• 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 2016년도 학술발표회
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• pp.152-152
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• 2016

최근 기후변화의 영향으로 장마, 태풍 등 극한사상의 발생빈도와 강도가 비정상적인 증가 추세를 나타내고 있으며, 여름철 국지성 호우로 인한 농경지 및 도심 저지대 지역의 침수 피해가 발생하고 있다. 침수 피해에 대한 대책 마련을 위해서는 수공구조물 설계 기준을 초과하는 호우에 대한 홍수 영향을 분석할 필요가 있으며, 기후변화에 따른 강우자료의 변화 특성을 파악하기 위해서는 비정상성 (Non-Stationary) 가정이 수반되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 비정상성 빈도해석을 통해 중소하천을 대상으로 부정류 해석을 실시하고 미래 침수특성을 분석하고자 한다. 연구대상지는 상습 침수지역이 위치한 중소하천을 선정하였고, 각 유역에 가장 인접한 기상관측소로부터 강수량 자료를 수집하였다. 강수량 모의 자료는 국립기상과학원에서 제공하는 해상도 12.5 km의 지역 기후변화 시나리오를 이용하여 구축하였다. 구축한 강수량 자료는 정상성 및 비정상성 빈도해석을 각각 수행하였으며 비정상성 빈도해석 방법으로는 누적평균 방법 및 이동평균 방법을 적용하였다. 유역 유출량은 실무에서 설계홍수량 산정에 널리 이용되고 있는 HEC-HMS 모형으로 산정하였다. 유출량과 하천기본계획의 하천단면 측량자료를 1차원 부정류 해석 모형인 HEC-RAS 모형에 입력하고 부정류 해석을 실시하여 하천 홍수위를 모의하였다. 본 연구의 결과는 상습 침수 지역의 침수 피해에 대한 관리 대책을 수립하는데 기초자료로 사용할 수 있을 것을 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권5호
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• pp.455-464
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• 2012

이 논문에서는 관망시스템의 수격압 현상을 모의하기 위해서 합성 부정류 마찰 모형을 개발하였다. 부정류 마찰항을 고려하기 위한 방법으로 빈도 의존 마찰항과 순간 가속도 기반 마찰 모형을 합성하였으며, 특성선 방법을 모형 개발의 기반으로하였다. 관망에서의 부정류 모형으로 가장 널리 쓰이는 Zielke의 마찰항 모형과 Ramos의 마찰항 모형들과 종합적인 비교를 수행하였다. 모의 결과를 검증하기 위해서 고빈도로 수압을 측정할 수 있는 자료 획득체제를 구비한 관망시스템을 구축하였다. 정상상태에서 밸브 급폐로 야기된 수격압의 수압 시계열을 2가지 Reynolds수에서 확보하였다. 모의결과는 pilot 관망체제에서 확보한 실험 자료와 비교하였다. 부정류 마찰항 모형의 매개변수 보정을 위해서 시행착오 방법이 도입되었으며, 부정류 마찰항들을 비교한 결과는 수격압에서 수압이 감쇄되는 과정에 대한 전반적인 이해를 돕고자 하였다. 이와 같은 결과는 관망의 천이류를 적절히 예측하는데 부정류 마찰항의 적절한 고려가 필수적인 부분임을 알려 주고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2B호
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• pp.169-175
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• 2008

교각 국부세굴에 있어서 세굴발생에 주요한 역할을 하는 마제형 와의 부정류적 특성을 수리실험을 통해 규명하였다. 이를 통해 교각 전면에서 발생하는 유사이송에 관한 물리적 이해를 도모하고자 하였다. 본 연구에서 kaolin 점토를 이용한 흐름의 가시화를 통하여 마제형와의 부정류적 특성을 관찰하였고, 음파 도플러 유속계(ADV)를 이용하여 유속과 난류 특성을 측정하였다. 교각 전면부 상류방향 한 지점에 대해서 세굴 발생 전과 평형세굴심 도달 후의 유속 및 난류 성분을 측정하여 비교 해석하였다. 세굴 발생전 바닥 전단응력이 평형 세굴심 도달 후의 값보다 4배정도 크게 나타났는데, 이는 마제형와의 부정류적 거동이 세굴공을 형성하는 초기 단계에 주요한 역할을 하는 것임을 말해 준다. 그러므로, 본 연구를 통하여 속도 변동 성분의 이정 분포는 마제형 와의 중요한 특성 중의 하나임을 알게 되었고, 이러한 마제형 와의 부정류적 특성은 교각 주위의 흐름 구조와 세굴 현상간의 관계를 이해하는 주요한 인자임을 알 수 있게 되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제6권4호
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• pp.47-58
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• 2005

