• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.346-346
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• 2022

본 연구에서는 GPU(Graphic Processing Unit) 가속 분포형모형을 실제 유역에 적용하여 강우 유출모의 결과의 정확성과 모의시간의 효율성에 대한 분석을 수행하였다. 분포형모형의 지배방정식은 운동파모형과 Green-Ampt모형으로 구성되어 있으며, 운동파모형은 유한체적법을 이용하여 이산화 하였다. GPU 가속 모형은 CUDA(Compute Unified Device Architecture) 포트란(Fortran)을 사용하여 개발된 모형으로 수치모의시 연산시간 단축을 고려한 모형이다. 모형의 정확성과 효율성은 미호천 유역에서 발생하는 강우유출현상에 GPU 가속 운동파모형을 적용하여 분석하였다. 수치모의 결과값은 대상유역에 속한 수위관측소의 관측값과 비교하여 정확성을 검증하였고, 수치모의 소요시간은 CPU(Central Processing Unit) 기반 운동파모형의 수치모의 소요시간과 비교하여 효율성을 검증하였다. GPU 가속 운동파모형의 수치모의 결과는 관측값과 유사한 결과를 나타냈으며, 수치모의 소요시간은 본 연구에 사용된 장비를 기준으로 최대 100배 정도 단축되었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제1권3호
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• pp.1-10
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• 1997

구조물 동적거동이 지반과 기초 특성에 따라 영향을 받는다는 것은 인식되었지만, 구조물 내진설계를 위한 설계규준이 지반의 본질적인 복잡성과 기초-지반체계에 대한 체계적인 연구부족으로 지반특성을 부분적으로만 반영하고 있어 불안전하거나 너무 안전한 결과를 초래한다. 이 연구에서는 전단파속도, 지반깊이, 기초 근입깊이 및 말뚝기초의 영향을 평가하여 구조물 내진해석을 위한 기초-지반체계의 운동학적 상호작용 영향을 고찰하였으며, 지반과 기초 특성을 고려한 합리적 내진해석을 위해 지반체계에 대한 수정된 분류기준을 제안하였다. 말뚝기초를 포함한 중형이나 대형 묻힌기초의 경우, 지초-지반체계의 운동학적 상호작용 영향을 고려하기 위해서는 기토밑 지반깊이를 최소한 60m 까지 고려해야하고, 말뚝유무에 관계없이 기초-지반체계의 회전운동도 구조물 내진해석에 포함되어야 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.417-426
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• 1999

횡유입이 없는 경우(sign곡선의 홍수파 유입)와 횡유입이 있는 경우(강우 유입)를 대상으로 선형과 비선형 Muskingum-Cunge법에 의한 단위폭 사면에서의 유출수문곡선의 특성을 비교·고찰하였다. 유출곡선은 선형법에서는 확산효과에 의해서 거의 대칭적으로 확산되나, 비선형법에서는 비선형효과와 확산효과의 상호작용을 의하여 상승부는 급하게 되고, 하강부는 완만하게 된다. 선형법은 유입된 질량을 정확히 보존하나, 비선형법은 질량의 증가나 손실을 초래한다. 비선형법에서 기저유량이 작고 유량변화의 비가 큰 경우, 완경사에서는 파형의 감쇠와 질량의 감소를 가져오나, 급경사에서는 kinematic shock의 생성과 함께 질량의 증가를 가져온다. 같은 특성을 갖는 사면의 경우, 유출곡선의 전파속도와 파형의 변화는 선형법에서는 단위폭당 기준유량에 좌우되나, 비선형법에서는 기저유량 및 유량 변화의 비(= 첨두유량/기저유량)에 좌우된다. 횡유입(강우)이 있는 비선형법의 경우 횡유입이 없는 경우와 마찬가지로, 사면경사가 완만하고 유량변화의 비가 클수록 첨두유량은 작아지고 파형은 확산되나, 질량의 손실은 거의 없다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.70-79
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• 2024

본 연구에서는 3차원 공간에서 바닥의 움직임에 따른 선형파의 생성을 모의할 수 있는 스펙트럼 법을 소개한다. 지배방정식은 선형의 동역학적 및 운동학적 자유수면 경계조건이며, 두 식은 Fourier 공간에서 해석된다. 해석된 속도포텐셜 및 자유수면변위는 연속방정식과 운동학적 바닥경계조건을 항상 만족해야 한다. 수치해석에서 시간 적분은 4차 Runge-Kutta 법을 이용하여 해석하였다. Fourier 공간에서 해석한 결과는 Fourier 역변환을 통해 실제 공간에서의 속도포텐셜과 자유수면변위로 표현된다. 본 수치모델을 이용하여 다양한 형상의 바닥이 규칙적으로 움직이는 경우 생성되는 규칙파에 대해 모의하였다. 또한 바닥의 움직임을 이용하여 비스듬히 전파하는 규칙파의 생성도 모의하였다. 수치모델의 결과는 해석해와 비교하였으며, 거의 일치하는 결과를 보였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권6호
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• pp.459-467
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• 2016

