• 대한토목학회논문집
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• 제26권1B호
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• pp.39-50
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• 2006

홍수를 예측하기 위해서 국내 5대강 유역의 홍수통제소는 저류함수모형을 사용하고 있으며 현재까지 홍수예측에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 이에 본 논문에서는 현재 홍수통제소에서 사용되고 있는 저류함수모형과 과거의 강우-수위 관계를 이용한 회귀분석(regression analysis), 그리고 인공신경망(artificial neural network)을 이용하여 홍수를 예측하고 이를 비교, 분석하고자 하였다. 저류함수모형의 경우는 홍수통제소의 대표매개변수와 보정된 최적(평균)매개변수를 적용하였다. 그리고 회귀분석과 인공신경망은 1995~2001년까지의 홍수사상 중 4개의 홍수사상을 선택하여 회귀계수를 구하고 역전파(backpropagation) 알고리즘을 사용하여 학습을 시켰다. 그 결과 저류함수모형의 경우 최적 매개변수를 이용하였을 때 기존의 홍수통제소에서 사용하고 있는 대표매개변수보다 예측이 개선되었으며, 회귀분석의 방법인 다중회귀분석, Robust 회귀분석, Stepwise 회귀분석을 이용한 홍수예측은 비교적 정확한 결과를 얻을 수 있었다. 역전파 알고리즘을 사용한 인공신경망의 경우도 회귀분석을 이용한 홍수예측보다는 다소 못하였지만 정확한 결과를 얻을 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3B호
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• pp.289-301
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• 2009

본 연구에서는 Navier-Stokes방정식과 자유수면추적을 위해 도입한 VOF함수의 이류방정식에 기초하고 있는 CADMAS-SURF(CDIT, 2001)에 Fenton(1972)의 3차근사고립파이론에 의한 조파이론을 새롭게 도입한 수치파동수로로부터 직립호안상에서 지진해일(고립파)의 처오름 및 작용파력을 해석한다. 기존의 연구결과와 대비하여 본 수치해석결과의 적용성을 논의하며, 최소자승법에 기초하여 직립호안상에서 최대처오름과 최대파력을 합리적으로 추정할 수 있는 회귀식을 제안한다. 또한, 육상구조물에 작용하는 지진해일(tsunami wave)의 파력산정에 CADMAS-SURF(CDIT, 2001)의 적용을 시도한다. 육상에서 지진해일의 수위변동, 유속 및 파력변동의 특성으로부터 육상구조물에 미치는 지진해일의 직접적인 영향을 추론할 수 있을것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권6B호
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• pp.579-587
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• 2010

기상청에서 제공하는 강우수치예보정보를 활용하여 10일이내의 중기유량예측을 수행하였다. 기상청의 원시예보자료로는 2일예보를 위한 RDAPS와 10일예측을 위한 GDAPS예측자료를 활용하였다. 수치예보의 정확도를 제고하기 위하여 강우상세 정보를 생산할 수 있는 강수진단모형(QPM)과 QPM모의결과에 내재된 계통적 편이를 제거하기 위하여 분위사상과정 (Quantile Mapping)을 적용하였다. QPM모의결과를 유출모형의 입력정보로 활용하기 위하여 일관적인 체계를 갖춘 유역강수 정보로 변환하여, 장기연속유출모형인 SSARR모형을 이용하여 금강유역내 주요지점에서의 유량예측을 수행하여 유량예측에 대한 검증을 수행하였다. 2006년 1월 1일부터 6월 20일까지 강수예측을 수행한 결과 2일예측인 RQPM의 경우 기간 총강수량을 기준으로 실적강우대비 89.7%의 강수모의값을 보임으로서 양호한 예측성능을 확인할 수 있었다. 유량예측모의에 있어서는 2일예측의 경우 일부 강우사상에서 예측누락과 예측오류가 발생하였지만 전반적으로 유량예측이 양호한 수준이었다. 다만, 하류지점의 경우 조절유량에 의한 유출모형보정의 어려움과 수위-유량관계곡선의 신뢰도저하등의 이유로 예측성능이 떨어지는 경우도 있었다. GQPM에 대한 10일강우예측은 첨두강수와 강수총량에 있어서 다소 과소한 모의값을 보이고 있으며, 강수보정효과도 RDAPS에 비하여 저조한 수준이었다. 이 부분은 강수예측의 사후보정으로는 한계가 있는 것으로 보여지며 원시예측모형의 안정화를 통하여 개선할 수 있는 부분으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2B호
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• pp.211-217
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• 2010

