• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.120-120
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• 2017

인천지역의 상수도공급은 팔당댐을 취수원으로 하여 도수, 송수관을 거쳐 인천지역 내 정수장을 통하여 각 급수지역까지 일원화된 관로시스템으로 공급되고 있다. 관망에서의 적절한 수압관리, 노후관로 교체사업 등은 급수관망 내 관로 사고위험을 줄일 수 있고, 누수량을 저감하여 무수율의 감소로 이어질 수 있다. 상수관망 내 누수에 영향을 주는 물리적, 운영적 요소를 파악하고, 이를 이용하여 누수해결을 위한 방법론을 제시하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 인천시 배수관망 데이터를 활용하여 통계분석 및 인공신경망을 통하여 무수율에 영향을 미치는 인자를 선별하고, 무수율과의 연관성을 분석하고자 하였다. 이를 위해 대상지역에 대한 시설현황 및 운영자료를 취득하고, 무수율 분석에 활용하였다. 인천시의 소블럭을 대상으로 관로노후도, 배수관연장, 평균관경, 급수전당 공급량, 누수발생 횟수, 용도지역, 관망구성 형태 등을 고려하여 무수율과의 관계분석을 위한 통계분석을 수행하였다. 특히 급수에 필요한 최소에너지와 관망에서 공급되는 에너지를 비교하기 위하여 관망해석 프로그램인 EPANET을 이용하여 관망내 절점에서의 수압과 수요량이 적용된 최소공급에너지를 활용하였고, 이를 통하여 블록 내 과잉공급에너지와 무수율의 영향성을 비교하였다. 최종적으로 산출된 주요인자에 대한 주성분분석, 분산분석, 다중회귀분석 등의 통계분석과 인공신경망에 의해 학습된 알고리즘을 통하여 산정된 무수율을 실측 무수율과 비교, 분석하였다. 인공신경망에 의해 산정된 무수율과 실측 무수율의 정확도를 평가하기 위하여 MAE, MSE, PBIAS 등의 정확도 평가와 산점도 분석을 수행하고, 상관계수를 도출하여 가장 정확한 방법을 결정하였다. 분석 결과 통계분석에 의한 다중회귀식으로 산출된 무수율 보다 인공신경망에 의한 무수율이 실측값에 더욱 근접한 것으로 나타났으며 이용된 뉴런의 수의 따라 산출결과가 상이하기 때문에 최적 뉴런의 수를 산정해야 할 필요가 있음을 확인하였다. 특히 사용된 상수관망 주요인자 중 주성분분석을 통하여 선정된 각 성분을 인공신경망에 적용시 더욱 정확한 무수율 예측이 가능한 것으로 나타났다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.24 no.10
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• pp.33-39
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• 2023

As interest in the use of underground spaces increases, safety against water pressure acting on underground structures is required. In Korea, various buoyancy prevention methods are used to control such underground water pressure, and among them, the vertical drainage method with excellent economic efficiency, constructionability and stability has recently been introduced and applied. However, in the case of the vertical drainage method designed and constructed in the field, it is often designed and constructed depending on numerical analysis, making it difficult to expect practical stability judgment. Accordingly, in this study, an experiment was conducted to measure both pressure by installing a vertical drainage system using a model soil. Based on the measured value by the experiment and the numerical analysis value, we intend to compare and analyze the action positive pressure and use it as basic data for field application.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.22 no.1
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• pp.53-61
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• 2006

Soil liquefaction occurs by complex dynamic interaction between soil particles and pore fluid. Therefore, experimental researches have been widely performed to analyze liquefaction phenomena. In this research, centrifuge tests were performed to analyze the liquefaction behavior of horizontal sand ground. Centrifugal acceleration was 40g and the thickness of model ground was 25cm, which simulates 10m thickness in prototype scale. Viscous fluid was used as pore fluid to remove the time scaling difference between dissipation and dynamic shaking. Test results showed that the dissipation of excess pore pressure is the combined behavior of solidification and consolidation. In addition, the solidification rate, the ground acceleration amplitude, and the dynamic permeability during solidification were influenced by the confining pressure.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.60 no.6
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• pp.460-472
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• 2023

