• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.415-420
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• 2009

공학 분야에 있어서 수치 해석적 연구가 많은 주목을 받고 있다. 경제적 측면을 비롯한 다양한 측면에 있어서 모의의 간편성으로 인해 하천에서의 수리학적 거동모의에 수치해석 모의 분석법이 쓰이고 있는데 모의결과의 비교 및 검증을 위해서는 현장 실험 혹은 모형실험이 선행되어야만 한다. 본 연구에서는 강재로 제작된 S자 형태의 만곡부를 두 개 갖고 있는 사행수로 실험 장치를 제작하여 두 가지 유량조건 (30, 60 ${\ell}$/sec.)과 두 가지 하류단 수위조건 (30, 40 cm)에 대하여 수평 2차원 유속분포 자료를 이용하였다. 유속장의 자료는 Sontek사에의 3차원 micro-ADV(Acoustic Doppler Velocimeter)를 이용하여 측정하였다. 주 흐름은 직선구간에서는 중앙에서 최대 유속을 나타내며, 좌우대칭적인 유속분포의 모습을 보이고, 만곡부에서는 수로안쪽을 따라 최대유속이 발생하였다. 이는 만곡부의 정점부분에서의 이차류 발생 및 소멸에 의한 연직방향 유속분포를 통해 발생되는 현상이라 사료된다. 또한 본 연구에서는 2차원 하천해석 상용프로그램인 RAMS (베타버젼)와 SMS를 이용하여 흐름해석을 수행하였다. 실험 자료와의 비교를 통하여 두 가지 상용프로그램의 경우 모두 다소 과대 산정되는 것을 알 수 있었고, 만곡부와 직선부의 유속분포에 대한 모의결과는 RAMS (RAM2)의 결과가 보다 실험결과와 잘 일치하는 것으로 분석되었다. 위와 같은 유속분포의 분석을 통하여 각각의 상용소프트웨어의 적용성을 비교해 보았으며 향후 오염물질 거동해석 모형을 실험수로에 적용하여 그 결과를 비교할 수 있을 것으로 예상한다.

• 터널과지하공간
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• 제27권4호
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• pp.185-194
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• 2017

본 논문은 싱가포르 케이블 터널NS2 현장 SCL(NATM)터널구간에서 숏크리트 라이닝의 역학적 변형거동을 평가하기 위하여, 터널 막장관찰(Face Mapping)자료에 근거한 암반분류결과와 현장계측을 통한 내공변위결과를 바탕으로 NATM 터널의 공학적 거동 특성을 분석하고자 하였다. 또한 본 현장의 수직구, Adit 터널 및 Enlargement 터널의 NATM 터널 전체를 3차원 모델링하였으며, 시공중 암반분류값에 근거한 암반하중을 산정하여 3차원 유한요소해석을 실시하였으며, 해석결과를 현장계측결과와 비교 검토하였다.

• 한국측량학회지
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• 제20권3호
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• pp.331-341
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• 2002

평면 이미지로부터 3차원 정보를 구하기 위해서는 스테레오 이미지가 필요하고, 움직이는 물체의 거동을 3차원적으로 측정하기 위해서는 스테레오 이미지의 정확한 동기가 필수적이다. 또한, 연속적인 거동측정을 위해서는 동시 촬영한 연속 스테레오 이미지가 필요하고, 위치추적의 자동화를 위해서는 영상 매칭이 그 해결책이다. 본 연구에서는 한 대의 비디오 카메라로 움직이는 물체의 연속 스테레오 이미지를 촬영하여, 영상 매칭에 의해 동일 대상물 및 동일 측점의 중심위치를 결정하고, DLT에 의해 3차원 위치를 해석하는 방법을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2B호
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• pp.171-178
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• 2006

사행하는 하천에서 오염물질의 2차원 이송-분산 거동을 보다 정확하게 해석하기 위하여 유속장 특성을 반영하여 계산된 분산텐서를 포함하여 지배방정식을 구성하고 이에 대한 유한요소모형을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 수치모형을 검증하기 위하여 직교 좌표계에서 45o 기울어진 직선 수로에서 연속 점오염원 문제를 모의한 결과, 분산텐서를 포함한 수치모형은 정확한 해를 제공함이 밝혀졌다. 사행수로에서 실제 오염물의 거동 모의에 있어서 본 모형의 적용성을 검증하기 위하여 수치모의 결과를 실험실 사행수로에서 수행된 추적자 실험결과와 비교하였다. 모의 결과 유속장이 반영된 분산텐서를 포함한 모형이 사행 수로에서와 같이 주 흐름방향이 주기적으로 변화하는 흐름장에서 오염운의 거동을 보다 정확하게 묘사함을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.2046-2050
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• 2008