본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용하여 댐 발전방류로 인한 어류 물리 서식처의 변화를 분석하였다. 이를 위해 River2D 모형을 이용하였으며, 대상 어종은 피라미를 선정하였다. 먼저 구축된 모형의 검증을 위하여 계산된 수위를 기존의 현장 측정 데이터와 비교하였으며 잘 일치함을 보였다. 한편, 피라미의 성장 단계별 가중가용면적 및 유량 별 복합서식처적합도 분포도를 계산하여 비교하였다. 그 결과, 댐 하류 만곡부 부근에서 피라미 서식처가 가장 좋은 것으로 나타났으며, 약 9 $m^3/s$의 유량일 때 성어기 피라미의 가중가용면적이 최대의 값을 이루는 것으로 예측되었다. 또한 일주일 간의 발전 방류량 및 갈수량 조건에 대한 계산 결과, 일주일 평균 발전 방류량이 갈수량에 비해 약 39% 더 큰 것으로 나타났지만 계산된 가중가용면적은 약 60-100% 작은 것으로 예측되었다. 즉, 발전 방류로 인해 하류단 서식처의 면적이 크게 감소되는 것을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권5B호
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• pp.509-518
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• 2010

본 연구는 하천의 유역면적 또는 계획홍수량에 따라 하천 규모를 대 중 소하천으로 구분하고, 이들 하천에 대한 식생모델을 구축하여 수치모형을 이용해 제방고 여유율(CSR)을 기준으로 홍수위를 검토하였다. 식생모델 구축전 1차원 HEC-RAS와 2차원 RMA-2 모형을 이용하여 분석한 결과와 기본계획홍수위와 비교한 결과, 1차원의 경우 제방고 여유율은 대하천 모든 단면과 중하천 상류부 2개 단면 외에는 100% 이상이었으나, 소하천은 평균 46.0% 정도로 나타났다. 2차원 대하천의 경우는 평균 101.5%, 중하천은 96.7%, 소하천은 평균 71.1%로 나타났는데, 이는 하천기본계획수립 시 주로 1차원 모형을 사용하기 때문인 것으로 판단된다. 그러나 식생모델 적용 시 1차원에서는 대하천의 경우 평균 제방고 여유율은 91.8%, 중 소하천은 각각 74.2%, 38.3%로 나타났고, 2차원에서 대하천은 95.5%, 중 소하천은 각각 86.7%, 37.0%로 나타났다. 이는 대하천이 중 소하천 보다 유수단면적이 커 식생모델 적용 시 제방고 여유율의 영향을 적게 받기 때문인 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3B호
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• pp.247-257
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• 2009

본 연구에서는 흐름방향으로 식생 영역이 교차적으로 식재된 교행식생 수로에서의 3차원 수치모의를 수행하였다. 지배방정식에서의 난류 폐합을 위해 ${\kappa}-{\varepsilon}$ 모형을 적용하였으며, 수치모형은 Olsen(2004)이 개발한 3차원 모형을 이용하였다. 먼저, 3차원 수치모형을 이용하여 하상의 일부가 식재된 부분 식생 수로를 수치모의 하고, 계산된 적분유속 및 레이놀즈응력을 기존의 실험 결과와 비교하였다. 그 결과 본 모형이 식생 수로에서의 평균 유속 분포를 매우 잘 예측하는 것으로 나타났다. 그러나 ${\kappa}-{\varepsilon}$ 모형이 등방성 모형이므로 식생과 비식생 영역의 경계면 부근에서 발생되는 운동량 교환 효과를 정확히 예측할 수 없는 것으로 나타났다. 한편, 주흐름방향으로 식생 영역이 교차적으로 존재하는 교행식생 수로를 수치모의 하고, 계산된 유속 분포를 기존의 실험 결과와 비교한 결과, 계산 유속과 실험 결과가 매우 잘 일치하는 것으로 나타났다. 또한 다양한 밀도에 따른 유속 벡터도를 계산한 결과, 식생밀도가 증가함에 따라 식생이 흐름 방향을 변화 시켜 점차 만곡수로와 유사한 형태의 유속 벡터도를 갖는 것으로 나타났으며, 식생 밀도 ${\alpha}$가 9.97%인 경우에는 식생 반대 측벽 영역에서 재순환 흐름이 형성되는 것으로 나타났다. 한편, 식생 밀도에 따른 단면 유속 분포도 및 편수위 변화를 살펴보았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5B호
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• pp.473-482
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• 2009

