• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.415-415
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• 2012

유역의 홍수위험도를 평가하기 위하여 선행 연구로서 DPSIR framework를 적용한 인자를 선정하였다. 이때 인자의 범위를 사회적, 경제적, 환경적 분야로 구분하고 각 분야에 대하여 홍수로 인하여 야기되는 유역의 다양한 영향요소를 포함하여 인자를 선정하였다. 본 연구에서는 이를 대상으로 각 인자의 가중치를 선정하기 위하여 패널식 조사연구기법인 Delphi 방법을 적용하였다. Delphi 기법은 델파이 절차가 반복되는 동안 조사 참여자에게 전회의 조사 결과, 즉 통계적 집단 반응을 피드백하며 참여자는 이를 참고하여 자신의 판단을 수정 보완 할 수 있는 방법이다. 따라서 1차 설문조사를 통하여 각 패널은 홍수위험도 평가 인자에 대해서 주관적인 가중치를 선정하고 이를 분석한 결과를 피드백 받아 참고한 후 2차 설문조사에 응하여 가중치를 재선정하게 된다. 조사에 참여할 패널의 선정은 수자원분야의 전문가를 대상으로 하였다. 또한 각 인자에 대한 가중치를 수집하는 방법을 다양하게 설정하여 기법에 따른 영향을 검토하였다. 수집기법은 상대적 가중치 결정법 중에서 가장 많이 사용되는 순위법과 직접입력법, 절대적인 기준에 대한 가중치를 수집하기 위하여 Fuzzy 가중치 입력법을 사용하였으며 이 때 각 인자가 소속되는 분야와 DPSIR framework 요소에 대해서도 별도로 가중치를 수집하여 최종적인 인자의 가중치를 결정하였다. 본 연구는 추가 연구를 통해 남한강에 적용되며 인자의 자료는 문헌조사, 통계자료 조사 및 수리학적 수치모형 등의 분석을 통해 수집될 예정이다. 이를 통하여 사회, 경제, 문화, 환경적인 측면을 고려한 인자들을 반영한 하천의 구간별 상대적 홍수취약도를 정량적으로 제시할 수 있으며 하천 구간별 치수관리 우선순위를 결정하는데 적극적으로 활용될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.605-605
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• 2012

최근 통계자료에 의하면 국내 제방붕괴 유형 중 11.5%가 제체 불안정에 의한 붕괴로 보고되고 있다. 홍수시 노후화된 제방이 붕괴하여 발생하는 인명 및 재산피해는 점차 증가하고 있는 상황이어서, 이에 대한 제방 시설물의 보강 및 안전관리 대책이 필요한 상황이다. 하천시설물 주변의 흐름특성에 의하여 세굴이 발생할 수 있는 지점에는 보호공을 설치하여 시설물의 안정성을 확보하도록 하천설계기준 해설(2009)에서 제안하고 있다. 그러나 구조물을 보완하는 보호공의 공종 및 규격 등을 설계하기 위한 세부적인 설계지침이 미흡하여 외국의 연구 또는 설계사례를 참고하여 국내 하천에 적용하고 있는 상황이다. 해외의 연구사례를 살펴보면, 설계공식에 적용된 설계인자인 유속 및 수심 등을 1차원 단면평균값을 활용하는 경우가 많아서 복잡한 하천의 흐름특성을 반영하기에 미흡한 상황이다. 본 연구에서는 국내 하천해석에서 주로 활용되고 있는 수치모형을 이용하여 실험수로의 흐름을 재현하고 수리실험을 통하여 관측한 유속 및 수위분포 결과와 비교하였다. 2차원 수치모형으로는 RMA2, CCHE2D, FLUMEN 등의 상용모형과 최근 연구가 활발히 진행되고 있는 Approximate Riemann 기법을 적용하여 개발된 유한체적모형을 적용하였다. 제방 부근에서 형성되는 흐름을 상세하게 모의하기 위하여 국내 하천시설물 설계에서 많이 활용되고 있는 FLOW-3D 모형을 적용하여 3차원 모의결과와 수리실험결과를 비교하였다. 수리실험에서 관측된 사석호안공의 이탈시 흐름현상을 재현하여 호안공 이탈에 영향을 미치는 국부유속 및 전단응력을 산정하여 호안설계에 적합한 설계인자를 분석하였다. 연구결과를 활용하여 사석호안공 설계 기법에 적용되는 수치모형을 통하여 산정되는 설계인자의 정확성을 향상시킴으로써, 정량적이고 합리적인 사석호안공 설계기법개발에 도움이 될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.264-264
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• 2022

