• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.396-396
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• 2017

최근 기후변화에 효과적으로 대응하기 위해서 신뢰성 높은 설계홍수량을 산정할 필요성이 커지고 있다. 설계홍수량 산정법은 홍수빈도해석법과 설계강우법으로 대별된다. 홍수빈도해석법은 홍수량 자료에 대한 통계학적 빈도분석을 실시하여 확률홍수량을 산정하는 방법이다. 홍수빈도해석법은 관측된 자료를 활용하기 때문에 이론적으로 불확실성이 상대적으로 작은 장점을 가지고 있지만, 자료의 수가 적거나 시간에 따라 변하는 유역특성에 대한 불확실성을 함께 고려해야 한다. 관측 유량 자료가 없거나 적은 유역에서는 설계강우법이 주로 사용되고 있다. 설계강우법은 강우자료에 대해서 빈도분석을 실시하여 확률강우량을 산정한 후, 이를 강우-유출 모형에 적용하여 확률 홍수 수문곡선을 작성하고 첨두치를 확률홍수량으로 선정하는 방법이다. 그러나, 설계강우법도 강우-유출 모형에서 유역특성을 나타내는 매개변수 추정과정에서 불확실성을 내포하고 있기 때문에 추정된 홍수량 결과에 대한 불확실성을 감안해야 한다. 또한, 강우량과 홍수량의 발생빈도가 같다는 가정의 명확한 근거가 없다. 더욱이 두 가지 설계홍수량 산정법을 같은 유역에 적용하는 경우라도 종종 매우 다른 결과값을 나타낸다. 따라서, 본 연구에서는 국내 유역의 현실을 고려하여 설계강우법으로 산정된 확률홍수량을 홍수빈도해석법으로 산정된 확률홍수량을 변환할 수 있는 보정식을 개발하였다. 국내 9개의 댐 유역에서 확보된 일 단위 강우량 및 유출량 자료를 홍수빈도해석법과 설계강우법을 적용하여 대상 유역의 설계홍수량을 산정하였다. 그리고, 홍수빈도해석법으로 산정된 설계홍수량을 참값이라 가정한 후, 산정된 설계홍수량의 대상 유역별 오차율을 산정하였다. 이를 바탕으로 홍수빈도해석법과 설계강우법으로 산정된 설계홍수량 간의 관계를 회귀분석을 통하여 설계강우법으로 산정된 확률홍수량을 보정하는 관계식을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.195-199
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• 2004

수공구조물의 설계시 확률강우강도와 홍수유출량의 정확한 산정은 경제성 및 안전성과 관련되어 필수인 과정이다. 현재 확률강우강도의 산정은 한국건설기술연구원에서 제시한 확률강우량도를 사용하고 있으나, 설계자의 주관에 따른 오차 발생의 소지가 있고 수치모의시 수작업에 따른 불리함과 지속기간에 따른 강우강도의 일관성 결여 등 공학적으로 불리하다. 본고에서는 시간적(재현기간별) 공간적으로 형식의 통일과 표준화를 기하고 공학적 사용의 편리를 위하여 단순한 형태의 일반형 확률강우강도식을 개발하여 암거설계의 편리를 도모다. 또한 기존 암거설계법을 재검토하여 미흡한 부분을 보완하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.333-333
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• 2012

본 연구는 각종 수공구조물의 수문학적 설계기준으로 사용되고 있는 확률강우량을 전국에 걸쳐 산정하고, 그에 따른 확률강우량도를 작성함으로써 이를 토대로 우리나라의 각종 수공구조물 설계시 적합한 계획강우량을 채택할 수 있도록 하고자한다. 현재 일반적으로 제방, 하천횡단구조물 등 하천시설물과 도로의 암거 및 측구, 하수도 등 소형구조물 설계시 한국확률강우량도(건설교통부, 2000)를 활용하고 있다. 최근 기후변화로 인한 집중호우가 빈발함에 따라 증가된 홍수량을 감안하지 않고 기존 확률강우량도 만을 활용하는 경우 과소 설계의 우려가 있다. 본 연구에서는 수집된 강우자료를 이용하여 자료 년에 따른 지속기간별 시계열 자료를 구축한 후, 분석 검토된 강우자료를 바탕으로 확률강우량 산정 지점을 결정하고, 이에 포함된 지점에 대하여 지속기간별 자료연한에 따른 임의시간 시계열 자료를 구축하였다. 수집된 임의시간 강우량 자료를 강우지속기간별로 연최대치 계열을 작성하여 강우량 자료를 검정하고, 지점별로 조사 정리된 사상별 강우자료의 통계적인 특성치를 분석하여 자료의 일관성과 지점간의 동질성 등을 검토하였다. 자료특성에 따라서 빈도 해석을 위한 최적확률분포형을 결정한 후, 지점별 강우지속기간별로 확률강우량을 산정하여 기존의 확률강우량도를 개선 및 보완하였다.

