• 한국수자원학회논문집
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• 제42권12호
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• pp.1103-1111
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• 2009

본 연구에서는 도시화와 기후변화에 대한 미래시나리오를 구성하고 각각의 시나리오별로 수자원 관리 대안들에 대한 효과분석을 수행하였다. 기후변화 시나리오는 SDSM (Statiatical Downscaling Method) 모형을 이용하여 구축하였으며 도시화는 불투수면 모형(Impervious cover model, ICM)을 이용하였다. 안양천 유역에 대해 하수처리수 재이용, 저수지 재개발 대안들을 유황곡선(flow duration curve)과 BOD 농도지속곡선(concentration duration curve)의 변화측면에서 연속유출모형인 HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran) 모형을 이용하여 분석하였다. 그 결과, 시나리오별 하천 유출량에 대한 대안 효과의 차이가 고수량 ($Q_{10},\;Q_5,\;Q_1$)에 비해 저수량($Q_{99},\;Q_{95},\;Q_{90}$)과, 수질오염($C_{30},\;C_{10},\;C_1$) 측면에서 크게 나타남을 알 수 있다. 즉 도시화는 물 순환을 크게 악화시키나 대안의 적용이 이러한 현상을 크게 막아줌을 알 수 있다. 또한 목표 유지유량 및 목표 수질 만족일수는 도시화에 대해 매우 민감한 것으로 나타났다. 따라서 향후 수자원 관리 대안을 수립할 때 기후변화와 도시화에 대한 분석을 포함시키는 것이 바람직하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.745-755
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• 2000

현재 우리나라에서 홍수조절 업무에 황용하고 있는 홍수관리시스템은 댐에서 조절이 불가능한 댐하류부 수문현상들을 고려하여 방류계획을 수립할 수 없으며, 예측 강우량에 의한 댐으로의 유출상황을 고려한 예비방류에 관한 지침이 마련되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 댐의 제약조건 댐 상.하류의 유출상황을 고려하여 홍수기 댐을 운영 할 수 있는 모의기법에 의한 모형을 개발하였다. 개발된 모형(EV ROM이라 명명)은 댐에서 조절이 불가능한 댐하류 지류에 의한 하류 홍수제어 지점의 Cumulative Lateral Flow Hydrograph를 고려하여 방류계획을 수립한다. EV ROM에서는 댐하류 지역의 첨두홍수량 경감을 위하여 홍수제어지점의 수문곡선 상승부에서 예비방류를, 첨두부에서는 댐에 저류를 하였다가 수문곡선 하강부에 다시 방류를 수행하는 특징이 있다. EV ROM을 강우-유출모형에 결합하여 금강수계 대청댐을 중심으로 3개 홍수사상에 적용해 본 결과, 기존의 Rigid ROM이나 Technical ROM 보다 우수한 것으로 나타났다. 이는 본 연구에서 개발한 EV ROM이 댐 유역뿐만 아니라 댐하류 홍수제어지점의 수문상황을 동시에 고려하여 댐의 방류계열을 결정하기 때문이다. 따라서, 본 연구에서 개발된 EV ROM을 다양한 홍수사상에 적용, 예측강우량의 정확도 개선 및 프로그램의 보완이 이루어진다면, 현재보다 한차원 높아진 저수지운영을 기대 할 수 있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.637-644
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• 2016