하천의 합류부는 두 개 이상의 하천이 하나로 합쳐지는 구간으로 서로 다른 특성으로 인해 급격한 흐름의 변화와 수리학적 지형변화가 발생하는 구간이다. 하천의 합류부에서는 유체의 물리화학적인 특성과 흐름 구조의 변화가 발생할 수 있다. 흐름 구조의 변화로 인한 유사 이송으로 세굴과 같은 지형적인 변화가 발생할 수 있다. 합류부의 혼합을 이해하기 위해서는 본류와 지류의 다양한 유입조건에 따른 공간적인 패턴을 분석하는 것이 중요하다. 그러나, 대부분의 합류부 연구들은 실측에 기반한 공간적인 패턴 분석의 어려움으로 인해 실내실험 또는 수치모형에 의존하여 연구가 수행되어, 실측자료에 기반한 공간적인 수체혼합의 분석은 매우 제한적이었다. 따라서, 본 연구에서는 하천 합류부의 혼합 현상을 규명하는 인자로 흐름 방향 유속, 2차류와 수심 등 기본적인 수리학적 인자들 외에 연직, 수평 방향으로 측정한 수질 자료와 드론 영상을 활용하여 합류부의 혼합 특성을 해석하고자 하였다. 수질 자료 중 하천의 혼합을 가장 잘 확인할 수 있는 인자로써 전기전도도와 온도를 활용하였다. SonTek ADCP를 이동식으로 횡단하여 측정해 흐름 방향 유속과 2차류, 수심을 확인하였다. ADCP를 운용함과 동시에 YSI의 수질센서를 활용하여 연직, 수평 방향으로의 전기전도도와 온도의 분포를 확인하였다. 또한, 합류부의 2차원 공간적인 분포를 확인하기 위해 드론 영상을 촬영하였다. ADCP, YSI, 드론의 계측자료는 한국의 낙동강과 남강 합류부에서 측정되었고, 분석 결과 계측장비 간의 경향성이 일치하였다. 또한, 이전에 진행된 해외의 합류부 연구 결과와 유사한 결과가 관측되었으나, 일부 부분에서는 다른 결과를 보였다.

• Tunnel and Underground Space
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• v.13 no.4
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• pp.321-329
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• 2003

The change of strain-dependent hydraulic conductivity around mined panels due to subsidence is examined where normal and shear strains, modulus reduction ratio and joint spacing are major factors controlling the changes of hydraulic conductivity. Modulus reduction ratio and joint spacing are defined through RMR and RQD, respectively. Utilizing these two empirical parameters, changes of hydraulic conductivity values of a full gamut of rock mass conditions are determined. The change of hydraulic conductivity is not apparent in the near surface area and more significant change takes place in the area around mined panels. A zone of strong influence from the subsidence extends to a height of approximately 20m above mined panels. The shear strain does also play the role of increasing a hydraulic conductivity around mined panels. As RMR of rock mass decreases, a hydraulic conductivity is found to be increased and this means that subsidence in a poor rock with low RMR has a great effect on a hydraulic conductivity field.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.31 no.4
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• pp.300-307
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• 2009

The transport of landfill leachate in the subsurface formations of unlined landfill sites is considered. The impacts of hydrogeological and chemical heterogeneities on the leachate transport are assessed by examining the results from a series of Monte-Carlo simulations. The landfill system simulated in this study is hypothetically represented with three levels of spatial variability for the hydrogeological and chemical parameter; (1) homogeneous hydraulic conductivity (K) and distribution coefficient ($K_d$), (2) K heterogeneity only, and (3) combined heterogeneities of K and $K_d$. To calculate the transport of leachate through negatively-correlated random hypothetical K-$K_d$ fields generated using geostatistical input parameters, a saturated flow model is linked with a contaminant transport model. Point statistic values such as mean, standard deviation, and coefficient of variation of the concentration were obtained from 100 Monte-Carlo trials. Results of point statistics show that the heterogeneities of K and $K_d$ in the landfill site prove to be an important parameter in controlling leachate concentrations. Consideration of combined K and $K_d$ heterogeneities results in enhancing the variability of contaminant transport. The variability in the leachate concentration for different realizations also increases as the distance between source and monitoring well increase.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.612-612
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• 2012

