• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.150-150
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• 2023

기작기반의 역학적 모델과 자료기반의 딥러닝 모델은 수질예측에 다양하게 적용되고 있으나, 각각의 모델은 고유한 구조와 가정으로 인해 장·단점을 가지고 있다. 특히, 딥러닝 모델은 우수한 예측 성능에도 불구하고 훈련자료가 부족한 경우 오차와 과적합에 따른 분산(variance) 문제를 야기하며, 기작기반 모델과 달리 물리법칙이 결여된 예측 결과를 생산할 수 있다. 본 연구의 목적은 주요 상수원인 댐 저수지를 대상으로 수심별 수온과 탁도를 예측하기 위해 기작기반과 자료기반 모델의 장점을 융합한 PGDL(Process-Guided Deep Learninig) 모델을 개발하고, 물리적 법칙 만족도와 예측 성능을 평가하는데 있다. PGDL 모델 개발에 사용된 기작기반 및 자료기반 모델은 각각 CE-QUAL-W2와 순환 신경망 딥러닝 모델인 LSTM(Long Short-Term Memory) 모델이다. 각 모델은 2020년 1월부터 12월까지 소양강댐 댐 앞의 K-water 자동측정망 지점에서 실측한 수온과 탁도 자료를 이용하여 각각 보정하고 훈련하였다. 수온 및 탁도 예측을 위한 PGDL 모델의 주요 알고리즘은 LSTM 모델의 목적함수(또는 손실함수)에 실측값과 예측값의 오차항 이외에 역학적 모델의 에너지 및 질량 수지 항을 제약 조건에 추가하여 예측결과가 물리적 보존법칙을 만족하지 않는 경우 penalty를 부가하여 매개변수를 최적화시켰다. 또한, 자료 부족에 따른 LSTM 모델의 예측성능 저하 문제를 극복하기 위해 보정되지 않은 역학적 모델의 모의 결과를 모델의 훈련자료로 사용하는 pre-training 기법을 활용하여 실측자료 비율에 따른 모델의 예측성능을 평가하였다. 연구결과, PGDL 모델은 저수지 수온과 탁도 예측에 있어서 경계조건을 통한 에너지와 질량 변화와 저수지 내 수온 및 탁도 증감에 따른 공간적 에너지와 질량 변화의 일치도에 있어서 LSTM보다 우수하였다. 또한 역학적 모델 결과를 LSTM 모델의 훈련자료의 일부로 사용한 PGDL 모델은 적은 양의 실측자료를 사용하여도 CE-QUAL-W2와 LSTM 보다 우수한 예측 성능을 보였다. 연구결과는 다차원의 역학적 수리수질 모델과 자료기반 딥러닝 모델의 장점을 결합한 새로운 모델링 기술의 적용 가능성을 보여주며, 자료기반 모델의 훈련자료 부족에 따른 예측 성능 저하 문제를 극복하기 위해 역학적 모델이 유용하게 활용될 수 있음을 시사한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.387-387
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• 2020

본 연구에서는 LIP에 의한 극한강우로부터 발생되는 극한홍수량을 산정한다. Huff 형 강우시간 분포를 기후변화 시나리오별로 적용하고, 원전주변지역에서의 상세한 토지이용조건의 변화를 고려하여 빈도별 홍수량을 산정한다. 외부침수해석의 정교화를 위한 상세 지형자료를 구축하고, 원자력발전소 부지의 상세 DEM 자료를 생성한다. 이를 위해서 원자력발전소 부지에서 건물, 연석, 도로 등의 영향을 분석하고 토지이용상황에 따른 조도계수를 산정한다. 또한 원전지역에서의 외부침수재해도 분석을 위해서 국립해양조사원에서 검토한 기후변화를 고려한 조위분석 자료를 외부경계조건으로 설정한 후 부지에 대한 2차원 수리분석을 실시한다. 침수심, 침수유속, 침수시간, 침수동압력 분석 등 2차원 침수해석결과를 바탕으로 발생빈도별 침수심, 침수강도 등의 정량적인 분석을 통해서 빈도별 재해도 곡선을 개발한다. 그리고 원전지역에서의 외부 침수에 대한 대표적인 재해도 곡선을 산정하기 위하여 재현기간별 지속시간에 따른 침수심을 분석하고 정리한다. 재현기간별 침수심에 대해 확률 분포형을 적용하기 위해서 AIC검증을 통한 분포형의 적합성을 분석을 실시한다. 또한 재현기간별 지속시간에 따른 침수심들 간의 상관관계를 분석하여 분포형에 적용한다. 적용된 분포형을 몬테칼로 시뮬레이션을 통한 대표적인 확률론적 외부 침수 재해도 곡선을 산정한다. 본 연구를 바탕으로 원전 부지 및 그 부속 시설물(SSC)의 홍수방지 기능과 홍수 대비 시설물에 대한 적용 절차의 신뢰성, 홍수 저감 및 대응 전략에 대한 정량화가 가능하여 원전 홍수 위험에 대한 정량적인 평가 지원이 가능하겠다. 고려할 외부 홍수와 관련된 원전 내부시설 및 장비에 대한 상세한 모델링 절차, 특정 시나리오에 대한 홍수 방지 및 예방과 관련한 SSC의 정량화, 홍수저감 활동과 관련된 통제실 외부 시설물에 대한 수동 조작에 대한 평가가 이루어질 수 있겠다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.508-508
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• 2022