본 연구에서는 낙동강수계 다목적댐의 용수공급능력을 재평가해보고, 감소된 공급능력을 보완하기 위한 방안으로 '보'를 포함한 용수공급능력과 연계운영 방안을 검토하였다. 연구 대상은 낙동강 5개 다목적댐(안동, 임하, 합천, 남강, 밀양)과 8개 보(상주, 낙단, 구미, 칠곡, 강정고령, 달성, 합천창녕, 창녕함안)로 하였다. 먼저, 기존댐의 용수공급능력 재평가는 각 댐의 설계당시 평가 기준을 준용하여 HEC-5로 모의하였으며, 입력 자료는 준공 이후 각 댐별로 축적된 유입량 자료를 활용하였다. 모의 결과, 3개 댐의 공급능력이 73~87% 수준으로 감소했음을 확인할 수 있었다. 보를 포함한 용수공급능력의 효과를 확인하기 위해서, 각 댐별 모의, 댐간 연계운영 모의, 댐-보 연계운영 모의 등 세가지 case에 대해 HEC-ResSim 모형을 활용하여 비교 검토하였다. 이수안전도 95%를 적용하기 위해 20개년(1992~2011년) 중 1회 물부족을 허용하는 것으로 하였으며, 보는 축적된 유입량 자료가 없어, 전국유역조사(국토교통부)의 장기유출 모의자료(PRMS)에 댐 방류량 자료를 결합하여 활용하였다. 연계운영 모의시 왜관 수위표 지점을 기준으로 낙동강 상 하류를 구분하여 연계운영 네트워크를 구성하였다. 3가지 case에 대한 모의 결과, 댐별 운영시 24억$m^3$/년, 댐간 연계운영시 26억$m^3$, 댐-보 연계운영시 27억$m^3$/년의 용수공급이 가능한 것으로 평가되었다. 즉, 보를 포함하여 용수공급을 할 경우 연간 1.2억$m^3$ 가량의 추가 공급이 가능하여, 댐 설계당시 용수공급 계획량(27억$m^3$/년)과 같은 수준의 공급이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제19권1호
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• pp.28-37
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• 2015

본 연구에서는 고속의 연산이 가능한 인공신경망 시뮬레이터와 SA 알고리즘을 결합하여 지능형 생산정 위치 최적화 전산 모델을 개발하였다. 기존의 사용하는 상용시뮬레이터의 경우 현장 규모의 저류 전산 시뮬레이션을 수행시 시간이 많이 소모되므로 이를 해결하기 위하여 이 모델에서는 인공신경망을 사용하여 짧은 시간내에 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 하였다. 이렇게 얻은 결과를 주관적인 경험에 의거하지 않고 자동으로 최적의 생산정 위치를 선정할 수 있도록 최적화기법인 SA 알고리즘을 적용하였다. 개발된 모델을 사용하여 얻은 결과를 기존 사용 시뮬레이터와 비교하여 예측성능이 양호함을 검증할 수 있었으며, 연산속도 또한 향상됨을 확인하였다. 특히 SA 최적화 알고리즘의 제어변수인 초기온도와 냉각률에 대한 민감도분석을 실시하여 각각에 대한 최적값을 산출하였으며, 이를 통해 개발한 모델의 연산성능을 향상시킬 수 있었다. 마지막으로 개발된 모델을 사용하여 생산정 위치 최적화를 수행한 결과, 생산성이 우수한 지역을 선정하여 최적의 생산정 위치를 도출하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.760-767
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• 2020

발전용 수력플랜트 분야는 기후변화 및 에너지 확보를 고려해 향후 지속적인 성장이 전망된다. 수력발전설비는 항상 수충격에 의한 위험에 노출되어 있고, 이에 대한 안정성 확보는 매우 중요하다. 수충격 현상은 밸브의 개도 조정이나 펌프와 터빈의 기동 및 정지 시 관로설비 전반에 걸쳐 발생하며, 예기치 못한 긴급 상황 시에는 더욱 현저하게 나타난다. 이와 같은 수충격에 대한 발전설비의 안정성 검토를 위해 본 연구에서는 수충격 발생 메커니즘을 반영된 특성선법을 적용한 수치해석기법(MOC-FDM: Method of Characteristic-Finite Dimensional Method, 이하 MOC-FDM)을 이용하여 전산수치 모형을 개발하였다. 개발모형은 발전설비의 주요시설인 저수지, 관로, 밸브, 펌프 등 경계조건을 반영하였고 가상시나리오 case를 적용하여 개발모형을 이용한 수치모의를 수행하였다. 개발모형 해석결과의 검증을 위해 발전설비의 주요 지점에서의 해석결과를 각각 제시하였다. 각 case 별 수충격 현상이 양호하게 재현되었으며, 상용모델의 수치해석결과와 비교분석 결과가 거의 유사하게 나타나 개발모형의 신뢰성을 확인하였다. 본 연구에서 제시된 전산수치 모델은 수력발전설비의 운영 중 발생할 수 있는 비정상상태의 유체 거동을 정교하게 예측함으로써 설비의 안정성 검토를 위한 유용한 도구로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제23권6호
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• pp.480-492
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• 2013

