• 한국화재소방학회논문지
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• 제34권3호
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• pp.35-42
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• 2020

성능위주 소방설계(PBD)의 안전성 평가 과정에서 화재모델링의 신뢰성 확보를 위해서는 화재감지기 작동시간의 정확한 예측성능이 요구된다. 본 연구는 대표적 화재모델인 FDS에 적용되는 정온식 열감지기의 주요 입력인자인 감지기 작동온도와 RTI의 측정을 목표로 한다. 이를 위해 화재감지기 실험 장치인 Fire detector evaluator (FDE)가 적용되었으며, 제품 인지도 조사를 통해 선정된 국내 10종의 정온식 감지기가 고려되었다. 결과적으로 감지기의 제조사별로 작동온도와 RTI는 상당한 차이가 있는 것으로 확인되었으며, 측정된 DB가 적용된 FDS의 감지기 작동시간은 보다 정확한 예측이 가능함을 확인하였다. 최종적으로 신뢰성이 확보된 정온식 열감지기의 작동온도와 RTI의 DB가 제공되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.430-430
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• 2011

최근 지구온난화, 엘리뇨 및 라니냐 등 지구환경 변화에 따른 기후변화의 영향으로 짧은 시간에 매우 높은 강도를 가진 이상호우에 의해 많은 인명과 재산피해가 발생하고 있다. 우리나라의 경우에도 1990년대 후반부터 과거와 달리 국지적 집중호우가 빈번히 발생하고 있으며 집중호우에 의한 홍수는 우리나라의 가장 빈번한 자연재해 중 하나가 되었다. 이러한 성격의 홍수는 소유역 규모의 좁은 지역과 급경사지역에서 짧은 지속시간과 집중적인 강우강도에 의해 발생하고, 빠른 유속과 토사를 동반하는 빠른 수문반응으로 홍수에 대비할 시간이 부족한 것이 특징이기 때문에 기존의 홍수예보모형을 이용하여 발생홍수의 특성을 예측하기에는 많은 어려움이 있다. 유출수문곡선의 특성을 분석하여 홍수의 특성을 분석하는 연구는 Kyiamah (1996)가 유출수문곡선의 기초적인 상승곡선, 지체시간, 첨두홍수량을 이용하여 돌발홍수사상에 대한 크기를 산정하였으며, 이를 바탕으로 Bhaskar 등 (2000)은 유출수문곡선의 상승부 기울기, 첨두 홍수량비, 홍수 반응시간을 이용하여 돌발홍수지수(Flash Flood Index)를 산정하고 이 지수에 의해 돌발홍수를 설명하고자 하였다. 국내에서는 정재철 (2000)이 보청천을 대상으로 단 몇 개의 사상만을 대상으로 Bhaskar 등 (2000)이 제시한 돌발홍수지수를 적용한 바가 있다. 그러나, 이들 연구에서는 소수의 수문사상만을 이용하였기 때문에 상대심도를 산정하는데 있어 문제가 있으며 상대심도를 산정하는데 있어 각 심도계수들의 임의적인 도수분포를 이용하였기 때문에 매우 주관적이라고 할 수 있다. 김병식 등 (2008)은 한강유역의 과거 101개의 홍수사상에 대해 돌발홍수의 상대심도를 파악하기 위하여 돌발홍수지수를 산정하고 2006년 7월의 집중호우에 의해 발행한 홍수사상의 돌발홍수 심도를 시간 및 공간적으로 정량화하였다. 이러한 기존의 연구는 홍수심도 산정시에 필요한 유출수문곡선을 실측된 자료를 이용하여 산정하였으나 국내의 소유역의 경우 실측된 유출수문곡선 자료가 그다지 많지 않은 관계로 인해 홍수심도를 산정하는데 많은 어려움을 내포하고 있다. 따라서 본 연구에서는 미계측 소유역중 시범유역을 선정하고 30년 이상 장기간 실측 강우의 기왕최대 시강우량 자료에 대하여 강우-유출모형을 통한 홍수유출수문곡선을 모의한 후, 빈도별 확률강우량에 대한 수문곡선 특성인자들의 비를 무차원 지수화하여 극한홍수사상에 대한 설계강우의 취약성을 평가하기 위한 홍수위험지수 (Flood Hazard Index) 산정방법을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.47-51
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• 2015

