• 한국수자원학회논문집
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• 제54권12호
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• pp.1275-1284
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• 2021

본 논문에서는 기계학습을 이용하여 비점성토 및 점성토 지반에서 시간에 따른 교각주위 국부세굴을 예측하였다. 기계학습 기법으로는 과적합 오차를 유발하지 않는다고 알려진 Support Vector Machines (SVM) 기법이 사용되었다. 비점성토 지반 및 점성토 지반에서 시간에 따라 발달하는 세굴심을 7개 및 9개의 변수를 각각 이용하여 표현하였다. 여러 실험을 통해 얻어진 시계열 자료를 이용하여 개발된 모형을 학습시키고 검증하였다. 계산된 평균절대비오차(MAPE)에 의하면 모형의 학습과 검증이 적절하게 수행된 것으로 나타났다. 실험 결과뿐 아니라 Choi and Cho 공식과 Briaud et al.이 제시한 SRICOS 방법에 의한 결과와 비교하였다. 본 연구를 통해 양질의 자료가 충분히 제공되는 경우 SVM 모형이 비점성토 및 점성토 지반 시간의존 국부세굴을 예측할 수 있음을 보여주었다.

• 한국물환경학회지
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• 제27권4호
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• pp.391-396
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• 2011

Recently it revealed that urban runoff was one of the major source that contaminates the river, lake and estuary because it contains toxic compounds such as heavy metals and Poly Aromatic Hydrocarbons (PAHs) as well as suspended solids, organic compounds and nutrients. The engineered polymetric media in this research were developed for reducing pollutants in urban runoff and would be used to be charged in the storm water treatment equipment. The engineered media that were composed of the polypropylene was foamed to have the buoyancy and then shattered by mechanical for the efficient filtration. In this study, Spherical Expanded Polypropylene Media (SEPM), Crushed Polypropylene Media (CPM), Large Crushed Expanded Polypropylene Media (LCEPM), Small Crushed Expanded Polypropylene Media (SCEPM) were made from polypropylene. Surface characteristics of the developed media were determined by scanning electron microscopy analyses. Also, removal efficiencies of SS, $COD_{Cr}$ in the artificial road runoff and the bed headloss by media and particle pollutants captured by media were examined. Results on the surface characteristics of media indicated that SCEPM had the largest specific surface area, $0.80m^2/g$, the lowest specific gravity, 0.091, and the biggest porosity, 0.63, because of crushing the media at the process of manufacturing. And the SCEPM's removal efficiencies of TSS and $COD_{Cr}$ in the artificial road runoff were 92.9% and 83.6%, respectively and the headloss of SCEPM was the least of them.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.45-45
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• 2020

하천 횡단구조물 하류부에서는 고유속 및 ±압력에 의해 하상재료가 유실되는 세굴현상이 발생한다. 이러한 세굴을 방지하기 위해 횡단구조물 하류부에는 석재, 콘크리트 및 콘크리트 블록 등을 설치 및 포설하여 하상보호공을 설치한다. 하상보호공을 설치하면 설치된 부분은 세굴이 방지 되지만, 하상보호공 끝단 이후에는 지반이 노출되어 있어 노출된 지반에서 고유속 흐름 및 압력변화에 의한 세굴이 발생하는 경우가 많다. 이에 본 연구에서는 하상보호공 끝단 즉, 하상이 노출된 지반에서 압력변화에 따라 하상재료가 유실되므로 압력에너지를 감쇄시키기 위한 하상보호장치를 개발하였다. 개발한 하상보호장치는 본래 다수개가 열을 지어 메트릭스 형태로 설치되도록 하여야 하지만 실험 여건상 단일체로 수리실험을 진행하였다. 하상보호장치는 상판과 하판이 조립된 형태이며 상판과 하판 사이에 이격공간이 구비되어있다. 하상보호장치 검증을 위해 상판과 하판에 쓰이는 판은 수로재질과 같은 아크릴로 제작하였으며, 하상재료의 공극률을 반영하여 다공성 판으로 제작하였다. 다공판의 전체 구멍 면적 대비 판 면적은 35 % 로 동일하다. 상판 구멍 지름 15.0 mm, 4.5 mm 2가지로 제작하였으며, 하판 구멍 지름 3.0 mm 으로 동일하다. 압력변화가 큰 곳에서 작은 곳으로 물이 이동하게 되므로 고유속 수리조건에서 상판과 하판 사이에서의 압력변화를 측정하기 위해 판 중간에 압력계를 설치하였다. 하상보호장치 설치지점 앞 0.3 m 부근에 PIV를 설치하여 유속을 측정하였다. 실험결과 상판의 구멍 직경(15.0 mm)이 클 경우 상판부 압력이 하판부로 전달되어 하판에서 측정되는 압력이 증폭 되었으며, 상판의 다공성 구멍 직경(4.5 mm)이 작을 경우 상판부에서 하판부로 전달되는 압력이 감소하여 하판에서 측정되는 압력이 감소하였다. 상판과 하판의 다공성 구멍의 직경을 적절한 사이즈로 조절하면 상판부의 압력이 하판부로 전달되는 것을 막고 압력에 의해 하상에서 흡출되는 유사를 막을 수 있는 것으로 판단되며 추후 상판과 하판의 다공성판 구멍 직경의 상대적 차이에 따른 압력 감소효율에 관한 연구가 필요하다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.456-456
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• 2021