• Magazine of the Korea Concrete Institute
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• v.4 no.4
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• pp.123-133
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• 1992

확률이론을 이용한 구조물 신뢰성에 관한 연구가 최근 급속히 발달함과 동시에 구조물의 저하능력과 작용하중들의 확률적 특성들에 대한 인식이 제고됨에 따라 여러나라에서 확률이론에 근거한 설계규준이 개발되고 있다. 작용하중이나 구조저항력의 확률적 특성을 보이고 있기 때문에 외국의 설계규준을 직접 도입하는 것은 여러 가지 문제점이 있으며, 따라서 국내현실에 적합한 설계규준에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 국내 철근콘크리트 구조물의 합리적인 설계규준을 제시하기 위하여 국내에서 수집\ulcorner분석된 구조부재강도 및 작용하중의 확률적 모형을 이용하여 현행 설계규준에 내포된 신뢰도를 검정하고 나아가 최적하중계수를 분석하였다.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.24 no.1
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• pp.119-130
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• 2008

Uncertainties in physical and engineering parameters for the design of shallow foundations arise from various aspects such as inherent variability and measurement error. This paper aims at investigating and reducing uncertainty from deterministic method by using the reliability-based design of shallow foundations accounting for the variation of various design parameters. A probability distribution type and statistics of random variables such as unit weight, cohesion, infernal friction angle and Young's modulus in geotechnical engineering are suggested to calculate the ultimate bearing capacities and immediate settlements of foundations. Reliability index and probability of failure are estimated based on the distribution types of random variables. Widths of foundation are calculated at target reliability index and probability of failure. It is found that application and analysis of the best-fit distribution type for each random variables are more effective than adoption of the normal distribution type in optimizing the reliability-based design of shallow foundations.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.245-245
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• 2020

설계홍수량의 결정은 하천기본계획, 댐 설계 등 수리·수문학적으로 중요한 변수 중 하나이다. 설계홍수량 산정을 위해서는 확률강우량 산정 및 강우-유출 모형의 일련의 과정을 통해 이루어지며, 홍수량 산정 표준지침(2018)에 자세히 수록되어 있다. 그러나 국내외 다양한 연구에서는 빈도별 확률홍수량의 경우 계측된 유량자료를 활용하여 직접 홍수빈도해석을 수행하는 것이 가장 정확한 방법이라 알려져 있지만, 홍수빈도해석을 위한 자연유량이 부족할 뿐만 아니라 홍수수문곡선(hydrograph)을 얻을 수 없는 단점이 있다. 더불어 우리나라의 경우 주요지점을 제외하고는 계측이 잘 이루어지지 않고 있으며, 수위-유량관계곡선(rating-curve)을 통해 산정된 유량자료를 활용하고 있어 자료의 신뢰성이 낮은 문제가 있다. 이러한 이유로 우리나라에서는 강우-유출 모형을 활용하여 빈도별 홍수량을 산정하고 있으며, 확률강우량의 시간분포를 입력자료로 하여 홍수수문곡선을 취득하고 있다. 그러나 확률강우량의 우량주상도 변환시 국내에서는 일반적으로 Huff 4분위법을 활용하지만, 실제홍수사상과 비교했을 때 과소 및 과대 추정하는 경우가 많다. 더불어 분포된 우량주상도를 면밀히 살펴보면 빈도해석된 확률강우량과 비교하였을 때 상당히 낮은 강우 빈도를 가지고 있다. 즉, 우량주상도는 특정 지속시간의 확률강우량을 Huff 분포를 활용하여 얻어지지만, 관측소별로 산정된 확률강우량의 빈도개념이 무너진다는 것이다. 이러한 결과로 인해 확률홍수량은 확률강우량과의 빈도개념의 상이하다고 할 수 있으며, 홍수빈도해석과의 비교에서도 차이를 보이고 있어 우량주상도의 개선 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기존에 일관적으로 사용되어지는 Huff 3분위 50%를 지양하고, Huff의 다양한 분위(quartile)과 Blocking 방법 등을 비교·검토하여 보다 국내 실정에 부합하는 확률강우량의 우량주상도를 제공할 수 있는 연구를 진행하고자 한다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.25 no.5
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• pp.317-326
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• 2013

Probabilistic design methods can consider uncertainties of design variables and are widely used in the design of vertical breakwaters. The probabilistic design methods include a partial safety factor method, reliabilitybased design method, and performance-based design method. Especially the performance-based design method calculates the accumulated sliding distance during the lifetime of the breakwater or during a design storm. Recently a time-dependent performance-based design method has been developed based on the first-passage probability of individual sliding distance during a design storm. However, because the allowable criteria in the first-passage probability method are not established, the stability of structures cannot be quantitatively evaluated. In this study, the allowable first-passage probabilities for two limit states are proposed by calculating the first-passage probabilities for the cross-sections designed with various water depths and characteristics of extreme wave height distributions. The allowable first-passage probabilities are proposed as 5% and 1%, respectively, for the repairable limit state (allowable individual sliding distance of 0.03 m) and ultimate limit state (allowable individual sliding distance of 0.1 m). The proposed criteria are applied to the evaluation of the effect of wave-height increase due to climate change on the stability of the breakwater.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.850-853
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• 2008

