• 대한토목학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.1373-1382
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• 2014

본 연구에서는 하도의 수면곡선을 작성하고 통수능을 평가하기 위해서 하도구간 사이의 배수위 영향 및 유출을 고려할 수 있는 수리거동곡선 모형을 개발하고 이를 낙동강 하도구간에 적용하여 그 적용성을 검토하였다. 본 모형 적용 결과, 수리거동곡선에 의한 수위 모의 결과가 기존 수위관측소 자료와 비교하여 잘 부합하는 것을 알 수 있었으며 널리 이용되고 있는 범용 모형인 HEC-RAS의 모의 결과와도 유사하게 나타나는 것으로 드러났다. 대상구간 내 하나의 수위 관측소를 미계측 지점으로 가정하여 본 모형에 의한 수위예측치를 관측수위와 비교한 결과, 홍수기와 같이 시간에 따른 유량 변화가 크게 나타날 경우 상승기에는 과소 예측을 하고 하강기에는 과대 예측을 하는 것으로 나타났다. 개선책으로서 관측 지점과 예측 지점간의 홍수파 도달시간을 고려했을 경우, 수리거동곡선을 이용한 미계측 지점의 수위 예측 정확도가 크게 향상되는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.37-47
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• 2014

불포화 수리전도도는 Mualem 모세관 모델에 의하여 이론적으로 함수특성곡선으로부터 적분된다. 하지만 예측된 수리전도도는 포화 부근에서 모관흡수력의 미소한 변화에도 극도로 민감하다. 원활한 형태의 함수특성곡선에 의한 Mualem 수리전도도는 포화 부근에서 급격하게 감소하며, 수리적 거동을 신뢰할 수 있게 모델하지 못하거나 수치해의 안정성을 저해 한다. van Genuchten-Mualem(VGM) 수리전도도를 개선하기 위하여, 낮은 모관흡수력 수준에 있는 임의의 공기함입치이내에서 van Genuchten 함수특성곡선을 수정하였다. 수정 VG 곡선은 대수축에서 임의의 공기함입치에서 포화상태까지 선형화된다. 수정 VG 함수특성곡선은 실제 함수특성거동의 회귀분석에 영향을 끼치지 않으며 원래의 VG 함수특성곡선의 계수를 그대로 사용한다. 수정 VG 곡선을 이용하여, VGM 수리전도도는 임의의 공기합입치를 기준으로 구간별 적분하여 수정되었다. 수정 VGM 수리전도도가 해석적 해로 제안되었으며, 포화부근 영역에서 수리전도도가 급격하게 감소하는 현상이 제거되었다. 실제 사면의 2차원 침투해석을 통하여 VGM 수리전도도와 제안된 모델에 따른 수리거동을 비교하였다. 제안된 모델은 여러 강우조건에 따른 해의 수렴성을 확보하였지만, VGM 수리전도도를 적용하면, 포화부근의 수리전도도가 급격하게 감소하여 강우량이 많은 경우 해가 수렴하지 않았다. 특히 선행강우에 의한 초기 안전율과 집중강우 후 최종 안전율을 크게 평가할 수 있었다. 제안된 수리전도도 모델은 침투해석과 안정해석을 통하여 실제 사면의 붕괴를 재현할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권10호
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• pp.41-54
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• 2021

본 연구에서는 침투조절을 위하여 댐이나 보와 같은 수리구조물의 기초지반에 설치되는 차수벽체 형태에 따른 포화 침투거동의 확률론적 거동을 연구하였다. 이를 위해 투수계수의 불확실성과 공간적 변동성을 고려한 정상상태 흐름의 유한요소해석에 기반을 둔 Monte Carlo 시뮬레이션을 수행하였다. Monte Carlo 시뮬레이션의 결과로부터 평가된 지반의 침투거동에 대한 확률분포로부터 수위 변동에 따른 파괴확률을 구함으로써 취약도 곡선을 작성하였다. 취약도 곡선은 침투로 인한 수리구조물과 기초지반의 안정성을 검토하기 위하여 기초지반을 통한 침투유량, 구조물에 작용하는 양압력, 하류 유출면에서의 유출동수경사에 대하여 작성하였다. 생성된 취약도 곡선들로부터 차수벽체 설치 형태가 수위 상승 시 수리구조물과 기초지반의 안정에 대한 신뢰성에 미치는 영향을 연구하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.162-162
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• 2021