최근 GIS를 이용하여 수리 수문학적인 지형인자를 생성할 수 있는 Arc Hydro 등의 다양한 GIS 기반 툴들이 개발되어 왔다. 예를 들어 Arc Hydro는 격자형 고도자료인 수치표고모델(Digital Elevation Model)을 통해 수자원에서 필요로 하는 유로연장, 유역경사 등의 지형인자를 산정할 수 있는 기능을 제공해 주고 있다. 하지만 기존의 GIS 기반 툴에서는 Manning의 평균유속 공식 등 하천수리학에서 매우 중요한 인자인 하천경사를 하천망을 따라 산정하고 표출하는 기능이 부족하였다. 또한 하천경사 산정에 사용되는 여러 GIS 툴을 통해서 제공되는 셀 경사 등 지형인자들의 기계적인 적용으로 정확한 하천경사의 산정에 문제가 있어왔다. 본 논문은 이러한 지형인자들의 적용성을 평가하고 다양한 이론적 하천경사 산정법을 GIS 상에 적용하여 상호 비교하여 최적화된 하천경사 산정방법을 제시하고자 한다. 연구 대상유역으로는 제주도를 선정하였으며, 대상 하천은 Arc Hydro를 이용하여 산정된 하천망의 형태를 수자원관리정보시스템(WAMIS), 위성사진 등과 비교한 후 시범 하천(한천)을 선택하여 여러 하천경사 산정법을 적용해 보았다. 적용된 산정법은 총 4가지로 첫 번째 방법은 수치표고모델의 주변 표고를 고려하여 산정된 기울기를 Arc Hydro를 이용하여 산정된 하천을 따라 산술평균하는 방법이며, 나머지 3가지 방법은 하천망을 따라 흐름방향의 거리와 수치표고모델의 표고를 수집한 후에 단순경사방법, 등면적경사방법, 등가경사방법에 적용하는 방법이다. 산정된 하천경사를 상대비교를 하여 대상유역에 대한 비교검토를 실시하였다. 모든 과정은 프로그램 개발을 통해 자동화 시켜 향후 다른 유역의 적용과 변화 가능한 지형정보를 신속하고 효율적인 예측을 가능할 수 있도록 하였다. 또한 주어진 하천망의 두 지점 사이의 종방향 경사를 산정하여 표출하는 기능을 추가하여 하천 경사의 표출방식을 향상시켰다. GIS를 이용하여 산정되어진 하천경사의 적용성이 충분하다면 Manning의 평균유속 공식에 적용할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 하천분석이 용이해 질 것으로 예상된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.11
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• pp.923-930
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• 2016

This study was to evaluate the stream depletion from groundwater pumping in shallow aquifer using the Hunt's analytical solution (2009) which considers a two-layer leaky aquifer-stream system. From the total 2,187 cases of simulations with combinations of various aquifer and stream properties, the streamflow depletion rates divided by the groundwater pumping rate showed the low values when the stream depletion factor (SDF) is higher than 1,000-10,000, and was more sensitive to the aquitard hydraulic conductivity than the streambed hydraulic conductivity. The comparison of the Hunt's solution (2009) with the Hunt's solution (1999) of a single layer aquifer indicated that the maximum difference between the dimensionless stream depletions calculated by using both solutions is above 0.3, and the stream depletion is significantly affected by the hydraulic properties of the $2^{nd}$ layer as the SDF of the first layer increases. The Hunt's solution (2009) was applied to the real shallow groundwater well that is located in Chunju-Si, and the results revealed that the groundwater pumping has significant effects on streamflow in a short period of time, showing that the dimensionless stream depletion exceeds 0.8 within a few days. It was also found that the shallow groundwater pumping effects on stream depletion are highly dependent on the stream-well distance for the locations with high hydraulic diffusivity of $1^{st}$ layer and low vertical leakance between $1^{st}$ and $2^{nd}$ layers.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.spc1
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• pp.1211-1222
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• 2022

Abnormal condition inevitably occurs during operation of water distribution system (WDS) and requires the isolation of certain areas using isolation valves. In general, the determination of the optimal location of isolation valves considered minimization of hydraulic failures as isolation of certain areas causes a change in hydraulic states (e.g., flow direction, velocity, pressure, etc.). Water quality failure can also be induced by changes in hydraulics, which have not been considered for isolation valve system design. Therefore, this study proposes a new isolation valve system design methodology to prevent unexpected water quality failure events. The new methodology considers flow direction change ratio (FDCR), which accounts for flow direction changes after isolation of the area, as a constraint while reliability is used as the objective function. The optimal design model has been applied to a synthetic grid network and the results are compared with the traditional design approach. Results show that considering FDCR can eliminate flow direction changes while average pressure and coefficient of variation of pressure, velocity, and hydraulic geodesic index (HGI) outperform compared to the traditional design approach. The proposed methodology is expected to be a useful approach to minimizing unexpected consequences by traditional design approaches.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.51-51
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• 2011