하천은 인간의 활동과 산업화에 의해 많은 인위적인 교란을 받고 있다. 대표적으로 댐과 저수지는 수자원의 이용, 발전, 그리고 다양한 산업화를 위하여 건설되었다. 이는 경제발전과 함께 인간의 생명과 용수 공급 및 홍수 예방의 차원에서 많은 역할을 해오고 있다. 그러나 대부분의 댐과 저수지는 하류 하천에 서식하는 생물들에 대한 영향을 거의 고려하지 않고 건설되는 실정이다. 특히 발전방류와 같은 급격한 유량의 변화는 하류 하천에 서식하는 생물들의 서식처에 직접적으로 영향을 미치고 있다. 하류 하천에 서식하는 생물들은 인간의 인위적 교란에도 영향뿐만 아니라 유속, 수심, 기층, 영양물질, 수질, 온도 등과 같은 서식처 요소에도 영향을 받는다. 따라서 서식처 요소들에 대한 연구는 하천 생태계의 변화 또는 영향을 주는 인자에 대해 평가하고 분석하는데 유용하게 사용된다. 본 연구에서는 댐 발전방류로 인한 수온 차이가 하류 하천에 미치는 영향을 파악하였다. 발전방류로 인한 하류 하천의 수온 변화를 모의하기 위하여 미공병단에서 개발된 CE-QUAL-W2 모형을 사용하였다. 대상구간은 괴산댐 하류에 위치한 달천이며 2.5 km구간을 선정하였고, 달천 상류에 위치한 괴산댐은 빈번하게 발전방류를 발생시키고 있다. 발전방류로 인한 하류하천의 수온 변화를 살펴보기 위하여, 여름과 겨울 두 계절의 상반된 경우에 대하여 모의를 수행하였다. 괴산댐의 경우, 중층 및 하층방류를 실시하므로 상대적으로 온도 차이가 심한 발전방류가 하류 하천으로 유입이 된다. 실측된 자료를 살펴보면, 괴산댐에서 발전방류는 하류 하천과의 온도 차이가 약 $10^{\circ}C{\sim}19^{\circ}C$ 발생하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 댐 발전방류로 인한 하류 하천의 수온 변화를 분석함으로써, 댐 하류 하천에서 서식하는 생물들을 고려한 댐 운용 계획을 수립하는데 중요한 기초자료가 될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.522-522
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• 2017

