• Tunnel and Underground Space
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• v.31 no.5
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• pp.309-332
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• 2021

Natural barrier systems surrounding the geological repository for the high-level radioactive waste should guarantee the hydraulic performance for preventing or delaying the leakage of radionuclide. In the case of the behavior of a crystalline rock, the hydraulic performance tends to be decided by the existence of discontinuities, so the coupled hydro-mechanical(HM) processes on the discontinuities should be characterized. The discontinuum modelling can describe the complicated behavior of discontinuities including creation, propagation, deformation and slip, so it is appropriate to model the behavior of a crystalline rock. This paper investigated the coupled HM processes in discontinuum modelling such as UDEC, 3DEC, PFC, DDA, FRACOD and TOUGH-UDEC. Block-based discontinuum methods tend to describe the HM processes based on the fluid flow through the discontinuities, and some methods are combined with another numerical tool specialized in hydraulic analysis. Particle-based discontinuum modelling describes the overall HM processes based on the fluid flow among the particles. The discontinuum methods that are currently available have limitations: exclusive simulations for two-dimension, low hydraulic simulation efficiency, fracture-dominated fluid flow and simplified hydraulic analysis, so it could be improper to the modelling the geological repository. Based on the concepts of various discontinuum modelling compiled in this paper, the advanced numerical tools for describing the accurate coupled HM processes of the deep geological repository should be developed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.141-146
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• 2008

빗물 유출량 제어를 위한 빗물 저류 시설에서 지금까지는 저류되는 용량이 주된 관심사였다. 많은 물을 순간적으로 저류하여 지체시킴으로서 유출량을 감소시키는 것이 목적이었다. 하지만 이러한 빗물저류시설은 저류기능 뿐만 아니라 침전에 의한 수질개선효과도 가지고 있다. 이렇게 저류된 물을 갈수기에는 화장실 용수나 잡용수로 사용할 수도 있고, 수질 개선을 통하여 하수 오염 부하량의 경감효과까지 노릴 수 있다. 이러한 수질개선 효과를 알아보기 위해서는 빗물 저류시설의 수리학적 흐름특성과 입자의 거동파악이 필수적이다. 본 연구에서는 CFD(Computational Fluid Dynamic)를 이용하여 빗물저류시설 중 하나인 빗물저장조의 수리학적 흐름특성 및 입자의 거동을 살펴보았다. 빗물저장조는 유출입패턴이 불규칙하다. 이를 크게 네 가지 경우로 나누어 살펴보면, 유입만 있고 유출이 없는 경우(Case 1), 유입과 유출이 동시에 있는 경우(Case 2), 유출입이 모두 없는 경우(Case 3), 유출만 있고 유입이 없는 경우(Case 4)로 살펴 볼 수 있다. 기존의 수량 측면에만 한정되었던 빗물 저류 시설에 대한 연구를 수자원 절약과 수질 개선을 통한 하수도 오염 부하량 감소의 측면을 덧붙여 빗물 저류 시설의 목적 범위를 확장할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.317-317
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• 2015

