• 한국해안해양공학회지
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• 제6권3호
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• pp.245-259
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• 1994

연직 확산계수의 산정에 k-I 난류방정식을 도입하여 예측성을 향상시킨 치안 해수유동 및 온배수 확산에 관한 3차원 수치모형을 개발하였다. 모형은 1차원 수로에서 취송류의 연직분포, 정지수역으로의 온배수 젯트에 대하여 수리실험자료와의 비교검증을 실시하고 고리해역에서 조류 및 온배수 확산을 해석하여 현장 적용성을 검토하였다. 계산결과는 검증에 사용된 자료와 대체로 일치하는 양호한 결과를 보였으며, 취송류, 밀도류, 조류에 대하여 동일한 모형상수를 사용하여 연직 확산계수를 계산할 수 있어 난류모형의 상수가 보편성이 있음을 확인하였다. 따라서, 본 연구에서 $textsc{k}$-ι 난류방정식을 도입하여 개발된 수치모형은 연안 해수유동을 대표하는 취송류, 밀도류, 조류에 대하여 난류상수의 보편성과 모형의 예측성을 갖고 있어 연안 해수유동 및 확산을 연구하는 데 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제10권1호
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• pp.18-26
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• 1998

금강하구에서 대규모 공사의 영향으로 인한 수동역학적 변화를 해석하기 위하여, 2차원 유한요소 수동역학모형을 적용하었다. 수치모형을 조석과 조류번화 해석에 적용한 결과 금강하구둑의 수문이 열렸을 때와 eke혔을 때는 조석체계가 급격히 변화되어 M$_2$, 분조가 각각 군산내항에서 17 cm 및 6 cm 확폭되고, 군산외항에서는 5 cm 및 3 cm 확폭되는 것을 알 수 있었다. 연차별 단계별로 진척되는 공사로 인한 조류와 해저 퇴적성향의 변화결과는 도류제 축조로 조류속이 증가되는 것이 뚜렷하게 나타났으며, 금강하구역의 동적평형을 이루는 해저마찰응력은 0.4N/$m^2$로 분석되었다. 일대해역의 퇴적율 R은 최대마찰응력(equation omitted)와 상관이 있으며 R=-0.37-0.40 ln $\tau$의 관계로 설명된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.279-285
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• 2011

차세대 무선통신에서는 현재 서비스 되고 있는 성능보다 높은 BER(Bit Error Rate)의 성능을 요구한다. 기존의 DVB-RCS(Digital Video Broadcasting - Return Channel via Satellite)에서 사용중인 이진 터보 코드(Double binary Turbo code)는 높은 SNR(에서 오류마루 현상이 발생하여 차세대 무선통신에서 사용하기가 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 DVB-RCS NG에 적합한 부호화 방식으로 3D-터보 코드(Tthird-dimension Turbo code)의 부복호화기의 구조를 분석하고 성능분석 하였다. 3D-터보 코드는 기존의 DVB-RCS 방식에 rate-1인 post-encoder를 첨가시켜 오류마루 현상을 보완한 부호화기이다. 3D-터보 코드는 post-encoder의 형태, 인터리빙 기법, ${\lambda}$값의 변화에 따라 성능이 달라지므로 본 논문에서는 각 파라메타에 대한 최적의 값을 제시하였다. 전체적으로 3D-터보 코드가 기존의 DVB-RCS 터보 코드에 비해 성능이 우수하고 기존의 문제점인 오류마루 현상을 해결할 수 있음을 알 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.605-605
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• 2012