본 연구에서는 대부분이 수조실험에 의한 추정되어 온 해중의 방파제나 호안 등의 연직벽체에 작용하는 undular 및 turbulent bore에 의한 단파파력을 수치적으로 추정하기 위하여 Navier-Stokes운동방정식에 수면형상의 추적에 VOF법(Hirt and Nichols, 1981)을 채용하고 있는 CADMAS-SURF(CDIT, 2001)를 적용한다. 적용에서는 소스코드를 본 연구의 목적에 부합하도록 일부 수정하였다. 얻어진 원수치데이터에는 급격한 파력의 증감을 나타내는 스파이크현상이 강하게 표현되었으며, 이에 수치필터를 적용하여 5Hz 이상의 고주파수성분을 필터링하였다. 수치해석결과의 신뢰성을 확보하기 위하여 Matsutomi(1991) 및 Ramsden(1996)의 수조실험결과와 비교 검토하였으며, 이로부터 매우 좋은 일치성과 유용성을 확인할수 있었고, 단파성지진해일의 작용하에 있는 구조물의 설계에 도입될 수 있을 것으로 판단된다. 그리고, 본 2차원수조내에서 단파의 변형을 수위의 시 공간변화로부터 추정함과 동시에 전파속도의 변화특성을 나타내었다. 단파의 전파속도는 전파과정에서 변화되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.495-495
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• 2022

충적하천에 댐이 건설되면 하류 하천의 식생환경에 변화를 주게 된다. 이입, 활착 및 성장과정을 거치는 제외지 식생은 하천의 유량이 증가하면 소류력과 세굴로 인해 쓸려 내려가기 때문에, 일반적으로 홍수기를 거치면 식생 활착 및 성장 이전의 사주 모습으로 복귀하게 된다. 그러나 댐의 홍수조절 기능은 홍수기에도 하류 하천에 식생을 정착시킬 만큼 큰 소류력을 발생시키지 않아 결국 식생의 성장에 기여하게 된다. 또한 댐은 상류로부터 공급되었던 세립토를 차단시켜 하류 하천의 하상 표면을 조립화 시키게 되는데, 이는 하상의 고정력을 증대시켜 식생의 안정적인 성장을 돕게 된다. 하천에 식생이 자리잡게 되면 홍수 시 흐름에 대한 저항력의 증가로 수위가 높아질 수 있고 제방에 자리 잡은 식생의 이탈은 제방의 붕괴 위험을 증가시킬 수 있고, 식생 사주의 발달이 지속되면 이동사주에서 정지사주로 변화되어 기존의 충적하천 자체가 사라지게 될 수도 있고, 하류 하천의 수리 및 유사 거동 특성도 변화시켜, 기존과 다른 하천 경관 및 수생태계 출현할 수 있다. 국내에서는 2000년대부터 이러한 하천 제외지 사주의 식생 활착이 가속화되어 왔으며, 특히 내성천, 황강 등 댐이 건설된 낙동강 지류 하천에서 이런 현상이 두드러지게 나타났다. 이에 따라 관련된 많은 조사·연구들이 수행되었으며, 변화 원인으로 홍수조절, 유사공급 변화 및 기후변화가 제시되었다. 그러나 댐이 건설되지 않은 하천(비조절 하천)에 대한 조사와 같은 비교군 지역의 정량적 분석은 상대적으로 부족하여, 정확한 제외지 식생 증가에 대한 원인을 규명하지 못하였다고 판단된다. 이에 비조절 하천이라 판단되는 감천을 대상으로 식생의 변화 양상을 분석하고, 유사 및 기후변화 등과의 관계를 본 연구에서 제시하였다. 감천은 상류에 김천부항댐이 건설되었으나, 댐의 영향범위가 전체 유역면적의 약 6%로 비조절 하천에 가깝고 사주가 발달된 충적하천이므로, 하천 본류에 댐이 건설된 다른 지역과의 비교군으로 적합하다고 판단하였다. 대상 지점은 상, 중, 하류의 사주가 발달된 지역으로 선정하였고, 본 연구에서 개발된 이미지 처리기법을 적용하여 사주 면적을 계산하였다. 분석결과 식생역으로 전환된 모래 사주의 면적은 봄~초여름 강우량과 밀접한 관계가 있는 것으로 파악되었다. 특히 초여름까지 가뭄이 지속될 때, 식생역은 증가하였다. 그러나 식생 활착 이전에 큰 유량 발생 시 식생이 쓸려 내려가고 유사가 그 자리를 대체하여 다시 사주가 발달하는 과정을 보여 주어, 감천의 사주 식생역의 증가 추세는 없는 것으로 파악되었다. 향후 댐이 본류에 건설된 조절 하천과의 비교를 통해 사주의 식생역 증가에 대한 댐 건설의 영향을 파악할 것이다.