현재 하천의 조사 및 분석에서는 다양한 장비들을 통한 현장계측 및 모니터링을 수행하고 있다. 특히 여러 하천이 만나는 합류부에서는 복잡한 혼합양상이 발생하며 다양한 조사 및 연구들이 진행되고 있다. 현장계측 및 모니터링은 제한된 여건으로 인한 지속적인 조사, 다양한 지점에 대한 조사의 어려움이 있으며 따라서 EFDC 모형을 활용한 모델링을 통하여 하천의 혼합거동을 재현하고자 한다. 이를 위하여 강정고령보~달성보 구간을 대상으로 현장계측 및 모니터링 자료와 환경부, 낙동강홍수통제소 등에서 고시하고 있는 수리, 수질, 기상자료를 활용하여 모델을 구축하고 수리, 수질에 대한 모의 및 분석을 수행하였다. 제한된 현장계측자료만으로는 모형의 구축에 어려움이 존재하기 때문에 대상구간에 존재하는 수위, 수질관측소의 자료를 활용하고 모형의 검·보정 단계에서는 특정지점의 수위, 평균유속, 다양한 수질인자들에 대한 모델링 결과와 실측자료의 비교, 분석을 수행하게 되며 추가적으로 단면에 대한 검·보정을 하고 이후 수리, 수질 결과자료의 비교를 통한 통계지표 산정을 통해 모형의 재현성을 평가하고 대상구간인 합류부에서 나타나는 유황곡선을 통한 다양한 유량규모, 유량비에 대한 시나리오를 구축하여 다양한 수리적, 환경적 현상과 변화를 파악하고 분석하였다. 대상구간에 대한 유황곡선을 통한 재현을 함으로써 다양한 유량규모, 유량비에 따라 나타나는 현상을 파악하고 향후 모델링, 합류부의 분석 및 연구에 있어 본 연구 성과의 활용성이 뛰어나다고 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.119-131
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• 2005

댐 안정성 평가를 위하여 불포화 이론을 이용한 침투해석 기법이 널리 사용되고 있으나 지반의 불포화 거동에 대한 인식 부족과 실험절차의 번거로움으로 인하여 입력 물성치에 대한 체계적인 실험과 평가가 일반화되지 못하고 있는 실정이다. 불포화 수리특성에 따라 침투수량 및 간극수압 분포 등 댐체 및 제방의 침투거동이 달라지나 국내 지반에 대한 실험자료 부족으로 대부분 단순 추정에 의한 값을 사용하고 있다 본 연구에서는 불포화 수리특성이 댐체의 침투 거동에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 함수특성곡선과 투수계수곡선에 대하여 고찰하고 수치해석을 수행하였다. 해석결과 변수 a와 n은 값이 클수록, m은 값이 작을수록 중력에 의한 침윤선의 하강이 빨리 발생하였다. 유한차분 형식에 의해 개략적으로 계산한 민감도는 침윤선 부근에서 가장 크게 나타났고 시간에 따른 민감도의 변화에는 함수특성곡선의 기울기와 관련된 n값이 가장 큰 영향을 주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1021-1025
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• 2005