유역의 홍수위험도를 산정하기 위해서는 홍수의 발생가능성과 유역의 홍수방어 능력 등의 환경적, 공학적 요소 이외에도 홍수로 인한 피해 및 영향의 종류에 따라 사회적, 경제적, 문화적, 공학적인 요소를 반영해야 한다. 이들 홍수 피해 요소는 그 중요성이나 특성별로 홍수로부터의 방어 비중이 다르게 설정될 수 있으며 지역별로도 차이를 나타낼 수 있다. 본 연구에서는 홍수위험도를 평가하기 위한 인자 선정에 지속가능성 평가 모형인 DPSIR (Driving force-Pressure-States-Impacts-Response)을 이용하여 환경적, 공학적 요소뿐만 아니라 사회적, 경제적, 문화적인 요소를 반영하고자 한다. DPSIR 모형은 유역의 영향 인자들을 지표로 선정하며 각 지표간의 유기적 관계를 반영하는 구조로 이루어져 홍수로 인하여 인자 간에 발생하는 반응을 묘사할 수 있는 장점이 있다. 또한 인자를 선정함에 있어서 전문가 및 이해당사자들의 견해에 따른 평가 지역의 특성과 지속적인 변화 가능성 등을 유기적으로 연결될 수 있도록 평가요소로 반영할 수 있다. 본 연구는 추가 연구를 통해 남한강의 하도구간 별로 적용될 예정이며 각 인자들에 대한 자료는 문헌조사, 통계자료 조사 및 수리학적 수치모형 등의 분석을 통해 수집될 예정이다. 인자들에 대한 가중치는 전문가들의 의견을 반영할 예정이다. 향후 하천의 구간별 상대적 홍수취약도를 사회, 경제, 문화, 환경적인 측면을 고려한 인자들을 반영하여 정량적으로 제시하므로 하천 구간별 치수관리 우선순위를 결정하는데 적극적으로 활용될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.775-779
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• 2009

최근 이상기후 및 국지성 돌발호우 등 여러 가지 형태의 예기치 못한 기상이변으로 인하여 매년 수재해는 빈번히 발생하고 있으며, 이를 위해 하천에서 실시간으로 신속하고 안정성있는 수리학적 하도추적모형의 구축은 지속적으로 연구해야 할 사항이다. 현재 주요 수계 홍수통제소에서는 홍수예보를 위해 주로 수리학적 및 수문학적 모형이 병행되어 적용되고 있으나, 한강과 금강하류를 제외한 나머지 수계에서는 아직까지 개념적 수문학적 모형만을 이용하여 홍수예보를 수행하고 있는 실정이다. 그러나, 신속하고 안정적인 수문학적 모형이 가지고 있는 몇가지 장점에도 불구하고, 실시간 분석 및 신속한 상황대처를 위해서는 정교한 하천흐름해석 기술인 수리학적분석이 반드시 필요하다. 그러나, 대부분의 모형운영자가 직면하게 되는 수리학적 하도추적모형에서 발생하는 수치적 불안정성인 발산의 문제점은 상당한 어려움으로 작용하고 있다. 이는 다양한 원인들이 있을 수 있으나, 대표적으로 단면의 불규칙성을 고려할 수 있다. 실제단면들을 모형에 반영할 때 수치계산의 과정 중에 급확대/급축소/특이단면에 따른 잦은 발산이 발생하게 되며, 이를 방지하기 위해서 단면의 보간 및 평활화 작업 등을 수행하게 된다. 이때 단면의 형상을 최대한 반영한 보간 및 평활화 작업이 되지 않으면, 물리적 개념이 무시된 비합리적인 계산이 수행될 수 있다. 발산의 요인을 제거한 최적의 단면형태를 선정하는 것은 모형의 안정성을 확보하는 데 중요한 요인이 된다. 또한 모형수행에 있어 발산의 요인으로서 하구와 만나게 되는 지점에서의 경계조건으로서 조위영향이 있다. 수리학적 하도추적모형의 중요한 요인인 하구에서의 흐름을 조위와 연계하여 가장 합리적인 하류 경계조건을 제시하는 것이 모형의 발산 방지 및 정확도를 향상시키는데 중요한 인자로 작용하고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 수리학적 하도추적모형의 안정성 검증을 위하여, 아직까지 수리학적 하도추적모형이 구축되어 있지 않는, 금강상류구간인 용담댐$^{\sim}$대청댐구간을 설정하여 수리학적 모형의 입력자료를 구축하고, 그에 따른 영향검토를 지속적으로 추진할 계획이다. 대상구간에서 향후 검증될 다양한 수리학적 안정화 기술은 향후 타 수계에서 적용시, 신속하고 합리적인 입력자료 구축에 많은 도움을 줄것이며, 현재 하천에서 발생하는 계산의 불안정성을 빠르게 수정하는 것이 가능하다.