하상 변화는 유량이나 유사의 흐름에 따라 침식, 운반, 퇴적되어 변화하며, 하상변동에 의한 결과는 하천의 형태 (직렬,복렬, 곡렬 등)나 서식처의 구조 (여울과 소, 웅덩이, 습지 등) 형성 로 나타난다. 이어서 서식처 구조의 다양성은 생물다양성에 긍정적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 수리 (유량이나 유사량)-지형(서식처 구조)-생태 (생물다양성)을 연계하여 관리하기 위한 생태적인 하천관리 프레임을 제시하기 위하여, 지형과 생물상의 관계를 우선 파악하고자 한다. 국내 하천은 수생태 건강성 평가 중 서식 및 수변환경 지수(HRI, Habitat and Riparian Index)를 활용하여 하천의 형상 및 자연성을 평가한다. 해당 지수는 하천의 자연성을 판단할 수 있으나 유량이나 유사량 등과 같이 수리적 조건과 연계하여 하천환경 변화를 예측하기 어렵기 때문에, 본 연구에서는 하천의 자연성을 판단하는 지형변수들을 제안하고, 생물상과 상관관계를 분석한다. 수질 변화가 급격하지 않는(년간 변화폭이 일정한) 금강 유역의 지천 (갑천, 미호천, 논산천, 유구천 등) 중 생태계 건강성 평가 지수가 산정되어 있는 지점을 기준으로 상·하류 약 5 km 구간들을 대상으로 한다. 지형 변수로는 (항공사진을 이용한)사주 비율(사주면적/제방 내 홍수터 면적), 사주 식생비율(식생면적/사주면적)과 사주 변동량(연간 사주 이동량), 서식처 구조의 다양성(여울, 소, 웅덩이 등), 기존의 서식 및 수변환경 지수 등을 활용하고, 생물 변수로는 저서동물지수(BMI, Benthic Macroinvertebrate Index), 저서동물의 우점도, 어류생물지수(FAI, Fish Assessment Index), 어류생물지수에 활용하는 국내종의 총 종수, 여울성 저서종수, 민감종수 등을 활용한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.21-21
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• 2021

