• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.33 no.2
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• pp.521-528
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• 2013

Urban drainage systems are generally designed as open channel flow. The system, however, shows a partially surcharged flow in its body, especially at junctions or manholes. Thus, a special case of this condition needs to be explained as pressurized flow condition for designing the sewer system. This study considered the surcharged manhole flows during an unexpected rainfall event or an excess of design frequency. Overflows from surcharged manholes and urban flooding can occur from the effect of surcharged flows. Thus, sewer systems should be designed with the concept of open channel flow and pressurized flow. Also, energy losses in a manhole need to be considered. The aim of this study is to develop the numerical model which can evaluate the effect of the energy losses at the manhole. The numerical model was verified and compared with hydraulic model and SWMM. The results showed that the water depth of numerical model was in good agreement with hydraulic model at the each manhole. However, the SWMM underestimated the water depth because that model ignored the energy losses at manholes. Thus, the developed numerical model in this study could be a useful tool for the assessment of a conveyance of urban drainage system.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.252-252
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• 2021

하천 합류부의 흐름거동은 단일 하천 흐름거동에 비해 복잡한 흐름 특성을 나타낸다. 하천의 본류와 지류가 만나는 합류지점에서는 유량비, 합류각의 변화에 따라 전단면(shear plane), 재순환류(recirculation zone)가 발생할 수 있다. 이러한 하천 합류부의 복잡한 흐름특성은 하상의 침식 또는 퇴적을 야기할 수 있고, 수심의 변화, 수생태 변화 등을 일으켜, 하천환경 변화에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 연구에서는 2차원 흐름해석모형 HDM-2D를 이용하여 하천합류부에서 2차원 흐름 모의를 수행하였으며, 합류각의 변화에 따른 흐름특성 변화를 분석했다. HDM-2D 흐름모의 결과의 검증을 위해 90° 각도의 합류수로에 대한 Weber et al.(2001)의 실험결과를 이용했다. 그 결과, 합류지점 하류에서 발생하는 재순환류 및 수위하강, 유속의 변화 등의 수치모의결과가 실험결과와 유사한 변화를 나타냈다. 지류 합류 각도의 변화에 따른 하류 흐름변화를 비교하기 위해 3가지 합류부 각도(30°, 45°, 60°)에 대해 흐름모의를 수행했다. 합류지점의 흐름특성을 분석하기 위해 합류지점의 계산격자를 세밀하게 구성했다. 합류지점 하류에서 발생하는 재순환류의 길이와 최대 폭의 변화로부터 재순환류 발생면적을 계산하였으며, 합류각도의 변화에 따른 흐름특성을 비교 분석 하였다. 흐름모의 결과, 본류와 지류의 합류각이 30°일 때 합류부 내측의 재순환류가 거의 발생하지 않았으며, 합류각이 45°이상일 때 합류각 증가에 따라 재순환류의 폭과 너비가 증가하는 결과를 나타냈다. 또한 합류각 증가에 의해 재순환류 발생 면적이 증가함에 따라 합류부 하류의 수심이 더 큰 폭으로 감소하는 결과를 나타냈다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.12
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• pp.1079-1089
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• 2009

The objective of this study is to develop the accurate, robust and high resolution two-dimensional numerical model that solves the computationally difficult hydraulic problems, including the wave front propagation over dry bed and abrupt change in bathymetry. The developed model in this study solves the conservative form of the two-dimensional shallow water equations using an unsplit finite volume scheme and HLLC approximate Riemann solvers to compute the interface fluxes. Bed-slope term is discretized by the divergence theorem in the framework of FVM for application of unsplit scheme. Accurate and stable SGM, in conjunction with the MUSCL which is second-order-accurate both in space and time, is adopted to balance with fluxes and source terms. The exact C-property is shown to be satisfied for balancing the fluxes and the source terms. Since the spurious oscillations in second-order schemes are inherent, an efficient slope limiting technique is used to supply TVD property. The accuracy, conservation property and application of developed model are verified by comparing numerical solution with analytical solution and experimental data through the simulations of one-dimensional dam break flow without bed slope, steady transcritical flow over a hump and two-dimensional dam break flow with a constriction.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.248-248
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• 2021

