의한 효과를 분석하였을 때, 볏짚매트를 적용하지 않았을 때 보다 볏짚매트를 적용하였을 때 모의 기간내 약 35% 정도의 유사량이 감소된 것을 알 수 있었다. 본 연구결과에서 보여주는 바와 같이 고랭지 지역에서의 영농활동 시 볏짚매트를 설치한다면 강우시 발생하는 토양유실을 효과적으로 저감시킬 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권12호
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• pp.871-881
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• 2023

본 연구에서는 영주댐 하류 하천을 대상으로 2차원 수치모형인 Nays2DH를 적용하여 펄스방류 등 다양한 유량 조건에서 하류 하천의 역동성을 파악하기 위해 하도의 지형변화 특성 및 하상기복지수를 분석하였다. 수치모의에 적용되는 유량패턴은 등류 흐름, 정규화된 단일홍수, 펄스방류, 그리고 정규화된 펄스방류 등 4개의 유형이다. 수치모의 결과, 정규화를 적용한 펄스방류 조건일 때 하상고 및 하도의 변화가 가장 큰 것으로 나타났다. 총 하상 변화량은 등류 흐름 조건일 때 29.88 m, 정규화된 단일 홍수 조건일 때 27.46 m, 펄스 방류일 때 29.63 m 그리고 정규화된 펄스 방류일 때 31.87 m로이며, 이 조건에서 세굴과 퇴적의 변동 폭이 가장 크게 나타났다. 하상기복지수(BRI)를 분석한 결과, 등류 조건, 펄스방류, 그리고 정규화된 펄스방류 조건은 시간이 지날수록 BRI가 증가한다. 그러나, 정규화된 단일홍수에서는 첨두유량(14 hrs) 이후 30 hrs 까지 BRI가 급격하게 증가하지만, 그 이후부터는 증가 폭이 점점 감소하고, 56 hrs부터는 감소하였다. 수치모의가 끝날 때(72 hrs) BRI는 등류일 때 2.95, 정규화된 단일홍수일 때 3.31, 펄스방류일 때 3.34, 정규화된 펄스방류일 때 3.78이다. 따라서, 정규화된 펄스방류가 단일홍수나 등류보다 더 큰 역동성을 줄 수 있고, 하류로 갈수록 역동성이 커지면서 댐 하류하천의 환경개선에 효과를 가져올 수 있을 것으로 기대한다.

• 환경영향평가
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• 제23권6호
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• pp.453-465
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• 2014

생물다양성우수지역은 종다양성이 가장 우수한 지역 또는 훼손될 우려가 가장 큼에도 생물상이 가장 다양한 지역으로서, 생물다양성 보전을 위한 최적지를 선택하는 데 필수적인 요소이다. 이 연구의 목적은 포유류를 대상으로 전국단위에서 종풍부도, 희귀도를 분석하여 생물다양성우수지역을 파악하는 것이다. 대상종은 멸종위기 포유류 4종, 일반종 11종 등 총 15종을 선정하였다. 지형, 거리, 식생구조 등을 환경변수로 설정하였고, Maxent(Maximum Entropy Method)를 활용하여 종분포모형을 구축하였다. 종풍부도와 종희귀도를 통해 생물다양성을 분석하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 첫 번째, 종풍부도를 분석한 결과, 멸종위기 포유류를 대상으로 할 때에는 높고 가파른 산림이 생물다양성우수지역인 것으로 나타났다. 반면, 전체종을 대상으로 했을 때는 저지대 산림에서 종풍부도가 높았다. 두 번째, 멸종위기 포유류를 대상으로 할 때에는 희귀도와 종풍부도가 유사한 공간분포를 보였다. 그러나 전체종을 대상으로 할때에는 저지대 산림 뿐만 아니라 고지대 산림에서도 다소 희귀도가 높은 것으로 나타나, 종풍부도와는 다소 다른 공간분포를 보였다. 이와 같은 연구 결과는 추후 생물다양성 평가, 서식지 보전, 생태축 구축, 보호지역 관리 등에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.4-4
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• 2022

낙동강 하구 환경/생태 복원을 위하여 "해수유입"으로 하구환경을 조성하는 사업이 추진되고 있으며, 해수 유입 규모와 빈도에 따른 생태환경변화를 예측하는 연구수요가 증가하고 있는 상황이다. 보다 구체적으로는 단기간의 해수유입에 의한 흐름 및 염분 확산범위 예측과 더불어 보다 장기간의 지형변화, 수질환경 변화, 생태환경 변화 등에 대한 예측이 필요한 상황이다. 그리고 그 예측의 대부분을 수치모델에 크게 의존하고 있는 상황이다. 그러나, 수치모형을 이용한 단기 예측은 가까운 미래에 대한 입력조건을 사용하여야 하기 때문에 입력조건에 대한 불확실성이 포함되고, 환경생태모형의 불확실성에 따른 예측 한계 등으로 인하여 오차가 누적되기 때문에 직접적인 활용에 크게 제한이 따를 수 있다. 또한 운영과정에서 어떤 분산, 편향 오차 등이 지속적으로 발생하는 경우, 모델 예측 결과에 대한 신뢰수준이 크게 감소하기 때문에 모델의 적절한 운영기법이 요구된다. 모델은 관심을 가지는 자연현상에 대한 근사(approximation)이고, 예상하지 못한 오차가 발생할 수 있기 때문에 관측 자료를 이용한 자료동화(data assimilation) 과정이 운영모델에서는 필수적인 부분이다. 이론적인 기반이 탄탄한 유체역학 기반 기상예측의 경우에도, 가용한 모든 지점의 관측 자료를 이용한 자료 동화과정을 통하여 모델 예측 결과를 개선하여 나가는 과정을 포함하여 운영하고 있다. 이 과정이 포함하는 중요한 개념은 수치모델이 가지고 있는 (예측 수준의) 한계를 인정하고, 수치모델에 전적으로 의존하는 것이 아니라 관측 자료를 이용하여 그 한계를 저감하여 나가는 과정이다. 모니터링은 모델의 한계를 알려주는 지표이다. 모델링과 모니터링의 불가피한 상호의존 관계를 의미하는 이 개념은 단기간의 흐름, 염분 확산 예측으로 한정되지 않고, 장기적인 변화가 예상되는 생태환경변화 모델에도 적용이 된다. 즉각적인 변화보다는 장기적인 관점에서 파악하여야 하는 생태학적인 변화는 보다 다양한 인자가 관여하기 때문에 어떤 측면에서는 모델보다는 적절한 빈도와 항목에 대한 관측계획 수립(monitoring design)이 더 중요하다고 할 수 있다. 이론적인 질량보존(mass conservation) 방정식을 기반으로 하는 모델은 다양한 현실적인 인자의 영향을 받기 때문에 모델의 한계를 인정하고, 모니터링 자료를 적극적으로 활용하여 불확실성을 저감하는 접근방식이 요구된다.