• 한국수자원학회논문집
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• 제55권1호
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• pp.59-70
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• 2022

상수도관망은 대표적인 사회기반시설로 수원에서 수용가에게 물을 공급하는 과정에서 병원성 미생물을 소독하기 위해 염소를 주입한다. 안전한 물의 공급을 위해 잔류염소 농도 기준(0.1-4.0 mg/L)을 유지하도록 규정하고 있으나, 사용자의 사용 패턴, 수령, 상수도관망의 형식 및 특징은 수리학적(i.e., 절점의 압력, 관로의 유속) 및 수질적(i.e., 잔류염소 농도) 특징에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 Multi-objective Harmony Search (MOHS)를 사용하여 수질-수리 인자를 고려한 상수도관망 최적 설계 기법을 개발하였다. 설계인자로는 설계비용과 시스템 탄력성을 고려하였으며, 절점의 압력과 잔류염소 농도를 제약조건으로 적용하였다. 도출된 최적설계안은 상수도관망의 형식 및 특징에 따라 분석하였다. 이러한 최적설계안은 경제적인 측면과 수질 측면의 안전성을 충족할 수 있으며, 사용자의 사용성을 증가시킬 수 있다.

• 대한공간정보학회지
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• 제12권2호
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• pp.17-28
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• 2004

본 연구에서는 기존 DRASTIC 모델에 구조선밀도, 토지이용 인자 등을 추가한 수정 DRASTIC 모델을 설정하여 경기도 화남2지구의 지하수오염 가능성을 예측하고자 하였다. 2가지 인자를 추가로 설정한 이유는 우리나라의 수리 지질학적 환경에서 대수층은 대부분 암반 대수층인 점을 고려할 때, 구조선밀도는 지하수 및 오염물질 유동에 직접적인 영향을 미치고, 토지이용은 점오염원 및 비점오염원의 영향을 간접적으로 반영할 수 있기 때문이다. 통계분석을 위하여 각 인자별 격자 레이어를 생성하고, 상관계수를 분석함으로서 신뢰도를 판단하였다. 최종 결과물인 지하수오염가능예측도는 '수정 DRASTIC 취약성'과 오염원의 발생 부하량 값을 논리적으로 비교함으로서 수리지질학적인 측면에서의 오염가능성 지역과 수질측면에서의 오염가능성 지역을 예측할 수 있는 방안을 제시할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제29권3호
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• pp.117-124
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• 2016

본 연구에서는 스카프 패치로 수리한 복합재 단일겹침 체결부의 파손강도를 시험과 해석으로 연구하였다. 스카프 비, 모재의 적층패턴, 결함크기를 달리 하며 총 45개의 시편에 대한 시험을 수행하여 파손강도와 파손모드를 분석하였다. 다양한 형상의 시편에 대한 시험 결과, 한 경우를 제외하고는 수리 후의 체결부가 결함이 없는 체결부 강도 이상의 강도를 회복하며, 체결부 인자에 따른 특별한 차이는 나타나지 않는 것을 확인하였다. 파손강도가 낮게 나타난 한 경우에 대한 파손면 분석결과 모재의 표면층인 평직층의 표면처리가 충분치 않은 것이 원인인 것으로 판단되었다. 시험 결과의 분석을 위해 3차원 유한요소해석을 수행하였는데, 유한요소해석에서도 고려한 체결부 인자가 상하부 모재와 패치, 접착층에서의 응력에 큰 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다. 이는 단일겹침 체결부의 경우 외부 인장하중이 겹침영역을 통과하면서 상하부 모재로 분산되기 때문인 것으로 판단된다. 시험과 해석 결과 모재 중앙에 결함이 존재하는 단일겹침 체결부의 경우 절차에 따라 패치 접착이 이루어지고, 모재의 표면처리가 충분히 이루어진다면 수리를 통해 손상 전 강도를 회복할 수 있는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.823-838
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• 2003