지하공간의 효율적인 이용을 위하여 여러 분야에서 활발한 연구와 개발이 이루어지고 있으며 최근 들어 해안지역의 대심도 굴착을 통한 지하공간 활용방안에 관한 연구와 시공이 지속적으로 이루어지고 있다. 해안지역 및 매립지반의 침투류 거동은 조위영향에 의한 부정류 흐름이 발생되므로 부정류 흐름해석의 지배인자인 불포화토의 함수특성에 대한 연구가 요구된다. 본 연구에서는 불포화 함수특성에 따른 대심도 굴착지역의 침투류 거동을 분석하기 위하여 해안 준설매립지역 토사에 대한 함수특성시험을 수행하였으며, 불포화 함수특성에 따라 침투류 해석을 수행하여 실제 계측된 침투유량과 비교 분석하였다. 해안 매립지 토사에 대한 함수특성시험 결과 및 함수특성 계수에 대한 분석결과, Fredlund and Xing의 경험방정식이 해안 매립지반 토사에 대하여 높은 정확도로 실험결과 값을 나타내었다. 함수특성을 고려한 침투해석 결과, 부정류해석 결과가 정류해석 결과에 비하여 양수시험 결과 및 실제 계측된 용수량과 근접한 침투유량이 도출되어 해안 준설매립지반과 같이 불포화토 특성이 지배적인 지반에 대해서는 함수특성을 고려한 부정류 침투해석을 적용하여야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권4호
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• pp.389-400
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• 2013

이 논문에서는 관망시스템의 마찰항을 보정하기 위해서, 부정류 마찰 모형과 Levenberg Marquardt 방법을 합성하였다. 부정류 마찰항을 고려하기 위한 방법으로 빈도 의존 마찰항을 사용하였으며, 특성선 방법을 모형 개발의 기반으로 하였다. 최적화에 필요한 Hessian과 Jacobian 행렬을 구하기위해서 수압을 직접 마찰항에 미분한 항을 계산하였으며, 특성선 방법상에서의 다양한 수압과 유량에 대한 마찰계수의 민감도를 수식으로 유도하였다. 간단한 관망을 가정한 뒤, 갑작스런 밸브의 거동으로 도입된수압의 시계열을 확보하였고, 이를 이용하여 정상류 마찰 모형과 부정류 마찰모형의 마찰항 보정을 수행하였다. 제안된 방법과 진화 연산 알고리즘의 마찰항 수렴거동을 비교하였으며, Leveberg Marquardt 방법의 안정적이고 신속한 수렴결과를 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1277-1281
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• 2007

1차원 수치해석망은 수위관측소와 우량관측소를 경계로 광역모형을 구성하고 HEC-RAS를 이용하여 부정류 해석을 실시하였다. 그 결과로 얻은 유량과 수위자료는 2차원 해석 모형인 RMA-2의 경계조건으로 적용하였다. 또한 수치지형도를 이용하여 2차원 격자망을 구성하고 RMA-2를 적용하여 수리특성을 분석하였다. 광역모형의 구성에 의한 HEC-RAS 부정류 해석 결과 제방설치 전과 후의 수리특성의 변화는 그리 크게 나타나지 않았다. 또한 RMA-2 해석 결과 계획홍수량 초과하는 홍수에서 대상유역에서 제방설치 전과 후의 변화는 통수단면적의 감소에 따른 빠른 흐름과 수위의 변화를 가져왔으나 그 크기는 현저하지 않음을 보여준다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1088-1092
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• 2006

낙동강은 대표적인 수지상 하천망의 형태로서 댐 방류량, 낙동강 하구언의 수위조절, 지류 유입량, 비점원 유입량 등 계산영역 경계에서의 비정상상태의 수리조건과 수질관리 계획에 의해 일률적으로 오염이 부하되는 정상상태의 수질조건이 공존하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 부정류 수질해석의 선행연구로 갈수기 및 저수기에서 안정한 해를 제공할 수 있는 부정류 수리모형을 개발하였으며, 낙동강에서 실측된 유량자료를 활용하여 개발된 모형의 적용성를 검증하였다. 또한 기존 범용 부등류 수질모형의 수리해석 결과와 비교하여 부정류 수리해석의 필요성을 확인하였다. 낙동강 물환경연구소에서 2004년, 2005년 환경기초조사사업의 일환으로 실측한 유량자료에 의한 본 모형의 모의결과, 동적 저유량의 낙동강 본류 유량 변동 특성을 정확히 모의하고 있는 것으로 판단되었으나 기존 정적 수질 모형에 의한 해석결과는 실측유량, 유속과 수리수심 등에 있어서 동적 해석 결과와 차이를 보이고 있으며, 이는 오염물의 종방향이송과 종확산계수 및 재포기계수 산정에 큰 영향을 미치는 유속, 수리수심 등의 수리량이 실제값과 상이하게 계산되어 수질해석의 불확실성을 가중시키는 결과를 도출하게 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.240-244
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• 2019

