• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1696-1700
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• 2010

현재 국내에서 적용하고 있는 관내 최대유속기준 3.0m/s의 타당성을 평가하고자 SWMM 모형을 이용하여 최대유속 적용기준에 대한 우수관거 수리분석 연구를 수행하였다. 강우시 모니터링 지점의 우수유입에 따른 관내 실측결과와 검 보정을 통하여 모형을 구축하였으며, 설계빈도(10년 빈도) 홍수 유입시 관내 수리특성을 분석하였다. 관 최적 설계안 수립을 위한 관거 모델링 수행을 통해 관 경사, 조도계수 변화에 따른 관내 최대유속 민감도 분석을 수행하고 최대유속 기준 변화에 따른 최적설계안을 제시하였다. 일반적으로 우수관거 수리계산시 실무에서는 MAKESW 프로그램을 사용하고 있다. 본 연구에서는 MAKESW가 반영하지 못하는 호우시 관거내 유속, 유량변화 시계열을 SWMM 모형을 통하여 우수관거 수리분석을 수행하였다. 실제 사업지구의 경우 MAKESW를 이용하여 설계된 관내 최대유속이 3.0m/s 이하 일지라도 월류, 압력류, 배수영향을 종합적으로 고려하는 SWMM 모형의 수행결과는 일부 관거에서 설계기준 이상의 유속이 발생하는 것으로 나타났다. 설계빈도 홍수량 유입시 관 경사, 조도계수 변화에 따른 관거 내 최대유속 민감도 분석을 수행한 결과, 관 경사가 5‰ 증가할 때 관내 최대유속은 약 4~26% 증가했으며, 관경사가 완만한 경우 관 경사 증가에 따른 최고유속의 증가 민감도는 더 커졌다. 관 조도계수에 따른 최고유속 분석결과 관 조도계수가 0.005 커질 때 최고유속은 약 30% 증가하는 것으로 분석되었다. 현재 국내의 최대 유속기준을 준수하려면 규정보다 훨씬 많은 맨홀 또는 암거의 낙차공을 설치해야 하기 때문에 공사비 증대를 초래할 수 있다. 아직 기본적인 연구단계지만 본 연구결과와 보완연구를 통하여 최적의 관내 최대유속 기준조건을 우수관거 설계계획에 반영한다면 공사비 절감, 공기단축 등의 효과가 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권spc1호
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• pp.1295-1303
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• 2022

안정적인 수도 공급을 위한 상수도관망의 역할이 더욱 주목받음에 따라 비정상 상황에 대한 신속한 탐지와 적절한 대처 역시 중요시되고 있다. 장치에 의존한 탐지기법 등 기존의 방법론에는 한계가 존재하므로 데이터를 이용한 모델 기반의 방법이 개발되었다. 하지만 상수도관망 내 측정 데이터는 불확실성을 가져 실제 사용량과 다르다. 따라서 본 연구에서는 기계학습 방법의 하나인 인공신경망 모델을 이용하여 상수도관망 압력값을 예측함에 있어 데이터 불확실성의 영향을 조사한다. 정규분포를 따르는 임의의 값을 고려하여 데이터에 측정치 오류를 형성하고 측정치 오류 여부 및 종류에 따라 총 9가지 데이터를 인공신경망 모델을 통해 예측해 경향성을 비교한다. 분석을 통해 데이터 불확실성이 증가할수록 모델 성능이 감소하며, 출력데이터의 측정치 오류가 모델 성능에 미치는 정도가 더 큼을 확인하였다. 특히 입력데이터와 출력데이터의 측정 오차 크기가 동일한 경우 예측 정확도는 각각 72.25%, 38.61%로 큰 차이를 보였다. 따라서 ANN 모델 예측 성능 향상을 위해서는 입력 데이터보다 출력데이터인 주절점의 측정 오류 크기를 줄이는 것이 중요하다.