본 연구에서 개발한 하천흐름해석모형 HDM-2Di는 2차원 추적모형에 필요한 격자생성기(RAMS-G) 및 GUI (RAMS+)와 연계하여 요소망 생성기능 및 요소망 처리기능을 통해 실제 지형을 반영할 수 있는 전처리 과정을 수행할 수 있다. 장구간 하천에서 신속하고 정확하게 모의결과를 도출할 수 있도록 입출력 체계를 구조화하다. 또한 하천의 복잡한 지형과 자연 하천구조의 동역학적인 흐름환경을 효과적으로 재현할 수 있으며 흐름해석모의 결과인 2차원 평면상의 유속과 수심을 2차원 유해화학물질 추적모형(CTM-2D-TX)의 입력자료로 활용할 수 있도록 개발하였다. HDM-2Di 모형의 성능 검증을 위하여 정상류 및 준부정류, 부정류 조건 흐름해석 성능 테스트를 진행하였으며, 실제 자연하천의 물리적 구조를 재현한 사행수로 추적자 실험 결과와 모형 결과를 비교분석하였다. 또한 자연하천 적용을 위하여 구미보와 칠곡보 구간을 대상으로 ADCP 실측 결과와 상용모형인 Nays-2DH 모의 결과와의 비교를 통해 HDM-2Di 흐름해석모형의 정확성 및 적용성을 평가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.21-21
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• 2022

충적하천의 하상과 제방은 흐름에 의해 쉽게 침식되는 사립자들로 구성되어 있다. 흐름이 더욱 강해지면 커다란 입자들도 움직이게 되고 더욱 커지면 결국 모든 입자들이 움직인다. 이렇게 흐름에 의해 하상과 제방을 구성하는 사립자들이 움직이기 시작하는 상태를 한계운동이라 하며, 이때의 흐름조건을 한계조건이라 한다. 한계조건은 이동상 수리학의 시작으로, 이때부터 흐름은 물과 유사의 혼합이라는 이상류가 되어 순수한 물의 흐름보다 더 복잡하게 된다. 개수로는 관수로와 달리 반드시 자유수면이 있으며, 따라서 물과 공기와의 마찰은 상대적으로 매우 작으므로 개수로의 전단응력 분포는 관수로와 달리 근본적으로 비대칭이다. 따라서 전단응력은 수로 바닥이나 측벽에서만 작용하게 된다. 한계조건은 이러한 추상적인 의미에 앞서 바닥이 침식되지 않는 하도나 수로의 설계 등에 기본적인 자료가 된다. 개수로에서 경계면의 전단응력을 힘으로 표시하는 것을 통상 소류력이라 하며, 개수로 경계면에서 전단응력의 분포도; 이른바 단면의 평균 전단응력의 개념을 도입하여 해석하고 설계기준으로 제시되고 있다. 본 연구에서는 자연하천과 유사한 조건의 건설기술연구원 하천실험센터의 급경사수로에서 연구를 진행하였으며, 기존 연구를 바탕으로 제작된 소류력 측정장치를 이용하였다. 하천의 설계나 평가에 적용되는 평균 소류력 개념은 복잡한 난류흐름에서 평가지표로써 대표하기 힘들기 때문에 유사 하천환경의 바닥에서 발생하는 소류력을 직접 측정하고자 연구를 진행하였고, 연구결과를 기존의 소류력 산정방법과 비교하였다. 본 연구에 사용된 장치는 실규모 실험을 위해 제작되었으며, 실규모 적용성 검토를 위해 실험실에서 충분한 검증실험을 거친 후 실규모 실험에 적용하였다.

• 한국IT서비스학회:학술대회논문집
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• 2006.11a
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• pp.177-184
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• 2006

시스템의 동적 요소를 기술하고 분석하기 위해 C&C view 아키텍처를 주로 사용하지만 시스템의 실행 순서나 상태에 대한 정보가 부족하기 때문에 단지 C&C view 아키텍처로만 시스템의 동적 요소를 분석하기가 어렵다. FSP model은 시스템의 동작을 표현하기 위한 모델링 언어로써 시스템의 동작을 모델링 할 뿐만 아니라 LTSA라는 FSP 검증 툴을 이용하여 시스템의 특성을 자동으로 파악하기에도 용이한 특성을 가지고 있어 시스템 동적 요소 분석에 도움을 준다. 하지만 관련 정보를 얻기 어려워 FSP model을 구현하는데 어려움이 있다. 이 논문은 C&C view 아키텍처와 요구 사항(Use Case Scenario 혹은 Sequence diagram)을 근간으로 시스템의 동적 요소를 FSP로 모델링 하는 방법을 정의한다. 또한 LTSA 툴을 이용하여 자동적으로 시스템의 특성을 검증할 수 있고, 이를 통해 시스템 구현 전에 시스템의 에러를 찾아내고 해결하는 도움을 줄 수 있다. C&C view 아키텍처는 시스템의 컴포넌트와 커넥터에 대한 정보를 제공하여 주고 요구 사항은 소프트웨어 시스템의 행동에 대한 정보를 제공하여 줄 수 있다. 만약 우리가 컴포넌트와 커넥터에 대한 정보가 있고 시스템 동적 요소에 대해 알고 있다면 우리는 이것을 기반으로 메시지 흐름도를 구현할 수 있다. 메시지 흐름도는 Harel, Kugler 와 Pnueli에 의해 개발된 Synthesized 알고리즘을 이용하여 Statechart로 만들어지고 이것은 바로 FSP model로 변환될 수 있다. 우리가 소프트웨어 시스템에 대한 FSP model을 가지고 있다면 이것을 기반으로 시스템 행동 특성을 체크할 수 있으며 이는 향후 발생할 수 있는 결함을 미리 찾아내는데 유용한 도움이 될 수 있다. 우리는 간단한 예제를 통해 본 논문의 이론을 수립하였으며 이를 기반으로 실제 어플리케이션에 적용하여 그 효용성을 검증하였다.