This study was conducted based on the case of an accident (excessive deformation) that occurred during the hydraulic test of a shipboard tank manufactured in accordance with the design regulations. Over-pressure phenomenon was noted as the main cause of accidents in the process of testing tanks without physical damage, which can be found in external factors such as cross-sectional difference between inlet pipe and air pipe and higher water filling rate than the recommended one. The main goal of this paper is to establish a safe water filling rate according to the range of sectional area ratio(SAR) reduced below the regulations for each test situation. The simulation was conducted in accordance with the hydraulic test procedure specified in the Ship Safety Act, and the main situation was divided into two types: filling the tank with water and increasing the water head to the test pressure. The structural safety evaluation of the pressure generated inside the tank and the effect on the structure during the test was reviewed according to the SAR range. Based on the results, guidelines for the optimal filling rate applicable according to SAR during the hydraulic test were presented for the shipboard tanks used in this study.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.323-323
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• 2017

본 연구 대상인 주암댐-주암조절지댐간 도수터널은 저수지 간 연계운영을 통하여 서 남해안 일대의 용수 공급하기 위하여 건설되어 운영되었으나, 터널의 구조적 불안정성이 제기됨에 따라 향후 발생 가능성이 있는 용수공급 중단을 방지하기 위하여 신규 도수터널이 제안되었다. 계획된 신규 도수 터널의 주요 시설물은 크게 양방향 운영이 가능한 터널(D=3.3 m, L=11.23 km), 각 저수지 상황별 운영을 위한 취수문비 2개소, 도수가 이루어지는 상황에서 수문 돌발 폐쇄시 수충격을 감쇄하기 위한 배기구(air vents) 2개소가 계획되었다. 이에 따라 본 연구에서는 주암댐에서 주암조절지댐으로 최대 유량이 통수되는 상태에서, 수문폐쇄에 따른 수충격을 정량적으로 분석하고자 Joukowsky 공식에 적용하여 완폐쇄와 급폐쇄시 도수터널의 안정성을 검토하였으며, 수문 폐쇄로 인한 천이적인 흐름상태 등 수충격 모의가 가능한 1차원 ITM 모형을 적용하여, 수리분석과 수치모형과 결과 비교하고, 계획된 배기구의 유무에 따른 효과를 알아보고자 하였다. 분석 결과, 계획된 0.3 m/min으로 수문을 폐쇄할 경우, 도수터널의 안정성에는 문제가 없을 것으로 분석되었으나, 수문을 급 폐쇄 할 경우, 압력수두가 크게 증가하여 도수터널에 위험이 있을 것으로 분석되었으며 배기구 유무에 따른 수충격 검토 결과 도수터널 내의 수압상승을 적절히 조절하는 조압수조의 역할을 만족스럽게 수행할 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.159-159
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• 2015

상수관망시스템의 신뢰도를 정량화하기 위한 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. 대부분의 연구는 절점의 공급가능수요량, 절점의 수두, 그리고 유량과 수두를 동시에 고려한 에너지(energy)를 이용하여 신뢰도 지수를 개발하였다. 이 중, Energy를 기반으로 하는 신뢰도지수로써 Resilience index(Todini, 2000), Network Resilience index(Prasad, 2004), Modified Resilience index(Jayaram, 2008)와 Entropy Resilience index(Raad, 2010) 등의 연구가 대표적이다. 상수관망시스템에 정상적인 상황을 넘어서는 부담이 가해졌을 때, 이를 완충하거나, 정상적인 용수공급 상황으로 빠르게 회복하는 능력인 복원력(Resilience)을 판단하기 위한 지표로써 제시된 Todini의 Resilience index를 기점으로, 상수관망의 신뢰도(Reliability)을 Energy 측면에서 판단할 수 있는 관련 지표에 대한 연구가 진행되어왔다. 특히, 상수관망의 최적설계 시, 상수관망의 기능적 요소로써 관련 지표들을 비용(Cost)과 함께 다중목적함수로 고려하는 연구까지 다수 진행되고 있으나, 이러한 지표들이 상수관망에서 핵심적인 몇 가지 요소들의 변화에 대하여 어떻게 반응하는지에 대한 분석은 제대로 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 동일한 상수관망시스템에서 용수의 흐름상황을 크게 좌우할 수 있을 것으로 판단되는 몇 가지 변동상황을 고려하여 이러한 지표들이 각각의 변동상황에 어느정도 민감하게 반영하는지 분석하였다. 여기서, 상수관망시스템의 중요 변화요소로써 1) 수요량의 변화, 2) Loop 개수의 변화, 3) 수원지(Source) 개수의 변화, 4) 해당시스템의 최소 요구수압 변화 등을 고려하였다. 본 연구를 통해, 상수관망시스템의 신뢰도 산정에 활용되고 있는 기존의 지수들이 다양한 변동 상황을 얼마나 잘 반영할 수 있는지를 파악하고, 기존의 지수들을 보완한 개선된 신뢰도 지수의 개발가능성을 모색하도록 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.158-158
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• 2015