현재까지 우리나라에서 주로 사용되고 있는 2차원 흐름 해석 모형은 미연방 도로국(U.S. Federal Highway Administration)과 연계하여 Brigham Young University에서 개발된 SMS(Surface-Water Modeling System)모형이다. SMS모형 중 이송 확산 모형으로는 RMA-4가 포함되나 이 모형은 최신 수치기법을 반영하지 못하는 등의 문제점들로 인해 실제 물리적 현상을 모의에 있어서 한계를 가지고 있다. 따라서 물리적 현상에 대한 적절한 모의를 위해 여러 개선과정을 거쳐 RAM4가 개발되었다. 본 연구를 위해 점적분 유사량 측정기(P-61)와 대하천 유속계를 사용하여 대상구간의 SS자료 및 유속의 2차원적 분포를 취득하였고, SMS의 Pre-processing 기능을 이용하여 유한요소망을 구성하였다. 구성된 유한요소망과 흐름모형인 RMA-2를 사용하여 대상구간의 유속장을 모의하였다. 이때 모의된 유속장과 현장에서 취득한 유속분포를 비교하여 RMA-2를 검증하였고, SS자료와 RAM4로 모의된 농도장을 비교하여 RAM4를 검증하였다. 검증된 두 모형을 바탕으로 대상 구간에서 다량의 점오염원이 투입되는 가상의 시나리오를 선정 및 적용하여 오염물 이송 및 확산 거동에 대해 살펴보았다. 본 연구의 대상 하천은 형산강으로써, 유역 내에 경주시와 포항시가 위치하고 이 두 도시를 잇는 산업도로가 형산강 본류 위를 지나고, 또한 두 도시를 관류하고 있어 다른 국가하천과 마찬가지로 지속적이고 안정적인 수질관리가 필요한 하천이다, 모의구간은 형산강 본류 중 No. 68(안강 수위관측소 상류 약 350 m)에서 No. 48(부조 수위관측소 하류 약 200 m)까지로서, 약 4.3 km 구간을 모의 하였다. 모의구간 시점에서 약 0.35 km 지점에 산업도로의 일부분인 강동대교, 0.98 km 지점에 왕신천 유입, 1.35 km 지점에 수중보, 1.8 km 지점에 국당1교, 3.2 km 지점에 국당2교가 위치하며 구간 내에는 만곡 및 사행, 특히 수중보 전 후로 사주가 발달해있어 2차원 흐름 및 이송확산 모의에 적합하다고 판단되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.495-505
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• 2014

강변저류지는 홍수량을 일시적으로 분담하여 홍수위험도를 저감시키는 시설로 국내에서도 대하천 정비사업을 통하여 여주, 나주, 영월 지역의 홍수 저감을 위하여 강변저류지가 새로이 설치되었다. 본 연구에서는 신규 도입된 강변저류지 중 여주 강변저류지를 대상으로 1차원 및 2차원 수치모의를 수행하여 대하천에서의 강변저류지에 의한 홍수위 저감효과를 분석하였다. 1차원 모의는 HEC-RAS 및 FLDWAV 모형의 저류지 기능을 적용하여 부정류 모의를 통한 홍수위 저감효과를 분석하였으며, 2차원 모의는 CCHE2D 모형을 이용하여 1차원 모형과 동일한 홍수 사상을 적용한 후 홍수위 저감효과를 분석하였다. 1차원 모의에서는 월류제 부근에서 첨두홍수위가 가장 크게 감소하였으며, 2차원 모의에서는 모의 구간의 가장 상류에서 홍수위 저감 효과가 가장 크게 나타났다. 또한 첨두홍수위는 1차원 모형에서 최대 0.13 m, 2차원 모형에서는 최대 0.20 m가 감소하는 것으로 나타났다. 검토 결과 2차원 모형이 하도 흐름에 대한 지형의 물리적 특성이 반영되어 보다 합리적인 모의 결과를 얻는 것이 가능한 것으로 보이며, 횡월류위어의 부근에서 하도 내 흐름 거동뿐만 아니라 월류 유량이 유입된 후 강변저류지 내 거동을 검토하기에는 1차원 모형보다 유리한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.749-753
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• 2010