• Journal of KIISE:Computing Practices and Letters
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• v.11 no.1
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• pp.26-35
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• 2005

Generally, we employ FSMs for the design of controllers in digital systems. FSMs are Implemented with state diagrams generated from control flow. With HDL, we design and verify FSMs based on state diagrams. As the number of states in the system increases, the verification or modification processes become complicated, error prone and time consuming. In this paper, we propose a control flow oriented hardware description language at the register transfer level called Cycle-C. Cycle-C describes FSMs with timing information and control How intensive algorithms. The Cycle-C description is automatically converted into FSMs in the form of synthesizable RTL VHDL. In experiments, we design FSMs for control intensive interface circuits. There is little area difference between Cycle-C design and manual design. In addition, Cycle-C design needs only 10~50% of the number lines of manual RTL VHDL designs.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.12 no.3
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• pp.21-34
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• 2009

Usually in flood flow problems, one-dimensional approach does not provide the required details of complex flow phenomena such as the flow in braided rivers and river junction. In this study, two-dimensional finite element mesh is constructed using DEM and GIS tool, and applied to RMA-2model. The purpose of this study is to investigate the applicability of the two dimensional model in natural rivers and to analyze characteristics of river flow due to the change of cross section. For model calibration, the result of unsteady flow analysis was compared with the observed data. Accordingly, the SMS model in this study prove to be very effective and reliable tool for the simulation of hydrodynamic characteristics under the various flow conditions.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.220-220
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• 2021

2020년 장마는 6월 중순부터 8월 중순까지 전국적으로 평균 687 mm의 강수가 내려, 1973년 이후 역대 2위 강수량을 기록하였으며, 연이은 태풍으로 큰 인명 및 재산 피해가 발생하였다. 특히, 섬진강 및 한탄천 등에서 계획홍수위를 초과하는 홍수로 인해 상당수의 제방이 월류로 인해 붕괴된 것으로 나타났다. 따라서, 향후 기후변화에 따른 연평균 강수량이 증가할 것으로 전망되는 가운데 집중호우로 인한 제방 붕괴 피해를 최소화하기 위한 고도화된 기술 개발을 통한 선제적 재발 방지대책이 필요한 시점이다. 한국건설기술연구원은 바이오폴리머라는 새로운 친환경 신소재를 이용하여 제방의 안정성 평가 기술 개발 연구를 수행하고 있다. 이에 안동하천연구센터에서는 실규모에 준하는 제방모형(높이 3 m, 사면경사 1:2, 길이 10 m 이상)을 제작하고, 제방 표면에 바이오폴리머 신소재를 처리하여 전방 월류 흐름 유도에 따른 실규모 제방붕괴실험을 수행하였다. 또한, 신소재 보강 및 무보강 조건에 따른 영상분석 기반 붕괴지연효과를 정량적으로 분석하여 신소재의 성능을 평가하였다. 하지만, 기존에 수행된 실험은 댐 붕괴 흐름과 같이 홍수파가 발생하여 제내지로 퍼져 나가는 형태로 진행되어, 보강공법의 검증에 있어 실제 하천에서 발생하는 횡월류 흐름을 재현하지 못한다는 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 횡월류 흐름(0.6 m³/s 이상)을 발생시켜 수리실험에 따른 축척효과(scale effect)를 최소화하고, 현장에 대한 충분한 자연성을 재현하는 것을 목표로 하여 실험을 수행하였다. 실험 조건은 1) 신소재가 처리된 식생 제방, 2) 신소재가 처리되지 않은 식생 제방으로 각각의 조건에 따른 횡월류 흐름 및 제방 붕괴를 유도하여 영상분석 기법(이미지 픽셀분석 및 3D 포인트 클라우드 모델링)을 통한 침식 저항에 관한 분석결과를 제시하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.30 no.6B
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• pp.607-615
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• 2010

Vegetation drag tends to raise water level by retarding the flow. Previous studies have focussed on either the vertical structure modeling or the one-dimensional modeling, which can hardly be used to simulate the vegetative streams in practical engineering. Therefore, this paper presents a two-dimensional numerical model based on the depth-averaged flow equations. Vegetation drags are reflected in the flow equations, assuming non-flexible rigid cylinders. For validations, flow properties measured in both rectangular and compound channels are compared with simulated data, showing good agreement. Then, the model is applied to a reach in the Han River and the impact of floodplain vegetation on the flow is investigated.