• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.285-285
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• 2017

최근 전 세계적으로 심각해지는 물 부족 현상과 수질오염으로 대량의 원수를 빠른 시간 내에 여과하기 위한 여과장치의 개발 및 효율성 향상을 위한 연구의 필요성이 증가되고 있다. 특히 여과필터의 내부구조에 의해 유동이 편중되는 현상이 발생하면 여과효율 및 여과필터 유지관리에 문제가 발생되기 때문에 최적의 여과필터를 설계하는 것이 중요하다. 이에 본 연구에서는 수리모형실험으로 검토하기에 어려움이 있는 여과기 내부구조에 대한 유동특성을 수치해석을 이용하여 검토하였다. 수치해석은 유한요소법 기반의 수치모형으로 여과기 내부를 상세하게 모의할 수 없기 때문에 유한체적법 기반인 ANSYS CFX 모형을 이용하였다. 여과기 내 여과필터는 두께 2.0 mm, 공극율 25%로 가정하고 다공성 기법(porous media)을 적용하였다. 검토를 위한 경계조건은 유입부에 목표 취수량, 유출부에 대기압 조건을 적용하였으며, 여과기에 비해 매우 작게 구성된 여과필터 내부의 유동특성을 검토하기 위해 여과기는 최소 3.0 mm, 여과필터는 1.0 mm의 격자를 적용하였다. 현재 실제 여과시설에 적용되고 있는 여과기 제품 형상을 기준으로 여과기 내부 흐름공간의 크기 및 각도 조정에 따른 유동특성을 검토하여 여과효율을 비교하였으며 통과유량, 유속, 유속벡터 등을 검토하여 균등한 유량과 유속이 발생되는 최적의 여과장치 구조를 도출하였다. 본 연구에서 여과기 내부 구조 변경에 따른 유동특성 검토를 통해 도출된 최적의 여과기 내부크기 및 각도에 대한 설계인자는 여과기 내 여과필터의 효율을 증가시킬 뿐만 아니라 내구성 증진에 도움이 될 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.284-284
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• 2016

최근 기후변화의 영향으로 재해의 빈도와 피해의 규모는 점점 커지고, 예측의 불확실성 또한 증가하고 있다. 이에 따라 기후변화와 관련된 자연재해에 대처하기 위한 다양한 연구들이 수행되어 왔지만, 대부분의 기후변화 관련 연구는 미래 강우량과 해수면 상승을 분리하여 각각의 인자들에 따른 재난영향을 평가하였다. 그러나 연안지역에서는 강우 증가로 인해 발생하는 재해와 해수면 상승으로 인한 재해 등 두 개 이상의 재해가 복합적으로 작용할 수 있으므로 이를 동시에 고려한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 해수면의 영향을 직접적으로 받는 태화강 유역을 대상유역으로 선정 하였고, 기후변화에 따른 강우의 증가와 해수면 상승이 연안지역에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 위해 유역의 토지피복도, 수치고도자료, 토양도, 해당 유역의 단면 등을 이용하여 수리 수문모형을 구성하였다. 기후변화에 따른 강우 증가량을 고려하여 시나리오별 유출량을 산정하였고, 산정된 유출량 및 기점수위를 경계조건으로 입력하여 기후변화 시나리오에 따른 해수면 상승을 고려한 홍수위를 산정하였다. 이를 통하여 산정된 홍수위와 하천설계기준 해설에서 제시하고 있는 제방 여유고를 비교 검토하였다. 결과적으로, 목표기간별로 현재상태보다 최대 25.5%까지 첨두유출량이 증가하였고, 해수면 상승으로 인한 홍수위 변화는 하구부근에서 기점을 기준으로 약 7.1km까지 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 또한 여유고의 부족 구간을 검토한 결과, 전체 구간 40.17km 중 약 31.7km인 79.5%가 여유고를 만족하지 못하였고, 해수면 상승을 고려하지 않았을 경우에는 여유고를 만족하지 못하는 구간이 최대 3.8% 감소하였다. 연안지역의 기후변화로 인한 미래 강우량 증가와 해수면 상승을 동시에 고려한다면, 심각한 홍수 피해가 생길 것으로 예상된다. 따라서 이를 고려한 치수대책이 시급할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.464-464
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• 2018

