• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1488-1492
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• 2007

현재 도시화로 인한 유출량의 증가 및 도달시간의 단축은 도시 재해의 한 원인이 되고 있으며 그에 따라 수공구조물에 대한 적정 설계가 필요하다. 하지만 계획단계에서부터 설계에 필요한 값을 예측하기는 매우 어려운 실정이다. 더구나 개발로 인해 매개변수가 변화함에 따라 유출 영향 분석이 어려울 뿐 아니라 이에 따른 연구가 미흡한 실정이기 때문에 모형매개변수의 민감도 분석을 통해 유출영향 분석 및 수공구조물 적정설계의 중요 기반자료로 활용하고자 본 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 민감도 분석방법 중 절대 및 상대 민감도 분석 방법을 사용하여 각 유역의 지형학적 수문학적 매개변수들의 민감도 분석을 통해 상관관계를 확인하였다. 특히 대표적인 매개변수로서 유출계수 CN의 변화에 따른 유출량 및 유출 용적의 관계를 통해 CN의 증감에 따른 유출량 및 유출용적의 변화량을 산정하고, 또한 각 매개변수들간의 회귀분석을 통해 경험식을 작성, 제안하였다. 한편 현재 국내에서 사용중인 HEC-HMS를 모의하여 매개변수의 민감도 분석을 실시하였다. 본 연구의 결과로 CN값이 개발 전후 5% 증가시 유출량은 약 10%정도 증가한다는 것을 HEC-HMS모의와 자료의 분석을 통해 확인 할 수 있었다. 본 연구의 결과에 대해 검 보정 및 추가적인 자료수집을 통한 분석이 이루어지고, 매개변수 민감도 분석을 통한 국내 실정에 맞는 매개변수도출을 위한 연구가 계속적으로 수행된다면 미계측 유역에 대한 수공구조물의 적정설계에 상당부분 기여할 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회지
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• 제1권1호
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• pp.87-94
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• 1989

철근콘크리트 뼈대구조와 같이 설계변수가 과다하고, 제약조건식이 복잡한 구조물의 최적화를 위하여는 구조물을 여러개의 부분구조물로 분할하여 최적해를 구하는 분할법이 많이 사용되고 있다. 그러나 기존의 분할법에 의한 최적화는 구조해석과정과 고정된 부재력에대한 단면설계변수의 부분최적화 과정만으로 이루어지기 때문에, 최적해를 구하려면 반복적인 재해석과정만을 수행하지 않으면 안된다. 따라서 본 연구에서는 다단계분할법에 의하여 철근콘크리트 뼈대구조의 최적화 문제를 3단계로 형성하고, 분할된 부분최적화문제의 최적화시 전체구조의 강성 및 부재력 변화가 반영되어 부분 구조물의 결합을 유지시킬 수 있는 최적화 알고리즘을 제안하였다. 최적화 문제에서 설계변수로는 단면의 크기, 철근량, 모멘트 재분배율등을 취하고,목적함수는 경비함수, 제약조건으로는 강도설계법에 의한 부재강도, 시방서의 요구사항등을 고려하여 문제를 형성하였다. 본 연구에서 개발한 다단계 최적화과정의 첫째 단계에서는 탄성해석에 의하여 재분배모멘트의 설계공간을 형성한다. 이 때 부재력변화량추정(forece approximation technique)에 의하여 단면치수의 변화에 따른 부재력의 변화를 제약조건식 내에 포함시킬 수 있도록 하였다. 둘째 단면에서는 첫째 단계에서 구한 부재력변화량추정이 포함된 제약조건식 내에서 무제약최소화기법에 의하여 단면치수를 최적화하도록 하였다. 셋째 단계에서는 재분배 모멘트를 최적화하였으며, 이 때 재분배모멘트의 변화에 따른 단면설계 변수의 변화는 둘째 단계에서 구한 설계민감도(design sensitivity)를 이용하여 반영시키도록 하였다. 제안된 알고리즘을 1층 2경간 및 2층 1경간 뼈대구조에 적용하여 알고리즘의 타당성과 효율성을 입증하였다. 따라서 본 연구의 알고리즘은 철근 콘크리트 뼈대구조의 최적설계에 안정성있게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.207.2-207.2
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• 2011