대부분의 대규모 배수지는 고지대에 위치함으로써 자연유하를 통해 배, 급수지역으로 용수를 공급한다. 이를 위해 배수지 전단에는 가압장이 위치하여 정수장에서 처리된 용수를 고지대에 위치한 배수지로 송수한다. 이때 가압장에서 발생하는 전력소비량이 매우 높은 것으로 알려져 있으며, 효율적인 펌프운영을 통해 상당한 전력비용 절감이 가능할 것으로 판단된다. 일반적인 가압장의 운영은 시스템 운영자의 경험을 토대로 해당 가압장에 연결된 배수지의 수위에 따라 펌프의 작동여부를 결정하는 방법이 주로 사용되고 있다. 이러한 운영방법은 용수공급의 안전성을 우선시함으로써 배수지의 수위를 일정하게 유지하고자 빈번하게 펌프를 작동하게 되고 따라서 가압장에서 소모되는 전력량이 커서 운영효율 측면에서는 바람직하지 않다고 할 수 있다. 또한 빈번한 펌프의 작동으로 인해 펌프의 수명이 단축될 뿐만 아니라, 배수지내 용수의 수질저하 문제도 발생할 수 있다. 본 연구에서는 효율적인 펌프장 운영을 위해 급수지역의 24시간 용수사용량을 예측하고, 그에 따른 펌프장의 가압 유량 및 양정을 파악하여 적정용량의 펌프를 선정하고 운영함으로써 펌프의 운영비용의 최소화 및 안정적인 용수공급을 동시에 달성하고자 한다. 이를 위해, 실시간 최적화 모형을 개발하였다. 개발된 최적화 모형은 상수관망해석 프로그램(EPAENT)을 연계하여 수요절점의 수압조건 및 운영상황을 모의하였다. 최적화 기법으로는 유전자알고리즘을 사용하였으며, 실제 시스템의 운영상황를 반영하기 위한 다양한 제약조건(operational constraints)을 적용하였다. 개발된 모형은 정속펌프(혹은 On/Off 펌프) 뿐만 아니라, 최근 실무에서 널리 사용되고 있는 변속펌프(variable speed pump)를 추가적으로 고려하였다. 개발된 모형은 국내에서 실제 운영되고 있는 송, 배수 시스템에 적용하여 모형의 실무 적용가능성을 검증하였다.

• Tunnel and Underground Space
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• v.28 no.3
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• pp.258-276
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• 2018

The accurate and quantitative ground information on the hydraulic conductivity characteristics of rock mass is one of the key factors for evaluation of the hydro-geological behaviour of rock mass around an excavated opening under high water pressure. For tunnel and rock structures in seabed, where the sea acts as an infinite source of water, its importance become greater with increasing construction depth below sea level. In this study, to improve the problems related with poor system configuration and incorrect data acquisition of previous hydraulic packer testing equipment, we newly developed an integrated main frame and 30 bar level waterproof downhole sonde apparatus, which were optimized for deep hydraulic packer test in seabed rock mass. Integration of individual test equipment into one frame allows safe and efficient field testing work on a narrow offshore drilling platform. For the integrated type main frame, it is possible to make precise stepwise control of downhole net injection pressure at intervals of $2.0kg_f/cm^2$ or less with dual hydraulic oil volume controller. To ensure the system performance and the operational stability of the prototype mainframe and downhole sonde apparatus, the field feasibility tests were completed in two research boreholes, and using the developed apparatus, the REV(Representative Elementary Volume) scale deep hydraulic packer tests were successfully carried out at a borehole located in the basalt region, Jeju. In this paper, the characteristics of the new testing apparatus are briefly introduced and also some results from the laboratory and in-situ performance tests are shown.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.2135-2139
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• 2007