본 연구에서는 2차원 수치모형(Nays2DH)을 적용하여 금강 상류에 건설된 세종보를 중심으로 보 개방 후에 홍수량 변화에 의한 하도의 지형변화 과정을 분석하였다. 수치모의를 위한 홍수량은 금남수위표에서 2018년 1월부터 2018년 12월까지 각 시간별 유량을 일반화(normalizing) 하여 하였다. 부정류 홍수량은 2018년 7월의 홍수량 $3,341m^3/s$을 적용하였으며, 부정류의 첨두유량($3,341m^3/s$)이 발생시간은 28시간이고 유출량은 $108.1m^3/s$으로 설정하였다. 수치모의 시간은 120시간으로 설정하여 사주의 발달, 이동, 사주의 형상 및 하도 지형변화를 분석하였다. 첨두유량은 $2,281m^3/s$, 2차 첨두유량은 $3,515m^3/s$, 3차 첨두유량은 $4,259m^3/s$으로 각각 26시간, 107시간, 200시간 동안 발생하는 부정류를 적용하였다. 수치모의 구간은 세종보를 중심으로 상하류 6.5 km 구간을 설정하였으며, 보는 완전히 개방된 것으로 설정하였다. 단일 홍수가 유입될 때 보다, 3개의 홍수가 연속으로 유입될 때에는 보 상류에서 사주의 크기가 크고, 사주의 수가 증가하며, 저수로의 변화가 다양하였다. 흐름이 집중되는 구간에서 하상은 깊게 세굴 되어 하천구조물의 안정과 주의가 필요하다. 그러나 하도의 다양성과 역동성이 크게 개선되는 특성을 보여주었다. 하상의 종방향 특성을 고려할 때, 세종보 하류에서는 하상고가 상승하는 특성을 보여 주었으나, 하상고가 불규칙한 특성을 보여주었다. 이는 단일홍수에 비해하여 하도의 역동성이 큰 것을 의미한다, 사주의 이동속도는 1차 첨두유량일 때 가장 빠르게 나타났지만, 이후 2차 및 3차의 유량이 더 많았지만 사주의 이동속도가 감소하였다. 보를 완전개방 하였을 때는 흐름이 안정화 되어 이동속도 변동폭이 작아졌다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1164-1168
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• 2005

최근에 홍수범람도나 재해지도를 작성하는 등 하천에 대한 범람해석의 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다. 1차원 하천범람해석은 홍수위를 산정하고 지리정보시스템을 이용하여 범람구역을 작성하는 경우가 일반적으로 적용되고 있다. 본 연구에서는 ArcView를 이용하여 광양항 유역특성에 대해 조사하고 홍수범람을 예측하기 위해 HEC-GeoRAS 및 HEC-RAS를 이용하여 홍수범람지역 및 수리특성을 분석하였다. 광양항 지역특성인 조석 및 다수의 유입지류가 존재하는 조건을 고려하기 위해 HEC-RAS 부정류 모의을 이용하여 수위를 분석하였다. 또한 기존 수치지도와 현 상태를 재측량한 성과를 합성하여 지형자료를 추출하여 지형적 오차를 방지하였다. 본 연구에서 1차원 하천 부정류 모의 결과는 각 측점에 대해 시간대별로 수리특성을 계산하였으며 최대수위는 EL. 3.05m로 산정되었다. 또한 유속과 유량이 음(-)의 값을 갖는 경우에 흐름 방향이 역전되므로, 측점 4040.969에서 흐름이 분기되는 것으로 판단되었다. 또한 대상구간에 대한 홍수범람해석을 HEC-GeoRAS 후처리과정을 이용하여 각 측점에 따라 시간별대로 산정하였다. 일부 하천구간 및 저지대의 경우에 침수되는 것으로 표시되었으며, 이것은 1차원 범람해석상의 한계로 판단되었다.