1973년 기상관측 이후 5년에서 7년 주기로 전국적 및 국지적 가뭄이 반복되고 있으며, 2010년을 기점으로 매년 가뭄이 발생하는 등 지역적 가뭄의 발생빈도도 증가하고 있다. 이러한 가뭄은 특히 농작물 생육 및 수확과 같은 농업 부분에서 가장 큰 영향을 미치고 있으며, 가뭄의 선제적인 대응을 위해서는 시공간적인 진행 상황이나 강도를 객관적인 기준을 통해 파악해야 한다. 가뭄의 경우 2016년 범부처 가뭄예·경보제를 시범 운영하여 2017년부터 본격적으로 시행하고 있으며, 매월 시군별 지역에 대한 농업용수의 가뭄 상황을 4단계 (관심, 주의, 경계, 심각)로 구분하여 발표하고 있다. 농업가뭄의 경우 저수지, 양수장과 같은 농업수리시설의 능력에 대한 의존도가 높아 가뭄이 발생했을 경우, 용수공급시설에서 용수공급이 가능한 물의 양을 파악하여 가용용수 능력을 평가함으로써 농업가뭄에 대응할 수 있는 정도를 파악해야 한다. 현행 농업용 저수지 물 관리 운영의 경우 과거 경험에 의존하는 실정으로 용수관리 및 물 관리자의 개인 역량에 따른 편차가 발생하고 있다. 또한, 전국 모든 농업용 저수지에 평년 저수율을 적용하여 가뭄단계를 산정하기 때문에 개별저수지의 특성을 반영하지 못하는 한계를 갖고 있다. 본 연구에서는 가뭄예·경보를 위한 농업용 저수지 저수율의 가뭄단계별 기준을 개선하고자 한국농어촌공사 관할 농업용 저수지 3,400개를 대상으로 백분위수 (Percentile)를 적용한 저수지 이수관리 기준을 제시하고자 한다. 또한, 빈도분석 및 연속이론 (Run theory)을 적용하여 과거 및 현행 가뭄 판단 및 이수관리 기준들의 가뭄에 대한 선제적 대비능력 및 민감성을 비교·분석하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.100-100
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• 2022