최근 풍수해 현황 분석(국민안전처, 2016)에서는 2003년 이후 태풍 루사와 매미와 같은 대형태풍이 최근에 발생하지 않아 대부분 하천급류로 인한 인명피해가 대부분이라고 언급하였다. 최근 풍수해로 인한 피해가 발생하지는 않았지만 호우/태풍이 발생할 경우 인명보호와 불편해소를 최우선에 두고 각종 정책들을 선제적으로 추진하고 있어 홍수범람발생 예상지역에 대한 인명피해 분석은 반드시 필요하다고 판단된다. 최근들어 인명피해를 평가하는 기술은 피해자료로부터 비교적 간단히 분석되는 경험적 방법에서 2차원 동적 수리모형과 연계, 그리고 정밀한 인구, 건물 등의 자료를 활용하여 대피율, 사전경보 등 인명피해에 영향을 미치는 다양한 요소를 복합적으로 고려하고 개념적이고 기계적 방법으로 발전하는 추세이다. 우리나라의 경우 인명피해 평가와 관련한 연구사례가 거의 전무한 상태이고, 치수경제성분석에서 제시하는 침수면적에 기반한 간략한 방법만이 실무에서 활용되고 있다. 최근 국외에서 제시한 접근방법은 본 연구에서의 개발하고자 하는 목적과 방향에 부합하지 않다고 판단되며, 국내 실정을 고려할 때 주요 영향인자를 추가하고, 특히 노출인구, 인명 인벤토리의 해상도를 높이는 데 주안점을 두고자 한다. 홍수로 인한 인명피해 발생확률은 사후분석의 일환으로 침수흔적도를 통해 총 2개의 침수구간을 설정한 후 Census data를 활용한 위험인구(Population at Risk, PAR)를 산정한후, NDMS 인명피해 자료를 활용하여 침수구간별 인명피해 발생확률을 제시하였다. 여기서 제시한 침수구간의 경우 데이터의 축적정도에 따라 구간을 세밀화 할 수 있는데, 본 연구에서는 총 2개구간(0-1m, 1m 이상)으로 계략화 하여 제시하였다. 본 연구에서는 4개의 지자체의 인명피해 자료를 통해 인명피해 발생확률을 산정하였으며, 해당내용을 시범유역의 빈도별 침수구역도에 적용하여 인명피해 발생을 분석하였다. 해당 연구결과의 경우 인명피해에 대한 명확한 결과를 유추하는데에는 한계가 있지만, 인명피해에 기반한 해당지역의 장래피해규모를 예측하는 데에는 기초가 될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.383-383
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• 2018

최근 기후변화와 도시화로 인해 국지성 집중호우 및 불투수면적이 증가하고 있는 실정이며, 도시 지역 내의 첨두유량, 도달시간, 지체시간 등과 같은 수문학적 인자가 변화함에 따라 재산피해, 인명피해가 발생하고 있다. 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법은 수리수문학적 및 환경생태학적 문제를 저감하는 방안 중 하나로써 도시지역에서 수환경을 자연상태로 복원하는 대안으로 제시되고 있다. LID 기법 중 하나인 옥상녹화는 도시 내의 불투수면 증가로 인한 초과 지표면유출을 저감시켜 물관리를 하는 기술이다. 본 연구는 경남 양산시 부산대학교 제 2 캠퍼스에 조성된 옥상녹화 장치를 이용하여 정량적으로 유출량을 분석하였다. 비식생구와 식생구를 설치하고 실험의 시나리오는 강우강도를 25, 50, 75, 100 mm/hr로 설정하여 측정된 데이터 값을 바탕으로 SWMM(Storm Water Management Model) 모델링을 수행하였다. 유출량 값은 SWMM 5의 매개변수 추정지원 시스템인 SWMM-SCE를 이용하여 모형을 자동보정하였다. 보정된 모의유량은 실측유량과 0.28~3.81% 만큼의 오차를 보였고 각 시나리오에 따라 검증한 결과 상관계수가 0.82 이상으로서 실측값과 높은 상관성을 나타내었다. 옥상녹화 실험의 경우, 강우강도 75mm/hr일 때 첨두유출저감율과 지연시간은 각각 15.45% 감소, 15초 지연으로 최적의 효율이 나타났으며 강우강도 25mm/hr일 때 첨두유출저감율과 지연시간은 각각 1.36% 감소, 4초 지연으로 최저의 효율이 나타났다. SWMM 모의 결과는 강우강도 75mm/hr일 때 첨두유출저감율과 지연시간은 각각 15.45% 감소, 16초 지연으로 최적의 효율이 나타났으며 강우강도 25mm/hr일 때 첨두유출저감율과 지연시간은 각각 2.73% 감소, 4초 지연으로 최저의 효율이 나타났다.

