• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.68-68
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• 2016

하천의 사행 및 합류 형상은 복잡한 나선 흐름을 발생시킨다. 그 중 이차류는 사행에 의한 편수위 형성과 횡단 압력의 불균형, 그리고 수심에 따라서 변화하는 원심력에 의하여 형성된다. 이러한 흐름은 주로 3차원 모형으로 재현할 수 있으며 이에 관련된 연구는 계속 이루어졌으나 3차원 모형의 구성과 사용에는 상당한 시간 및 노력이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 이차류의 영향을 수심적분된 2차원 모형으로 구현하고자 하였으며 이를 위해 이차류 연직 분포에 대한 기존 연구를 확인하고, 이러한 연직 분포를 표현할 수 있는 경험식을 3차원 모형인 FLOW3D를 통해 모의하고 개발하였다. 3차원 모형을 다양한 사행반경을 갖는 실험 사행수로에 적용하여 사행도에 따른 민감도를 분석하고 경험식을 개발하였다. 개발된 식은 2차원 수리해석 모형인 RAMS(River Analysis and Modeling System)에 적용되었다. RAMS는 수심 적분된 2차원 천수 방정식을 지배방정식으로 사용하는 수리해석모형인 HDM-2D를 해석엔진으로 사용하며, 이차류의 영향을 반영하기 위하여 개발한 수직분포 경험식을 분산 응력항 형태로 적용하였다. 모형의 적용성 확인을 위하여 사행 실험수로 및 합류수로에 모의를 수행하였다. 사행수로 및 합류수로는 실험 경계조건과 동일한 상류 입력 유량과 하류 경계조건을 사용하여 결과를 비교하였다. 사행수로 모의 결과 유속분포의 거동이 실험수로의 사행으로 인하여 2차류 효과로 주 흐름이 바깥쪽으로 기울어짐을 일부 재현하였다. 합류수로의 경우 기존 모형에 비하여 분산 응력항이 포함된 본 모형이 실측값에 근접하였는데 이는 이차류가 발생하는 영향으로 하류에 유속편차가 줄어드는 영향을 더 정확히 묘사한 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.132-136
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• 2011

수제는 유수에 의한 하안 침식을 방지하기 위한 목적의 수공구조물이다. 최근에는 하천복원 및 생태계복원에 대한 관심이 증가되면서, 하안 침식 방지뿐만 아니라 수제에 의한 흐름분리 및 재순환영역의 생태 서식처 제공에 대한 역할이 부각되고 있다. 따라서 수제 설계 시, 수제 설치에 따른 수리특성 변화를 미리 파악하는 것이 필요하지만, 수제 간격, 설치 방향, 수제 높이, 수제 길이, 하도 특성 및 접근 유수 특성 등 다양한 인자에 의해 수리특성 변화를 예측하기란 쉽지 않으며, 비용과 시 공간 측면에서 물리 모형을 이용한 접근법도 용이하지 못하다. 따라서 본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용하여 수제 설치에 따른 흐름특성 변화를 모의하고, 모형의 적용성을 판별하고자 하였다. 지배 방정식은 기본적으로 천수방정식을 적용하게 되는데, 수제 주변 흐름 특성은 난류에 의한 횡방향 확산이 중요한 인자로작용하게 된다. 상수 와점성(constant eddy viscosity) 모형, 포물선형 와점성 (parabolic eddy viscosity) 모형을통해 개발 모형의예측 결과와 실험수로 결과를 비교하였다. 수제하류의 재순환영역의 길이가 실험수로의 결과에 비해서 5~6 배까지 확대된 결과를 나타내고 있어, 만족할 만한 결과를 현재까지 얻지 못하였다. 횡방향 확산이 중요한 만큼 k-$\varepsilon$ 모형 등 다양한 난류 모형의 적용이 고려되어질 필요가 있으며, 또한 1차원 요소가 아닌 2차원 요소의 적용을 고려할 필요도 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1551-1555
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• 2006