효과적인 하천의 유지 및 관리를 위해서는 준설과 각종 수리시설물 영향에 의한 하상변화 양상을 파악하는 것이 필수적이다. 일반적으로 하상변화 분석을 위해서는 하도지형, 하상재료, 유사량 등 현장계측자료가 요구되지만, 대하천 주요 지점이나 정기조사가 이루어지는 일부 지점이 아니라면 하상변화 분석을 위한 현장계측자료가 부족한 실정이다. 따라서 하천을 효율적으로 관리하고 운영하기 위해서는 장래 하상변화 양상을 분석하는데 필요한 충분한 공간적 해상도를 가지는 지형정보와 하상재료 및 유사량 계측자료가 필요하며, 이를 기반으로 중기 및 장기 하상변화를 예측하고 그에 따른 하천관리계획을 수립하게 된다. 본 연구에서는 하도지형 현황자료의 공간해상도가 하상변화의 양적 규모 평가에 미치는 영향을 평가해보고자 한다. 현행 낙동강과 같은 대하천 하도의 하상변동 관련된 조사 및 연구 분석에는 500 m 간격을 기준으로 설정된 기준상의 측선 자료를 이용한다. 본 연구방법으로는 기존 측선을 이용하여 산정된 체적하상변동량과 기준 측선 사이 구간에 대해 측정된 보조측선에 대한 지형정보를 함께 활용하여 산정한 체적하상변동량을 비교함으로써, 하도지형자료의 해상도에 따른 체적변동량 산정결과의 차이와 영향을 평가하였다. 비교를 통해 기존 측선기준 하상변동량 산정치가 실체 하상변동량과 큰 차이를 보일 수 있음을 확인하였다. 따라서 효과적인 하천의 유지 및 관리와 계획 수립을 위해서는 보다 높은 공간해상도의 하도지형자료를 기반으로 한 하상변동 평가 및 분석의 정확도 제고가 필요한 것으로 판단된다. 향후 본 연구 성과를 장래의 하상변화조사의 기초자료로 활용시 상기의 문제점(자료 품질, 추정 자료 사용 등)을 해결하여 모의의 정확성과 정밀성을 제고할 수 있을 것으로 기대되는 바이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6B호
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• pp.537-542
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• 2009

수위만의 함수로 작성되는 기존의 수위-유량관계곡선식을 개선하기 위하여 비교적 쉽게 취득할 수 있는 하천의 폭, 넓이, 윤변, 하상경사 등 기본적인 수리특성인자를 활용하고 확률론적 방법인 엔트로피 기법을 연계하여 하천 유량을 산정할 수 있는 방법을 제안하였다. 평균유속과 최대유속과의 관계를 분석하여 하천의 평형상태를 나타내는 엔트로피 함수를 도출하고, 이를 활용하여 하천 수리특성 인자가 반영된 유속공식으로 하천유량을 산정하는 방법이다. 캐나다 알버타 대학 등에서 제공된 수리실험실 및 자연하천 수문자료를 활용하여 유량을 산정한 결과 기존 수위-유량관계곡선식에서 추정된 유량에 비해 오차가 작고 실측치에 근사하여 개선효과가 큰 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.204-204
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• 2022

하천 내에서 하상변동은 치수나 생태계에 직간접적인 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다. 하상변동의 예측을 위한 여러 가지 모델들이 존재하지만 하상변동의 양상을 직관적으로 파악하기에는 어려움이 있다. 최근 수행된 연구 결과에 따르면 하천의 수리 기하학적 형상이 부유사 농도와 유량과의 관계와 관련이 있는 것으로 밝혀졌다(Kim et al., 2018). 본 연구에서는 수리기하(Hydraulic Geometry) 이론을 이용하여 하천의 형상에 따른 유사거동과의 상관관계를 통해서 하상의 장기적 변동성을 직관적으로 유추할 수 있는 기법을 제시하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 수리기하 이론에서의 수심과 폭을 나타내는 인자들을 이용하여 하천의 형상을 넓고 얕은 하천, 좁고 깊은 하천, 중간 정도의 하천으로 분류하였으며 흐름조건을 정상류와 부정류조건으로 분류하였다. 또한 하상경사와 하상재료의 입경 분포를 고려하여 자연하천에서 존재할 수 있는 다양한 하천형상에 대해 수치모의를 진행하였다. 기존의 Manning 공식에 수심, 유속만 고려한 것이 아닌 조도계수까지 고려하여 수리기하 이론을 접목시킴으로서 유속과 수심의 수리기하적 인자로 계산된 하상전단력의 수리기하적 인자가 수치모의를 통해 구한 값과 거의 일치하는 것을 확인하였다. 하천의 형상이 넓고 얕을수록 수리기하 관계로 표현한 하상전단력 인자가 작은 값을 나타냈으며 수리기하 관계로 표현한 부유사농도인자와 하상전단력 인자가 비슷한 양상을 띄는 것이 확인되었다. 이를 통해 하천이 기하학적 형상으로부터 하상의 변동성을 유추할 수 있었다. 실제 하천에 대한 검증은 금강 수계에 있는 미호천과 갑천을 대상으로 수행하였다. 수리기하적으로 표현하였을때 갑천은 미호천에 비해 넓고 얕은 하천에 속하는데 현재까지 관측된 자료를 이용하여 두 하천의 하상변동량을 비교해본 결과 갑천이 미호천에 비해 변동량이 적었으며 이는 위의 내용과 일치한 결과를 나타냈다.