최근 통계자료에 의하면 국내 제방붕괴 유형 중 11.5%가 제체 불안정에 의한 붕괴로 보고되고 있다. 홍수시 노후화된 제방이 붕괴하여 발생하는 인명 및 재산피해는 점차 증가하고 있는 상황이어서, 이에 대한 제방 시설물의 보강 및 안전관리 대책이 필요한 상황이다. 하천시설물 주변의 흐름특성에 의하여 세굴이 발생할 수 있는 지점에는 보호공을 설치하여 시설물의 안정성을 확보하도록 하천설계기준 해설(2009)에서 제안하고 있다. 그러나 구조물을 보완하는 보호공의 공종 및 규격 등을 설계하기 위한 세부적인 설계지침이 미흡하여 외국의 연구 또는 설계사례를 참고하여 국내 하천에 적용하고 있는 상황이다. 해외의 연구사례를 살펴보면, 설계공식에 적용된 설계인자인 유속 및 수심 등을 1차원 단면평균값을 활용하는 경우가 많아서 복잡한 하천의 흐름특성을 반영하기에 미흡한 상황이다. 본 연구에서는 국내 하천해석에서 주로 활용되고 있는 수치모형을 이용하여 실험수로의 흐름을 재현하고 수리실험을 통하여 관측한 유속 및 수위분포 결과와 비교하였다. 2차원 수치모형으로는 RMA2, CCHE2D, FLUMEN 등의 상용모형과 최근 연구가 활발히 진행되고 있는 Approximate Riemann 기법을 적용하여 개발된 유한체적모형을 적용하였다. 제방 부근에서 형성되는 흐름을 상세하게 모의하기 위하여 국내 하천시설물 설계에서 많이 활용되고 있는 FLOW-3D 모형을 적용하여 3차원 모의결과와 수리실험결과를 비교하였다. 수리실험에서 관측된 사석호안공의 이탈시 흐름현상을 재현하여 호안공 이탈에 영향을 미치는 국부유속 및 전단응력을 산정하여 호안설계에 적합한 설계인자를 분석하였다. 연구결과를 활용하여 사석호안공 설계 기법에 적용되는 수치모형을 통하여 산정되는 설계인자의 정확성을 향상시킴으로써, 정량적이고 합리적인 사석호안공 설계기법개발에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국수산과학회지
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• 제25권3호
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• pp.197-204
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• 1992

넙치양식장의 수질관리 및 제어 방안을 검토하기 위하여 같은 조건에서 양식되고 있는 유수식 및 순환여과식 양식장을 선택하여 상호수질의 비교 평가를 행하였다. 두양식장 공히 COD, $PO_4-P$ 및 SS의 최대농도는 급이와 동시에 나타났고 2시간 이내에 평상농도로 회복되어 일정한 농도로 거의 유지되었다. $NH_4-N$의 경우 유수식에는 급이후 시간 경과에 따라 농도차이가 별로 없으나 순환식의 경우는 급이후 2시간 이후에 다소 증가하는 경향을 보였다. $NH_4-N$을 제외한 COD, $PO_4-P,\;SS$ 및 TIN의 농도는 순환여과식에서 다소 높은 경향을 보였다. 이는 처리 시스템내에 축적된 유기부유물이 무기화에 기인된 것을 평가되었으며, 이것이 질산화율을 떨어뜨리는 결과를 초래한 것으로 사려되었다. 유수식 및 순환여과식의 수질에 직접적인 영향을 주는 해수 교환율이 양식장마다 크게 다르게 나타나 이에 대한 최적화가 시급한 것으로 나타났다.

• 한국지형학회지
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• 제21권4호
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• pp.85-96
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• 2014

폭포는 하나의 하천단위이며 기반암하상의 종단면이 급경사인 지점에 물이 흐르는 것으로 아직까지 폭포에 대한 절대적인 높이, 경사, 유량에 대한 기준은 없다. 본 연구의 목표는 폭포의 성인과 발달과정을 통해 지형적 형상으로 표출되는 유형을 분류하는 것이다. 폭포의 성인과 발달과정은 폭포침식의 특징에 의해 결정되며, 침식에 영향을 주는 요인을 폭포의 높이, 경사도, 구성암석, 하천력으로 간주하고 이들 요인에 따라 폭포의 유형을 구분하고자 하였다. 이 연구를 통해 폭포의 발달과정에 절리시스템이 가장 중요한 요인이며, 절리시스템은 다시 기반암의 특성에 따른 것임을 확인하였다. 유로의 방향과 침식유형은 절리계의 밀도와 방향에 따라 결정되며, 이들이 하상의 경사도와 낙차를 결정한다. 절리계의 유형이 하상경사와 폭포의 낙차 및 경사도 즉 형태를 결정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.168-168
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• 2015