홍수범람모의에 주로 활용되는 LISFLOOD-FP 모형은 하도에서 1차원 운동파 방정식을 이용하고, 상대적으로 평평하여 흐름이 확산되는 홍수터에서 단순화된 2차원 확산파 방정식을 이용하여 흐름을 해석한다. 본 연구에서는 분포형 수문모형인 LISFLOOD-FP 모형의 하천홍수위 예측 적용성을 검토하기 위하여 배수영향을 받는 만경강 하류구간에서 기 발생한 홍수사상을 대상으로 모형을 보정하고 검증하였다. 모형의 주요 매개변수인 Manning 조도계수와 하류단 경계조건의 민감도를 분석하였고, 초기조건 영향을 검토하기 위하여 warm-up 유무에 따른 해석결과를 비교하였다. 그 결과, 운동파 모형임에도 불구하고 배수영향을 받는 만경강 하류구간의 홍수위를 비교적 잘 재현하는 것을 확인하였고, 민감도 분석은 실제 홍수사상의 적용 시 여러 가지 매개변수와 경계 조건에 의해 홍수위 값이 상이한 결과를 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 운동파 수문모형의 적용시 홍수위 해석에 대한 충분한 검증 및 검토가 필요하다고 사료되며, 검증된 모형을 바탕으로 다양한 유역의 홍수범람모의에 적용이 된다면 향후 홍수피해 저감을 위한 정책적인 의사결정에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권9호
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• pp.895-905
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• 2008

유역의 수문현상을 해석하기 위해서는 다양한 지형자료와 수문 시계열자료가 필요하다. 최근 들어 DEM(Digital Elevation Model)과 수자원 주제도와 같은 지형자료 뿐만 아니라 수치예보자료 및 강우레이더의 관측자료와 같은 수문 시계열자료 또한 격자 형태로 제공되고 있으며, 이를 활용한 수문분석에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 이러한 격자형 자료를 이용하여 효과적으로 단기간의 강우-유출 현상을 모의하기 위한 물리적 기반의 분포형 강우-유출 모형인 GRM(Grid based Rainfall-runoff Model)을 개발하였다. 지표면 유출과 하도 유출의 모의는 운동파 방정식을 이용하고 있으며, 침투량 산정을 위해서 Green-Ampt 모형을 이용하고 있다. 지배방정식은 유한 체적법을 이용하여 이산화 하였으며, TDMA(TriDiagonal Matrix Algorithm) 방법을 이용하여 연립방정식을 풀고, 비선형 항에 대해서는 Newton-Raphson 방법으로 반복 계산함으로써 수렴해를 도출하였다. 개발된 모형은 단순화된 가상의 유역에 대해서 적용한 결과를 $Vflo^{TM}$ 모형의 모의결과와 비교함으로써 타당성을 검토하였다. 또한 위천 유역의 적용을 통해 모형의 검증 및 실제 유역에 대한 적용성을 검토하였으며, 모의결과는 관측유량의 재현성이 높은 것으로 나타났다.

• 대한공간정보학회지
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• 제18권1호
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• pp.11-20
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• 2010

지금까지 국내에서 개발된 분포형 강우-유출모형은 입력 자료의 구축에 많은 시간과 노력이 필요하며, 유출과정에서 운동역학적인 이론에 근거하여 물의 흐름을 수치해석으로 추적해 나가는데 많은 계산시간이 소요되는 단점이 있었다. 그래서 지금까지 분포형모형의 적용유역은 대부분 일정규모 이내의 유역에 국한되어 적용되어왔다. 하지만, 최근 유역관리 개념의 변화에 따라 통합유역관리의 필요성이 증대되면서 댐의 상.하류를 포함한 유역전체의 유출계산이 요구되었다. 본 논문은 자체개발한 GIS기반의 물리학적 분포형 강우-유출모형인 K-DRUM을 국내 대유역인 금강권수계 전체를 대상으로 모의하여 홍수유출시 대유역에 대하여 분포형모형의 실무에서의 적용 가능성을 검토하였다. GIS수문매개변수를 DEM, 토지피복도, 토양도 등의 기본 GIS자료들로부터 추출하여 모형의 입력인자로 사용하였으며, 초기 토양함수조건을 설정하는데 있어서 자동보정기법을 적용함으로써 기존의 시행착오법으로 인해 소요되는 시간과 부정확한 설정으로 인해 발생될 수 있는 문제점을 해결하였다. 태풍 "에위니아"를 대상으로 용담, 대청, 공주 지점에서의 유출량 모의 결과 체적오차백분율은 13.3~25.6%, 첨두유량오차백분율은 5.4~22.8%, 총유출량오차는 7.3~12.5%로 실무적용 가능성이 충분한 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권8호
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• pp.597-604
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• 2020