효율적인 댐 운영 및 관리를 위하여 퇴사유입으로 인한 저수용량의 감소에 대한 정량적인 분석이 필수적이다. 본 연구의 대상지인 소양호는 소양강댐이 준공된 1973년을 기준으로 매 10년마다 세부측량을 통한 퇴사량 조사가 실시되고 있다. 기존의 조사에서는 장기적인 퇴사량 예측을 위해 U.S.B.R의 경험적 면적감소법과 90년대 초반부터는 1차원 모형인 HEC-6가 적용되어 왔다. 그러나 기존의 방법은 저수지 내 퇴사의 횡방향 분포는 고려할 수 없다는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 저수지 횡단방향으로의 퇴적과 세굴을 모의할 수 있는 2차원 이상의 모형이 적용되어야 한다. 본 연구에서는 소양호의 장래퇴사분포를 모의하였다. 현재 실무에서 주로 이용되고 있는 HEC-6 모형과 2차원 수치모형인 HSCTM2D(Hydordynamics, Sediment and Contaminant Transport Model)모형 및 SMS-SED2D 모형을 비교한 후 SMS-SED2D 모형을 소양강댐 유역에 적용하였다. 또한 모형의 매개변수 보정을 위하여 퇴사량 조사용역으로 수행된 1983년과 2005년의 실측횡단자료를 이용하였으며, 향후 소양강댐의 관리를 위한 기초자료로의 활용을 위하여 댐 축조후 50년, 100년후의 저수지내 퇴사분포를 모의하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.576-580
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• 2012

하도내 수리구조물 건설과 준설로 인해 발생되는 급격한 수리특성의 변화와 편수위로 야기될 수 있는 제방의 파괴 및 침식을 검토하기 위해서는 다차원 모형의 검토가 필요하다. 본 연구에서는 HEC-RAS로 산정한 조도계수를 다차원 모형에 적용하여 수리거동을 분석하였다. 낙동강 수계에 대해 2003년, 2004년, 2006년 그리고 2007년 태풍 사상에 대해 적용하였으며 HEC-RAS 모형의 조도계수를 0.01부터 0.04까지 0.001씩 증가하여 HEC-RAS 모형에 적용하였고 부정류 흐름모의를 수행하여 RMSE와 NRMSE를 이용해 관측 값과 비교하였다. 공간단위 다차원 모형은 격자크기, 만곡도, 난류 등으로 인한 손실이 추가적으로 반영되기 때문에 선단위 1차원 모형에서 산정된 조도계수를 적용할 경우 실측 관측 수위보다 큰 값이 산정되었다. 따라서, 1차원 수치모형에 의해 산정된 조도계수를 다차원 모형에 그대로 적용할 경우 과대한 수위를 산정할 수 있기 때문에 모형 차원에 따른 별도의 보정을 수행하여 얻어진 조도계수를 적용해야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.247-247
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• 2021

국내외적으로 하도 내의 흐름을 해석하기 위해 다양한 2차원 흐름해석 모형이 적용되고 있다. 2차원 흐름해석 모형은 기존의 1차원 흐름 해석 모형에서 해석하기 어려운 확산형 홍수파 해석에 강점을 가지고 있어 도심 하천의 외수 범람 예측 등에도 사용되고 있다. 하지만 복잡한 지형 형상을 어떻게 격자로 구성하는가에 따라 해석의 효율성과 정확성이 크게 좌우된다. 초기의 2차원 흐름해석 모형은 주로 정형격자 기반의 단순한 셀을 제작하여 구동되었다. 하지만 매우 빠른 유속과 복잡한 형상을 반영하기 위해서는 전체 격자를 조밀하게 구성할 필요가 있으므로 계산 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 그렇기 때문에 대안으로 삼각망과 혼합망 등 비정형 격자를 사용하여 필요한 구역만 격자를 조밀하게 구성하는 방법을 사용하고 있지만 이 방법 또한 추가적인 계산 과정에 따른 계산 시간의 증가가 필연적이다. 따라서 최근에는 정형격자와 비정형격자에 대하여 wet-dry front matrix 최적화, 절점제거법 등 다양한 기법을 통하여 계산 효율을 향상시키고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 HLLC Rimann solver와 2차 정확도 기법인 MUSCL-Hancock Method를 적용한 유한체적기반 천수방정식을 기반으로 다양한 격자 구성에 따른 2차원 흐름해석 모형의 효율성 분석을 수행하고, 이를 통해 최적의 흐름해석 방안을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권11호
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• pp.971-976
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• 2018

