• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.285-285
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• 2015

댐 및 저수지 시설물은 노후화나 안전성 미확보로 인한 파손 또는 붕괴 발생 시 하류부에 막대한 인명과 재산피해 등 치명적인 결과를 초래하게 된다. 이러한 대형 안전사고를 예방하고자 시설물의 안전관리에 관한 특별법에서는 댐 시설물을 규모별로 1, 2종 시설물로 구분하고, 이에 대해 주기적으로 안전점검 및 정밀안전진단을 실시하도록 제도화하는 한편 진단 결과에 따라 보수 보강 등의 안전조치를 의무화하고 있다. 구조물 결함에 따른 보수 보강은 보수재료와 공법 선정시 공법의 적용성, 구조적 안전성, 경제성 등을 종합적으로 검토하여 결정하여야 한다. 손상 부위에 대한 보수 보강은 제한된 예산과 인력을 효율적으로 투자하기 위해 보수재료 및 공법의 선정 뿐만 아니라 보수 보강이 이루어져야 하는 부재에 대한 우선순위를 산정하는 것이 최우선적으로 선행되어야 한다. 안전점검 및 정밀안전진단 세부지침에서는 보수 보강 대책 마련 시안전점검 및 정밀안전진단 결과를 기초로 하여 적정 재료 및 공법을 선정하고, 보수 보강의 수준 및 우선순위를 결정하도록 명시되어 있다. 하지만 우선순위 결정에 대한 가이드라인이 부재하여 불필요한 시공과 비효율적인 예산 투입으로 인해 국가예산의 낭비되고 시설물의 안전까지 위협받게 되는 경우가 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 시설물의 상태에 따른 적절한 보수 보강 필요성을 판단하고 보수 보강 수준 및 우선순위를 결정하기 위한 방법론을 개발하였다. 댐 시설물에 대한 안전점검 및 정밀안전진단의 종합평가는 평가대상 개별시설에 대하여 상태 평가 및 안전성 평가를 실시한 후 그 결과에 의해 산출된 상태평가지수와 안전성평가지수를 비교하여 평가단계별로 그 결과를 취합하여 종합평가를 실시하고 있다. 따라서 상태평가에 의해 산정된 종합평가 결과를 이용하여 개별 부재의 상태평가값 산정을 위해 하부 단계의 가중치 및 평가 지수 역산하고, 재산정된 가중치 및 평가지수를 이용하여 각 부재에 대한 보수 보강 우선순위를 산정하고자 하였다. 개발된 방법론은 점검 진단 책임기술자 및 시설물 관리주체 담당자가 댐 시설물의 개별부재에 대한 보수 보강 실시 여부를 판정할 수 있는 기준으로, 보수 보강에 대한 정책 결정시 경제성을 고려한 신뢰도 있는 기준으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.460-460
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• 2018

댐 수문학적 안전성평가는 "시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별벌(이하 시특법)"에 따른 댐시설물의 정밀안전진단의 안전성평가 중 가장 중요한 평가 항목으로 댐 시설물을 평가 수행 시 주요한 평가 항목이다. 기존의 수문학적 안전성평가는 가능최대강수량 발생 시 댐의 월류 및 여유고 확보여부에 대한 평가 여부만 판단하고 있으나, 본 연구에서는 기후변화를 고려하는 장기적 관점의 추가 평가항목을 도출하고자 한다. 현재 가능최대강수량으로 event적 평가를 수행하는 수문학적 안전성 평가에서 기존평가항목 뿐만 아니라, 기후변화 장기적 관점의 추가적인 기후영향인자를 도출하고 이를 함께 적용할 수 있는 평가 체계를 구축하고자한다. 장기적 관점의 기후영향인자라 함은 기상청에서 제공하는 기후변화 시나리오 결과에서 30년동안 장기적인 관점에서 대상 댐의 운영에 부담을 야기할 것으로 판단되는 인자를 말하는 것이며, 이때 기후변화 시나리오의 일자료를 활용하여 기후인자의 장기적 변동성을 추정하고자 하며, 이때 활용한 지표로는 월최대강수량, 연강우강도 및 댐 상태에 영향을 미칠 수 있는 최소기온을 사용하였다. 기후변화 시나리오의 불확실성을 최소화하기 위하여 월최대 강수량값을 산출하였고, 1년 동안 발생한 강우의 일수 및 강수량에 대한 영향을 고려하기 위하여 연강우강도값을 산출하였다. 또한 댐의 월류 및 여유고 확보여부 평가 시 댐 상태에 대하여 고려하기 때문에 댐의 외부상태에 영향을 주는 최소기온을 활용하여 댐별 평가를 수행하였다. 이때 2011~2040년(S1), 2041년~2070년(S2), 2071년~2100년(S3)기간으로 나누어 장기간 기후에 대한 영향 평가를 수행하여 1종 댐 시설물의 기후영향인자 값을 도출하였다. 도출된 기후영향인자를 기존 수문학적 안전성평가 항목과 함께 평가 될 수 있도록 AHP분석기법을 활용하여 각 인자에 대한 가중치를 재산출하였고, 기후영향인자를 고려하는 수문학적 안전성평가 체계를 구축하였다.

• Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.63 no.3
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• pp.34-44
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• 2021

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.322-322
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• 2019

최근 기후변화로 인한 물관리 어려움이 가중되고 있으며 대비책 마련이 시급한 실정이며, 기후변화를 고려한 댐 안전도 및 재개발에 대한 정량적인 평가방법이 요구되고 있다. 국내에서는 댐 노후화 및 기후변화 영향으로 인한 불확실한 강우패턴으로 인해 댐 붕괴사고가 증가하고 있으나 기후변화를 고려한 댐 설계기준이 반영되지 않고, 미래 불확실한 상황에서 다양한 기후변화를 고려한 수문분석결과에 제공되지 않는 실정이다. 또한, 불안전한 국내 댐들을 다양한 측면에서 진단할 수 있는 방법론이 제시되고 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 다양한 기후변화 시나리오를 고려한 수문분석을 통해 불확실한 미래 댐 유입량을 예측하고 사전에 대비해야할 수 있는 연구를 수행하고, 선진화된 댐 평가를 위해 체계적인 절차를 통해 댐 평가방법을 제시할 것이다. 국내 댐의 종합적인(경제, 환경, 정책, 수문학적 안전) 진단을 위해서 댐 평가자료에 대한 빅데이터를 구축하고, 머신러닝을 이용한 국내 댐 안전도 평가 실시하였다. 본 연구성과는 댐 재개발계획 수립을 위한 의사결정 도구로 객관적이고 정량적인 의사결정 판단자료를 제공할 것이며, 댐 붕괴로 발생하는 경제, 사회, 인명 손실을 사전에 예방할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.251-251
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• 2021