비화산지대에서도 적용 가능한 인공저류층 생성방식의 지열발전기술의 등장으로 막대한 비용이 소요되는 대심도 시추공사를 효율적이고 경제적으로 수행하기 위한 연구개발의 필요성이 증대되고 있다. 그러나 시추공사는 수행과정에서 수많은 불확실한 사건이 발생하여 공기와 비용을 신뢰적으로 예측하기가 매우 어렵기 때문에 계획적이고 효율적으로 공사를 관리하기가 어려운 실정이다. 특히, 비트의 마모로 인해 이산적으로 발생하는 시추장비의 라운드 트립(round trip)은 심도가 깊어질수록 소요시간이 증가하여 공사 성능에 영향을 많이 끼치는 요소로서 발생시점과 깊이를 사전에 평가하여 최적화할 수 있는 기술이 필요하다. 본 연구에서는 비트의 마모상태를 총 8단계로 구분하여 마모단계별 라운드 트립이 발생되는 깊이와 시점을 분석할 수 있는 예측 알고리즘(TOSA)을 개발하였다. 시뮬레이션을 위한 단위구간을 분할할 수 있는 방법론을 제시하였으며, 구간별 시추속도 및 비트의 마모도 예측을 위한 방법으로 Bourgoyne and Young의 모델을 활용하였다. 마지막으로 사용자 편의성을 고려하여 개발된 알고리즘을 시스템화 하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권8호
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• pp.643-651
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• 2004

본 연구에서는 미국 환경청에서 개발하여 유역 오염총량관리를 위한 수질모형으로 이용되고 있는 HSPF 모형을 선정하여 발안 HP#6 시험유역을 대상으로 모형의 적용성을 분석하였다. HSPF모형을 이용하여 HP#6 시험유역에서 모형의 보정기간인 1996년부터 1997년까지 유출량을 모의한 결과, RMSE는 2.1mm, RMAE는 0.4mm, $R^2$는 0.92로 모의되었으며, 모형의 검정기간인 1999년부터 2000년의 모의 결과 RMSE는 6.03mm, RMAE는 0.49mm, $R^2$는 0.84로 모의되었다. 총질소에 대한 모형의 보정결과 RMSE는 0.086kg/ha/day, RMAE는 0.534kg/ha/day, $R^2$는 0.81로 나타났으며, 모형의 검정결과 RMSE는 0.326kg/ha/day, RMAE는 0.708kg/ha/day, $R^2$는 0.43으로 분석되었다. 총인에 대한 모형의 보정 결과 RMSE는 0.012 kg/ha/day, RMAE는 0.622kg/ha/day, $R^2$는 0.70으로 모의되었으며, 모형의 검정결과 RMSE는 0.063kg/ha/day, RMAE는 2.269kg/ha/day, $R^2$는 0.76으로 분석되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권6호
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• pp.425-438
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• 2015