물리적 파괴력을 가진 하천의 유수 및 토사가 주택, 농경지, 시설 등에 피해를 입히는 것을 방지하거나 저감하기 위해서는 홍수방어 및 조절 계획에 따라 구조적 대책과 비구조적 대책을 적절히 강구해야 한다. 구조적 대책 중에서도 제방은 기본적이고도 중요한 역할을 차지한다. 하천제방이 붕괴되었을 때 발생하는 홍수범람구역의 정확한 추정과 홍수파가 제내지에서 거동하는 양상을 파악하는 것은 홍수피해를 저감하는 데 있어서 매우 중요한 과제이다. 이는 홍수전에는 치수사업 계획시 좀더 정확한 경제성 분석을 하는데 필요한 입력자료와 효율적인 계획수립에 있어서 그 범위를 결정하는 중요한 역할을 하며, 홍수시에는 신속한 대피를 유도하고, 긴급한 수방대책을 수립하는데 적용할 수 있기 때문이다. 제내지 범람 홍수파에 대한 수치해석은 여러 차례 수행된 바 있으나, 범람홍수파의 수리특성 규명이나 수치모형 검증을 위한 수리실험은 거의 수행되지 않은 것으로 알려져 있다. 제방붕괴의 원인에 따라 붕괴형태나 과정은 많은 차이를 보이겠으나 제방이 붕괴되는 과정에서 홍수류가 제내지로 어떠한 양상으로 유입되는지를 분석하기 위하여 국내외에서 수행된 실험을 분석한 후, 제내지 범람 수리실험 방안을 수립하였다. 본 논문은 제방붕괴에 의한 홍수범람에 대한 대피체계를 설립하기 위한 기초자료를 제공학기 위해 수행되었으며, 수리실험은 홍수터에서 홍수의 거동을 연구하기 위해 실시되었다. 본 논문에서는 제방붕괴와 홍수터에서의 홍수파 유속, 최대수심, 수면곡선의 관계에 대하여 연구하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.5-12
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• 2018

불포화 투수계수 추정을 위하여 부정류 유출 및 흡입시험을 수행하였고 그 결과를 이용하여 역해석을 수행하였다. 부정류 수리특성을 이용하면 함수특성곡선 및 불포화투수계수를 정확하고 효율적으로 구할 수 있다. 본 연구에서 세가지 시료에 대한 실험을 세분화된 모관흡수력에 대하여 실행하고 시간에 따른 함수비의 변화를 정밀하게 측정하였다. 역해석과 실험결과를 비교한 결과, 시간에 따른 유량의 변화를 신뢰성 있게 계산할 수 있었다. 역해석의 해로 구한 함수특성곡선에서는 실험결과와 근사하게 나타났다. 불포화 투수계수곡선에서는 함수특성곡선으로부터 이론적으로 구한 곡선과 비교하였으나 역해석 결과와는 다소 차이를 보였다. 하지만 실험적 및 해석적 기법을 병행하여 획득한 불포화 수리적 거동이 실제거동에 부합된다고 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.73-83
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• 2006

댐 안정성 평가를 위하여 불포화 이론을 이용한 침투해석 기법이 널리 사용되고 있으나 지반의 불포화 거동에 대한 인식 부족과 실험절차의 번거로움으로 인하여 입력 물성치에 대한 체계적인 실험과 평가가 일반화되지 못하고 있는 실정이다. 지반의 불포화 수리특성은 변동성과 불확실성을 내포하고 있으며, 이는 침투수량 및 간극수압 분포 등 댐체 및 제방의 침투거동에 영향을 미친다. 본 연구에서는 댐의 심벽재료에 대한 함수특성곡선과 투수계수를 구하는 실내실험을 수행하였다. 그리고, 불포화수리특성이 댐체의 침투 거동에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 입력물성의 확률론적 분포를 고려한 수치해석을 수행하였다. 해석결과 Fredlund와 Xing 함수특성곡선식과 Campbell의 투수계 수식에서 변수 a와 n은 값이 클수록, n과 p는 값이 작을수록 정상상태에서의 침투수량이 많았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.148-148
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• 2020