• 한국지형학회지
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• 제27권1호
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• pp.1-19
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• 2020

A river bed which is submerged in water at high flow and becomes part of the river at low flow, serves as a bridge between the river and the land. The channel bar creates a unique ecosystem with vegetation adapted to the particular environment and the water pool forms a wetland that plays a very important role in the environment. To evaluate anthropogenic impacts on the river bed in the Middle Yeongsangang River, the fluvial landforms in the stream channel were analyzed using multi-temporal remotely-sensed images. In the aerial photograph of 2005 taken before the construction of the large weirs, oxbow lakes, mid-channel bars, point bars, and natural wetlands between the artificial levees were identified. Multiple bars divided the flow of stream water to cause the braided pattern in a particular section. After the construction of the Seungchon weir, aerial photographs of 2013 and 2015 revealed that most of the fluvial landforms disappeared due to the dredging of its riverbed and water level control(maintenance at 7.5El.m). Sentinel-2 images were analyzed to identify differences between before and after the opening of weir gate. Change detection was performed with the near infrared and shortwave infrared spectral bands to effectively distinguish water surfaces from land. As a result, water surface area of the main stream of the Yeongsangang River decreased by 40% from 1.144km² to 0.692km². A large mid-channel bar that has been deposited upstream of the weir was exposed during low water levels, which shows the obvious influence of weir on the river bed. Newly formed unvegetated point bars that were deposited on the inside of a meander bend were identified from the remotely sensed images. As the maintenance period of the weir gate opening was extended, various habitats were created by creating pools and riffles around the channel bars. Considering the ecological and hydrological functions of the river bed, it is expected that the increase in bar areas through weir gate opening will reduce the artificial interference effect of the weir.

• 한국농공학회논문집
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• 제65권5호
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• pp.51-68
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• 2023

Due to the recent integrated water management policy, it is important to identify a reliable supply amount for establishing an agricultural water supply plan. In order to identify the amount of agricultural water supply, it is essential to calculate the discharge by measuring the water level and flow velocity of reservoirs and canal agricultural water, and quality control to ensure reliability must be preceded. Unlike agricultural reservoirs, canal agricultural water are more sensitive to the surrounding environment and reservoir irrigation methods (continuous, intermittent irrigation, etc.), making it difficult to estimate general water level patterns and at the same time a lot of erroneous data. The Korea Rural Community Corporation is applying a filter technique as a quality control method capable of processing large quantities and real-time processing of canal agricultural water level data, and applicability evaluation is needed. In this study, the types of errors generated by the automatic water level measurement system were first determined. In addition, by using the manual quality control data, a technique with high applicability is derived by comparing and analyzing data calibrated with Gaussian, Savitzky-Golay, Hampel, and Median filter techniques, RMSE, and NSE, and the optimal parameters of the technique range was derived. As a result, the applicability of the Median filter was evaluated the highest, and the optimal parameters were derived in the range of 120min to 240min. Through the results of this study, it is judged that it can be used for quantitative evaluation to establish an agricultural water supply plan.