소수력자원의 개발을 위해서는 소수력발전입지에 대한 설계변수의 분석이 매우 중요하다. 설계변수는 해당유역의 강우사상과 밀접한 관계가 있으므로 이에 대한 정량적인 분석이 요구된다. 본 연구에서는 수계별 소수력발전입지에 대하여 설계변수의 특성을 분석하였다. 분석결과, 금강수계, 남한강수계 및 섬진강수계는 유역면적이 증가하여도 비가용량의 변화가 크지않지만, 낙동강수계와 북한강수계는 유역면적의 크기에 관계없이 비가용량의 변화가 크게 나타났다. 또한 비출력량의 경우에도 비가용량과 유사하게 금강수계, 남한강수계 및 섬진강수계는 유역면적이 증가하여도 비출력량의 변화가 크지않지만, 낙동강수계와 북한강수계는 유역면적의 크기에 관계없이 비출력량의 변화가 크게 나타났다. 이러한 현상은 우리나라의 연강수량이 남부지방이 중부지방에 비하여 많기 때문으로 판단된다. 낙동강수계는 하도가 남북으로 길기 때문에 소수력발전입지의 위치에 따라 비가용량의 크기의 변화가 크고, 북한강수계도 이와 비슷한 경향을 갖는다. 반면에 금강수계, 남한강수계 및 섬진강수계는 하도가 동서방향으로 길기 때문이다. 또한 연간가동율의 경우에는 모든 수계에 대하여 변화가 크지 않았고, 유역면적의 변화에 대해서도 큰 변화가 없었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1787-1791
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• 2006

수공 구조물 설계를 위한 설계홍수량의 산정은 실측홍수량의 빈도해석을 통해 빈도별 설계 홍수량을 결정하는 것이 가장 바람직하나, 관측 홍수량 자료의 부족으로 인해 대상 유역의 강우량을 강우-유출 모형에 입력하여 설계 홍수량을 구하는 것이 일반적이다. 이러한 목적을 위해 이용되는 강우-유출 모형의 효과적인 적용을 위해서는 적절한 모형 매개변수의 결정이 매우 중요하며, 이를 위해 주로 이용되는 GIS 프로그램의 경우에는 적절한 격자 크기의 결정이 매개 변수 및 홍수량의 산정에 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 분포형 강우-유출 모형인 TOPMODEL을 이용한 분석을 실시하였으며, 격자 크기의 변화에 따른 홍수량의 변화를 실측 홍수량과 비교 분석하였다. 분석 결과 괴산댐 유역 의 경우 격자 크기 $100{\times}100m$일 때 추출된 지형학적 매개변수를 이용해서 모의한 유출량이 실측 유량과 가장 근접한 것으로 분석 되었으며, 격자 크기에 따른 홍수량의 변화를 파악할 수 있었다. 추후 대상 유역을 확대한 연구를 통해 유역특성에 따른 격자 크기 결정 기준이 수립된 다면 분포형 강우-유출 모형의 신뢰성 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.95-95
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• 2015

전 세계적으로 기후변화에 따른 영향을 전망하고 분석하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 우리나라 역시 기후변화 시나리오에 따른 영향평가를 실시하고 증가하는 위험에 대처하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 2013년부터 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 배포하는 RCP(Representative Concentration Pathway) 시나리오에 의하면 우리나라의 연평균 강수량과 호우일수는 뚜렷하게 증가할 것으로 전망되고 있다. 하지만, 수공구조물을 설계하는데 있어서 기후변화의 영향을 고려한 설계기준은 미흡한 실정으로 본 연구에서는 우리나라 한강 유역을 대상으로 기후변화 시나리오에 따른 설계홍수량을 분석하였다. 유출량은 실무에서 널리 사용하고 있는 HEC-1을 이용하여 산정하였고, 입력매개변수 중 강수인자는 RCP 시나리오 기반의 확률강우량을 적용하였다. 또한, 한강유역종합치수계획(2008)을 참조하여 나머지 매개변수를 사용하였다. 본 연구를 통하여 RCP 기후변화 시나리오 기반의 확률홍수량을 산정하여 점차 증가하는 홍수위험도에 능동적으로 대처할 수 있도록 기존 하천시설물의 설계 기준의 타당성을 분석하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.397-397
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• 2021