많은 강과 하천에서 하나의 대표적인 유량이 안정하도 형태를 결정하는데 사용되어 질 수 있다. 이러한 대표적인 하도형성유량은 여러 연구자들의 접근 방식의 차이에 따라 강턱유량, 특정 재현기간유량, 유효유량 등으로 표시된다. 따라서 본 연구에서는 대상유역의 특성인자와 관측자료를 이용하여 하도형성유량을 산정하고, 강턱유량과 수리기하 특성간의 상관관계를 분석하였다. 문막과 서면 수위관측소에서 하도형성유량으로 결정된 강턱유량의 재현기간은 유출량 자료를 빈도분석한 결과, 문막은 1.8년, 서면은 1.5년으로 산정되었으며, 유효유량은 강턱유량에 비해 10배 이상 작게 산정되었다. 강턱유량과 수리기하특성과의 상관관계를 분석한 결과, 유역면적과 강턱유량은 어느 정도 상관성이 있으나 강턱유량과 수리기하간의 상관성은 낮은 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.696-696
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• 2012

호안은 유수의 침입으로부터 제방 및 하안의 침식 피해를 방지하기 위해 제방에 설치되는 구조물이다. 침식에 의한 제방 및 호안의 대표적인 붕괴특성 중에는 만곡부, 하천 급경사, 지형의 간섭효과 등이 있다. 특히, 만곡부는 원심력, 2차류 등에 의한 수위상승 및 유속증가로 제체에 응력 집중이 발생되어 안정성 저하를 유발할 수 있다. 또한, 만곡부의 흐름 방향전환 현상은 하도내 통수능 저하를 발생시켜 홍수피해를 가중시킬 수 있다. 따라서 하천특성상 만곡부에 의해 발생할 수 있는 홍수피해 요소를 저감시킬 수 있도록 적합한 피해저감대책을 마련할 필요가 있다. 제방의 보강대책으로서 활용되고 있는 호안은 역학적인 측면에서 외력과 저항력의 크기에 따라 안정성이 평가되어야 하며 지역여건 등에 따른 만곡부의 수위상승 및 제방 침식 등을 고려한 설계가 수행되어야 한다. 국내 실무에서 적용되고 있는 호안설계방법은 하천설계기준 해설(2009)을 참고하고 있는데, 흐름현상 및 만곡부 특성 등에 대하여 경험과 이론의 양면을 고려한 설계를 수행하도록 제안하고 있다. 이는 호안 안정성에 대한 역학적 검토 방법의 한계로 비합리적 설계가 될 우려가 있다. 따라서 만곡부에 의한 유속 및 소류력 등 흐름특성을 고려한 정량적인 평가기법이 요구되는 상황이다. 본 연구에서는 수리실험을 통해 만곡에 의한 흐름영향과 수리학적 거동 및 설계요소를 파악하고자 만곡부에 사석호안공을 설치하여 흐름전환 및 유속변화에 따른 사석호안공의 이탈현상을 재현하였다. 실험수로는 곡률반경( )이 4.5 m인 만곡부가 3개소 발생하는 폭 2.3 m, 길이 25 m의 다중 사행수로 형태이다. 실험수로 우안의 1V:2H 경사면에 10, 20, 30, 40, 50 mm 사석을 크기별로 설치하여 만곡에 의한 유속변화 등 흐름현상과 호안공 이탈을 관찰하였다. 수리실험은 고정상으로 수행되었으며 정상류 흐름조건에서 공급유량별 하류단 수위 조절을 통해 만곡부내 호안 공 이탈을 발생시키는 설계인자를 도출하고자 유속과 수심을 측정하였다. 실험결과를 바탕으로 사석호안공 설계시 1차원 접근유속에 만곡 영향을 고려하여 대표유속으로 적용하는 방법의 특성을 파악하고, 사석호안공의 이탈유속과 만곡에 의한 흐름특성간의 상관관계를 분석하여 제원결정기법을 제안하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.7-7
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• 2023