관망의 해석은 관망의 설치, 운영에서 매우 중요한 요소이다. 이를 위한 연구 방법은 1차원 모형과 3차원 모형이 있으나 각각은 정확도와 계산속도의 면에서 관망 해석에 장점과 한계점을 보인다. 2차원 모형의 경우 1차원 모형과 달리 난류 점성을 이용하여 보다 정확한 마찰을 모의할 수 있게 하는데, 이때 사용되는 난류 점성을 모의하는 모형은 Five-Region Turbulence Model을 이용하였다. 그러나 이들 모형에 사용되는 매개 변수들은 실험에 의한 값이기 때문에 이러한 매개변수에 따른 2차원 부정류 해석 방법의 응답 특성을 알아보았다. 이를 위해 실제 상수관망에서의 수격압 데이터와 부정류 해석 모형으로 부터의 수격압 데이터를 비교하고, 다양한 매개변수에 따른 속도 분포 모의 특성을 조사하였다. 이를 통해서, 난류해석 모형의 마찰 거동과 매개변수와의 관계를 규명하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.67-67
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• 2016

최근 기후온난화로 인한 이상기후와 지진의 발생가능성으로 인해 직렬 혹은 병렬로 위치한 2개 이상의 댐(저수지)들의 연속 붕괴 가능성도 점점 커지고 있어 연속 댐 붕괴에 대한 비상대처계획도 수립에 대한 관심도 증대되고 있다. 국내에서는 댐(저수지) 붕괴로 인한 극한홍수해석이나 비상대처계획 수립시 국내에서는 DAMBRK, FLDWAV, HEC-RAS와 같은 1차원 수리동역학 모형이 주로 사용되어지고 있다. 하지만 1차원 모형은 흐름을 하나의 방향으로만 한정하여 해석하고, 각각의 적용 횡단면에서 동일 수위를 가지다는 가정으로 홍수범람해석을 수행하므로 정확성뿐만 아니라 실제 적용성에서도 한계를 가질 수밖에 없다. 댐(저수지) 붕괴로 인한 홍수범람해석에서 2차원 이상의 고차원 모형은 앞서 언급한 1차원 모형에 적용된 비현실적인 가정을 포함하지 않으므로 더욱 정교하고 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있다. 하지만, 홍수범람해석을 위한 상용 프로그램들은 단일 댐(저수지) 붕괴의 적용에는 큰 어려움이 없으나, 지형단면을 초기에 한번만 고려하는 문제로 인하여 연속 댐(저수지) 붕괴의 고려에는 한계를 가진다. 따라서 본 연구에서는 댐(저수지)의 연속 붕괴를 해석할 수 있는 2차원 수리동역학 모형을 개발하고자 한다. 각 댐(저수지)의 붕괴 전과 후의 지형 단면을 여러 번 반영할 수 있는 모형을 개발함으로써 시간차를 두고 붕괴되는 댐(저수지)의 연속 붕괴를 해석할 수 있도록 하였다. 개발모형은 2002년 태풍 루사로 인해 실제로 붕괴된 저수지에 적용되었으며, 이 저수지들은 붕괴시 시간차이를 두고 붕괴가 이루어져 개발모형의 적용 유역으로 선택하였다. 저수지의 연속붕괴 모델링을 위해 지형자료로는 저수지 단면, 댐 제체 및 여수로 붕괴 단면, 하천 단면 그리고 홍수터 지형 반영을 위한 수치지도, 경계조건으로는 저수지로의 유입유량과 하류단 조위조건이 고려되었다. 그리고 태풍 루사 당시의 기록적인 강우를 반영하기 위해 연구유역 인근에 관측된 강우를 모형에서 하천 및 홍수터에서 고려할 수 있도록 하였다.

• 한국측량학회지
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• 제23권3호
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• pp.233-238
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• 2005