• 한국물환경학회지
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• 제32권4호
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• pp.367-374
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• 2016

In this study, the RDII impact on sewer designing in the upstream monitoring area (A site) was considered. Based on the long-term (1/1/2011~12/31/2011) rainfall and flow data consisting of 10-min interval sampling in the nearby design area (B site), the maximum RDII/DWF ratio was selected. The sewer network system at B site was evaluated by the Manning equation. Scenario 1 considering the hourly maximum flow with respect to the flow velocity showed that none of the sewer pipes satisfied the minimum flow velocity condition (0.6 m/s), and 40 pipes did not achieve half of the velocity condition. In scenario 2 considering I/I, 1 the pipes satisfied 0.6 m/s, and 35 pipes showed 0.3 m/s. Scenario 3 reflected the effect of RDII. Velocities in 26 pipes were less than 0.3 m/s, and 4 pipes satisfied the velocity condition. With respect to the allowance rate, 17 pipes were shown to have more than 99%, and none of the pipes satisfied less than 95% of the allowance rate in scenario 1. In scenario 2, 17 Ed: Per the Table pipes showed more than 99% and one pipe showed less than 95%. In scenario 3, 16 pipes showed more than 99% of the allowance rate, and 19 pipes showed less than 95%. Based on these results, it is predicted that deposition would occur due to the slow flow velocity; however, capacity would not be a problem.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.521-521
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• 2023

지방상수도의 관 파손사고 감지 및 누수관리 방법에는 블록시스템 구축을 통한 소블록별 야간최소유량 감시방법이 가장 대표적이다. 야간최소유량은 새벽 2시와 4시 사이의 인구 활동 비율이 가장 낮은 새벽 시간대에 소블록에 공급된 유량을 의미하며, 대부분 유량 성분은 누수량일 것이라는 가정에서 출발한다. 그러나 아파트 중심의 주거 형태를 보이는 도심지의 경우, 새벽 시간대에도 다량의 물수요가 비정기적으로 발생하고 있어 관망의 이상 여부를 감시하기 위한 관리기준으로서 야간최소유량을 이용하기에는 높은 일간 변동성에 따른 한계가 있다고 할 수 있다. 즉, 야간최소유량은 관 파손사고 발생의 감시보다는 관로 연결 또는 급수전 분기 부위에서 발생하는 미량의 누수가 수개월에 걸쳐 누적되는 장기추세를 분석하여 누수탐사반의 투입 시점을 결정하기 위한 근거를 제시하기 위한 목적으로 사용되며, 아직까지 관 파손사고의 발생은 자체적인 감지보다는 민원에 의해 인지되는 경우가 많다. 최근, 스마트관망 구축사업(SWM) 등을 통해 관 파손 및 누수 감지를 위한 청음식 누수감지센서가 소블록 내 도입되고 있으나, 초기 시설투자에 큰 비용이 수반되며 주변 소음과 배터리 전원방식의 한계로 인하여 새벽 시간대에만 분석이 제한적으로 적용되는 경우가 많아 이 역시도 상시적인 관 파손사고의 감시기술이라 보기는 어렵다. 본 연구에서는 소블록 유입점에서의 유량·압력과 소블록 내에 설치된 대수용가 스마트미터, 그리고 사고감지를 위한 수압계 사이의 평상시 수리적 균형을 학습한 DNN(Deep Neural Network) 모델을 이용하여 관 파손사고를 실시간 감지하는 모델 개발연구를 수행하였다. 모델은 관 파손사고 감지를 위한 수압계의 최적 위치와 대수를 결정하기 위한 모듈과 관 파손사고 감지모듈로 구성되며, 1개 소블록 Test-Bed를 구축하여 모델을 생성하고 PDD 관망해석 모델을 통해 생성된 가상의 사고에 대한 감지 여부로서 개발 모델의 감지성능을 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.651-655
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• 2009

본 연구에서는 컷 집합(cut set)개념과 파이프의 부정류를 위한 수치해석 결과를 이용하여 상수관망의 불능 확률을 정량적으로 산정하는 신뢰성 해석이 수행되었다. 특히 상수관망에서 중요한 운용형태의 하나인 밸브의 개폐효과에 따른 효과를 통하여 불능확률이 산정되었다. 먼저 부정류 수치해석을 위해서 작은 상수관망을 만들고 여러 가지 시나리오를 재현하였다. 이때 부정류 해석을 위해서 특성선법(the method of characteristics)모형이 사용되었다. 밸브의 개폐에 따라서 여러 가지 형태의 부정류가 발생되고 발생된 부정류를 상수관망의 불능확률을 크게 증가시킨다. 상수관망에서 컷 집합을 추출하여 기준지점에 배출유량(demand)가 도달하지 못할 확률을 불능확률로 규정하여 정량적으로 산정한다. 이를 위해서 컷 집합의 총 유량을 시간에 따라 평균하여 COV를 불능확률 산정에 이용한다. 부정류로 인한 파이프 유량의 변동이 심할수록 COV는 증가하고 결국은 컷 집합의 불능확률은 증가하게 된다. 그리고 똑같은 상수관망에 에너지 감쇠장치인 조압수조가 설치되어 부정류 압력파(pressure wave)를 크게 감소시켰을 때 불능확률을 비교하였다. 조압수조와 같은 압력감쇠장치가 상수관망의 부정류 효과와 불능확률을 크게 저감시키는 것을 알 수 있었다. 또한 신뢰성 해석 결과로부터 부정류가 불능확률을 급격히 증가시킨다는 것을 확인하였다. 따라서 부정류 효과를 고려한 신뢰성 해석은 상수관망의 운용, 관리, 감독, 그리고 설계와 계획을 위해서 필수적이라 할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1235-1239
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• 2009

