• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.148-148
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• 2017

방역 차량의 약액탱크, 차량의 연료, 워셔액 등의 탱크 내부에는 잔존량을 측정하기 위해 기둥과 floating box로 이루어진 부력식 수위레벨센서가 사용되고 있으나 액체레벨에 따라 float이 상하로 움직이는 측정원리상 차량 주행 중 정확성이 매우 떨어진다(Park et al. 2016). 방역차량이 주행 중 분사할 때, 슬로싱 현상과 방역소독기의 노즐과 펌프에서 발생하는 진동으로 인해 기존의 부력식 센서를 이용한 약제 살포량 측정방법은 정확성이 매우 떨어지는 경향이 있다. 본 연구의 목적은 방역차량이 주행하면서 분사할 때, 수위레벨 센서를 이용한 약제살포량 측정의 정확성을 개선하는 것으로 디지털 칼만필터, Low pass filter와 댐퍼를 제작하여 이용했다. 본 연구에서는 압력식 레벨센서를 이용해 약액탱크의 높이당 단면적과 수위를 측정하여 약제살포량을 계산했다. Python 2.7을 이용해 디지털 칼만필터와 Low pass filter(LPF)를 구현하였으며 3D프린터를 이용해 댐퍼를 제작했다. 실내에서 슬로싱 현상을 인공적으로 만들어 필터와 댐퍼의 수위 측정 정확성 개선효과를 확인 후 실제 방역차량에 부착하여 비포장도로에서 주행하면서 분사할 때 필터와 댐퍼의 효과를 확인하였다. 댐퍼의 공극률(p)을 바꿔가며 수위 측정 정확성 개선효과를 확인하였다. 실내, 현장 실험 결과, 칼만필터가 LPF보다 개선효과가 더 크지만 데이터 50개 처리에 1.71초의 시간지연이 발생했다. 댐퍼는 수위센서를 고정시키고 유체의 운동을 방해하여 이상치와 큰 오차제거에 효과적이었다. 칼만필터와 댐퍼를 동시에 이용할 경우, 수위 측정정확성 $R^2$는 0.9985, 0.9981로 ${\pm}4.3cm$의 범위내에서 수위를 측정할 수 있었다. 필터의 시간지연과 수위 측정정확성을 고려하여 데이터 기록간격을 3초로 설정하면 ${\pm}3cm$이내에서 약탱크 내 수위를 측정할 수 있었다. 공극률(p)가 0.294, 0.291, 0.17에서 측정정확성 $R^2$는 각각 0.9897, 0.9858, 0.9872 로 p가 0.294에서 개선효과가 가장 좋았으나 개선효과의 차이는 크지 않았다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권3호
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• pp.218-226
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• 2016

본 연구는 낙동강 하구사주 전면(해빈영역) 지하수위 변동 특성에 관한 연구로서 현장 관측에 기반한 실험적 논문이며, 외력에 의한 사주 지하수위 변동 및 식생대와의 상호작용을 중심으로 해석하였다. 본 연구를 통해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 강우 발생시 지하수위의 상승이 발생함을 알 수 있는데 하계 강우량이 20 mm/hour 이상인 경우 내부수위는 20 cm 이상 급격히 상승하게 되며 상승한 지하수위는 무강우 상태일 때 서서히 감소한다. 또한 계절적 변화 특성을 살펴보면 전반적으로 하계(우기)에 상승하며 동계(건기)에 하강하는 경향을 보인다. 또한 3년간(2012년~2014년) 관측결과로부터 시간 평균된 지하수위면(Average groundwater-table)은 평균해수면(M.S.L.) 보다 약 1.47 m 가량 상승한 상태였으며, 조간대 정점보다는 내측으로 갈수록 연평균 지하수위면이 상승하는 것으로 조사되었다. 아울러 사구 식생대는 공간상으로 차이를 보이며 해안사구의 유무는 식생대의 전진에 영향을 주고 있다. 즉, 해안선에서 이격거리 및 해빈경사에 따라 지하수위 변동이 공간적으로 동일하다면, 염수 침입시 사구의 유무는 식생대가 안정적으로 생육할 수 있는 지반조건 및 지하수위를 제공한다고 할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권3호
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• pp.61-71
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• 1988