일반적으로 유체와 구조물간 상호작용의 수리동역학적 모의에서는 벽경계조건을 통하여 유동에 대한 구조물의 영향이 반영된다. 하지만 도심지에서 발생한 홍수를 예측하려는 경우 이러한 방법으로는 밀집한 구조물들 사이에 형성된 좁은 길들로 인하여 세밀한 격자망을 요하여 큰 계산량을 유발하고 빠른 예측 속도를 기대할 수 없게 한다. 최근 이러한 문제를 극복하기 위해 성긴 격자망에서도 구조물의 유체에 대한 영향을 반영할 수 있도록 하는 방법들이 큰 관심을 받고 있다. 그 중에서도 다공성 천수방정식은 벽경계조건 대신 다공도(posority)의 개념을 이용한 모형으로 도시범람모의에 있어 계산량과 정확도를 가장 적절하게 타협한 모형으로 보고되고 있다. 이러한 흐름에 맞추어 본 연구는 다공도 천수방정식을 해석하는 수치 기법을 개발하였고, 여기에 최근 쌍곡선계 방정식의 수치적 연구들에서 소개된 주요 특징들이 반영되도록 설계하였다. 우선, WENO 기법과 Runge-Kutaa 기법을 통하여 공간과 시간에 대한 고차 정확도를 만족시켰다. 이 때, 재구성 변수와 알고리즘를 새롭게 제시하여 정상흐름조건에 대한 플럭스항과 생성·소멸항간 절단오차에 의한 비물리적인 흐름생성을 억제하였다. 또한, 수치모의 중 음수심의 발생으로 인하여 수치모형이 불안정해지는 현상을 막기 위해, 양-보존성 제한자를 구축하였다. 마지막으로 도심지에서 즐비한 인위적인 구조물에 의해 나타나는 지형적인 불연속의 효과를 적절하게 반영할수 있도록 정상파 재구축의 단계를 구축하여 수치 기법에 반영하였다. 이렇게 구성된 수치기법은 리만문제의 해석해에 기반하여 기존의 주요 연구들의 결과와 비교되었고, 그 결과 본 연구의 방법이 정확성, 수렴성, 안전성의 측면에서 가장 우수함을 수치적으로 증명하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.56 no.10
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• pp.603-617
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• 2023

This study aims to provide a better understanding of the turbulent flow characteristics in swash zone. A double dam-break method is employed to generate the swash zone flow. Comparing with the conventional single dam-break method, a delay between two gate opening can be controlled to reproduce various interactions between uprush and backwash. For numerical simulations, overInterDyMFoam based on OpenFOAM is adopted. Using overInterDyMFoam, interface between two immiscible fluids having different densities (i.e., air and water phases) can be tracked in a moving mesh with multiple layers. Two-dimensional Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations are solved with a standard 𝜅-𝜖 turbulence model for momentum and continuity. Numerical model results are validated with laboratory experiment data for the time series of water depth and streamwise velocity. Turbulent kinetic energy distribution is further investigated to identify the turbulence evolution for each flow regime (i.e., uprush, backwash, and swash-swash interaction).

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.13 no.1
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• pp.1-12
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• 2008

The purpose of this study is to characterize the hydrogeochemical characteristics of hot spring waters and to interpret the source of noble gases and the geochemical environment of the hot spring waters distributed along the eastern area of the Korean peninsula. For this purpose, We carried out the chemical, stable isotopic and noble gas isotopic analyses for eleven hot spring water and fourteen hot spring gas samples collected from six hot spring sites. The hot spring waters except the Osaek hot spring water show the pH range of 7.0 to 9.1. However, the Osaek $CO_2$-rich hot spring water shows a weak acid of pH 5.7. The temperature of hot spring waters in the study area ranges from $25.7^{\circ}C$ to $68.3^{\circ}C$. Electrical conductivity of hot spring waters varies widely from 202 to $7,130{\mu}S/cm$. High electrical conductivity (av., $3,890{\mu}S/sm$) by high Na and Cl contents of the Haeundae and the Dongrae hot spring waters indicates that the hot spring waters were mixed with seawater in the subsurface thermal system. The type of hot springs in the viewpoint of dissolved components can be grouped into three types: (1) alkaline Na-$HCO_3$ type including sulfur gas of the Osaek, Baekam, Dukgu and Chuksan hot springs, and (2) saline Na-Cl type of the Haeundae and Dongrae hot springs, and (3) weak acid $CO_2$-rich Na-$HCO_3$ type of Osaek hot spring. Tritium ratios of the Haeundae and the Dongrae hot springs indicate different residence time in their aquifers of older water of $0.0{\sim}0.3$ TU and younger water of $5.9{\sim}8.8$ TU. The ${\delta}^{18}O$ and ${\delta}D$ values of hot spring waters indicate that they originate from the meteoric water, and that the values also reflect a latitude effect according to their locations. $^3He/^4He$ ratios of the hot spring waters except Osaek $CO_2$-rich hot spring water range from $0.1{\times}10^{-6}$ to $1.1{\times}10^{-6}$ which are plotted above the mixing line between air and crustal components. It means that the He gas in hot spring waters was originated mainly from atmosphere and crust sources, and partly from mantle sources. The Osaek $CO_2$-rich hot spring water shows $3.3{\times}10^{-6}$ in $^3He/^4He$ ratio that is 2.4 times higher than those of atmosphere. It provides clearly a helium source from the deep mantle. $^{40}Ar/^{36}Ar$ ratios of hot spring water are in the range of an atmosphere source.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.17 no.2
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• pp.86-97
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• 2005