강이나 하천에 이수 및 치수의 목적으로 소규모 댐이나 보 등의 수리구조물을 설치한다. 수리구조물의 상하류부에는 하천 하상의 극심한 침식인 국부세굴현상을 방지하여 수리구조물의 안정성을 확보하기 위해 하상보호구조물을 설치하는데, 특히 하류부에 설치하는 하상보호구조물에는 크게, 다양한 형식과 크기의 물받이공, 에너지 감세공, 그리고 끝턱구조물 등이 이에 속한다. 지금까지 국내 외 수리구조물 설계지침에서는 하상보호공의 적절한 길이규모를 산정하기 위한 다양한 공식이 개발 및 적용되었지만, 최근 들어 다양한 목적을 위해 복잡해진 수리구조물의 형식과 다양한 운영방식에 따른 수리학적 분석내용이 적절하게 반영되지 않은 경험공식이 대부분 적용되었다. 따라서 예상보다 매우 큰 하상유실이 발생 하여, 하상보호구조물의 설치역할을 제대로 수행하지 못하고 오히려 수리구조물의 안정성에 위협을 주는 주요한 요인이 되었다. 그리고 최근 국내에는 4 대강 유역에 16개 중 대규모의 다목적 보가 설치되었으나 앞서 언급한 바와 같이 미흡한 설계지침을 기반으로 설치된 보 및 하상보호구조물의 기능이 저하되어 극심한 세굴현상이 발생하였다. 또한 이를 보강하기 위한 추가적인 공사 등으로 경제적인 손실을 야기하였다. 반면 외국의 최근 설계지침에는 하상보호구조물 하류부에서 발생하는 평형최대세굴심의 규모를 고려하거나 흐름 및 난류분포를 고려한 수리학적 분석이 반영되어 있지만 국내 설계지침에는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존 국내 설계지침의 한계를 조사하고 현재 외국에서 적절하게 제안되어 적용 중인 하상보호구조물 설계지침을 검토하였다. 특히 수리학적 거동특성과 유사분포 특성이 고려된 최대세굴심 산정공식과 설계지침을 검토하였고, 평형상태에 도달한 세굴공 내에서의 수리학적 특성을 고려하여 하상보호구조물의 길이를 적절히 산정할 수 있는 기존 연구결과를 토대로, 하상보호구조물 길이 산정공식을 제안하였다. 본 연구에서 검토된 외국 설계지침과 함께 수리학적 거동특성이 고려된 하상보호구조물의 길이 산정공식은, 향후 수리구조물의 안정성 확보를 위한 하상보호구조물의 설계에 반영될 필요가 있으며, 이를 통해 수리구조물의 효율적이고 경제적인 유지관리를 위해 적절히 활용될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.46-46
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• 2020

하천의 합류부는 지류와 본류가 만나 수리 및 수질 특성이 변화하는 구간으로 매우 중요한 지점이다. 따라서, 최근에는 ADCP와 같은 측정장비를 활용하여 실제하천을 대상으로 합류부의 수리학적 혼합거동을 분석하는 많은 연구들이 수행되고 있다. 하지만 기존의 연구들은 대부분 중소하천 규모의 합류부를 대상으로 연구가 수행되었고, 유속이 존재하는 하천을 대상으로 연구가 수행되었다. 그리고 기존의 연구들은 대부분 수리특성을 활용하여 합류부의 지형학적 특성을 함께 고려한 연구가 대부분 수행되어 합류부의 수질적인 혼합거동을 분석한 사례는 매우 드물다. 이에 본 연구에서는 낙동강과 황강합류부에서 ADCP와 YSI를 활용하여 본류의 유량이 지류에 비해 매우 크고 저유속인 대하천에 유입되는 지류를 대상으로 수리·수질 특성을 기반으로 혼합 패턴을 분석하였다. 수리특성 분석을 위해 ADCP를 활용하여 수심평균유속분포, 2차류를 분석하였고, 수질특성을 분석하기 위해 YSI의 전기전도도(EC)를 수질인자로 활용하여 합류부의 혼합 거동을 분석하였다. YSI 장비는 보트에 장착하여 단면 혹은 수심방향으로 이동식으로 적용하였고, 공간위치는 동시에 운용된 ADCP의 GPS자료와 연동하였다. 분석결과, 기존의 ADCP의 유속측정 결과로는 본 연구대상과 같은 저유속 대하천에서 공간적 혼합 거동을 포착하는데 한계가 나타났다. 반면에, 수질인자(EC)를 연계하여 합류부 수질의 공간분포를 나타낼 경우 본 대상인 황강-낙동강 합류부와 같은 평수기 저유속 대하천의 혼합거동을 포착 및 분석할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서, 대하천의 저유속인 합류부의 혼합 거동 분석은 유속분포와 같은 수리특성과 함께 수질인자(EC)를 연계한 분석을 통할 경우 혼합 거동의 분석이 용이해짐을 확인할 수 있었다.