국내뿐만 아니라 세계적으로도 산사태 발생에 따른 토석류 피해가 빈번하게 발생하고 있으나 아직 토석류 거동에 대한 물리적인 특성을 규명하고, 실험 등을 통한 면밀한 검토가 안 되었다. 토석류는 집중호우 시 토사 내 함수량의 증가로 인해 또는 지진, 화산 발생 시 지각 변동으로 인해 사면의 저항력이 약화되어 발생한다. 이러한 토석류는 재해를 일으키는 매우 위험한 자연 현상이며, 그 규모에 따라 하류부에 큰 피해를 발생시킬 수 있다. 국내에서 수행된 토석류 관련 연구들은 해외에서 주로 수행된 기초연구 결과를 이용한 토석류 피해 발생예측, 위험지도 작성, 토석류 방지 구조물 개발 등의 응용연구가 대부분이며 소규모 모형을 제작하여 수리실험이 진행되었다. 김기환 외(2008)은 토석류 확산형태와 흐름 속도에 대한 모형실험을 수행하였으며, 김영일과 백중철(2011)은 토석류 유동과 퇴적 특성에 대한 실험을 수행하였다. 미국의 경우 미지질조사국(USGS, U.S Geological Survey)에서 1994년부터 지금까지 100 m 길이의 대형 경사수로를 이용하여 토석류 수리모형실험을 수행하고 있으며 이를 통해 토석류의 수위, 충격력, 전파속도, 유출 후 퇴적형상 등에 대한 다양한 실험데이터를 제시하고 있다. 그러나, 현재까지 국내외 토석류 실험에 대한 표준실험방법과 기준이 정립되지 않아 실험결과의 신뢰성을 명확히 증명하기 어려운 실정이다. 토석류로 인한 가장 직접적인 피해 인자인 토석류의 충격력과 전파속도를 수리모형실험을 통해 정량적으로 파악하기 위한 시험 표준으로 시험 절차, 시험 방법 및 적정한 측정장비의 사양 등을 단체표준을 통해 제공함으로써 시험의 불확실성을 최소화하고, 명확한 프로세스에 따른 시험 결과의 신뢰성과 일관성을 확보하고자 한다. 국토교통연구인프라운영원에서는 단체표준 개발을 위한 시험기관협의체를 구성하고, 이해관계인들의 의견을 반영한 토석류 충격력과 전파속도 측정방법(안)을 2022년에 7월 작성하였으며, 현재 이해관계자들의 의견을 수렴하고 중소기업중앙회에 심의를 상정한 상태이다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권3호
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• pp.551-557
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• 2022

대심도 지하 터널 공사에서 마주치는 지반공학적 위험인자는 다양하며, 심도와 한국의 지역적 지질특성에 따라 위험인자의 종류와 기준이 다르다. 도심 지하 복합 지반의 다양한 다공질의 특성을 보이는 지질의 특성 및 지질구조가 안전성에 미치는 영향을 이해하기위해 국내외 사례를 바탕으로 한국의 대심도 암반의 위험 인자를 분석하였다. 연구 결과 대심도 터널지반의 안정성에 영향을 주는 7개의 카테고리들 즉, 지질구조, 암반특성, 수리지질, Overburden, 높은 응력, 지반특성 및 인공 구조물과 약 20 여개의 위험인자들이 도출 되었다. 위험인자들 중 가장 영향력이 큰 단층, 습곡, 암맥 및 암석 종류에 따른 위험기준 및 위험산정을 위한 구간 값을 제시한다. 다른 인자들의 기준과 구간 값은 연구 중에 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.819-823
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• 2004