하천에서 식생은 하도내 흐름저항과 항력을 증가시켜 유속과 유사이동을 감소시킨다. 유속의 감소로 인해 유사가 퇴적되어 사주 발생이 증가하며 이는 하도 지형변화의 중요한 요인이 된다. 하천내 식생은 하천생물의 서식과 밀접한 관련이 있는 물리적인 서식환경을 변화시키게 된다. 이러한 물리적인 서식환경 변화는 수중음향으로 표현되는 하천의 음환경(Soundscape) 변화로 연결된다. 본 연구는 하천 식생대에서의 수중 음향변화를 식생유무, 수온, 수심에 따라 분석하고 수리학적 특성과의 상관관계를 파악하고자 한다. 실규모 하천 수로에 식생 38 주/$m^2$를 식재하고 1 m정도 성장시킨 후 식생을 완전 침수시켜 $3.2m^3/s$의 유량을 공급하여 유속의 변화와 수중음향을 측정하였다. 오후시간대와 새벽시간대를 이용하여 수온이 다른 조건에서 측정하였고, 수심은 표면 3 cm, 40 cm, 80 cm 깊이에서 각각 측정하였다. 측정지점은 식생구간의 상류지점(A), 식생구간(B), 식생구간의 하류지점(C) 세 곳을 선정하였고, 유속은 micro-ADV, 수중 음향은 Hydrophone을 사용하여 5분간 측정하였다. 측정 주파수 spectrum은 1/3 Octave band로 처리하여 음압을 비교분석하였다. 주파수에 따른 음압을 분석한 결과 측정지점에 관계없이 주로 125 Hz, 315 Hz에서 높게 나타났다. 수심에 따른 음향을 분석한 결과 식생이 없는 상류(A)지점에서는 수중음향의 차이가 크게 나타났으며, 식생지점(B)과 식생이 없는 하류(C)지점에서는 수중음향이 유사하게 나타났다. 이는 식생에 의한 유속의 저하로 인해 흐름이 안정화되어 나타나는 현상으로 판단된다. 수온에 따라서는 식생구간(B)과 하류(C)지점에서 대체로 큰 차이를 보이지 않았으나 상류(A)지점에서는 수온이 높을 때 음압이 더 크게 나타났다. 이는 온도가 높을수록 소리의 전달속도가 더 빨라지기 때문으로 판단된다. 이처럼 식생의 유무와 수심, 온도에 따라 하천의 수리학적 특성이 달라지고 이에 따른 수중음향도 달라지므로 하천의 물리적 서식환경을 평가하기 위한 인자로 수중음향을 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.1195-1204
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• 2021

본 논문에서는 반응 표면 분석을 이용하여 파력 발전기의 최적 설계 방법을 제안한다. 특히 제안한 방법에서는 파도의 수직 운동을 직접 전기 에너지로 변환하기 위한 선형 운동 가능한 선형발전기를 선택함으로써 기계적 손실을 줄인다. 따라서 에너지 변환 효율 향상을 위해 느린 파 상태에서도 구동 장치에 작용하는 여자력을 계산하고 슬롯과 극의 비율로 권선 과정을 결정한다. 또한 발전기의 성능에 중요한 영향을 미치는 고정자와 변환기의 형상 인자를 도출하기 위해 회귀분석을 사용한다. 반응 표면 분석을 통해 최적의 설계 변수를 선정하고, 분석 결과를 활용하여 효율적인 실험 설계를 위한 최적화 방법을 제시한다. 마지막으로, 모의 실험 결과를 통해 제안한 방법의 타당성을 검증한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.8-8
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• 2023

하천에 설치된 횡단구조물은 어류의 이동을 방해하거나 불가능하게 만들지만, 어도를 통해 어류의 이동 및 서식생태에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 하천에 서식하는 대부분의 어종은 연중 회유하는 특성을 갖기 때문에 어류의 자유로운 이동을 위해서 어도는 필수적으로 설치해야 하는 시설이다. 어도는 어류의 유영능력을 기반으로 수리시설물의 낙차나 하천의 유량 등을 고려하여 설계한다. 이처럼 어도 내의 흐름은 어류의 소상능력에 영향을 미치는 주요 인자로 평가되고 있으며 어도 내 흐름에 따라 어도의 이동효율에 차이가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 수치모의를 통해 계단식 어도 내의 어류 친화적 흐름의 특성을 연구하였다. 어류 친화적 흐름은 어류가 쉽게 유영할 수 있는 흐름을 의미하며, 유속, 난류운동에너지, 에너지소산을 기준으로 판단할 수 있다. 이를 위해 3차원 수치모형 FLOW-3D를 이용하였으며, 개수로 실험을 통해 모델의 검증을 수행하였다. 연구에서 사용한 어도의 형식은 국내에서 전체 어도의 20%를 차지하고 있는 계단식 어도로 선정하였다. 수위와 유속에 따라 흐름조건을 설정하였으며, 실험결과를 통해 어류의 유영능력에 영향을 미치는 3가지 항목의 값을 계산하여 어도 내의 어류 친화적 흐름의 적합성을 판단하였으며, 이를 바탕으로 최적의 흐름조건을 제시하였다. 향후, 본 연구결과는 계단식 어도를 설계하는 것에 기초자료가 될 수 있을 것이라 기대된다. 그러나 어도의 설계는 어도의 설치위치나 어도의 입구 위치 및 형태 등과 같은 설치계획에 따라 어도의 이동효율이 좌우될 수 있기 때문에 하천환경을 고려하는 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5C호
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• pp.323-331
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• 2006