Accurate estimation of the wave-induced pore water pressure in the seabed is key factor in studying the stability of the seabed in the vicinity of coastal structure. Most of the existing numerical models for wave structure seabed interaction have been linked through applying hybrid numerical technique which is analysis method separating the wave field and seabed regime. Therefore, it is necessary to develope a numerical model f3r simulating accurately wave$\cdot$structure$\cdot$ seabed interaction under wave loadings by the single domain approach for wave field and seabed regime together. In this study, direct numerical simulation is newly proposed. In this model, modeled fluid drag has been used to detect the hydraulic properties according to the varied geometrical shape inside the porous media by considering the turbulence resistance as well as laminar resistance. Contrary to hybrid numerical technique, direct numerical simulation avoids the explicit formulation of the boundary conditions at the fluid/porous media interface. A good agreement has been obtained by the comparison between existed experimental results by hydraulic model test and direct numerical simulation results far wave $\cdot$structure$\cdot$seabed interaction. Therefore, the newly proposed numerical model is a powerful tool for estimating the nonlinear dynamic responses among a structure, its seabed foundation and water waves.

• Tribology and Lubricants
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• v.12 no.1
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• pp.1-5
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• 1996

자성유체는 자연에서 추출한 것이 아니라 자화성(Magnetizability)과 유도성(Flowability)을 동시에 갖도록 합성한 특수액체이다. 자성유체는 1960년대 중반에 미국의 NASA에서 처음 개발된 이후로 윤활, 밀봉, 감쇄, 의료 등의 분야에서 응용연구가 많이 진행되었기 때문에 고도의 정밀도를 요하는 항공, 우주산업, 컴퓨터와 반도체 분야 등에서 실용화가 크게 진전되고 있다. 특수물질일 자성유체는 전기적으로 도체인 10nm 정도의 미세한 자기입자(Magnetic particles)에 코팅을 한 후, 이것을 물, 탄화수소, 플루오르카본, 에스터 등의 매개유체(Carrier Fluids)에 혼합시켜서 콜로이드 상태로 사용하게 된다. 자성유체는 미세한 자기입자들이 매개유체내에서 서로 충돌하면서 반발력을 발생시켜서 상호간에 늘 콜로이드 상태를 유지하고 있으며, 이 특수유체가 자기장의 영향을 받게 되면 점도가 증가하면서 특이한 성질을 갖게 된다. 상대 접촉 운동면에 경계마찰이나 혼합마찰을 하게 되면 윤활상태는 비교적 나쁘다. 이러한 마찰지역에 콜로이드상의 자성유체 윤활제를 공급하면 기존의 윤활제에 비하여 대단히 효과적으로 윤활을 할 수 있게 된다. 그러나 자성유체 윤활제가 마찰부위에 원활하게 공급하기 위해서는 미끄럼 마찰부에서 자기장을 잘 형성시킬 수 있는 도체이어야 하기 때문에 특별한 윤활 시스템 설계가 제시되어야 한다. 자성유체 윤활제는 합성으로 제조된 특수물질로 여러가지 장점을 갖고는 있으나 기존 윤활유와의 적합성, 마찰열, 밀봉압력 등의 조건에서 제한적으로 사용될 수 밖에 없으므로 항공, 우주 산업이나 석유 화학분야와 같이 특수 환경에서만 사용되고, 또한 기존의 광유계 윤활제에 비하여 대단히 고가하는 문제점을 갖고 있다. 그러나 윤활 마찰면의 다양화와 가혹한 사용조건은 자성유체 윤활제의 연구개발 필요성을 크게 증대시키고 있다.xed Effects Model)을 결정하고, 각각에 해당하는 통계모형을 구축하였다. 이 결과 (1) 업종 및 기업규모별로 그룹간에 유의한 특성이 발견되었으며, (2) R&D 및 광고투자는 기업의 시장성과를 설명하는 중요한 변수이나, (3) R&D 투자의 경우는 광고에 비해 불확실성이 존재하는 것으로 나타났고, (4) 수리모형에서 도출된 한계원리가 통계모형에서도 유효한 것으로 드러났다.등을 토대로 한 10대 산업을 육성하기 위하여 과학기술부는 기술수요조사를 바탕으로 49개 주요기술을 도출하여, 과학기술 일류 국가 실현, 국민소득 2만불 달성이라는 국가적 슬로건을 내걸고 “차세대 성장동력” 창출을 위한 범정부차원의 기획과 연구비의 집중투자를 추진하고 있다.달성하기 위해서는 종합류류 전산망의 시급한 구축과 함께 화물차의 적재율을 높이고 공차율을 낮출 수 있는 운송체계의 수립이 필요한 것으로 판단된다. 그라나 이러한 화물전용차선의 효과는 단기적인 치유책일 수밖에 없기 때문에 물류유통 시설의 확충을 위한 사회간접자본의 구축을 서둘러 시행하여야 할 것이다.으로 처리한 Machine oil, Phenthoate EC 및 Trichlorfon WP는 비교적 약효가 낮았다.>$^{\circ}$E/$\leq$30$^{\circ}$NW 단열군이 연구지역 내에서 지하수 유동성이 가장 높은 단열군으로 추정된다. 이러한 사실은 3개 시추공을 대상으로 실시한 시추공 내 물리검층과 정압주입시험에서도 확인된다.. It was resulted from increase of weight of single cocoon. "Manta"2.5ppm produced 22.2kg of cocoon. It is equal to 9% increase in index, as compared to that of control. In case

