• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1476-1481
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• 2009

최근 기상이변과 국지성 호우로 인한 홍수피해를 경감하기 위해 국가차원과 더불어 지역단위의 홍수방어대책이 많은 사업을 통해 제시되고 있다. 대표적인 예로 풍수해저감종합계획과 하천기본계획 등을 들 수 있는데 이러한 사업들은 실제 피해지역에 대한 원인과 대책을 제시함과 동시에 홍수 등의 피해가 예상되는 위험지역에 대해서도 그 원인과 대책을 제시해야한다. 따라서 피해발생이 예상되는 지역을 예측하고 그 원인을 찾는데 있어 최근 홍수범람해석에 대한 필요성이 점차적으로 증대되면서 다양한 해석모형과 프로그램들이 개발되었고 현재까지도 홍수범람분석에 관한 활발한 연구들이 이루어지고 있다. 그러나 홍수범람구역을 결정하기 위한 과정은 GIS Tool에 대한 이해도 부족, 원 자료의 부족, 지형 구축을 위한 자료생성의 어려움 등과 같은 다양한 문제점들을 내포하고 있다. 특히, 홍수범람구역의 결정을 위한 전산프로 그램의 기능향상은 점차 향상되는데 비해 지형구축 등과 같은 범람해석 프로세스 내에서 상당한 수작업이 요구되는 바 작업소요시간이 많이 요구되는 단점으로 인해 실무자들에게 널리 적용되는데 있어 걸림돌이 되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 실무적 관점에서 홍수범람해석의 요구빈도가 높은 중소규모 자연하천을 대상으로 두가지 해석 기법을 통하여 홍수범람해석을 수행하여 해석 과정 및 결과 등을 비교하였다. 첫 번째 기법으로 홍수범람해석을 수행하는데 있어 실용성, 신속성 등이 고려된다고 판단되는 Civil 3D를 이용하여 수치지형도 및 측량자료와 같은 원 자료로부터 3D 지형을 구축하고 Civil 3D의 Extension 프로그램인 HEC-RAS Tool과 1차원 수리모형인 HEC-RAS를 전 후처리에 연계함으로서 각 대상유역별, 빈도별 홍수위에 따른 홍수범람구역과 수심 및 범람지역을 우선적으로 분석하였다. 두 번째 기법으로서 실무에서 주로 이용되고 있는 ArcGIS를 이용하여 3D 지형을 구축하고 Hydrologic Engineering Center (HEC)와 Environmental Systems Research Institute(ESRI)의 협력개발로 개발된 HEC-GeoRAS와 HEC-RAS 모형을 전 후처리에 연계하여 홍수범람해석을 수행하였다. 이들 두 가지 기법을 통한 홍수범람해석의 과정과 결과에 대해 정량적, 정성적 비교를 수행하였으며, 두 기법간의 차이점 및 효율성을 제시하였다. 본 연구의 결과는 보다 실용적이면서도 정밀한 홍수범람구역의 결정, 홍수범람 예상도 등의 재해지도 작성, 치수경제성 분석 등에 있어 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.429-437
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• 1998

기존의 DWOPER 모형에 대해서도 불확실도 기법을 이용한 홍수범람 해석을 위해 DWOPER-LEV 모형을 개발하였고, 하천의 홍수범람에 따른 제방의 월류위험도와 가능 범람범위를 예측할 수 있도록 하엿다. 본 연구에서는 홍수추적에 있어서의 하도단면의 기하형상과 수리저항계수에 기인한 불확실도의 영향을 검토하기 위해 Monte-Carlo 기법을 적용하였다. 개발된 모형은 남한강 유역의 실제 제방붕괴로 인한 홍수범람에 적용하여 제방의 월류위험도와 제내지에서의 가능 범람범위와 범람수심을 산정하였다.