• 한국습지학회지
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• 제15권1호
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• pp.149-157
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• 2013

기존까지 건설된 보는 대부분 보의 상단으로 월류하는 월류형 보가 주종을 이루고 있다. 월류형 보의 경우 수자원의 관리의 효과와 지금까지의 많은 연구로 인한 설계, 시공 및 유지관리 방법 등이 용이 하다는 장점이 있다. 하지만 월류형 보의 특성상 보 상단부를 통해 물이 월류되는 방식이기 때문에 상류부로부터 유입된 유사가 보 하류로 배출되지 못하고, 하상이 높아지면서 저수용량이 감소되어 점차 보의 기능을 상실하게 된다. 이와 같은 토사 퇴적 및 보의 유지관리 문제를 해결하기 위해 수문을 가진 하단방류형 보가 건설되기 시작하였다. 하지만 최근 건설된 하단방류형 보의 설계상의 문제점으로 인하여 보 하류부의 하상이 세굴되고, 세굴된 하상 때문에 구조적인 문제점이 발생되고 있다. 본 연구에서는 보의 효과적인 설계 및 운영방법을 위해 월류형 보와 하단방류형 보의 흐름의 특성, 하류부 수위 변화에 따른 도수길이분석, 보 형태에 따라 단위거리당 발생되는 비에너지 손실량을 비교 및 분석하였다. 실험분석 결과 하단방류형 보와 월류형보의 상류 조건을 동일하게 유지 시 하단방류형 보에서 도수의 길이가 Fr 값(Froude number) 3.5에서 최대 2배 길게 나타났으며, 하류 수위가 증가 할수록 도수의 길이는 점차 감소하게 되었다. 단위 거리당 발생되는 비에너지 손실량 비교 분석 결과 단위 거리당 에너지 손실량이 하단방류형 보에 비해 월류형 보가 약 2배 높게 나타나는 것으로 판단되었다. 따라서 하단방류형 시설의 경우 수공 구조물의 안전을 위해 별도의 에너지 감세시설을 별도로 검토하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.93-105
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• 1993