하도홍수추적을 위한 수문학적 방법인 머스킹검 방법은 유입량, 유출량 그리고 저류량의 관계를 활용하여 유출량을 예측하는 방법이다. 머스킹검 방법에 관한 많은 연구가 진행되면서 필요한 매개변수들은 점점 늘어나게 되었고, 많은 매개변수로 인해 계산과정이 복잡해졌다. 이러한 문제를 해결하기 위해 최적화 알고리즘을 머스킹검 방법의 매개변수 산정에 적용하였다. 본 연구는 Advanced Nonlinear Muskingum Model considering continuous flow (ANLMM-L)를 Wilson 홍수자료와 Sutculer 홍수자료에 적용하여 Linear Munsingum Model incorporating Lateral flow (LMM-L)과 Kinematic Wave Model (KWM)의 결과와 비교하였다. 관측 유출량과 모의 유출량과의 비교를 위한 지표로 Sum of Squares (SSQ)를 사용하였다. Exponential Bandwidth Harmony Search with Centralized Global Search (EBHS-CGS)가 ANLMM-L의 매개변수 산정에 적용되었다. Wilson 홍수자료에 적용한 결과 LMM-L보다 ANLMM-L이 정확한 결과를 나타냈다. Sutculer 홍수자료에서는 ANLMM-L이 KWM보다 좋은 결과를 보이긴 했으나, Sutculer 홍수자료의 유량이 크기 때문에 Wilson 홍수자료의 경우에 비해 SSQ가 크게 나타났다. EBHS-CGS는 본 연구에서 적용한 머스킹검 홍수추적뿐만 아니라 다양한 수자원 공학 문제에 적용할 수 있을 것이다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제10권2호
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• pp.107-111
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• 2007

경계를 가지는 비점성 2유체 유동을 해석할 수 있는 수치해법을 개발하고 이를 이용하여 초기에 정지되어 있는 액체판의 끝단에서 일어나는 수축현상을 분석하였다. 경계면은 보오텍스 쉬트로 모델하였고 유동장은 와도격자법과 경계면추적법을 적용하여 계산하였다. 액체판의 끝단은 표면장력에 의해 수축되고 뭉툭한 형상을 취하게 되고, 이러한 끝단은 잘룩한 형상의 통로에 의하여 액체판에 연결되어 안쪽으로 끌려들게 된다. 이러한 현상을 비점성 조건에서 운동에너지 변화를 포함한 무차원 수의 함수로 분석하였다. 끝단의 수축속도는 로 파악되었고 표면장력파의 전파특성이 엄밀하게 조사되어야 함을 밝혔다.

• 한국습지학회지
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• 제19권4호
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• pp.375-382
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• 2017

본 연구에서는 방사형 흐름을 가지는 지표 유출수에 대한 오염물질의 초기세척현상 모의를 통하여 주차장과 같은 소규모 불투수 배수구역에서 발생하는 수렴형 강우유출수의 동적 유출특성에 대한 일반적 특성을 고찰하고, 이를 토대로 비점오염저감시설의 초기우수처리 효과를 극대화 시킬 수 있는 집수시설 배치 방안을 제시하고자 하였다. 이를 위하여 1차원 확산파 방정식(diffusion wave equation)과 오염물질 운송방정식을 이용하여 이상적인 방사형 불투수 배수구역에 대한 초기세척현상을 모의 하고, 이 결과를 이용하여 배수구역의 크기에 따른 오염물질의 초기세척강도를 산정 비교하였다. 초기세척 모의결과, 생화학적 산소요구량의 경우 평균경사도 0.02에서 배수구역의 길이 30-50m 범위일 때 초기세척강도가 가장 높았다. 이러한 결과는 주차장과 같은 소규모 불투수 구역에서는 강우유출수 집수시설의 위치와 갯수를 조정함으로써 배수구역의 길이 변경이 가능하며 이를 통하여 초기세척 강도와 첨두부하를 인위적으로 조절 가능함을 시사한다. 특히 초기우수수 처리에 중점을 둘 경우 집수시설의 위치와 갯수를 적절히 조절하여 초기세척 강도를 상승시킴으로써 동일한 용량의 비점오염저감시설로 보다 많은 오염물질 부하저감을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.