본 연구의 목적은 비매개변수적 리샘플링 기법을 이용하여 농업용 저수지 유입 설계홍수량의 구간을 추정하는 기법을 제안하는 데 있다. 본 연구는 설계홍수량을 점 추정하여 안전계수(safety factor)를 적용하는 기존 방법에 대한 대안을 제시하고자 한다. 설계홍수량의 구간 추정을 수행하기 위해 부트스트랩 기법(bootstrap technique)을 사용하였다. 부트스트랩 기법을 이용하여 95% 신뢰수준에 해당하는 신뢰구간을 추정하였다. 본 연구의 공간적인 범위는 남한의 30개 농업용 저수지이며, 시간적인 범위는 과거 기간(2015s: 1986-2015)과 미래기간(2040s: 2011-2040, 2070s: 2041-2070, 2100s: 2071-2100)을 설정하였다. 본 연구에서는 200년 빈도, 24시간 지속기간을 대표적인 결과로 선정하여 분석하였다. 빈도분석은 GEV 분포를 사용하였고, L-moment 방법을 이용하여 매개변수를 추정하였다. 설계홍수량은 HEC-1 모형을 이용하여 산정하였다. 최종적으로 설계홍수량 구간 추정한 결과를 기존의 점 추정한 뒤 안전계수를 적용한 기존 방법과 비교하였다. 97.5th BCa percentile 기준으로 상대적인 변화를 비교해보면, 미래로 갈수록 구간 추정으로 산정한 설계홍수량이 점차 증가하는 것으로 도출되었다. 한강 및 금강 유역에 위치한 농업용 저수지의 설계홍수량이 낙동강 유역에 비해 상대적으로 큰 변화를 보여주었다. 몇몇 농업용 저수지에 대해서 2040s 기간에 다소 감소하기도 하였으나 2070s 기간 이후에 다시 증가하는 결과를 보여주었다. 낙동강 유역의 위치는 농업용 저수지의 설계홍수량은 미래로 갈수록 크게 증가하지 않는 경향을 보여주었다. 본 연구는 설계홍수량을 추정하는 데 있어 결정론적인 방법에서 더 나아가 자료의 통계적인 특성을 고려하여 구간 추정을 수행하는 방법론을 제공할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.224-224
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• 2011

5대 주요 수계의 소수력자원에 대하여 연구를 수행하였고, 하천의 유량지속특성을 예측할 수 있는 모델이 개발되었으며, 이를 이용하면 강우사상으로 야기되는 유입량의 변화에 대한 분석이 가능하다. 또한 소수력발전소의 성능을 예측할 수 있는 모델도 개발되었다. 안동댐에서 측정된 월유입량 자료를 분석하였으며,. 본 연구를 통해 개발된 모델을 이용하여 예측한 결과는 안동댐에서 오랜기간 동안 측정된 결과와 거의 일치되는 것으로 나타났다. 이는 개발된 모델들이 소수력발전입지의 이용가능한 잠재량과 기술적 잠재량을 예측하는데 효과적인 것으로 밝혀졌다. 본 모델들을 이용하여 수계별로 소수력발전입지에 대한 수문학적 성능을 분석하였다. 분석결과 소수력발전 입지의 수문학적 성능특성은 수계별로 차이가 있는 것으로 나타났다. 특히 북한강과 낙동강수계에 위치한 소수력발전입지의 비설계유량과 비출력량은 다른 수계들 보다 차이가 큰 것으로 나타났다. 그림 1은 수계별 비설계유량에 따른 비출력량의 변화를 나타낸다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.365-365
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• 2012