지반의 저항인자인 침식특성을 정량화하여 이를 세립토 지반의 세굴심 산정에 반영하는 것은 세계적인 추세이다. 이러한 노력의 일환으로 국내에서 많은 장대 해상교량이 계획 또는 시공되고 있는 서해안 지역 세립토 지반의 침식특성을 실험을 통해 분석하였다. 대상지역으로는 인천대교 현장, 강화 초지대교 현장, 환경교 현장, 군산 장항지구 등 4곳을 선정하였으며, 총 34개의 불교란시료를 채취하여 세굴률 실험을 수행하였다. 지반의 침식능을 나타내는 한계전단응력은 지반의 비배수전단 강도와 비례하는 경향을 보였으며, 점성을 가진 세립토가 세굴에 대한 저항이 보다 큰 것으로 나타났다. 실험을 통해 지역별 침식특성을 분석 및 체계화하여 서해안 지역 장대교량 건설시 보다 정확한 세굴심도 산정 및 기초 설계를 위한 기초자료로 제공하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.500-500
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• 2022

「물환경보전법」은 2007년의 「수질 및 수생태계 보전에 관한 법률」에서 개정된 법률로 그 목적이 수질과 수생태계로 국한되어 왔다. 하지만 통합물관리 도입으로 인하여 제정된 「물관리기본법」에서는 "국가와 지방자치단체가 물과 관련된 정책을 수립, 시행할 때에는 물순환 과정의 전주기를 고려하여야 한다"고 명시되어 있으며 「물환경보전법」의 물순환관리지표는 수량이 제외되어 물순환 왜곡으로 인한 문제점이 충분히 포함되지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국민들의 안전을 도모하기 위하여 물순환관리지표에 도시유역의 물순환 왜곡으로 인한 수재해 현황을 추가적으로 고려하고자 한다. 수재해 현황은 행정안전부의 자연재해로 인한 최근 10년간 인명피해와 피해액 조사를 바탕으로 가장 심각한 피해를 불러일으킨 폭염과 태풍 및 호우를 고려대상으로 선정하였다. 그 중 도시유역에서의 폭염피해란 불투수면적률이 증가함에 따라 증발산량이 감소하며 발생하는 도심의 열섬현상과 깊은 관계가 있고, 태풍 및 호우피해는 첨두유량의 증가와 도시배수의 연결성에 의하여 발생하는 침수와 깊은 관계가 있기에 이를 본 연구에서의 수량의 대표인자로 결정하였다. 수계 단위의 물순환관리지표와 행정구역 단위의 수재해 현황을 공간적으로 비교하기 위해 면적가중평균법을 이용하여 물순환율과 불투수면적률을 행정구역별로 재척도화를 하였다. 그리고 고려할 요소를 판단하기 위해 행정구역 별 물순환관리지표와 열섬현상, 도시침수를 측정하는 지표의 순위를 매겨 등위상관계수를 계산하였다. 도시침수와 열섬현상을 대표하는 지표 중 물순환율과 상관계수가 낮은 지표부터 물순환관리지표에 포함시켜야 할 요소라고 판단하였으며, 이를 바탕으로 보다 개선된 물순환관리지표를 제안하였다. 기후변화에 따라 현재 수재해 위험성이 더욱 커지고 그의 패턴도 달라지고 있기에 본 연구의 결과를 바탕으로 물순환관리지표가 좀 더 국민들에게 실효성이 있는 평가지표로 개선되기를 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.311-311
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• 2022