최근 기후변화로 인한 집중호우의 영향으로 홍수 시 댐으로의 유입량이 설계 당시보다 증가하여 댐의 안전성 확보가 필요하다(감사원, 2003). 이에 건설교통부(2003)는 기후변화와 댐 노후화에 대비하여 치수능력증대사업을 추진하여 댐의 홍수배제능력을 확보하였고, 환경부(2020)에서는 40년 이상 경과된 댐을 대상으로 스마트 안전관리체계 구축을 통한 선제적 보수보강, 성능개선 및 자산관리로 댐의 장수명화를 목적으로 댐의 국가안전대진단을 추진하고 있다. 이에 본 연구에서는 댐 시설(여수로)의 노후도 평가 시 활용 될 수 있는 여수로 표면손상 원인규명에 대하여 3차원 수치모형(FLOW-3D 및 COMSOL Multiphysics)을 통해 검토하고자 한다. 연구대상 댐은 𐩒𐩒댐으로 지형 및 여수로를 구축하였으며, 계획방류량(200년 빈도) 및 최대방류량(PMF) 조건에서 모의를 수행하였다. 수치모의 계산의 정확도 검토를 위하여 Baffle의 설치를 통하여 시간에 따른 유량의 변화를 설계 값과 비교하였고 오차가 1.0% 이내를 만족하는 것을 확인하였다. 여수로 표면손상의 다양한 원인 중 기존연구(USBR, 2019)를 통하여 공동침식(Cavitation Erosion) 및 수력잭킹(Hydraulic Jacking)에 초점을 두었으며 방류조건 별 공동지수(Cavitation Index)산정을 통하여 공동침식 위험 구간을 확인하였다. 이음부의 균열 및 공동으로 인한 표층부 콘크리트의 탈락현상을 가속화시키는 수력잭킹 검토를 위하여 국부모형을 구축하였고 음압력(Negative Pressure), 정체압력(Stagnation Pressure), 양압력(Uplift Pressure)의 분포를 확인하였다. 최종적으로 COMSOL Multiphysics를 통하여 압력분포에 따른 구조해석을 수행하여 폰 미세스(Von Mises) 등가응력 및 변위를 검토하여 콘크리트의 탈락가능성을 확인하였다. 본 연구는 여수로 공동부 및 균열부에서의 손상메커니즘을 확인할 수 있는 기초적인 연구이지만 향후에는 다양한 지형조건 및 흐름조건에서의 압력분포 분석 및 유체-구조물 상호작용(Fluid-Structure Interaction, FSI)모의를 수행한다면 구조물 노후도 및 잔존수명 평가에 필요한 손상한계함수 도출이 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.298-298
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• 2019

과거에 경험하지 못한 집중호우가 빈번하게 발생하고 규모가 큰 태풍의 내습이 발생하고 있다. 2018년 7월23일 발생한 라오스 댐붕괴 발생으로 인해 6,600명의 이재민이 발생하였으며, 2008년 중국 쓰촨성 지진에 의해 댐 수백개가 균열이 발생하는 위험한 상황에 이르는 등 댐 붕괴에 따른 대규모 재난의 위험상황은 항시 존재하고 있다. 는 상황에서 댐의 붕괴에 대한 많은 연구가 진행되었다. 이러한 댐 붕괴 상황에 대한 대비책으로 저수지 댐의 안전관리 및 재해예방에 관한 법률 제3조와 자연재해 대책법 제37조에 총저수용량 30만톤 이상의 저수지에 대해 비상대처계획 수립을 하도록 되어 있다. 최근 경주와 포항에서 발생한 규모 5.4이상의 지진이 발생하여 지진에 의한 재난의 위험이 가중되고 있는 상황에서 지진에 의한 댐붕괴에 대한 적절한 시나리오와 분석이 필요하다. 지금까지의 지진붕괴에 의한 EAP의 작성은 단순히 만수위 상태에서 댐의 붕괴시간이 급격히 붕괴되어 범람되는 분석을 하였다. 그러나 지진에 의한 댐의 붕괴에 이르는 지진의 규모는 댐 주변의 건축물, 교량, 심지어 대피소도 붕괴 및 범람에 안전할 수 없는 상황에 이르게 될 것이다. 그러나 현재의 EAP는 단순 범람만을 통해 위험도를 나타내는 것으로 작성되어 있어 이에 대한 수정이 필요하다. 본 연구에서는 지진에 의한 댐 붕괴 EAP 작성시 고려되어야 할 건물의 노후도, 교량, 공공시설물 등이 붕괴될 위험을 판단하고 이에 따른 범람도면의 작성과 시나리오가 작성되어야 한다. 이를 위한 행정안전부에서 제시된 지진 시 댐 붕괴 조건에서 고려되어야 할 시나리오의 구성요소에 대해 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.440-440
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• 2022