본 연구에서는 하상이 경년별로 변화함에 따라 발생되는 수위-유량 관계곡선의 오차를 보완코자 현 하도상태에 대한 기준 수위-유량 관계곡선을 개발하여 일원화시키고, 과거의 하상상태와 경년별로 작성되어 왔던 수위-유량 관계곡선들과의 관계 및 수위, 단면적, 유속 등에 대한 수리기하학적 특성을 분석하였다. 연구의 대상지점으로는 한강 종합개발 사업 이후 하도단면이 크게 변화된 안도교지점을 택하였으며 개발 이후의 현 단면(1987년)을 동적평형 상태로 가정하여 분석을 진행하였다. 1987년도의 유량측정 자료를 이용하여 기준 수위-유량 관계곡선을 개발하고, 과거의 실측유량값을 현 상태하에서의 유량으로 환산하였을 때 얻어지는 수위(환산수위)와 과거수위와의 관계 및 환산유속과 과거유속간의 관계 그리고 수위-통수단면적 관계, 수위-유속 관계 등의 상관식을 유도하여 기왕의 많은 자료들을 앞으로도 활용할 수 있도록 상관해석 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.47-47
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• 2011

하도 내 수역이 식생으로의 천이가 진행되고 최종적으로는 육상 식물들이 활착하게 되는 육역화 현상은 하도의 수리학적 문제 및 환경생태적 측면에서 큰 문제를 발생시킬 가능성을 내포하고 있다. 최근 하천복원의 필요성이 강조됨에 따라 물골공법 및 국부세굴 유도형 공법 등 실용성을 포함시킨 다양한 하천 복원공법이 제시되고 있다. 물골공법은 자연적인 물골형상에 의한 유사퇴적방지, 홍수시 유속저감 및 생물서식처를 조성하는 하상 생태복원 공법을 의미하며, 본 연구에서는 수리모형실험 및 3차원 수치모의를 이용하여 다양한 하도육역화 방지 공법 중 물골공법의 효과 및 적용성을 검토하였다. 물골공법의 특성 중 유사퇴적방지의 효율성 분석을 위해 부정류(unsteady state)상태에 대해 연구를 수행하였으며 홍수 이후 수위하강시 고수부지 및 물골 주변에서의 흐름특성을 재현하였다. 수위하강 모의를 위해 임의의 수위하강시간을 선정하여, 수위하강이 진행되는 시간( )을 각각의 수위하강시간으로 무차원 화한 후 무차원된 시간(t/�� )에 따른 흐름특성을 비교 분석하였으며 모의 및 분석결과, 수위하강시간이 80초 이상일 경우 주요 지점에서의 유속의 변화는 무차원된 시간에 대하여 일치하였으며 수리모형실험 및 수치모의에 적용할 수위하강시간으로 선정할 수 있었다. 물골 전구간에 대한 부정류 실험을 위해 LSPIV(Large-Scale Particle Image Velocimetry)장치를 이용하여 수위하강에 따른 물골주변의 흐름특성을 관측하였으며 3차원 수치모의를 통해 검증하였다. 실험 분석결과, 수위하강에 따라 고수부지 위로 흐르는 유수가 물골 내부로 유입되어 물골을 따라 흘러 물골 합류부로 이동하는 것으로 나타났으며, 이는 홍수시 유수와 함께 떠다니는 부유사(suspended load)가 물골로 유입되어 물골 합류부로 이동하므로 물골의 유사배제 가능성을 판단할 수 있었다. 또한 물골의 유사배제능력을 평가를 위해 실험을 통하여 산정된 최대 및 최소 마찰속도(U )와 유사이동 한계곡선을 이용하여 물골의 통한 배제 가능한 유사의 입경을 분석하였다. 분석결과, 최소 2mm에서 최대 4mm로 나타났으며 이 입경 이하인 유사에 대해서는 퇴적되지 않고 물골을 통하여 배제될 수 있을 것으로 예상되었다. 본 연구 결과 물골공법 적용시 수위하강에 따라 물골에서 하도방향으로 유사의 수세(flushing)효과가 나타났으며 유사의 부상 및 이송이 효과적으로 발생하여 고수부지 내 유사퇴적 방지가 효과적인 것으로 판단되었다. 추후 다양한 형상의 물골에 대한 능력검토가 보완된다면 물골설계지침 제안을 위한 자료로 활용 가능할 것이다.