• Tunnel and Underground Space
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• v.12 no.4
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• pp.312-320
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• 2002

It is well-known that when single rock fractures undergo shear displacement, they are influenced by the boundary conditions and fracture roughness. In this case, aperture geometry will change by means of dilation due to the shear displacement. As fractures become the flow paths, fluid flow through rock fractures is affected by the void geometry. In this study, therefore, the influence of roughness on shear behavior of fractures has been investigated, and the resulting hydraulic behavior has been analyzed. In order for this study, a statistical method has been used to generate rough fractures, and they have been adopted into new conceptual models fur fracture shearing and flow calculations. The main contributions of this study are as follows: firstly, fracture shear behavior becomes less brittle with decreasing fracture roughness and increasing normal stress. Then, the characteristics of aperture distribution becomes those of roughness of fractures indicating its hydraulic significance. Finally, it is observed that with decreasing fracture roughness the breakdown of channel flow occurs more slowly.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 2003.11b
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• pp.132-136
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• 2003

• Proceedings of the Korean Fiber Society Conference
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• 2001.04a
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• pp.281-284
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• 2001

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.10 no.2
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• pp.61-68
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• 2009

This paper presents the numerical investigation for the hydraulic behavior of a fractured rock mass with a hydromechanical interaction which may be considered during the in-situ hydraulic injection test. These experiments consist in a series of flow meter injection tests for fractures existing along an open hole section installed in a borehole, and experimental results are applied for testing a numerical model developed to the analysis and prediction of such hydromechanical interactions. Field experimental results show that conductive fractures form a dynamic and interdependent network, that individual fractures cannot be adequately modeled as independent systems, that new fluid intaking zones generate when pore pressure exceeds the minimum principal stress magnitude in that borehole, and that pore pressures much larger than this minimum stress can be further supported by the circulated fractures. In this study, these characteristics are investigated numerically how to influence the morphology of the natural fracture network in a rock mass by using a discrete fracture ntework model.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.572-575
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• 2009

지층 내에 발달한 고투수성 단층은 유체, 에너지, 그리고 용질이 이동하는데 있어서 중요한 역할을 하는 지질구조이다. 따라서 고투수성 단층 주변부에서는 온천, 지열 이상대, 그리고 금속 광상 등이 형성될 가능성이 크다. 이 연구에서는 열-수리적 거동 모델링을 통하여 단층에 의한 온천 또는 지열 이상대의 형성 원인을 확인하였다. 단층의 구조에 따른 지하수 유동과 이에 따른 지층 내 열적 상태를 확인하기 위해서 단층 구조가 다른 3가지의 경우에 대해서 2차원 열-수리적 거동 정류 모델링을 수행하였다. 모델링 결과 단층 구조가 다른 3가지의 모든 경우에서 단층의 투수율이 커지면 단층대에서의 용출 온도가 초기 온도 보다 높아지는 경향을 확인 할 수 있고, 경우에 따라서 모암의 투수율 역시 용출온도에 영향을 미치는 것을 확인 하였다. 따라서 심부지열 개발을 위한 연구지역에 대해 보다 정확한 예측 모델링을 수행하기 위해서는 단층의 구조, 단층과 모암의 투수율, 그리고 수리지질학적 정보 등이 매우 중요하다고 할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1184-1188
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• 2007

하수관거는 장기간 사용에 의해 오염물질 퇴적 현상이 발생하여 관거 유하능력의 기능을 상실하게 되는 문제점이 발생한다. 관내 오염물질 제거 방법 중 관거 Flushing 방법을 적용하였을 경우, 유입유량, 유입시간, 관경사 변화에 따른 유속 및 수위 변화를 분석하여 하수관거 내 부유물질의 퇴적을 방지하기 위한 최소유속기준을 만족하는 관거 유하 길이를 분석하고자 한다. 관거 내의 수리학적 거동을 분석하기 위해서 SWMM 및 FLOW-3D 모형을 이용하여 관거 내 수리학적 거동 현상을 분석하였다. 또한 모형의 적용성을 검증하기 위해서 수리모형실험 자료를 이용하였다. $5\;{\textperthousand}$ 관경사에 대하여 유입유량 $0.16\;m^3/min$을 3 분 동안 Flushing 하였을 경우 최대유속은 0.58 m/s로 최소유속 0.6 m/s를 만족하는 관의 누가거리는 확보할 수 없는 것으로 모의되었다. 또한 관경사가 증가함에 따라서 최대유속 및 최대유량도 증가함을 보여주고 있다. 이와 같은 분석을 통해 관 내 부유물질의 퇴적을 방지하기 위해 Flushing 방법을 수행하였을 경우, 보다 효과적이며 경제적으로 Flushing 방법을 수행할 수는 설계 자료를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.