각종 응용분야에서 3차원 도시 건물 모형에 대한 관심이 대두되면서 효율적인 3차원 도시 모형 생성에 대한 연구가 진행되고 있다. 3차원 도시 건물 모형을 생성하는 데는 항공사진, 위성영상 및 LIDAR 자료가 많이 이용되며, 대부분 건물의 고도 추출 및 건물 복원에 관한 기법 개발에 초점을 두고 있다. 항공사진, 위성영상 및 LIDAR 자료를 이용하여 3차원 도시 모형을 생성할 경우, 영상자료로부터 건물 객체를 자동으로 검출하는 것은 쉽지가 않으므로 자동 3차원 도시 모형 생성에는 많은 어려움이 있다. 최근에는 단일 자료만을 이용하지 않고 상호 융합을 하거나 혹은 관련 자료원과 통합하여 보다 효과적이고 정확한 3차원 도시 모형 생성에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 항공사진과 수치지형도를 통합 활용할 경우, 수치지형도에서 건물의 수평 위치를 추출하고 이 정보를 이용하여 항공사진에서 개략적인 건물 위치를 확인함으로써 효과적인 3차원 건물 모형 생성이 가능하다. 본 연구에서는 수치지형도(1/1,000)와 항공사진(l/5,000)을 이용하여 효율적인 3차원 도시 모형 생성에 관한 연구를 수행하였다. 관심점 추출 기법과 영상정합 과정에서 탐색 범위를 제한하기 위한 수단인 수직선 궤적 이론을 이용함과 동시에 기존의 템플릿 기법과 달리 건물의 형태에 따른 가변 템플릿 정합 기법을 개발하였다. 정확도 검증을 위하여 연구 성과 수치도화시스템을 이용하여 생성한 3차원 도시 모형을 비교분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권6B호
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• pp.515-522
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• 2011

수리해석 모형들은 하천의 흐름에 대한 연구에 이용되거나, 수공구조물의 설계 및 하천의 설계 등 실무에 널리 사용되고 있다. 이들 수리해석 모형은 실측자료를 통한 보정이 필요하나, 홍수시 유속을 측정하는 것 자체가 위험한 작업이기 때문에 홍수시 하천의 2차원 유속분포에 대한 실측자료가 전무한 실정이다. 이러한 이유로 2차원 수치모형의 결과는 보통 몇 개 지점의 실측된 자료를 비교함으로써 보정 및 검증을 실시하고 있다. 더욱이 설계 홍수량에 대한 모형의 보정은 1차원 모형인 HEC-RAS의 모의결과를 이용하여 보정하고 있다. 본 연구에서는 일본의 토네강(Tone river)에서 홍수시 촬영한 항공사진을 분석하여 추출한 유속벡터 자료를 이용하여 하천설계 실무 및 연구 등에 널리 사용되어지고 있는 2차원 수치모형인 RAMS의 RAM2, SMS의 RMA2와 1차원 모형인 HEC-RAS 모형의 검증을 실시하였다. 또한, HEC-RAS결과를 이용한 2차원 모형의 보정에 대한 타당성을 검토하였다. 검토결과, HEC-RAS 및 RAM2, RMA2 모형의 수위모의 결과 모두 관측점의 수위와 비슷한 결과을 보이고 있었으나, 유속모의의 경우 고수부지에서의 2차원 모형에 의한 유속결과와 항공사진으로부터 추출된 유속결과가 차이를 보이고 있었다. 또한, 1차원 모형에 의한 결과와 항공사진으로부터 추출된 유속장을 단면평균한 유속과 비교한 결과 큰 오차가 발생하고 있는 것으로 나타났다.

• 한국감성과학회:학술대회논문집
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• 한국감성과학회 2001년도 추계학술대회 논문집
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• pp.64-68
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• 2001

본 연구에서는 (1) 인테리어에 대한 감성어휘모형을 도출하고, (2) 거실 인테리어의 주요 배색을 추출한 후, (3) 거실 공간의 배색 감성모형을 개발하였으며, (4) 연구결과를 토대로 거실 인테리어 디자인을 위한 배색기법을 제시하였다. 이를 위하여 인테리어를 기술하는 감성어휘를 수집하고 이들로부터 대표적 감성어휘를 추출, 감성어휘척도를 구성하였다. 감성조사분석을 통해 '따뜻하다-차갑다'(제 1차원), '고급스럽다-소박하다(제 2차원)', '현대적이다-고전적이다'(제3차원)의 세 차원축이 도출되었고, 이렇게 도출된 감성공간 상에 감성어휘들을 대응시키고, 9개의 감성 범주로 구분함으로써 감성어휘모형을 개발하였다. 한편, 거실 인테리어의 주요 배색을 추출하여 배색자극물을 개발하고, 감성어휘모형과의 관계분석을 통해 거실 공간의 배색 감성모형을 개발하였다. 최종적으로, 배색 감성모형에서 도출된 9개의 감성범주와 그에 대응하는 배색을 기반으로 하여 거실용 인테리어 디자인의 핵심이미지에 따른 배색지침을 제시하였다.