• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.625-629
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• 2010

암거 수리설계는 상류부의 수위를 과다하게 상승시키지 않는 상태에서 안전하게 계획홍수량을 하류로 소통시킬 수 있도록 최적의 단면을 결정하는 것이다. 현재 국내 암거 설계는 한국도로공사(1991)에서 발표한 "도로배수계획"을 이용하고 있는데, 이는 주로 미국도로성(FHWA)에서 발표한 설계기법을 따른 것이며, 이 기법은 설계항목과 관련되는 설계유량과 지배단면을 결정하여 시행오차적인 방법으로 계획 상류부 수심을 산정하는 순서로 진행된다. 상류부 수심을 결정하기 위해서 미국도로성의 기법은 계산도표를 이용하여 손실 수두와 한계수심을 산정한다. 그러나 계산도표를 이용하여 설계할 경우 주관적인 오차가 생길 수 있으며 전산해석에 있어서도 큰 장애요인이 될 수 있다. 본 연구에서는 기존 연구에서 기술된 암거 설계법을 전반적으로 재검토하여 일부 수식 전개 과정에서 발생한 오류를 수정하고, 암거의 규격 산정 시 암거의 형상을 미리 결정하여 암거 프로그램 개발 시 효율적일 것으로 판단되는 새로운 방법을 개발하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.195-199
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• 2004

수공구조물의 설계시 확률강우강도와 홍수유출량의 정확한 산정은 경제성 및 안전성과 관련되어 필수인 과정이다. 현재 확률강우강도의 산정은 한국건설기술연구원에서 제시한 확률강우량도를 사용하고 있으나, 설계자의 주관에 따른 오차 발생의 소지가 있고 수치모의시 수작업에 따른 불리함과 지속기간에 따른 강우강도의 일관성 결여 등 공학적으로 불리하다. 본고에서는 시간적(재현기간별) 공간적으로 형식의 통일과 표준화를 기하고 공학적 사용의 편리를 위하여 단순한 형태의 일반형 확률강우강도식을 개발하여 암거설계의 편리를 도모다. 또한 기존 암거설계법을 재검토하여 미흡한 부분을 보완하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.481-494
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• 2003

암거흐름은 지형 및 수리조건에 따라 복잡하고, 다양한 흐름특성을 나타내고 있으며, 이로인해 암거설계는 주로 모노그래프를 이용한 설계방식을 채택하고 있는 실정이다. 이는 개수로 암거의 경우 입구부에서의 수심을 산정하여야 하는 어려움과 복잡한 흐름특성 때문인 것으로 사료된다. 본 연구에서는 사각형 암거 입구부에서의 수심을 베르누이 방정식을 이용하여 결정하였으며, 이를 적용하여 여러 가지 형태의 흐름특성에 따른 암거 설계기준식을 개발하였다. 또한 설계항목을 암거경사${\cdot}$유량${\cdot}$폭${\cdot}$높이로 구분하여 각각의 경우에 대하여 양해법 산정식을 개발하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권3호
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• pp.275-282
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• 2010

암거의 규격 설계는 상류부의 수위를 과다하게 상승시키지 않는 상태에서 안전하게 계획홍수량을 하류로 소통시킬 수 있도록 최적의 단면을 결정하는 것이다. 현재 국내 암거 설계는 한국도로공사(1991)에서 발표한 "도로배수계획"을 이용하고 있는데, 이는 주로 미국도로성(FHWA)에서 발표한 설계기법을 따른 것이다. 이 기법은 계산 도표를 이용하여 설계하는 방법으로 주관적인 오차가 생길 수 있으며 전산해석에 있어서도 큰 장애요인이 될 수 있다. 본 연구에서는 기존 연구에서 기술된 암거 설계법을 전반적으로 재검토하여 일부 수식 전개 과정에서 발생한 오류를 수정하고, 암거의 규격 산정 시 암거의 형상을 미리 결정하여 암거 프로그램 개발 시 효율적일 것으로 판단되는 새로운 방법을 개발하였다. 특히 원형 암거의 수리해석 시 한계수심과 한계조건 속도수두의 해를 미국도로성에서는 계산도표를 이용하여 구하는 기법을 제시한 반면에 본 연구에서는 양해적 산정식으로 구하는 기법을 개발하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.111-121
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• 2007