이수 및 치수를 위한 수공구조물 설계 및 하천기본계획 수립의 요점은 설계홍수량의 산정에 있으며, 통계적으로 유의성을 가지는 설계홍수량을 산정하기 위해서는 일반적으로 30년 이상 관측된 홍수자료가 요구된다. 우리나라의 경우 대부분의 유역이 미계측 유역이거나 관측년수가 비교적 작은 경우가 많으므로, 상대적으로 자료 연한이 긴 강우자료를 빈도분석한 후 이를 강우-유출 모형에 입력하여 확률홍수량을 추정하는 간접적인 방법이 주로 이용되며 사용된 강우의 빈도가 홍수의 빈도와 동일하다는 가정을 기본으로 한다. 그러나 동일한 강우량이 발생하더라도 강우의 강도, 지속시간, 유역의 선행함수조건 등과 같은 유역 특성에 따라 유출의 특성은 현저히 다르게 나타나며 결국 이러한 특성은 입력자료, 강우-유출 모형, 기후변동성 등과 같은 불확실성 요소로 인식될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 불확실성을 고려할 수 있는 강우-유출 모의기법을 개발하여 이를 통해 홍수빈도곡선을 유도할 수 있는 방법론을 제시하고자 한다. 불확실성 분석을 위해 기존 HEC-1 강우-유출 모형에서 Bayesian MCMC 기법을 적용하여 매개변수들의 사후분포를 추정하여 매개변수들의 최적화 및 불확실성 분석을 수행하였다. 마지막으로 기후변화 영향을 통합한 홍수빈도곡선을 유도하기 위해서 극치강수를 모의하는 것이 필요하며, 본 연구에서는 극치값 재현에 있어서 우수한 성능을 발휘하는 Kernel-Pareto Piecewise분포 기반의 강우모의발생 기법을 적용하여 HEC-1모형과 연동되도록 모형을 개발하였다. 본 연구에서 제안하는 방법론은 기존 홍수빈도곡선 유도 방법에서 불확실성을 분석하기 위해 모든 변수들을 독립사상으로 간주하고 Monte Carlo Simulation을 수행함으로서 매개변수들간의 상호연관성, 상관성, 조건부 확률들을 고려할 수 없었던 점을 Bayesian 모형을 통해 매개변수들간의 조건부 확률을 고려한 매개변수의 사후분포 도출을 가능하게 하여 보다 현실적인 강우-유출 관계 도출이 가능하고 불확실성 구간이 자연적으로 도출됨으로서 향후, 신뢰성 있는 수자원 계획수립에 유용한 자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.567-570
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• 2005

본 연구에서는 GEV분포형에 패해 L-모멘트법을 적용하여 추정된 지점빈도 설계강우량의 변동추이가 관측년수변화에 따라 어떠한 변동추이를 나타내는지를 규명함으로써 향후 수리시설물의 설계방향모색에 도움이 되고자 한다. 현재 우리나라는 수리시설물의 설계나 관리시에 PMP, PMF 또는 빈도별 설계수문량 등을 이용하고 있다. 그러나, 이러한 수문량들은 매년 관측되는 수문관측치들에 의해서 매번 변하고 있으며 또한 이러한 변화의 양상과 크기는 각 지점별로 매우 다양하게 나타나고 있다. 이로인해, 수리시설물의 설계 및 관리시 관측 지점별로 매우 상이한 설계수문량을 제시하기도 하며 특정관측자료로 인해 설계수문량이 급변하는 등 많은 혼란을 초래하고 있는 실정이다. 따라서, 현재 관측지점별로 나타나고 있는 설계수문량의 변화양상을 분석함으로써 추후에 변화될 설계수문량의 양상 예측이 가능할 것으로 판단된다. 본 연구는 우리나라 전역에 걸쳐 기록년수가 가장 긴 강릉, 서울, 인천, 추풍령, 포항, 대구, 전주, 울산, 광주, 부산, 목포 및 여수기상대의 총 12개소를 선정하여 해당 기상대의 24시간 최대강우량을 대상으로 지점빈도분석을 실시한다. 지점빈도분석시 적용된 분포형과 매개변수추정법은 최근 가장 많이 사용되고 있는 GEV분포형과 L-모멘트법을 적용한다. 또한. 최종결론은 설계수문량의 양상을 형태별로 분류하고 형태에 따른 특성들과 예상되는 현상들에 대해 기술하고자 한다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제12권1호통권44호
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• pp.45-54
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• 2000

본 연구는 반복되는 중간단계의 구조설계과정에 연동되는 근사 재해석 모델을 비교 평가하고, 특히 설계변수가 크게 변화할 때도 일정한 정확도를 유지하여 전체 설계과정에 효율성과 신뢰성을 함께 줄 수 있는 안정된 모델을 찾는다. 이를 위해 대형 프레임구조를 대상으로 설계변수 그룹의 갯수와 변화량을 달리하면서 최대 변위값을 정해와 비교하여 정확도 및 신뢰성을 검토하고, CPU 연산시간 비교를 통해 효율성을 시험한다. 예제를 통하여 부분근사화는 가장 간편하고 빠르기는 하나 설계의 면화가 극히 적은 특정한 경우에만 유용한 반면 전역근사화는 기저벡터를 효과적으로 취할 경우 설계 변화량이 클 때에도 비교적 높은 정확도를 유지하나 효율성이 떨어지는 취약점을 갖고 있다. 이들에 비해 전역-부분근사화는 어느 경우에나 높은 정확성과 효율성을 아울러 갖추고 있음을 보여준다. 이 방법들을 구조 재설계 과정에 연계할 때 설계정보에 따라 혼용하므로써 효율성을 증대시킬 수 있다.