산업의 고도화가 진행됨에 따라 화학원료의 사용이 증가하고 있고 독성을 가진 화학물질이 하천으로 유입되는 사고가 빈번하게 발생하고 있다. 수환경으로 유입되는 유해화학물질은 주로 무색무취의 물질들로 사고가 발생하더라도 초기 발견이 어려워 어류폐사를 유발하거나 취수시설에서 용수로 취수되는 경우가 발생하기 때문에 이에 대한 대응책 마련이 필수적이다. 하천에 유입된 오염물질의 거동을 신속하게 예측하기 위해 1차원 오염물질 추적 모형이 활용되는데, Fickian 이송-분산 모형(Fickian Advection-dispersion equation model; FADE)이 주로 사용되고 있다. 하지만 FADE는 오염물질이 하천 저장대에서 지체되는 현상을 반영하지 못하기 때문에 농도곡선의 왜곡도를 구현하지 못하는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 하천저장대모형(River Storage Model; RSM)을 개발하고 이를 국가하천인 감천에 적용하였다. 본 연구에서 개발한 RSM은 분산계수, 본류대 면적, 저장대 면적, 저장대 교환계수의 네 가지 매개변수를 통해서 하천의 물질 저장 및 교환 특성를 구현한 non-Fickian 모형으로서, 생화학반응, 휘발, 흡·탈착항을 추가하여 유해화학물질의 혼합 거동을 정확하게 모의할 수 있도록 개발하였다. 저장대 모형의 매개변수를 산정하기 위해서 하천 유량과 지형자료를 기반으로 HEC-RAS를 모의하여 계산된 수리특성을 입력변수로 사용하였다. 저수기, 평수기, 풍수기 유량을 기준으로 세 경우의 시나리오 모의를 수행하였는데, 5ton의 톨루엔이 김천산업단지에서 감천으로 유입된 경우 약 20km 하류에 위치한 취수장에서 톨루엔의 농도변화를 예측했다. 보존성 물질에 대한 모의 결과, 풍수기의 경우 저수기에 비해 유속이 크기 때문에 취수장에서 20.56시간 먼저 기준농도에 도달하고, 7.21시간 더 짧게 머무는 것으로 나타났다. 유해화학물질의 반응특성에 대한 민감도 분석을 시행한 결과, 생화학적 반감기가 18.98시간보다 길고, 옥탄올-물 분배계수가 2.267 이하인 물질은 생분해 및 흡·탈착 반응에 둔감한 것으로 나타났다. 1m 수심 기준 0.114m/s 이하 유속에서의 하천 수리조건에서는 화학물질의 휘발성을 무시할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.63-63
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• 2023

하천수위는 상류에 위치한 유역의 유출상황에 따라서 지속적으로 변화하게 되며, 특히 홍수시에 급격하게 상승하고 홍수피해를 야기하게 된다. 이 때문에 하천의 수위변화를 모의·예측하기 위한 많은 이론이 제안되고 적용되어 왔으며, 일반적으로 강수와 유역특성을 시공간적으로 고려할 수 있는 수리·수문모형을 이용하여 모의되어 왔으나 숙련된 전문가가 필요하다는 단점이 있다. 이에 본 연구의 목적은 각종 수방활동에 종사하는 관련자가 특정 지점의 홍수시 수위상승 특성을 간편하게 확인하고 활용할 수 있는 방법론을 제시하는 데 있다. 이를 위하여 한강수계에 위치한 홍수취약지구에 홍수정보를 제공하는 45개 수위관측소의 2010년부터 2022년 사이의 10분 단위 수위자료를 수집 하였으며, 각 지점별로 수위자료에 홍수 사상에서 발생하는 시간적인 상승량을 단위시간을 통하여 수위 상승값을 분위화하는 수위상승거동곡선(Water-level Rising Behavior Curve) 개념을 적용하여 분석하였다. 적용결과에 따라, 일반적인 유역은 유역특성에 따라서 홍수위가 상승하다가 일정시간이 경과한 후에 평형상태에 도달하는 것으로 나타났으며, 이러한 특성을 현장 종사자가 정량적으로 판단하기 위한 보조자료 및 각종 수방계획 수립을 위한 기초자료로서 활용할 수 있는 것으로 나타났다.