우리나라는 유로연장이 짧고, 경사도가 심하며, 산업화가 진행되면서 무분별한 개발로 인해 불투수층 면적이 많고, 이상기후로 인한 국지성 호우로 인해 소규모 지역의 피해가 심각한 실정이다. 따라서 피해를 줄이기 위해서는 소규모 지역의 정확한 데이터베이스 구축과 정확한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 합리식과 절점유출형 해석법을 통하여 STORMCAD 모델과 비교 분석하여 모델의 적용가능성을 검토 하였다. 분석 방법은 합리식을 이용한 유역의 유출량은 강우강도 10분에 1.90($m^3$/sec), 1.92($m^3$/sec), 60분에 0.82($m^3$/sec), 0.87($m^3$/sec)로 STORMCAD가 조금 높게 나 타났지만, 큰 차이를 보이지 않았다. 각 절점 결과에서 다소 차이를 나타내는 절점이 있지만 대부분 비슷한 유출 형태를 보였다. TR-55방법을 이용하여 관의 유속을 분석한 결과는 TR-55가 STORMCAD에 비해서 높은 값을 나타내었다. 이는 절점 사이의 간격을 줄이거나 경사도를 완만하게 함으로써 차이를 줄일 수 있을 것으로 판단 된다. 연구결과 STORMCAD 모델을 이용하여 계산된 모의 결과 값이 큰 이론적인 값과 큰 차이를 보이지 않으므로 실무에서도 유용하게 적용 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.142-142
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• 2021

An arbitrary representation of an urban drainage sewer system was devised using a geographic information system (GIS) tool in order to calculate the surface and subsurface flow interaction for simulating urban flood. The proposed methodology is a mean to supplement the unavailability of systematized drainage system using high-resolution digital elevation(DEM) data in under-developed countries. A modified DEM was also developed to represent the flood propagation through buildings and road system from digital surface models (DSM) and barely visible streams in digital terrain models (DTM). The manhole, sewer pipe and storm drain parameters are obtained through field validation and followed the guidelines from the Plumbing law of the Philippines. The flow discharge from surface to the devised sewer pipes through the storm drains are calculated. The resulting flood simulation using the modified DEM was validated using the observed flood inundation during a rainfall event. The proposed methodology for constructing a hypothetical drainage system allows parameter adjustments such as size, elevation, location, slope, etc. which permits the flood depth prediction for variable factors the Plumbing law. The research can therefore be employed to simulate urban flood forecasts that can be utilized from traffic advisories to early warning procedures during extreme rainfall events.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.1-7
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• 2009