본(本) 연구(硏究)에서 24개의 국부세굴공식(局部洗掘公式)을 이용(利用)하여 금강수계내(錦江水系內) 보청천(報靑川)에서의 교각설치(橋脚設置)에 따른 국부(局部) 세굴심도(洗掘深度)를 산정(算定)하여 서로 비교(比較) 하였는 바, 이때 24개의 국부세굴공식(局部洗掘公式)들은 무차원화(無次元化)된 공식(公式) 형태(形態)에 따라 6개의 그룹으로 구분(區分)되었다. 국부(局部) 세굴공식(洗掘公式) 적용자료(適用資料)로는 금강수계내(錦江水系內) IHP 대표측정지점(代表測定地點)인 산성, 이평, 산계 지점(地點)에 설치(設置)된 교량자료(橋梁資料)들과 실측(實測)된 하상자료(河床資料)들을 이용하였다. 하상자료(河床資料)들은 교량설치지점(橋梁設置地點)의 유향방향(流向方向)으로 좌안, 중앙부, 우안의 대표지점(代表地點)으로부터 시료(試料)를 채취(採取)하여 체가름 분석(分析)을 실시(實施)한 결과(結果)를 사용(使用)하였으며, 수리학적(水理學的) 자료(資料)로는 1982년(年)부터 1991년(年)까지 IHP 자료(資料)로 관측(觀測)된 최대(最大) 홍수위(洪水位) 및 최대(最大) 홍수위(洪水位)일때의 유속(流速)을 이용(利用)하였으며 교각자료(橋脚資料)들은 현장(現場)에서 실측(實測)된 자료(資料)를 이용(利用)하였다. 또한, 추후 보청천내(報靑川內) 교각(橋脚) 설치(設置)에 따른 국부(局部) 세굴(洗掘)을 검토(檢討)하기 위한 적절(適切)한 세굴공식(洗掘公式)을 제안(提案)하기 위하여 보청천(報靑川)과 흐름조건(條件)이 유사(類似)한 하천(河川)에서 실측(實測)된 129개의 국부세굴자료(局部洗掘資料)와 비교(比較)하였으며, 이를 통하여 Arunachalam 공식(公式), Shen-Karaki III 공식(公式), Jain-Fischer 공식(公式)이 보청천내(報靑川內) 세굴심도(洗掘深度) 산정(算定)을 위하여 비교적(比較的) 적절(適切)한 공식(公式)으로 판단(判斷)되었다. 또한 Inglis-Lacey 공식(公式)과 Shen-Karaki II 공식(公式)은 Fr의 수(數)가 0.3 이상인 비교적(比較的) 빠른 흐름에서 적용(適用)이 가능(可能)하며, Froehlich 공식(公式), Laursen I 공식(公式), Laursen II 공식(公式), Neill 공식(公式), Melville 공식등(公式等)은 Fr의 수(數)가 0.3 이하의 비교적(比較的) 느린 흐름에서 적용(適用)이 가능(可能)하고, Blench 공식(公式)이나 Inglis-Poona 공식(公式)은 Froude 수(數)에 따라 변화(變化)가 상당히 커서 적용(適用)하지 않는 것이 바람직한 것으로 판단(判斷)되었다. 또한 Sarma-Krishnamurthy 공식(公式), Ahmad 공식(公式), Coleman 공식(公式), Varzeliotis 공식(公式), Larras 공식(公式), Bata 공식(公式), Chitale 공식(公式), Venkatadri 공식(公式), Basik-Basamily-Ergun 공식(公式), U.S.G.S. 공식(公式), Shen I 공식(公式)들은 실측(實測)된 국부(局部) 세굴심도(洗掘深度)에 비하여 지나치게 적게 세굴심도(洗掘深度)를 산출(算出)하는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.2343-2348
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• 2014

지락사고 시 지락전류에 의한 전위경도 상승으로부터 인체를 보호하기 위하여 발전소의 주 접지망을 구성한다. 이를 위한 접지설계시 일반적으로 IEEE Std-80-2000(한전설계기준 2602)에 의하여 계산한다. 그러나 이는 수상환경에서 적용하기 힘들어 수상태양광의 접지저항 확보를 위한 접지기술이 명확하지 않다. 그런데 500kW 수상태양광의 모듈표면 및 금속덕트에 정전기가 발생하고 있고, 안정적인 접지확보를 위해서는 수상환경의 접지방식에 대한 구체적인 방안이 필요한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 수상환경에서 Wenner 4 전극법으로 대지저항률을 조사.분석하였으며, 현재 운영중인 수상태양광의 접지저항을 국제규격(IEEE std-81)에서 제시하는 전압강하법으로 측정 분석하여 안정적인 접지확보를 위한 수상태양광 접지방안을 제시하였다. 수면 1m 수중의 저항률이 ($126.3969[{\Omega}{\cdot}m]$) 하상의 저항률($97.5713[{\Omega}{\cdot}m]$)보다 대체로 높은 것을 측정 분석되었고, 제시한 접지앵커 접지방안은 수상태양광의 더욱 안정된 접지저항 확보를 위해 경제적으로 가장 효과적인 방법으로 판단되며, 향후 수상태양광 발전의 접지방법으로 활용될 것으로 기대된다.