• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.793-797
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• 2010

물리적 녹조저감 기술인 커튼형 수류차단막은 유입 하천과 저수지 천이부에서 높은 영양염류와 조류를 포함한 표층 수류의 차단 또는 우회를 통해 본류 수역의 녹조발생을 저감하는 대책이다. 본 연구에서는 2009년 5월 회남대교 약 2 km 상류에 시범 설치된 대청호의 수류차단막 효과를 분석하고자 선행연구에서 보정한 2차원 횡방향 평균 수리 및 수질 모델을 최근의 수문사상인 2009년 6~8월까지 적용하여 검보정하고 수치모의를 실시하였다. 저수지 수위와 실측수위를 비교한 결과, 7월 중순 유입량 증가에 따른 수위 상승을 잘 반영하였고, 결정계수값($R^2$)이 0.997로 나타나 모델은 저수지 물수지 계산에 있어서 높은 신뢰도를 보였다. 댐앞과 회남수역에서 수심별 수온예측 오차는 AME 0.258~$1.584^{\circ}C$, RMSE 0.393~$2.548^{\circ}C$의 범위로 실측값을 잘 반영하는 것으로 나타났다. 회남, 댐, 추동, 문의 수역의 표층에서 $PO_4$-P 및 Chl-a 농도에 대한 모의값과 실측값의 시계열 비교 결과, 모델은 저수지내 각 측정지점에서 실측값의 시계열 변화를 잘 모의하였고, 회남수역에서 7월 중순 홍수 유입에 따라 증가하였다. 특히, $PO_4$-P 농도가 0.06 mg/L까지 증가하는 것으로 나타났다. 이는 홍수기에 높은 영양염류를 포함한 탁수가 수류차단막 하단을 통과하여 수리학적 도수현상(Hydraulic jump)을 일으킨 것이 원인이라 판단된다. 수류차단막 설치에 따라 회남수역의 표층에서 Chl-a 농도의 저감 효과가 두드러졌으나, 댐, 추동 및 문의수역에서의 제어 효과는 미미하였다. 이와 같이 회남수역에서 효과가 큰 이유는 2009년 수문사상의 영향과 저수지 지형특성상 유입수의 영향을 직접받기 때문으로 판단된다. 또한, 회남수역에서 수류차단막 설치에 따른 T-N 및 T-P 평균 저감 효율(수류차단막이 설치되지 않은 경우에 대한 설치 후 농도 저감 비)은 각각 10.8% 및 19.1%이었으며, 평균 저감농도는 모의값을 기준으로 각각 1.637 mg/L에서 1.461 mg/L 및 0.047 mg/L에서 0.038 mg/L로 나타났다. DIN 및 $PO_4$-P 평균 저감 효율은 각각 6.4% 및 24.6%이었고, Chl-a 평균 저감 효율은 25.5%이었으며, 평균 저감농도는 모의값을 기준으로 0.025 mg/L에서 0.018 mg/L로 나타났다. 모의결과를 종합해 볼 때, 대청호에 시범 설치된 조류제어용 수류차단막은 2009년의 수문사상에서 회남수역의 녹조발생 저감에 기여한 것으로 판단된다. 또한 대청호에서 유사한 수문사상을 보인 2006년(62일간)에 비해 2009년(28일간)에 조류주의보 발령 일수가 대폭 줄었다는 사실도 차단막의 효과를 간접적으로 확인해 준다.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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• v.17 no.3
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• pp.329-338
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• 2019