• 터널과지하공간
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• 제14권3호
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• pp.229-240
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• 2004

연안대수층은 주요한 지하수 공급원으로서 이용될 수 있다. 그러나 연안대수층의 개발은 해수침투에 의한 대수층 오염을 야기할 수도 있다. 이에 따라 개발과정에서는 적절한 양수량과 양수정의 배치가 매우 중요하고, 이 들의 영향은 용질이동과 유동해석이 가능한 수치해석적 기법들을 적용하여 평가할 수 있다. 이 연구에서는 연안 자유면 대수층 모델에 대해 양수량 및 수리지질학적 변수들이 해수침투 특성에 미치는 영향을 SWICHA 코드를 이용하여 수치해석적으로 검토하였다. 수치해석과정에서는 유동 및 용질의 상호작용이 고려되었다. 경계 조건, 수리지질변수 등의 변화에 따른 해수담수 경계부에서의 염수 확산대 분포, 양수정 부근에서의 수두변화 등이 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.97-97
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• 2023

최근 재해분야에서 인공신경망(ANN), 기계학습(ML), 딥러닝(DL) 등 AI 기술이 활용성이 점차 증가하고 있으며, 센싱정보와 연계한 시설물 안전관리, 원격탐사와 연계한 재해감시(녹조, 산사태, 산불 등), 수문시계열(수위, 유량 등) 예측, 레이더·위성강수 자료의 보정과 예측, 상하수도 관망누수예측 등 다양한 분야에서 AI 기술이 적용되고 그 활용성이 검증된 바 있다. 본 연구에서는 ML, DL, 물리기반신경망(Pysics-informed Neural Networks, PINNs)을 이용한 다양한 재해분석 사례를 소개하고, 그 활용성과 한계에 대해서 논의하고자 한다. 주요사례로는 (1) SAR영상과 기계학습을 이용한 재해피해지역(울진 산불) 감지, (2) 국가 디지털 정보를 이용한 산사태 위험지역 판별(인제 산사태) (3) 기계학습 및 딥러닝 기법을 이용한 위성강수 자료의 보정·예측 및 유출해석, (4) 수리해석을 위한 수치해석분야에서의 PINNs의 적용성(1차원 Saint-Venant 식 해석) 평가 연구결과를 공유한다. 특히, 자료의 입·출력 자료만으로 학습된 인공신경망 모형 대신 지배방정식(물리방정식)을 만족하도록 강제한 PINNs의 경우, 인공신경망 모형보다 우수한 모의능력을 보여주었으며, 향후 복잡한 수리모델링 등 수치해석분야에서 그 활용가능성이 매우 높을 것으로 판단된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제14권1호
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• pp.19-33
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• 2002

경사식 방파제의 설계에 필요한 정보를 제공할 목적으로 수리특성들의 계산을 비교적 쉽게 수행하기 위한 수치해석기법의 수립을 시도하였다. 수치해석은 방파제 외부의 파동장과 내부 공극매체에서의 파동장을 결합시킴으로써 반사율, 전달율(월파전달율과 투과전달율) 그리고 개체내부의 간극수압을 계산하는 것이다. 외부 파동장은 장파가정의 근사 이론을, 내부 파동장은 경계요소법을 이용하여 해석하였다. 수치해석결과를 수리실험결과와 비교한 결과, 반사율과 전달율은 허용오차 범위내에서 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다. 또한, 간극수압은 정량적으로는 다소의 차이를 보이나 정성적으로는 대체적으로 유사한 성향을 보이는 것으로 나타났다. 정량적 차이를 극복하기 위하여 전사면에서의 비선형 파동장에 의한 동수압을 직접 계측하여 수치해석에 입력하는 방안을 제시하였다

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권12호
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• pp.65-76
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• 2012

본 연구에서는 수리구조물이 설치된 2층으로 이루어진 포화 기초지반에서의 구속흐름(confined flow)에 대하여 확률론적 침투해석을 수행하였다. 투수계수는 지반의 층상구조에 따라 명확한 변동성을 보일 뿐 아니라 각각의 층 내에서도 공간적인 변동성을 보인다. 따라서 기존의 결정론적 침투해석기법을 층상지반에서의 투수계수의 불확실성과 공간적 변동성을 고려할 수 있도록 확률론적 해석으로 확장하였다. 각 층에 지정된 입력 확률분포함수와 자기상관함수(autocorrelation function)를 따르는 2차원의 랜덤필드를 생성하기 위하여 Karhunen-Lo$\grave{e}$ve 전개법을 사용하였다. 제안된 절차의 적용성을 검토하고 수리구조물 하부의 2층 지반을 통한 흐름에 공간적 불균질성이 미치는 영향을 연구하기 위해 생성된 랜덤필드를 이용하여 Monte Carlo 시뮬레이션을 수행하였다. 해석결과는 층상지반에서의 침투거동 평가에서 지반의 층상구조와 지층내에서의 투수계수의 공간적 변동성에 의한 지반에서의 다양한 침투패턴을 확률론적 해석기법을 통하여 효율적으로 고려할 수 있음을 보여주었다.