송수관이나 배수관은 계획된 필요유량을 특정 지점까지 안전하게 전달할 수 있도록 설계되지만 여러 가지원인으로 인하여 갑작스런 파열이나 균열이 일어난다. 파이프 파괴의 원인으로는 수격현상, 관의노화, 파이프 외부로부터의 충격, 흙의 상태, 그리고 파이프 설치시의 공사여건 등이 있다. 본 연구에서 여러 가지 요인들을 불확실성 인자로 가정하여 파이프의 파괴확률을 산정할 수 있는 신뢰성 해석 모형이 개발되었다. 상수관망의 설계 시 파이프의 두께를 산정하는 주 장력 공식을 이용하여 신뢰함수를 만들고 파이프의 파괴확률을 계산하였다. 신뢰함수를 구성하는 확률변수들 중 파이프의 내압에 대한 분포함수는 정규분포가 아닌 극치분포(Gumbel distribution)를 따른다는 것을 부정류 수치해석 결과로서 알 수 있었고 AFDA(Approximate Full Distribution Approach) 기법을 사용하여 파괴확률을 산정하였다. 신뢰성 모형을 이용하여 파이프의 두께, 직경, 허용응력, 그리고 파이프 내압에 따른 파괴확률을 정량적으로 산정할 수 있었다. 본 연구에서 개발된 신뢰성 해석모형을 이용하여 보다 안전하고 경제적인 송배수관의 설계기법을 구축할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.432-432
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• 2017

국내에서 설계홍수량 산정시, 실무 적용성이 높은 설계강우-유출 모형을 채택하고 유출모형으로는 단위도 방법을 적용하여 설계홍수량을 산정한다. 설계홍수량을 산정함에 있어 설계강우-유출관계 모형을 적용하기 위한 필수요소로 확률강우량 산정이 선행되어야 한다. 확률강우량은 유역면적이 25.9 m를 초과할 경우 면적평균확률강우량을 사용하여야하나 지점평균확률강우량을 주로 사용하고 있다. 이는 해당 유역 강우의 공간적 분포를 고려하고 있지 않기 때문에 각 강우관측소에서 관측되는 지점 강우자료를 면적평균확률강우량으로 산정하는데 매번 복잡한 자료처리과정을 거쳐야 하는데 있다. 따라서 비교적 산정이 간편한 지점평균확률강우량을 사용하여 면적평균확률강우량으로 손쉽게 전환할 수 있는 각 유역별 ARF(Areal Reduction Factor) 의 필요성이 대두된다.(이등, 정등 2002) 본 연구에서는 일반적으로 유역의 강우 빈도해석시 이용되는 면적고정형 방법을 사용하여 표본면적에 대하여, 설계홍수량 산정요령(국토부, 2012)에 제시 된 4대강 유역의 ARF와 제주도 한천유역의 수문학적 특성을 반영한 ARF를 산정하여 비교 하였다. 표본면적($100km^2$)에 대하여 기존 4대강 유역의 ARF와 본 연구에서 산정된 ARF 비교 결과 권역별, 빈도별, 지속시간에 따른 ARF는 제주 도심지 유역 기준 최대 18.63%(영산강유역) 작게 산정되었음을 확인하였다. 이러한 결과는 향후 해당유역의 수문학적 특성 미반영으로 인해 설계홍수량이 과다 및 과소 산정되어 안정적인 수공구조물 결정을 저해하는 중요 요소로 작용 될 수 있어 제주도 전 유역에 적용 가능한 ARF 산정 및 기준 설정 등의 조치가 요구된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.189-189
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• 2018

확률강우량은 수공구조물 설계, 목표강우량과 같은 방재성능목표 그리고 방재성능평가에 활용되는 기준으로 활용되고 있다. 과거 강우자료계열을 기반으로 통계분석 과정을 걸쳐 산정되는 확률강우량은 재현기간별 발생빈도에서 실제 발생한 강우량보다 과소 산정되는 문제점이 있다. 이에 본 연구에서는 강우자료를 최대치계열과 초과치계열로 구분하여 각각 확률강우량을 산정하고, 확률분포형별 확률강우량과 실제 강우량의 비교분석을 실시하였다. 또한, 실제 강우의 재현기간별 발생빈도를 기반으로 과소 추정되는 확률강우량의 문제점을 보완하는 산정방안을 제시하였다. 본 연구의 결과는 과소 추정되는 확률강우량의 문제점을 보완하여 적정 확률강우량 산정함으로써, 수공구조물 설계 및 방재성능평가에 기여할 것으로 판단된다.