Suction of unsaturated bentonite buffers is a very important input parameter for hydro-mechanical performance assessment and design of an engineered barrier system. This study analyzed suction measurement techniques and constitutive models of unsaturated porous media reported in the literature, and suggested suction measurement techniques and constitutive models suitable for bentonite buffer in an HLW repository. The literature review showed the suction of bentonite buffer to be much higher than that of soil, as measured by total suction including matric suction and osmotic suction. The measurement methods (RH-Cell, RH-Cell/Sensor) using a relative humidity sensor were suitable for suction measurement of the bentonite buffer; the RH-Cell /Sensor method was more preferred in consideration of the temperature change due to radioactive decay heat and measurement time. Various water retention models of bentonite buffers have been proposed through experiments, but the van Genuchten model is mainly used as a constitutive model of hydro-mechanical performance assessment of unsaturated buffers. The water characteristic curve of bentonite buffers showed different tendencies according to bentonite type, dry density, temperature, salinity, sample state and hysteresis. Selection of water retention models and determination of model input parameters should consider the effects of these controlling factors so as to improve overall reliability.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.33 no.2
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• pp.35-47
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• 2017

Thermal behavior of soils is mainly focused on thermal conduction, and the study of natural convection is very limited. Increase of soil temperature causes natural convection due to buoyancy from density change of pore water. The limitations of the analysis using fluid dynamics for natural convection in the porous media is discussed and a new numerical analysis is presented for natural convection in porous media using THM governing equations fully coupled in the macroscopic view. Numerical experiments for thermal probe show increase in the uncertainty of thermal conductivity estimated without considering natural convection, and suggest appropriate experimental procedures to minimize errors between analytical model and numerical results. Burial of submarine power cable should not exceed the temperature changes of $2^{\circ}C$ at the depth of 0.2 m under the seabed, but numerical analysis for high permeable ground exceeds this criterion. Temperature and THM properties of the seafloor are important design factors for the burial of power cable, and in this case effects of natural convection should be considered. Especially, in the presence of heat sources in soils with high permeability, natural convection due to the variation of density of pore water should be considered as an important heat transfer mechanism.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.36 no.12
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• pp.17-25
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• 2020

The artificial ground freezing method is a ground amelioration technology that does not have a permanent effect on the ground. One of the key factors that determine the efficiency and design criteria of the artificial ground freezing is the groundwater flow. Therefore, in order to accurately evaluate the behavior of the artificial ground freezing, studies on the effect of water flow on the formation of ice walls must be preceded. In this paper, experimental and numerical analyses were conducted using only pure water to maximize the effect of water flow on the formation of ice walls. A hydro-thermal coupled model for freezing behavior was proposed and the accuracy of the model was verified. Through the numerical and experimental studies, the flow rate dominates not only the formation time but also the shape of the ice wall. In addition, this study proposes a method to indirectly predict the ice wall formation time, which is expected to be highly useful for a practical application where it is difficult to visually identify ice walls.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.26 no.4
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• pp.461-471
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• 2016

Numerical modules based on a conventional thermo-hydrological numerical model, TOUGH2, are developed to provide a numerical modeling technique for a standing column well (SCW). Cooling and heating operations for two different types of SCW are then simulated using these modules. Modeling showed these operations to be significantly influenced by heat exchange and fluid mixing between the SCW and the adjacent geologic formation and groundwater. The results also reveal that heat exchange between the oppositely flowing outflow and inflow in the PVC or PE pipe and the SCW borehole is an important factor. Overall, the numerical modeling technique developed here can reasonably simulate fluid flow and heat transport phenomena in the complex internal structures of a SCW. The proposed technique can be used practically for the quantitative analysis of heat exchange in a SCW at the design, construction, and operation stages.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.39 no.11
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• pp.53-62
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• 2023

The characteristics of unfrozen water content in frozen soils significantly impact the thermal, hydraulic, and mechanical behavior of the ground. A thorough analysis of the unfrozen water content characteristics of the target subsoil material is crucial for evaluating the stability of frozen ground. This study conducted indoor experiments to measure the freezing point and unfrozen water content of sandy soil while considering pore water salinity. Utilizing the experimental data, we introduced a novel empirical model to conveniently estimate the unfrozen water retention curve. Furthermore, the validity of the unfrozen water retention curve was assessed by comparing the experimental data with the results of a simulation model that utilized the proposed empirical model as input data.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.24 no.9
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• pp.41-46
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• 2023