최적의 우수관망 설계를 위한 기존의 연구 모형들은 관경, 관 경사 등을 포함한 관거의 설계에 있어서 설계 강우에 대하여 최소의 비용을 목적으로 하여왔다. 그러나 이러한 모형들은 우수관망 관거 내 흐름의 중첩효과에 대한 고려는 하지 않고 있다. 관거 내 흐름의 특성은 관경, 관 경사 등에 따라서 달라지며 특히 관망의 구성이 달라짐에 따라서 크게 영향을 받는다. 본 연구에서는 우수관망을 구성함에 있어서 관거 내 흐름을 분산시키고 제어함을 목적으로 하고 있다. 이것은 관망 구성에 따른 관거 내 흐름의 중첩효과를 제어함으로써 가능하며, 이러한 흐름의 제어를 통하여 우수관망에서의 내수침수 위험도가 저감될 수 있다. 본 연구에서는 맨홀간 관거의 연결 방향을 조정함으로써 관내 유입량을 분산시키고 그 결과로서 유출구에서의 첨두 유출량은 저감되도록 우수관망을 구성하였다. 이때 관망 내 흐름에 대한 수리학적 분석은 SWMM(Storm Water Management Model)을 본 모형과 연계 구성함으로써 가능하였다. 관망 구성에 따른 내수침수 위험도의 저감을 검증하기 위하여 본 연구에서는 서울시 가락 배수분구의 현재 구성된 관망에 대하여 유출구에서의 첨두 유출량을 최소화하기 위하여 맨홀간 관거의 연결 방향을 변화시켰으며, 그 결과 30분 지속시간의 설계빈도 강우에 대하여 유출구 첨두 유출량은 약 20% 감소하였다. 또한 수정된 관망 구성은 설계빈도를 초과하는 강우에 대해서도 월류량 발생량이 저감되는 결과를 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.396-396
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• 2015

Frequent urban floods affect the human safety and economic properties due to a lack of the capacity of drainage system and the increased frequency of torrential rainfall. The drainage system has played an important role in flooding control, so it is necessary to establish the effective countermeasures considering the connection between drainage system and surface flow. To consider the connection, we selected SWMM5 model for analyzing transportation capacity of drainage system and FLUMEN model for calculating inundation depth and time variation of inundation area. First, Thiessen method is used to delineate the sub-catchments effectively base on drainage network data in SWMM5. Then, the output data of SWMM5, hydrograph of each manhole, were used to simulate FLUMEN to obtain inundation depth and time variation of inundation area. The proposed method is applied to Sadang area for the event occurred in $27^{th}$ of July, 2011. A total of 11 manholes, we could check the overflow from the manholes during that event as a result of the SWMM5 simulation. After that, FLUMEN was utilized to simulate overland flow using the overflow discharge to calculate inundation depth and area on ground surface. The simulated results showed reasonable agreements with observed data. Through the simulations, we confirmed that the main reason of the inundation was the insufficient transportation capacities of drainage system. Therefore cooperation of both models can be used for not only estimating inundation damages in urban areas but also for providing the theoretical supports of the urban network reconstruction. As a future works, it is recommended to decide optimized pipe diameters for efficient urban inundation simulations.

• 복합신소재구조학회지
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• 제5권2호
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• pp.26-31
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• 2014

숭례문과 같은 목조 구조물에서는, 소화(消火)가 지붕내부에서 발생하는 경우, 기존 소화장비로 소화가 불가능하여 지붕구조를 해체하기 전에는 소화가 거의 불가능해진다는 문제점이 있다. 본 연구에서 제안하는 경사진 직선 파이프배치에 의한 지붕에 매설된 자동소화장치는 고 건축물(古建築物)의 내부에서 발생한 화재를 신속하고 효과적으로 진압하기 위한 것이다. 본 자동 소화장치는 화재 검출기의 검출 신호에 의해서 다수의 직선 파이프로 소화배체를 공급하여 화재 발생시 소화작동을 하는 소화 시스템을 구비하는데, 건축물의 지하 또는 별도의 장소에 각종 소화 기기들이 위치되고 배관을 통하여 상기 직선 파이프에 소화수 또는 소화 가스를 제공한다. 건축물의 지붕 내부에 구비된 적심상에 다수의 직선 파이프들이 배치되고, 적심 구멍에 스프링클러가 배치되며, 건축물의 실내에는 화재 감시 카메라 또는 열감지 센서와 같은 화재 검출기들이 배치 된다. 소화 수에 의한 화재 진압에 선행하여 상기 메인 파이프와 직선 파이프에는 하론 가스와 같은 소화 기체가 충전되도록 하고, 화재 발생시 이와 같은 하론 가스가 먼저 스프링 클러를 통하여 분사되도록 한 다음, 하론 가스의 소모완료시 자동으로 가압수 장치로 전환되도록 밸브계통을 자동제어 할 수 있다. 또한 직선 파이프들은 지붕을 다수의 구역으로 나누고, 그 구역에 맞추어 구역 별로 소화 수가 공급되도록 하여 메인 파이프를 설치하고, 이에 직선 파이프들을 연결하고 있기 때문에 화재 진압시 다량의 소화 수를 일시에 공급할 수 있고, 그에 따라서 귀중한 문화재산의 신속한 자동 소화가 가능해진다.