현재 한국농촌공사에서는 농업용수의 효율적인 관리를 위하여 물관리자동화사업을 시행하고 약 8만ha를 대상으로 418개의 수리시설을 전동화하였다. 물관리자동화사업에서의 물관리는 공급자 위주로서 이미 결정되어진 물의 양을 시기에 따라 적절하게 공급하여 주며 이를 계측하고 제어하기 위한 시설이다. 그러나 현재 실제로 물관리가 일어나는 곳을 말단포장으로서 급수물꼬의 개폐에 따라 농업용수의 공급과 단절이 이루어지고 있다. 이러한 사실에 착안하여 본 연구에서는 급수물꼬를 논의 담수심에 따라 자동으로 개폐시키는 자동물꼬, 논의 담수심과 수로의 유황상황을 체크하여 정보전달을 수행하는 수로수위측정 및 담수심 측정장치, 상기의 논과 수로의 유황정보에 의하여 논에 물을 공급하는 태양광 전동수문, 수로의 수위증감에 따라서 수로의 수압을 일정하게 형성시켜 용수공급을 원활하게 해주며 또 기존의 제수문과는 다르게 항상 수위를 일정하게 유지하면서도 하류방향으로 물을 공급해주는 무동력 자동수문을 개발하여 시스템으로서 구성하여 설치하였다. 현재 담수심 측정 및 수로수위측정장치로부터의 정보전달은 무선으로 하며 이 정보를 기초로 하여 태양광 전동수문의 모터제어부에서 판단을 하여 수문의 개폐를 지시한다. 또한 무동력 자동수문의 경우에는 부력부가 별도로 설치되어 있어서 주수부를 통하여 수로내 수위와 같은 레벨로 물이 유입되고 이를 플로트가 감지하여 수문비 후방에 설치되어 있는 밸런스 웨이트를 제어하여 수문을 개폐한다. 본 무동력 자동수문은 수위를 유지하는 설정수심을 자유로이 변경할 수 있도록 주수부를 개량하였으며 부력부에 오물유입이 되지 않도록 스크린을 주수부의 물유입장소에 설치하였다. 현재까지 시스템의 작동상황에 대한 성능은 양호하다. 다만 향후의 문제점으로서 시스템이 설치된 지역과 설치되지 않은 지역과의 용수사용량을 비교분석하는 작업으로 본 시스템의 경제적 효과 및 효율성을 증명할 필요가 있으며 본 시스템의 실용화시 시스템 사용방안에 대해서는 대규모 평야부와 저수지 지구의 물공급특성이 다르기 때문에 이를 감안한 시스템 구성을 할필요가 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.6-6
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• 2019

상수관망시스템은 공급원으로부터 수요처까지의 용수공급을 위해 구축된 관수로 기반의 사회기반시설물로서, 주로 생활 및 산업 용수를 공급하므로 대규모 사회 경제적 피해를 방지하기 위해서는 안정적인 용수공급 능력이 요구된다. 네트워크의 다양한 특성에 의해 표현되는 상수관망시스템의 신뢰도(reliability)는 크게 시스템 내 구성요소의 안정성(mechanical reliability)과 용수공급의 기능적 안정성(hydraulic reliability)으로 구분할 수 있다. 특히, 시스템의 용수공급 안정성에 주목한 수리학적 신뢰도 연구는 많은 연구자들에 의해 지속적으로 수행된 바 있으며, 다양한 평가방법 및 지표들이 제시되어 활용 중에 있다. 기존의 수리학적 신뢰도 지표들은 주로 수요절점(demand node)에서의 공급가능 수량 및 수압을 바탕으로 산정되었다. 그러나, 절점(node)에서의 공급 상태는 결과에 해당하며, 원인 분석을 위해서는 관로(pipe)의 배치 및 규격을 분석해야 하는 번거로움이 존재한다. 이러한 단점을 보완하기 위해, 본 연구에서는 직접 관로(pipe)의 공급 특성을 분석하여 네트워크의 신뢰도를 평가함으로써, 신뢰도 저하의 원인 분석 및 시스템 개선에 효율적으로 활용할 수 있는 신뢰도 지표를 산정하고자 하였다. 본 연구에서는 상수관로 내 수리학적 기울기가 전반적으로 균등할수록 설계 비용대비 공급 신뢰도, 즉 용수공급 효율이 개선되는 특징을 바탕으로, 네트워크 내 총 에너지 손실로부터 각 관로의 길이, 유량 등의 특성을 고려한 등가 수리경사(Equivalent hydraulic gradient)를 유도하여 모든 관로의 적정 수리경사로 제안하였다. 따라서 각 관로의 실제 수리경사를 대상으로 관로별 수리학적 균등성 지수(pipe hydraulic uniformity index)를 산정하였으며, 더 나아가 전체 시스템의 균등성 지수(system hydraulic uniformity index)를 산정하였다. 제안된 신뢰도 지표는 가상의 네트워크에서 지역 내 용수 사용량이 증가하는 등 용수공급 안정성을 저해하는 몇 가지 시나리오를 바탕으로 검증하였으며, 또한 기존 지표들의 신뢰도 평가 결과와 비교, 분석하였다. 본 연구는 향후 네트워크 최적 설계의 목적함수로 활용하거나, 네트워크의 보강계획 수립에 기여할 것으로 기대된다.