• Economic and Environmental Geology
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• v.51 no.2
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• pp.131-147
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• 2018

In the present study, the safety of the near surface disposal facility for low- and intermediate-level radioactive waste (LILW) is examined based on the fluid-flow simulation model. The effects of the structural design and hydrological properties of the disposal system are quantitatively evaluated by estimating the flux of infiltrated water at the boundary of the structure. Additionally, the safety margins of the disposal system, especially for the cover layer and vault, are determined by applying the various scenarios with consideration of possible facility designs and precipitation conditions. The overall results suggest that the disposal system used in this study is sufficiently suitable for the safe operation of the facility. In addition, it is confirmed that the soundness of both the cover layer and the vault have great impact on the safety of the facility. Especially, as shown in the vault degradation scenario, capability of the concrete barrier of the vault make more positive contribution on the safe operation of the facility compared to that of the cover layer.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.31 no.4B
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• pp.343-352
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• 2011

The water quantity by intake station as well as the tributary flow discharge acting as sink or source were added to the main flow rate in the present study and RMA-2 and RMA-4 models were applied to the reach from Pal-dang dam to Jam-sil submerged weir to investigate the influence of water supply withdrawal on the river flow and water quality. The numerical results revealed that the water supply withdrawal from 5 intake stations located upstream of Jam-sil submerged weir changed the total flow rate and therby induced different hydraulic characteristics in terms of water surface elevation and velocity. The changed flow field by the inclusion of water intake quantity led to the variation of water quality. By the consideration of the water supply withdrawal, the velocity structure was significantly disturbed by the outflowing flow condition nearby Gu-ui, Ja-yang, and Pung-nap intake stations. Furthermore, the mean velocity was lowered by 25% and the stage upstream of Gu-ui station rose upto 1.5 cm compared with the result by exclusion of water intake. In case of no water withdrawal, the distribution of BOD concentration was parallel throughout the domain. However, when the water withdrawal is considered, the distribution of BOD concentration nearby the Gu-ui, Am-sa, and Ja-yang station was signifiantly changed. In addition, the BOD concentration including the intake stations showed higher value at the downstream of the reach due to the loss of the discharge by water withdrawal effect. It is concluded that both the inflow and outflow discharges from tributaries and water intake stations should be included in the numerical simulation to analyze the hydrodynamic behaviors and mixing characteristics more accurately.