수자원 분야에서 DEM을 이용하여 유역의 수문학적 지형인자를 추출하기 위해서는 DEM으로부터 하천망을 추출하고, 유역을 분할하며 이를 이용하여 유역 범위 내에서 지형인자를 계산하는 일련의 과정이 필요하다. 이때 사용되는 기초 자료인 DEM은 최종 결과물인 유역의 지형인자에 영향을 미치게 되며, 따라서 지표면의 수리${\cdot}$수문 현상을 가장 적절히 표현할 수 있는 DEM을 수문학적으로 어떻게 처리할 것인가가 중요한 문제이다. 수치지도의 등고선이나 영상으로부터 추출된 DEM을 그대로 유역 분석에 이용할 경우 지표면 흐름 모의에 장애를 초래하는 sink나 flat area와 같은 오류를 다수 포함하고 있다 그러므로 이러한 오류들을 합리적인 방법으로 제거하는 과정이 필요하다. 본 연구에서는 DEM을 이용하여 유역의 수문학적 지형인자를 계산하기 위해 DEM이 가지고 있는 오류 중 sink를 제거하는 기술을 개발하였다. 본 연구에서 구현한 sink 제거 기술을 이용하여 실제 유역의 DEM에서 sink를 제거하고, 그 결과를 Arc Hydro와 WMS v6.1과 비교하여 적용된 sink 처리 알고리즘의 타당성과 적용성을 검토하였다. Sink 제거 기능의 효율성과 오류 수정후의 DEM에서 추출된 하천망의 형태적 특성 및 실제하천과의 유사성에 대하여 검토한 결과 유역의 모든 sink가 양호하게 보정되었으며 보정된 DEM을 이용하여 추출된 하천망 또한 국외의 Arc Hydro 및 WMS v6.1과 유사한 결과를 나타내고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.519-523
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• 2006

간선도로의 유입부 설계에는 도로 표면에 떨어진 강우만을 고려하여 빗물받이 간격, 형태 등을 결정하고 있으나, 현실적으로는 간선도로와 연결된 소규모 도로에서 횡유입부로 유입되지 않는 유량이 간선도로의 침수를 가중시키고 있는 실정이다. 이러한 점들을 고려할 때, 침수피해에 의한 시민들의 재산을 보호하고 불편을 덜어주기 위해 소규모 도로의 합리적인 배수시설이 필요하며, 이런 배수시설로 부각되는 횡유입부의 차집효율을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 횡유입부의 설계 실태를 조사하고, 현장조사를 실시하여 수리인자들을 실측하여, 실험장치의 제작과 효율적인 실험조건을 선정하였다. 도로에서 횡방향으로 설치되어 있는 빗물받이 유입구의 규모에 따른 가능 최대 차집유량과 그에 따른 효율을 분석하기 위하여 도로 종경사$(2{\sim}11.5%)$, 유량$(1.5{\sim}24{\ell}/sec)$, 빗물받이 유입구의 규모 및 형태(TYPEⅠ, TYPEⅡ)를 변화시키면서 실험을 실시하였다. 실측 자료를 분석한 결과, 도로의 종경사가 6%이상이 되면, 횡유입부의 차집효율이 급히 감소되는 것을 알 수 있었으며, 빗물받이 유입구 TYPEⅠ의 형태가 TYPEⅡ의 경우보다 차집효율이 현저하게 감소하고 있음을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.542-545
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• 2007

터널의 노면 양쪽에 관로를 설치하여 유입된 지하수를 배출시키는 방법은 일반적인 터널 배수공법이지만 배수관로의 설치를 위한 추가적인 굴착은 공사기간과 공사비의 상승으로 이어지는 실정이다. 이에 터널 내에 별도의 배수관로 굴착 없이 노면 하부에 다열기둥을 일정 간격으로 매설하여 지하수의 흐름방향을 노면 하부로 유도시키는 경제적인 배수시스템이 현재 연구 중이다. 이 터널배수시스템은 추가적 굴착이 없어 기존의 배수시스템보다 경제적이지만 다열기둥의 연속적인 배치를 필요로 하므로 기존의 관로배수방식보다 더 많은 유체의 흐름저항을 받게 된다. 따라서 유체의 흐름에 효율적인 다열기둥 간의 배치간격에 대한 연구가 필요하다. 그래서 본 연구에서는 노면 하부에 다열기둥이 매설된 터널 내로 유입하는 지하수 배출을 목적으로 다열기둥 간의 배치간격에 따른 Manning계수의 변화를 수리실험을 통해 측정 분석하였다. 특히 Manning계수는 개수로에서 유체흐름 저항의 정도를 파악하는 데 이용되는 인자로 이를 활용하여 지하수 배수에 적절한 다열기둥 배치간격을 산정하였다. 본 연구를 통해 얻어진 수리실험 자료는 노면하부에 다열기둥을 매설하는 터널공사의 실제 설계를 위한 기초적인 참고자료로 사용될 것으로 기대된다.