• 지질공학
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• 제13권4호
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• pp.457-474
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• 2003

본 연구에서는 창원시 대산면 강변여과수 취수장 부지의 지하수위 변동 특성을 분석하였다. 지하수위 및 하천수위 변동과 하천-대수층간의 상호작용은 장기적으로 취수정의 적정양수량을 평가하는데 중요하다. 2003년 2월부터 2003년 10월까지의 지하수위 분포를 보면 지하수위는 대체로 배후지쪽에서 낙동강 쪽으로 갈수록 낮아지는 경향성을 보이고 있으며, 수두경사는 0.008 정도를 나타낸다. 그러나, 취수정의 양수와 강수량에 의한 낙동강 수위 상승에 의해 일시적으로 유동방향이 역전되기도 한다. 낙동강 수위는 강수량 변화에 따라 해수면 기준으로 0 ∼ 10m를 보인다. 6개 지하수 관측공(DS1, DS2. DS3, DS4, DS6, DS7)에 대해서 자기상관분석을 실시한 결과, 세 개의 그룹으로 분류되었다. 1그룹(DS1호공과 DS3호공)은 강한 선형성과 기억효과를 보여주고, 2그룹(DS2호공과 DS6호공)은 중간정도의 선형성과 기억효과를 나타내며. 3그룹(DS4호공과 DS7호공)은 가장 약한 선형성과 기억효과를 보였다. 1그룹은 낙동강 수위변화의 영향을 상대적으로 많이 받고, 2그룹은 낙동강수위와 취수량의 영향을 동시에 받으며. 3그룹은 취수량의 영향을 가장 많이 받는 것으로 분석되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.589-601
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• 2008

한강 하구역에 존재하는 신곡수중보의 철거 유무에 따른 지하수위 변동을 MODFLOW 모형을 이용하여 분석, 예측하였다. 토양의 비균질성을 반영하기 위하여 유효투수계수를 산정하였으며, 그 값은 지표면과 수평방향의 경우 0.313 m/day, 지표면과 수직 방향의 경우 0.0423 m/day이며, 이방성비는 7.19이다. 수중보 철거로 인한 하천 수위 하강은 지하수위 하강을 초래하며, 새로운 평형에 도달하는 시간은 약 3개월이 소요된다. 또한, 수중보 철거전에는 한강 본류에서 굴포천 쪽으로 지하수 함양이 되지만, 수중보 철거후에는 그 반대의 방향으로 기저유출이 진행된다. 수중보 철거로 인해서 수중보 상류 한강 본류의 영향을 받는 인접 지역에서는 최대 30 cm의 지하수위 감소가 발생한다. 그러나 수중보 하류의 수위를 배수 기점 수위로 하는 굴포천의 영향을 받는 굴포천 인근 지역에서는 약 10 cm의 지하수 하강이 발생한다. 한편, 대상 지역 부근의 단위면적당($km^2$) 지하수 이용량은 $52m^3/day$이며, 이러한 지하수 이용량은 신곡 수중보 철거 전후를 망라하여 최대 1 m의 지하수위 하강을 유발한다. 즉, 수중보의 철거로 인하여 유발되는 지하수위의 변동은 상시의 지하수의 이용량에 의한 지하수위 변동에 미치지 못한다.