지난 2005년 12월 호남지역에 내린 폭설과 연이은 한파로 서해안고속도로와 호남고속도로에 많은 피해가 보고되었다. 특히 2.0m 이하의 저토피고를 갖는 통로 암거 상부의 포장에 최대 6.0cm 높이의 노면 융기와 횡방향 균열이 발생하였다. 이는 포장의 수명단축 및 공용성 저하, 교통사고 발생 등에 영향을 미치기 때문에 시급한 대책마련이 요구되었다. 현장 조사 결과 단기간에 증가한 침투수가 노상과 노체에 함유된 세립분의 영향으로 포장 내부의 배수가 지연되고 저온에서 발생한 동상이 포장 파손의 일차적인 원인으로 지적되었다. 최근 한국도로공사는 도로교통기술원과 공동연구를 통해서 신설되는 암거상부 포장에 대한 새로운 설계안을 제시하였다. 본 설계안은 암거 상단부에 맹암거를 설치하여 침투수의 원활한 배수를 유도하고 간극수압의 저감을 통해 포장하부의 동상을 예방하고자 한다. 본 논문에서는 위의 설계법 개발을 위해서 수행한 실험과 수치해석결과를 다루고 있다. 현장에서 채취한 지반시료에 대한 점토함유량 분석을 실시하고 2차원 유한요소해석을 실시하여 골재 입경에 따른 침투류의 배수특성을 조사하였다. 저토피고(2.0m 이하) 암거 상부 포장에 적용될 맹암거의 규격은 침투류 해석결과와 현장 시공성을 고려하여 폭과 높이를 각각 400mm, 800mm로 결정하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권10호
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• pp.83-90
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• 2011

본 연구에서는 고성토 구간 파형강판 수로암거의 대표단면을 대상으로 뒤채움부의 다짐도에 따른 원형 연성지중 암거에 작용되는 수직토압 분포를 파악하기 위해 원심모형실험을 실시하였다. 모형실험은 뒤채움부의 다짐도를 80, 85, 90, 95%로 변화시키면서 현장의 상사성을 고려하여 53g-level의 중력수준에서 수행하였다. 실험결과, 연성거동을 하는 파형강판 상부의 아칭효과에 의한 하중감소계수는 AISI(2002) 설계법에서 규정한 뒤채움 다짐도에 따른 하중감소계수와 거의 일치하였다. 파형강판 상부에서 측정된 수직토압은 다짐도가 증가함에 따라 선형적으로 감소하였으며, 뒤채움부의 다짐도가 클수록 아칭효과에 의한 파형강판 상부의 상재하중 감소가 크게 발휘된다는 것을 확인할 수 있었다. 파형강판 상부에서 발생한 아칭효과에 의해 감소한 하중이 파형강판측면 뒤채움부(EP 1)와 뒤채움부 외부(EP 3)로 전이되는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.291-291
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• 2018

하천 및 수자원의 효율적인 관리와 더불어 다양한 수공구조물의 운영 및 관리를 위해서 구조물 주변에서 발생하는 불연속 흐름 및 급변류 등의 현상과 구조물 운영을 반영한 수치해석 기법을 이용한 모델 개발의 중요성이 커지고 있다. 본 연구에서는 하천의 불연속 흐름을 모의하기 위한 1차원 흐름해석 모형(K-River)을 개발하였다. 본 모형은 천이류와 급변류를 수치적으로 안정하게 처리하기 위하여 지배방정식을 보존형 Saint-Venant 방정식으로 선정하고, FVM과 Forward Euler 방법을 이용하여 이산화를 수행하였다. 수치흐름률을 계산하기 위해서 불규칙 단면과 하상의 급경사 등에 신뢰도가 높은 기법으로 판단되는 근사 Riemann해법 중 하나인 HLL flux를 이용하였다. 개발된 K-river 모형의 검증을 위해서 해석해가 존재하는 타원형의 하상융기가 있는 하도에 적용하였으며, 국내에서 하천 설계 및 관리를 위해서 광범위하게 이용되고 있는 1차원 흐름해석 모형인 FDM기반의 HEC-RAS 모의결과와 비교 검토를 수행하였다. 그 결과, FDM기법에서는 모의되지 않는 일부 급변류 패턴을 개발 모형을 통해 모의가능하였으며, 전체적으로 K-River가 기존 모형 보다 해석해에 근사한 결과를 나타내었다. 또한, 배수문을 비롯하여 합류부, 분류부, 펌프장, 암거 등이 설치되어 운영되고 있는 아라뱃길에 적용하여 K-River의 적용성을 평가하였다. K-River를 이용하여 아라뱃길의 흐름분석을 수행한 경우가 HEC-RAS를 이용한 경우보다 수위와 유량의 유동을 시간에 따라 세밀하게 모의하였으며, 이는 배수효과에 의한 파의 전달이 FDM기법 대비 정확히 모의되기 때문으로 판단된다. 추후 연구에서는 현재보다 시간간격을 상세화 하여 수집된 관측수위를 통해 추가적인 검증을 수행하고, 다양한 특성을 가진 타 하천 등에 적용하여 모형의 적용성을 확대하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.203-203
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• 2019