자연하천의 주요한 특징 중 하나인 하천의 사행은 직선수로에서 예측되는 유속분포를 왜곡시키며 매우 복잡한 흐름구조를 형성한다. 이는 하상 경계면에서 발생하는 전단응력 분포의 변화를 야기하는데 하상 경계면에서의 전단응력은 다양한 경험적 관계에 의존하는 유사이동의 한계 소류력 산정 및 오염물질 거동해석의 분산계수 산정에 많은 영향을 미치게 된다. 물리적인 관측을 통한 하상 경계면에서의 전단응력의 관측은 다소 제한적이며 많은 비용을 요구한다. 따라서 하상 경계면에서 발생하는 전단응력의 경우 수심의 20% 이하의 연직 유속분포를 벽법칙에 적용하여 추정하는 방법이 주로 이루어지고 있다. 벽법칙을 이용한 하상 경계면의 전단응력을 계산하는 경우 대수중복층의 유속 분포 $u/u^*=(1/{\kappa})ln(zu^*/{\nu})+B$에서 무차원상수 ${\kappa}$와 B의 적절한 추정이 요구되어 진다. 일반적으로 무차원상수 ${\kappa}$와 B는 수리학적으로 매끄러운 벽면에서 대략 ${\kappa}=0.4$, B=5.5로서 경험적으로 이용되고 있다. 본 연구에서는 직선수로 및 다양한 사행수로의 3차원 흐름장 모의를 수행하여 벽법칙의 대수 중복층을 따르는 주흐름 방향 유속의 연직분포를 비교하였다. 수치모의 소프트웨어로서 Linux 기반의 OpenFOAM이 사용되었으며 모델의 검증을 위해 Chang(1971)에 의해 수행 된 사행수로에서의 유속장 관측 결과와 비교하였고 수치모의 결과가 실험 관측치와 잘 일치하는 것으로 판단되었다. 수치모의에 적용 된 사행수로의 형상은 Hey(1976)에 의해 제안 된 사행하천의 지형학적 인자들 간에 관계를 이용하여 사행도 1.03에서 2.42까지 총 7개의 사행수로 지형을 생성하였다. 사행도의 변화에 따라 만곡부 정점에서 대수중복층 구간의 주흐름 방향 유속의 연직분포를 비교한 결과, 본 연구에서 생성 된 모든 사행수로에서 대수중복층 구간의 무차원 유속 $u^+$와 무차원 거리 $z^+$가 로그 분포를 따르는 것으로 나타났으나 경험적으로 사용되었던 무차원상수 B의 경우 사행도가 증가 할수록 대수적으로 감소하는 경향이 나타났다. 본 연구에서는 이러한 관계가 무차원 상수 B값에 미치는 영향을 반영하여 수리학적으로 매끄러운 벽면에서 적용이 가능한 수정된 대수중복층 식을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.80-80
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• 2015

만곡부가 연속적으로 발생하는 사행하천은 만곡의 영향으로 2차류가 발생한다. 이러한 2차류의 영향은 하상변동, 제방침식 등의 문제를 발생시켜 사행수로의 흐름특성을 분석하기 위한 많은 연구들이 진행되어 왔다. 하지만, 대부분의 연구들은 실규모 하천의 유속측정의 어려움, 측정이 가능한 시설 및 경제적 제한으로 인해 주로 실내실험에서 측정된 자료를 이용하여 분석을 수행하여 흐름조건이 상이한 실제 하천에서 적용성에 한계가 있어 왔다. 본 연구에서는 상세한 3차원 유속 측정이 가능한 최신 계측기기인 초음파도플러유속계(ADCP)를 활용하여 실제하천과 유사한 흐름 상태 및 지형을 재현한 한국건설기술연구원 안동하천실험센터의 사행도 1.2, 1.5, 1.7의 실규모 사행수로에서 횡단면 측정을 수행하였다. 또한 초음파지점유속계(ADV)를 사행도 1.2의 ADCP 측정 단면과 동일한 횡단면에서 측정하여 공간평균된 ADCP 유속자료를 이용한 흐름패턴 분석의 적용성을 검증하였다. 그 결과 공간평균된 ADCP 유속분포는 시간평균한 ADV 유속분포와 다소 크기의 차이는 발생하였지만 패턴은 매우 유사하게 나타났다. 따라서, 공간평균된 ADCP 유속분포를 이용하여 2차류에 의한 흐름패턴 분석을 수행하였다. 2차류 패턴은 만곡의 위치에 따라 매우 복잡한 형태로 나타났다. 2차류에 의한 최대유속선과 최대수심선의 발생위치를 분석한 결과, 만곡의 정점부를 기준으로 만곡 전인 유입부에서는 이격되고 만곡 후인 유출부에서는 유사한 경로를 나타내고 있었다. 이때의 2차류강도(Secondary Current Intensity; SCI)는 만곡의 정점부 부근에서 최대로 증가했다가 다시 감소하는 결과를 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.141-141
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• 2018