• Journal of Navigation and Port Research
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• v.45 no.3
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• pp.165-172
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• 2021

Breaking wave is one of the important design factors in the design of coastal and port structures as they are directly related to various physical phenomena occurring on the coast, such as onshore currents, sediment transport, shock wave pressure, and energy dissipation. Due to the inherent complexity of the breaking wave, many empirical formulas have been proposed to predict breaker indices such as wave breaking height and breaking depth using hydraulic models. However, the existing empirical equations for breaker indices mainly were proposed via statistical analysis of experimental data under the assumption of a specific equation. In this study, a new Munk-type empirical equation was proposed to predict the height of breaking waves based on a representative linear supervised machine learning technique with high predictive performance in various research fields related to regression or classification challenges. Although the newly proposed breaker height formula was a simple polynomial equation, its predictive performance was comparable to that of the currently available empirical formula.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.34 no.11
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• pp.43-55
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• 2018

AGF (Artificial Ground Freezing) method is a temporary ground improvement method which can apply to all types of soil with the purpose of high stiffness and low hydraulic conductivity. However, the groundwater flow and the heterogeneity of the ground increase the uncertainty of the ice-column formation which hinders the reliability of this method. The effects of groundwater flow and layered heterogeneity on ice-wall integrity by AGF method were analyzed using finite element analysis program for a coupled thermo-hydro phenomena in the freezing ground. Groundwater flow changes circular ice-column into elliptical shapes and increases the time required for the formation of ice walls. The previous theoretical formula overestimated the completion time of the ice wall and the critical groundwater velocity by neglecting the thermal interaction between adjacent ice-columns. Numerical results presented the corrected formula and verified the proposed equation for the dimensionless ice-wall completion time. In the layered heterogeneous ground, the thickness of the layer with higher hydraulic conductivity and its relative magnitude were found to be important factors in the ice-wall completion time and critical velocity.

• Journal of Wetlands Research
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• v.20 no.4
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• pp.330-337
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• 2018

The Korean Eutrophication Index($TSI_{ko}$) was estimated using water quality monitoring data of eight main sites in the SoOoak River watershed. The environmental characteristics of rivers were classified and evaluated using the $TSI_{ko}$ for each factor calculated by COD, T-P, and Chl-a. There is a good condition for the algae to grow due to shallow water depth, inflow of non-point source pollution during rainfall, influx of sewage treatment effluent and increase of residence time. It shows trophic state more than mesotrophication year round. Especially, in case of Chuso point, which is the inflow point of Daecheong Lake, the water quality deteriorated due to hydraulic characteristics and showed the eutrophic state. Therefore, it is necessary to establish the measures to improve the water quality through the precise monitoring of SoOak River.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.269-269
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• 2023