• 지질공학
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• 제29권3호
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• pp.279-288
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• 2019

본 연구는 안성천에 설치된 방사형집수정에서 약 $4,000m^3/d$의 취수시 주변지역에서의 지하수위 강하량을 측정하였으며, mirror well 개념을 적용하여 계산된 지하수위 강하량과 비교 분석하였다. 지하수위 강하량의 계산은 방사형집수정을 균질 등방성 매질내의 대형 수직정으로 고려하여 실시하였다. 양수시 각 관측정에서 측정된 지하수위 강하량은 계산된 값과 약간의 오차가 발생하는데, 이는 수리전도도 및 대수층 두께 등의 이방성 때문으로 보인다. 또한, OW-7 지점은 실측 및 계산 지하수위 강하량의 차이가 약 48 cm로 크게 나타났는데, 이는 이 방향으로의 수평집수관이 설치되지 않았기 때문이다. 연구지역내에서 출현 가능한 수리전도도와 대수층 두께를 고려한 지하수위 변화의 민감도를 분석한 결과, 대수층의 두께보다는 수리전도도가 지하수위 변화에 민감하게 작용하는 것으로 나타났다. 대용량 취수 시설인 방사형 집수정의 개발시에는 배후지 수위 강하에 대한 우려가 존재하게 되므로 주변지역에 대한 대수층 특성을 정밀하게 파악하여 지하수위 변화를 예측, 평가할 필요가 있다.

• 지질공학
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• 제29권2호
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• pp.123-136
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• 2019

본 연구는 비탈면의 불안정으로 인한 붕괴현상인 땅밀림 붕괴가 발생하는 지역에 지하수위 하강을 위한 집수정의 설치 효과를 평가하기 위해서 수행되었다. 비탈면은 지형, 지질적인 내적 특성과 강우와 지진 등 외적 요인의 불안정성이 증가하는 경우 붕괴현상이 유발된다. 우리나라는 우기의 강우 침투에 의하여 토층 내 지하수위가 증가하고, 이로 인한 간극수압의 형성 및 하중 증가로 인하여 붕괴현상이 발생된다. 토양 내 강우침투로 인한 비탈면의 붕괴로 산림훼손이 급증하고 있는 현실이다. 연구대상 비탈면은 계곡과 인접하여 위치하고 지형 형태상으로는 완경사지의 산록완경사면에 해당하고, 붕괴면 상부는 급경사지를 이루고 있다. 땅밀림이 발생되는 지형에 보강공사와 더불어 비탈면에 집수정 설치로 인한 지하수위 변화를 계측하였다. 계측자료를 통하여 집수정이 비탈면에 미치는 연관성을 분석하고자 집수정 설치 전 후의 지하수위-강우량 비를 산출하였으며, 분석 결과 집수정 설치로 지하수위-강우량 비가 증가하여 지하수위를 저하시키는 영향이 있음을 확인하였다. 선행강우량을 3일, 7일, 15일 기준으로 강우량에 따른 지하수위 변화를 분석한 결과, 전체적으로 지하수위가 높으면 지하수위-강우량 비 $r_p$가 작게 나타났으며 지하수위가 낮아지면 상대적으로 큰 값을 보였다. 또한 본 연구지역과 같이 집수유역이 큰 비탈면의 경우는 선행강우량이 지하수에 미치는 영향이 3일 < 7일 < 15일 선행강우량 순으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권8호
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• pp.565-575
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• 2022