전 세계적으로 기후변화 및 산업화로 인해 대규모 홍수, 가뭄, 폭염, 산불 등의 재해가 빈번하게 발생하고 있으며, 이러한 재해 및 재난을 조기에 발견하고 최소화를 위한 대응 체계 및 관리방안의 필요성이 증대되고 있다. 이러한 자연재해들의 특징은 추가 재해를 유발할 수 있다는 것으로 재해의 강도가 증가할 뿐만 아니라 여러 가지 재난 및 재해를 동시에 유발하는 형태로 변화하기 때문에, 단일자연재해 평가 기술을 바탕으로 복합자연재해에 대한 분석 및 감지가 진행되어야 한다. 최근 기후변화로 인한 기상 패턴의 변화 및 가뭄 발생빈도의 증가가 뚜렷하며, 국외에서는 폭염과 가뭄을 고려한 복합자연재해로 'Flash Drought'로 정의된 돌발가뭄에 대한 연구가 이루어지고 있다. 폭염과 가뭄은 단순 강우 부족으로 인한 가뭄, 높은 기온으로 인한 폭염 등이 서로 독립적으로 발생하는 경우와 강우부족과 폭염의 지속으로 인한 상호연관성이 존재하는 복합자연재해 등으로 구분할 수 있다. 돌발가뭄은 강수 부족 또는 폭염이 지속되거나 강도가 높아질 경우, 지면온도가 상승하여 토양수분이 필요 이상으로 증발하여 단기간에 발생하는 초단기 가뭄으로 복합자연재해에 해당하며, 이러한 돌발가뭄은 농업분야에서 작물 생장 및 영농기 활동에 큰 영향을 미치기 때문에 모니터링 및 감지 기술이 필요하다. 본 연구에서는 수문기상학적 요소를 활용하여 폭염 및 가뭄을 고려한 복합자연재해에 대한 상관분석을 수행하였다. 기상청에서 제공하는 기상자료(일최고기온/평균기온/최저기온, 강수량, 상대습도, 일조량 등)에 대한 전국 76개소 대상 기상자료를 구축하였으며, Sentinel, Landsat, MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 등과 같은 위성영상 자료를 구축하여 폭염과 가뭄에 대한 각각의 인자를 선정하고 상관 관계를 분석하였다. 본 연구의 결과는 향후 복합자연재해 감지 및 예측 기술 개발에 활용하여 재해 예방 및 대응에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제23권4호
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• pp.329-340
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• 2013

국내의 이산화탄소 지중저장을 위한 후보부지로 북평분지와 포항분지가 우선 선정되어 저장성 및 안전성 평가를 위한 지질조사가 이루어졌다. 저류층 및 상부 덮개층의 역학적 안정성을 분석하기 위해 두 분지에서 회수된 시추코어를 이용하여 공극률, 탄성파 속도, 일축압축강도, 내부 마찰각 및 영률을 실내시험을 통해 측정하였다. 시추공의 전 구간에 걸쳐 실내시험을 수행하는 것이 어려우며 연속적 물리검층 자료로부터 역학적 파라미터를 직접 측정할 수도 없다. 따라서 본 연구에서는 시추코어의 실내실험으로 측정된 물리적 성질(탄성파 속도, 공극률, 동역학 영률)과 역학적 성질(일축압축강도, 내부 마찰각)간의 상관관계를 파악하여, 물리검층자료로부터 지층의 역학적 안정성 분석에 필요한 인자를 추출하였다. 기존에 제안된 여러 경험식을 본 연구의 시추코어 시험 자료와 비교하여 두 분지에 가장 잘 맞는 경험식을 산출하였다. 북평분지와 포항분지의 일축압축강도와 영률 및 공극률간의 관계는 지역에 관계없이 암종에 따라 같은 식을 따르는 경향을 보였다. 본 연구에서 산출된 경험식을 이용하여 탄성파 검층자료를 이용하여 검층 전 구간에 대하여 지층의 강도물성을 예측하였다. 예측된 강도물성은 이산화탄소의 주입 전 단계에서 지층의 역학적 안정성을 규명하기 위한 모델분석에서 입력인자로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.