자연하천에 존재하는 식생은 동식물에게 주거지를 제공할 뿐만 아니라 영양염류 흡착 및 정화작용을 통해 수질을 개선시키는 역할을 한다. 이러한 식생하천에 오염물질이 유입될 경우 식생에 의한 흐름 교란 작용으로 인해 오염물의 확산거동에 큰 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 식생하천에서의 오염물질 혼합특성을 분석하기 위해 식생모형 실험을 수행하였고, Fischer et al (1979)이 제시한 이론식을 실험결과에 적용하여 종분산계수를 산정하고자 한다. 본 연구에서는 자연하천을 재현하기 위해 실험수로에 수중식생 모형을 설치한 후 ADV-Vectrino유속계를 이용하여 유속을 측정하였으며 실험을 통해 식생흐름에서의 유속분포 자료를 취득하고 이를 바탕으로 종분산계수를 산정하였다. 먼저 수중 식생흐름에서 연직유속분포를 측정한 결과, 식생이 존재하는 바닥근처에서는 유속이 느리다가 비식생 구간으로 가면서 유속이 증가하는 분포를 나타낸다. 또한 이 설치된 테스트 구간에 밀도와 유량변화에 따른 케이스를 적용하여 비교 및 분석을 한 결과 식생 밀도를 고정시키고 유량을 증가 시켰을 때 식생구간과 식생이 없는 구간에서의 유속도 증가하는 경향을 보였으며, 유량을 고정시키고 식생의 밀도를 순차적으로 높였을 경우 식생구간에서의 유속이 점차적으로 줄어드는 경향을 보였다. 다음으로 분산계수를 결정하는 방법에는 농도자료를 이용하는 방법과 유속자료를 이용하는 방법이 있는데 본 연구에서는 유속자료를 Fischer et al. (1979)의 이론식에 적용하여 분산계수를 산정하는 방법을 적용하였다. Fischer et al. (1979)가 제시한 식에서 먼저 전단 유속 값을 산정하기 위해 벽법칙 (Karman, 1930), 레이놀즈 전단응력 그리고, 난류운동에너지 (Graf, 1998) 방법을 사용한 후 복잡한 난류 흐름에 적용하기 가장 적합하다는 난류운동에너지 방법을 적용하여 전단 응력이 가장 크게 나온 식생모델 끝단에서의 값을 사용하였다. 그 결과, 수중 식생이 존재하는 흐름에서 무차원화 시킨 종분산계수는 6.89-9.78로 나타났다, 이는 Elder (1959)의 수심 적분을 통해 제시한 종분산계수 값 5.93보다 크다. 즉, 수중 식생이 존재할 경우 종분산계수는 식생이 존재 하지 않을 때 보다 증가하는 것으로 보여 진다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.221-221
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• 2017

본 연구에서는 국내는 물론 전 세계적으로 널리 사용되고 있는 SWAT 모형을 대상으로 하천 단면 관련 입력변수가 유량 및 수질 모의에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구에서는 남한강 상류 충주댐 유역을 연구대상지역으로 연구를 진행하였으며, 충주댐 유역 내 소유역 중에서 국립환경과학원에서 국내 하천을 대상으로 구축한 한국형 Reach File(KRF) 내 실측 하천단면 정보가 존재하는 소유역에 대하여 실측 하천단면 정보를 적용하였다. 또한 본 연구를 위해 사용자가 구축한 소유역별 하천단면 정보 입력 자료를 통해 수문 및 수질 모의가 가능하도록 기존 SWAT 모형의 엔진 소스코드를 개선하였다. 유역 최종 유출구와 KRF의 실측 하천단면 정보를 적용한 소유역의 유량과 수질(유사량)에 대해서 실측 하천단면 정보 적용 전과 후의 모의 결과를 비교한 결과 유역 최종 유출구에서는 유량 및 유사량 모두 큰 변화는 나타나지 않았다. 이는 전체 유역 중 실제 하천단면 정보를 적용한 소유역의 비중이 작기 때문으로 판단되었다. 하지만 하천단면 정보를 적용한 소유역에서는 유량 및 유사량 모두 적용 전/후 차이가 나타났다. 특히 저유량 부분에서의 유사량이 큰 변화를 나타냈다. 하지만 본 연구에서 실측 하천단면 정보를 적용한 소유역은 유량 및 수질관측소가 위치하지 않는 미계측 유역으로써 실제 유량 및 수질 모의 정확도 향상 여부에 대한 평가가 불가능하였다. 따라서 향후 유량 또는 수질 관측이 이뤄지고 있는 계측 유역을 대상으로 실제 모형 모의 정확도 향상 여부에 대한 분석이 필요할 것으로 판단된다.