1970년대부터 집중 건설 된 우리나라의 다목적댐, 홍수조절댐, 용수전용댐 등의 대형 국가 수자원시설물들의 '고령화'가 급속히 진행되어 수리구조물에 대한 안정성을 주기적으로 파악할 수 있는 정밀안전모니터링 체계 구축이 시급한 시점이다. 주기적인 정밀안전모니터링 방법들 중에는 위성 등을 활용한 원격관측 기술들이 최근 시도되고 있다. 위성 영상레이더(SAR; Synthetic Aperture Radar)는 마이크로파 대역의 전자기파를 송·수신하는 능동센서로 날씨 및 주·야간에 영향을 받지 않고 지표면 관측이 가능한 장점이 있다. 특히, 고정산란체 영상레이더 간섭(PSInSAR; Permanent Scatterer Interferometry SAR)기법은 영상레이더 영상에서 긴밀도(coherence)가 상대적으로 높은 수자원시설물과 같은 고정산란체의 위상(phase) 정보를 이용하여 mm급의 측정민감도로 시계열 변위 분석이 가능하다. 또한, 여러 장의 InSAR 영상을 생성하였기 때문에 DEM 오차, 위성궤도 오차, 대기 성분에 의한 지연 오차 등을 보다 정밀하게 제거할 수 있는 장점이 있다 본 연구에서는 국내 중대형 수자원시설물의 정밀안전모니터링을 위하여 고정산란체 영상레이더 간섭 기법을 영암금호방조제, 영주댐, 소양강댐 등에 적용하여 시계열 변위 분석을 수행하였다. 2014년 11월부터 2022년 3월(현재)까지 획득된 Sentinel-1 SLC(Single Look Complex) 위성자료의 상승(Ascending) 궤도 126장 및 하강(Descending)궤도 187장을 각각 활용하였다. 두 위성궤도를 모두 활용하여 수직, 수평 변위 등 3차원 분석을 수행하였으며, 특히 소양강댐 GPS 관측 자료와 정확도 검증에서 연평균 2mm의 RMSE를 보였다. 이를 통해 위성 원격탐사 기술로도 댐, 보, 방조제와 같은 수자원시설물에 대한 시계열 변위 분석을 통한 댐 안전관리가 가능함을 보여주고 있다. 2025년 발사될 국내 C-밴드 SAR 탑재 수자원위성 개발을 통해 한반도 재방문주기를 단축시킴으로써, 한반도 전역의 수자원시설물 정밀안전진단체계 구축이 가능할 것으로 기대된다.

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.8 no.4
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• pp.43-50
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• 2004

A large concrete dam, of which construction work had not been continued for more than 20 years because of social problem, was investigated with emphasis on its seismic performance. Mechanical properties of the concrete dam material were estimated by performing uniaxial compression tests for obtained the samples from dam body. Borehole image Processing System (BIPS) was used to investigate the susceptible faults developed in the interface between old an new concretes. Using the results of several laboratory and field tests earthquake response analysis for the dam were done, The results of such investigation show that its physical and mechanical conditions are in a good condition, and the results earthquake response analysis imply that the dam, even it consists of two different concretes, show good seismic performance.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.35 no.4
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• pp.5-14
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• 2019

The typical four conditions related to internal erosion were set from the results of the regular dam safety inspection for 17,500 dams, and a questionnaire survey was conducted for dam safety experts to quantify these four typical current dam conditions with scores between 0 and 10, respectively. In addition, we proposed 'possible score range' for each condition to minimize the decision limits for dam managers to quantify dam conditions while helping to quantify various dam conditions except 4 representative conditions. A case study based on 'quantified score' and 'possible score range' for each condition showed that this method consistently reflects the dangerousness of the dam and provides a reasonable probability of failure. This helps to overcome limitations of dam rating determination by weighted average, and it will help to evaluate dangerous dams as dangerous dams.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.35 no.6
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• pp.651-664
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• 2002

The main purposes of dam safety assessment are to predict risk of an existing dam and to reduce the identified risks reasonably. This study determined the risks of an existing dam for each different dam breach scenario using risk analysis. In addition, the application of risk analysis in the dam safety assessment made possible to compare and evaluate a variety of alternatives that may reduce risk of an existing dam with respect to the possibility of dam failure and economic efficiency, On the ground of the risk analysis results, the dam safety analysts can obtain better understanding and more information regarding the risk of and existing dam and recommended alternatives. Decision-makers will be able to manage risk of an existing dam efficiently by spending their affordable money and resources on the alternatives that are expected to reduce the risk of an existing dam practically.