최근의 수자원공학 분야는 4차산업혁명과 더불어 비약적으로 발전된 딥러닝 기술을 활용한 시계열 수위 및 유량의 예측에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한 시계열 자료의 예측이 가능한 LSTM 모형과 GRU 모형을 활용하여 수위 및 유량 예측을 수행하고 있지만 시간 변동성이 매우 큰 하천에서의 유량 예측 정확도는 수위 예측 정확도에 비해 낮게 예측되는 경향이 있다. 본 연구에서는 유량변동이 크고 하구에서의 조석의 영향이 거의 없는 한강의 팔당대교 관측소를 선택하였다. 또한, LSTM 모형과 GRU 모형의 입력 및 예측 자료로 활용될 유량변동이 큰 시계열 자료를 선택하였고 총 자료의 길이는 비교적 짧은 2년 7개월의 수위 자료 및 유량 자료를 수집하였다. 시간변동성이 큰 시계열 수위를 2개의 모형에서 학습할 경우, 2개의 모형 모두에서 예측되는 수위 결과는 관측 수위와 비교하여 적정한 정확도가 확보되었으나 변동성이 큰 유량 자료를 2개의 모형에서 직접 학습시킬 경우, 예측되는 유량 자료의 정확도는 악화되었다. 따라서, 본 연구에서는 급변하는 유량을 정확히 예측하기 위하여 2개 모형으로 예측된 수위 자료를 수위-유량관계곡선의 입력자료로 활용하여 유량의 예측 정확도를 크게 향상시킬 수 있었다. 마지막으로 본 연구성과는 수문자료의 별도 가공없이 관측 길이가 상대적으로 충분히 길지 않고 유출량이 급변하는 도시하천에서의 홍수예경보 자료로 충분히 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.265-265
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• 2022

유량조사는 측선수, 측정시간, 측정위치, 측정방법 등 많은 기준이 있으며 이를 잘 준수하는 것이 높은 품질의 유량측정 성과를 확보하는 방법이다. 그러나 이러한 기본적인 기준을 잘 준수하더라도 현장 상황에 따라 유량측정 성과에 오차가 포함 될 수 있다. 본 연구에서는 상류 소수력발전소의 방류량에 따라 유량이 변화하고 수위관측소 부근에 큰 저류공간이 있는 현장 여건이 유량측정성과에 어떠한 영향을 끼치는지 검토하였다. 홍천군(주음치교) 관측소는 홍천강 상류에 위치하며 소수력발전소의 운영에 따라 관측소를 흘러가며 그 유량이 소수력발전소의 영향으로 점변한다. 일반적으로 이러한 경우 측정시간을 최대한 짧게 가져가 유량자료의 정확도를 확보한다. 하지만 홍천군(주음치교)의 경우 수위관측소 주변에 큰 저류공간이 있어 이를 동시에 고려해야 하며 단순하게 측정시간을 짧게 하는 것만으로는 측정성과의 품질을 확보 할 수 없다. 왜냐하면 이 저류 공간으로 물이 유입되는 시간동안은 수위관측소의 수위 상승은 미미하지만 하천 유량은 증가하는 부등류가 발생한다. 유량측정은 등류가정에 의한 것으로 수위관측소 주변이 부등류가 발생하면 유량측정 성과에 큰 오류가 나타나기도 한다. 홍천군(주음치교)에서 현장 상황이 등류일 때와 부등류일 때 모두 측정을 실시하였으며 그 차이를 확인하였다. 저류공간의 물 유입이나 유출이 없는, 즉 등류 상태의 유량측정 성과는 수위-유량관계식과 2.86%차이를 보였으며 부등류 상태의 유량측정 성과는 19.85%차이를 보여 큰 차이를 보였다(기준수위 0.49m). 또한 소수력발전소 운영에 따라 유량 상승 시에는 수위-유량관계곡선식 대비하야 양(+)의 편차율이 발생하고, 유량이 하강 시에는 수위-유량관곡선식 대비 음(-)의 편차율 발생하는 것으로 나타났다. 소수력 발전소는 동절기를 제외한 상시 운영으로 홍천군(주음치교) 관측소의 정확한 수위-유량관계식을 확인하기 위하여 소수력 발전소 운영을 중단하고 측정을 실시하였으며 유량변동을 멈추고, 즉 등류 흐름에서 측정한 성과는 수위-유량관계식과 차이가 1.06% 불과한 것으로 나타났다. 수문조사는 측선수, 측정시간, 측점수 등 많은 기준이 있다. 그러나 이러한 측정기준과는 별개로 현장은 다양한 조건이 발생하며 측정성과의 정확도에 영향을 끼치는 경우가 발생하기도 한다. 따라서 유량측정 기준을 잘 준수하는 것도 중요하지만 현장상황을 파악하고 이에 적절한 유량측정을 실시해야 그 오차를 최소화 할 수 있다.