본 논문에서는 하천에 유입되는 오염물질 중 대부분을 차지하는 비보존성 오염물질의 확산거동을 분석하기 위해 2차원 수심 평균된 이송분산방정식에 유한요소법을 적용하였다. 수치모형 구성을 위해 SUPG(Streamline-upwind Petrov-Galerkin)법을 이용한 가중잔차법을 사용하였다. 모의대상 수질인자는 BOD와 DO이며, BOD 농도 결과가 DO 농도 계산에서의 입력 자료로 이용되도록 상호 연계를 형성하였다. 모형의 검증을 위하여 직사각형 수로에 선원으로 연속주입하여 얻은 수치해와 해석해를 비교하였다. 비교결과 수치해와 해석해의 결과가 서로 일치하는 것을 볼 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.47-59
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• 2008

2002년 이후 미국 펜실베니아를 중심으로 보강토 공법 교대의 적용사례가 급증하고 있는 추세이다. 이러한 보강토 공법 교대는 일반 콘크리트 옹벽 교대에 비하여 공사비 절감 및 공기 단축에 효과적이며 미관이 수려한 장점이 있다. 본 논문은 해외에서 이와같이 널리 활용되고 있는 보강토 교대의 이론적 배경 및 기존의 설계기준을 검토하였으며, 그 결과를 토대로 국내 교량형식에 적합한 보강토 교대의 적용성을 분석하였다. 우리나라에서 보강토교대를 적용하기 위하여 국내교량 형식에 따른 상부슈에 작용하는 하중을 분석한 후 교좌받침보 및 하부말뚝에 대하여 구조 검토한 결과, 거더의 자중이 큰 PSC BOX이외에서는 모두 적용이 가능한 것으로 나타났다. 또한 2차원 수치해석 및 3차원 수치해석을 수행하여 보강토 교대 하부 기초로 적용되는 H-Pile과 보강토 옹벽간의 상호 거동메커니즘을 분석하였으며, 실제 보강토 옹벽현장에서 보강토 옹벽 배면에 H-Pile을 7개소 시험시공을 실시하여 수평거동 특성을 분석하였다. 현장시험시공 분석결과, 보강토 교대의 하부기초로서 H-Pile을 적용하기 위해서는 뒤채움 재료는 내부마찰각이 최소 $34^{\circ}$이상인 양질의 뒷채움 재료를 사용하여야 하는 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.115-130
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• 2013

철근콘크리트 파일캡의 설계 시 사용되고 있는 현행 설계기준의 단면법 및 스트럿-타이 모델 방법은 각각 B-영역으로 이루어진 철근콘크리트 구조부재의 거동과 2차원 응력교란영역을 갖는 철근콘크리트 구조부재의 거동에 기초한 것으로, 이를 응력교란영역(D-영역)을 갖고 3차원 거동이 지배적인 철근콘크리트 파일캡의 설계에 적용하는 것은 적절하지 않다. 이 연구에서는 3축 응력을 받는 콘크리트 스트럿 및 절점영역의 강도특성과 철근이 배치되지 않은 인장영역에서의 콘크리트 타이의 하중저항능력 등을 반영하여 철근콘크리트 파일캡을 합리적으로 설계할 수 있는 개선 3차원 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 파괴실험이 수행된 78개 철근콘크리트 파일캡 시험체의 극한강도를 현행 설계기준의 단면법 및 스트럿-타이 모델 방법, 그리고 이 연구의 개선 3차원 스트럿-타이 모델을 이용하여 평가하였으며, 그 결과의 비교분석을 통해 스트럿-타이 모델 방법 적용 시의 3차원 거동 및 하중전달 메커니즘을 묘사하기 위한 적절한 구성요소의 필요성과 이 연구에서 제안한 개선 3차원 스트럿-타이 모델의 타당성을 검증하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.85-93
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• 1998

본 연구는 도시하천인 한강 하류부에 2차원 유한요소모형을 적용하여 하천의 수리학적 특성에 따른 오염물질의 거동특성을 모의하고 예측하기 위한 것으로서 흐름상태를 분석할 수 있는 RMA-2V 모형과 동적 수질예측이 가능한 RMA-4모형을 이용하였다. 2차원 유한요소모형을 사용하여 수질의 거동특성을 모의하여 본 결과 유량 및 유속의 변화는 오염물질의 이송확산에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 탄천 및 중랑천은 대상구역내의 수질오염에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 불시의 오염사고가 발생했을 때 오염물질이 하류부로 이동함에 따라 최대 COD 값은 감소하고,오염물질이 영향을 미치는 지속기간은 커지는 것을 알 수 있었고, 전체적으로 좌·우안의 오염물질의 농도차가 크게 나타났으며, 이로써 한강과 같은 대하천의 경우 실시간 예측시 2차원 해석이 필요한 것으로 나타났다.