• 물과 미래
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• 제29권6호
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• pp.217-224
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• 1996

본 연구에서는 관망 시스템에서의 관경, 관경 및 전체유속, 유량 및 전체조도계수를 주어진 지점의 압력과 유량값을 이용하여 산정하는 기법을 개발하였다. 선택된 관망의 수리학적 인자들은 연속방정식과 에너지방정식을 재구성함으로써 결정될 수 있었다. 계수메트릭스를 해석하기 위하여 부가적인 에너지방정식이 사용되었다. 복잡한 관로 시스템에 대해 본 연구모형들이 적용되었다. 본 모형의 검증을 위해 계산결과를 KYPIPE2 모형에 역대입한 결과는 서로 잘 일치하고 있는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.515-518
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• 2008

본 연구는 충적하천에 주운용 운하수로를 유도하기 위한 공법으로 충적하천의 사행수로에서 수충부에 수제를 설치하여 하안의 침식을 막고 대안측에 사주발생역의 발달을 억제할 수 있는 수로안정화 기법을 제시하였다. 낙동강은 대표적인 충적하천으로 발달하고 있어 최근 국내에서 논의 되고 있는 운하수로는 사행이 심한 하도구간에서 하도중심부로의 유심 유도가 필수적이다. 수제는 하천의 흐름을 하도 중앙으로 집중시켜 주운을 위한 일정수심을 확보하는 역할을 하며, 흐름방향과 유속을 제어함으로써 흐름에 의한 하안의 침식작용을 억제하는 호안 역할을 병행한다. 따라서 수제 설치에 따른 가상만곡도와 낙동강의 회천합류부$\sim$황강합류부 하도구간(L=10km)을 2차원 수리모델인 RMA-2로 수리학적 해석을 실시하여 하도중심부로의 유심 유도와 수심 확보를 위한 유속을 비교분석함으로써 수제에 의한 하도의 안정화를 유도할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.664-668
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• 2008

본 연구에서는 비정상상태 자유수면 모의를 위해 2차원 유한체적법을 이용한 수치모형을 개발하였으며, 이론적인 해석해 및 수리실험을 통한 실측자료를 이용하여 검증하였다. 개발된 모형은 지배방정식으로 비선형 및 보존형 2차원 천수방정식(shallow water equation)을 이용하였으며, 동적메모리 할당 기능이 포함된 Fortran-90으로 코딩되었다. 또한 구조화된 격자 및 비구조화 격자 시스템에도 적용될 수 있도록 모형을 구성하였으며, 불규칙한 하상지형에 의해 수치진동을 감소시키기 위해 본 모형에 well-balanced HLLC 기법을 적용하였다. 모형의 적용성을 검증하기 위하여 1차원의 경우 젖은/마른 하상 조건하에서의 댐 붕괴파 문제와 하상이 변화하는 지형 구간을 통과할 때 발생되는 천이류에 대한 문제 그리고 시간에 따라 변화하는 수위와 지형 조건에서의 wetting & drying에 대한 문제에 적용하였으며, 2차원의 경우 전통적인 댐 붕괴파 문제 및 구조물에 미치는 댐 붕괴파의 영향에 대한 수리모형실험을 통한 실측자료를 이용하여 검증하였다. 검증결과 본 모형을 통해 계산된 수치해는 이론적인 해석해와 실측자료에 거의 정확히 일치하였으며, 향후 실제 하천 자료를 이용하여 모형의 현장 적용성을 검증할 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권11호
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• pp.949-958
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• 2004

본 연구에서는 사각형형상 수중방파제에 의한 불규칙파의 반사에 대하여 수리모형실험과 수치모형실험을 수행한 후 실험결과를 비교하였다. 수치해석 모형에서는 Reynolds 방정식을 지배방정식으로 사용하고 난류해석을 위해 k-$\varepsilon$모델을 적용하였으며, 자유수면변위를 추적하기 위해 VOF기법을 사용하였다. 수리모형실험과 수치모형실험의 결과는 서로 잘 일치하였으며, 수중방파제의 배열이 증가함에 따라 반사율은 증가하였다.