기후 변화로 인한 강우 패턴의 변화는 도심지 방재성능 목표를 상회하는 홍수로 이어져 침수피해를 가중시키고 있다. 이로 인한 도시침수 피해를 저감하기 위하여 도시침수 예측모형 개발이 활발히 이루어지고 있으나, 대규모 관망으로 이루어진 복잡한 도심지 우수관망을 모의하기 때문에 분석속도가 느려 실시간 예측 적용에 한계점이 있다. 도시침수 분석에 가장 많이 활용되는 대표적인 모형인 SWMM(Storm Water Management Model)은 복잡한 관망을 비교적 빠르고 정확히 해석할 수 있어 유용하지만, 이 또한 대도심의 우수관망 모의 시 많은 시간이 소요되며, 관망 정밀도 기준이 정의되어 있지 않아 분석에 어려움이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 관망 간소화 기법(유역면적의 밀도, 관거 직경, 관로의 길이 등)을 적용하고, 이에 따른 주요 지선과 간선의 수위 변화와 침수흔적도를 비교하여 분석결과의 정확성을 담보하는 관망 간소화 수준을 파악하고 도시침수 분석 시 적정 간소화 기준과 자동 간소화 방안을 제시하고자 한다. 도시침수 분석 시 우수관망 자동 간소화를 위하여 Python을 활용한 코드를 작성하였으며, SWMM의 .inp 파일을 읽어들여 Dataframe형태로 저장한 후 분석을 위한 데이터 가공, 간소화 기준에 따른 분류, 간소화 대상 수리·수문인자 연산, 인접 간선에 연결, 간소화된 .inp파일 저장의 총 6단계로 구성하였다. 연구 대상지역은 도림천 유역으로 설정하였으며, 초기자료는 맨홀 30,469, 관거 32,443, 소유역 30,586개로 이루어져 있으며, 모의 시간은 약 2시간 30분이 소요되었다. 유역면적 100x100 미만을 대상으로 수행 시 맨홀 9,965, 관거 10,464, 소유역 9,240개로 관거의 복잡도가 약 1/3 감소하였으며, 모의 시간은 약 43분으로 기존대비 약 72% 단축되는 것으로 나타났다. 실제 침수가 발생한 주요지점들을 비교한 결과 R² 0.85 ~ 0.92로 예측모형의 정확도에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났다. 도시침수모형 최적 간소화를 통해 모형의 복잡성을 줄이고, 계산량을 줄여 모형의 수행시간을 단축시킬 수 있으며, 불필요한 우수관망을 제거하거나 병합함으로써, 모형의 예측력 향상과 분석과 해석에 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.497-497
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• 2023

정수장에서 소독 및 여과 처리가 완료된 깨끗한 물은 배급수시설로 전달되나, 실제로 관의 노후화, 갑작스러운 유향 변동, 특정 구역의 관 내 정체 시간에 따른 Water Age 상승 등 여러 요인으로 인해 실제 수용가에는 안전하지 않은 용수가 공급될 가능성이 있으며, 이에 따라 적절한 위치에서 지속적인 감시를 통한 조기 발견 및 조치가 필요하다. 상수도 시설기준(2010)에 배수시설의 주요 지점 혹은 관 말단 등 필요에 따라 적절한 위치에 수질 계측기를 설치할 수 있도록 제시되어 있으나, 계측기 설치 위치나 개수에 대한 기준이 모호한 실정이다. 모든 구역에 수질계측기를 설치하여 감시하는 것이 이상적이지만, 현실적으로는 지자체 환경 및 경제적인 한계가 있어 주요 위치에 설치하는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 대표적인 수리해석 모형인 EPANET을 사용하여 대상 관망의 노후도, 유속, 유향변동 등의 영향인자를 바탕으로 수질사고가 발생할 확률이 높은 관을 위험관으로 선정하고, 선정된 위험관을 대상으로 최단 경로와 Cost를 산출할 수 있는 Floyd Warshall Algorithm을 이용하여 각 Node(수용가)간 물이 이동할 때의 최소 도달시간과 경로를 파악하였다. 또한, 시간 서비스 수준(Level of T hour Serivice)의 개념을 도입하여 위험관으로부터 특정시간 이내에 흐름이 도달하는 Node를 파악한 뒤, 그 중 가장 많은 피해를 발생시킬 수 있는 위험관을 수질계측위치 지점으로 선정하였다. 제시된 수질사고 발생위험이 높은 위험관을 대상으로 수질계측 위치를 선정하는 방법이 전체 관망 네트워크를 대상으로 수질계측 위치를 판단하는 방법보다 결과 신뢰도 측면에서 더욱 효과적이고 효율적인 방법으로 사료된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.spc1
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• pp.1223-1234
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• 2022

Efforts for reducing greenhouse gas emission coping with climate change have also been performed in the field of water and wastewater works. In particular, the technical development for reducing energy has been applied in operating water distribution system. The reduction of energy in water distribution system can be achieved by reducing structural loss induced by topographic variation and operational loss induced by leakage and friction. However, both analytical and numerical approaches for analyzing energy budget of water distribution system has been challengeable because energy components are affected by the complex interaction of affecting factors. This research drew mathematical equations for 5 types of state (hypothetical, ideal, leak-included ideal, leak-excluded real, and real), which depend on the assumptions of topographic variation, leakage, and friction. Furthermore, the derived equations are schematically illustrated and applied into simple water network. The suggested method makes water utilities quantify, classify, and evaluate the energy of water distribution system.