본 연구에서는 관개효율의 연별 변화와 필요수량을 고려하여 추정된 관개지구 용수 공급량이 현장에서 실제 공급되는 수량을 잘 모의하는지를 평가하였다. 대상지구로 이동저수지 지구를 선정하여, 2001~2009년 기간에 대한 실측 공급량 자료를 구축하였다. 관개효율, 물꼬높이, 침투량 등 총6개의 매개변수에 대해 민감도 분석, 보정 및 검정을 수행하였다. 민감도 분석결과, 관개효율이 가장 민감한 매개변수로 나타났다. 관개효율은 가장 민감하게 나타난 점과 연마다 값이 달라지는 특징을 반영하여 연별로 보정하였다. 통계적 지표 산정 결과 월단위에 대한 PBIAS, NSE, 그리고 RSR은 보정기간 동안 각각 2.7%, 0.93, 0.26로, 검정기간 동안 각각 3.9%, 0.89, 0.32로 매우 우수하게 나타났다. 따라서 비록 농업용수 공급량은 인위적 요소이나, 적절한 매개변수 값을 사용하여 모의한다면 모의치가 실측치와 유사하게 모의될 수 있을 것이다. 하지만 대상지구의 실측 자료가 확보되지 않아 보정되지 않은 매개변수를 사용하는 경우 결과가 매우 안 좋을 수 있을 가능성이 나타났다. 따라서 농업용수 공급량의 모의 시 적절한 매개변수의 선정은 매우 중요할 것으로 사료되며, 특히 관개효율은 연별로 보정하는 것을 제안한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권1호
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• pp.15-27
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• 2012

SWMM은 도시유역의 홍수유출 해석에 관한 대표적인 모형으로서 국 내외에서 활용도가 높은 반면, 다수의 불명확한 매개변수를 포함하고 있어 사용에 어려움이 있다. 본 연구에서는 SWMM에 집합체 혼합진화(SCE-UA) 알고리즘을 결합하여 자동 보정 모듈을 개발하였다. 최적화 문제는 목적함수에 따라 그 결과가 상이하게 도출될 수 있으므로 연구에서는 5개의 단일 목적함수를 적용하여 가장 적합한 목적함수를 도출하였다. 그리고 홍수유출 해석에는 첨두유량의 정확성이 중요하므로 이를 고려할 수 있는 다목적함수를 구성하였고, 파레토 최적해의 결정을 통해 결과를 도출하였다. 작성된 자동 보정 모듈은 구로1 빗물펌프장 유역에 내린 2009년 3개의 강우사상에 적용되었다. 다목적함수의 구성을 통해 자동 보정된 결과는 단일 목적함수에 의해 도출된 결과보다 첨두유량과 유출체적의 오차를 포함한 대부분의 모형평가 지표에서 우수한 것으로 나타났다. 또한, 다목적함수에 의해 보정된 모형의 검증 결과도 신뢰적인 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발된 SWMM의 자동 보정 프로그램은 도시유역의 다양한 홍수유출 해석 문제에 활용될 수 있을 것으로 전망된다.

• 공업화학
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• 제33권6호
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• pp.563-573
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• 2022

This work aimed to develop a new equation for turbidity (Turb) simulation and prediction using statistical methods based on principal component analysis (PCA) and multiple linear regression (MLR). For this purpose, water samples were collected monthly over a five year period from Cheurfa dam, an important reservoir in Northwestern Algeria, and analyzed for 12 parameters, including temperature (T°), pH, electrical conductivity (EC), turbidity (Turb), dissolved oxygen (DO), ammonium (NH₄⁺), nitrate (NO₃^-), nitrite (NO₂^-), phosphate (PO₄^3-), total suspended solids (TSS), biochemical oxygen demand (BOD₅) and chemical oxygen demand (COD). The results revealed a strong mineralization of the water and low dissolved oxygen (DO) content during the summer period. High levels of TSS and Turb were recorded during rainy periods. In addition, water was charged with phosphate (PO₄^3-) in the whole period of study. The PCA results revealed ten factors, three of which were significant (eigenvalues >1) and explained 75.5% of the total variance. The F1 and F2 factors explained 36.5% and 26.7% of the total variance, respectively and indicated anthropogenic pollution of domestic agricultural and industrial origin. The MLR turbidity simulation model exhibited a high coefficient of determination (R² = 92.20%), indicating that 92.20% of the data variability can be explained by the model. TSS, DO, EC, NO₃^-, NO₂^-, and COD were the most significant contributing parameters (p values << 0.05) in turbidity prediction. The present study can help with decision-making on the management and monitoring of the water quality of the dam, which is the primary source of drinking water in this region.