도시화로 인한 불투수면의 증가는 물순환 왜곡, 비점오염원 발생 및 수생태계 건상성 훼손 등을 야기시키며, 이를 해결하기 위하여 다양한 LID 기법을 적용하고 있다. 일반적으로 LID 내 적용 되는 여재들은 무기성여재로 중량이 크고 미세공극의 부재로 물리화학적 및 생물학적 저감기능이 제한적이다. 따라서 본 연구에서는 중량성이 낮은 생물폐자원을 선정하여 LID 시설 적용성평가를 수행하고자 한다. 생물폐자원은 발생량, 경량성 및 용이성을 고려하여 꼬막껍질(CS)과 호두껍질(WS)을 선정하였다. 생물폐자원의 산화부식을 고려하여 무기성 여재인 화산석과 혼합하여 Bioretention 시설에 적용하였으며, 여재 혼합비율에 따라 총 3가지의 Case 로 구성하였다. 식생은 구절초와 꽃댕강나무를 식재하였으며, 여재의 물리적 특성 분석을 위하여 적용 전과 후의 SEM(Scanning Electronic Microscope)을 수행하였다. 모니터링은 도로퇴적물 100g과 물 110L를 제조하여 인공강우유출수를 이용하여 수행하였으며, $0.0003{\sim}0.007m^3/sec$의 유속으로 주입하였다. 시설의 유입 및 유출부에서 유량 측정 및 수질 시료를 채취하였으며, 채취된 시료는 수질오염공정 시험법에 준하여 입자상 물질, 유기물, 영양물질 및 중금속 등을 분석하였다. Bioretention 시설의 모니터링 결과를 이용하여 물수지 및 TSS 저감 효율을 산정하였으며. 물수지 분석결과 시설의 저류율은 Case 1(soil) > Case 3(WS+RV) > Case 2(CS+RV) 순으로 나타났다. 시설 내 공극률이 가장 낮았던 Case 1에서 저류율이 약 55%로 가장 높게 것으로 분석되었다. Case 3(WS+RV)은 Case 2(WS+RV)와 시설 내 공극률이 유사함에도 불구하고 저류율이 약 10% 높은 것으로 분석되었다. 오염물질 저감효율 분석 결과, TSS와 TP의 제거효율은 모든 Case에서 약 75% 이상으로 높게 나타났으며, COD의 경우 모래를 적용한 Case 1에 비해 생물폐자원인 꼬막껍질과 호두껍질을 적용한 Case에서 약 1.3배 이상 높게 나타났다. 호두껍질과 꼬막껍질의 SEM 분석 결과 표면에 다공성이 형성되어 있는 것으로 조사되었다. 이는 여과 및 저류기작으로 인한 물순환 효과증대와 다공성과 돌기사이로 인한 입자상의 물질 여과 및 흡착으로 인하여 오염물질의 제거효율이 증대 된 것으로 평가된다. LID시설 내 생물폐자원과 무기성여재를 적절히 배합하여 복합여재로 조성할 경우 침하현상을 방지할 뿐만 아니라 저류 및 침투기능 향상과 미생물의 서식환경을 제공하기에 물순환 회복 및 비점오염물질 저감에 기여할 것으로 평가된다.