Numerical analysis of frost heave is challenging due to the influence of soil and environmental factors. Thermo-hydromechanical coupled analysis relies heavily on excessive input variables and primarily focuses on validating clayey soils, so it is limited to frost susceptible silty soils. An empirical approach based on thermodynamics offers relatively simple frost heave analysis and the advantage of linking constitutive equations with frost heave to enable geomechanical interpretations. In this paper, we introduce an empirical numerical model using the Segregation Potential (SP) and evaluate reliability through comparative analysis with experimental results of frost susceptible silty soils. While the SP model enables frost heave analysis for the given silty soils, further investigation on various silty soils is necessary to gather data on key input variables.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.2038-2042
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• 2009

본 논문에서는 댐건설에 따른 유황 변동이 어류서식처 환경에 미치는 영향을 금강 수계를 대상으로 하천 생태환경 평가 도구인 RAP(River Analysis Package)를 사용하여 정량적으로 분석하였다. 문헌조사와 어류 모니터링자료를 기반으로 대표어종을 선정하고 산란기 서식처 특성을 분석하였다. 시계열 서식처 활용성을 분석하기 위한 유량데이터는 KModSim모델을 이용하여 생성된 1984년부터 2006년까지 23년간의 유량자료를 활용하였다. 분석 결과, 산란기 어류의 서식처 조건은 성어기에 비하여 민감하고, 유황변화에 따라서 영향을 받는 것으로 분석되었다. 본 연구 결과는 하류하천의 생태적인 특성을 보다 세밀하게 고려한 저수지 운영방안을 마련하는데 기초적인 자료를 제공할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2003.04a
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• pp.292-295
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• 2003

제주도 전역의 88개소에서 측정한 양수시험자료를 분석하여 투수량계수를 산출하였으며, 투수량계수계수와 비양수량의 관계식을 산출하였다. 제주도의 화산암 대수층은 대체로 투수성이 크고 대수층의 상.하부로부터 상당량의 지하수가 공급되므로 누수피압대수층이 적합한 모델로 판단된다. 투수량계수는 0.405~1038.52m$^2$/d로서 넓은 범위에 걸쳐서 분포하며 이는 제주도 화산 암의 투수성이 지역에 따라 다양하다는 것을 의미한다. 비양수량(Q/s)-투수량계수(T) 관계식은 T = 0.582(Q/s)$^{0.974}$ 로 계산되었으며, 이 관계식은 지역적으로 투수량계수 산출이 불가능할 경우에 비양수량만으로 투수량계수를 추정하는데 이용될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1486-1490
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• 2010

본 연구는 강원도 횡성군의 남한강 제1지류인 섬강의 횡성댐 상류 계천에 위치한 시험유역으로 남한강 상류 산지지형 시험유역으로 이유역의 운영을 통하여 신뢰성 있는 고품질의 산간유역 수문자료의 지속적 확보이다. 2001년부터 10년 동안 시험유역이 운영되어오면서 강우관측소 3곳, 수위 관측소 3곳(농거리, 매일, 소군), 지하수 및 토양수분 측정소 5곳의 자료를 구축하고 있다. 유역의 토양 이용 현황은 삼림이 90 %, 경작지 10 %로 이루어져 있으며, 면적 $164.81km^2$, 유로연장 22.4km, 평균경사 5.97%를 지니고 있다. 고품질을 보장하고 좋은 데이터를 얻기 위하여 불확실도 분석을 실시하고, 개발된 수위-유량곡선을 통하여 시계열 수위를 유량으로 환산하였다. 아울러 수문순환 성분의 분석을 위하여 토양수분 및 지하수위를 측정하여 강우-유출해석, 수문특성 분석 등을 실시하였다. 측정된 자료는 웹사이트와 CD로 제공된다. 구축된 각종 자료는 수문 및 수리의 정량적 순환구조의 이해와 모델개발의 검정 및 검증 기반의 자료를 구축하여 산간유역의 폭 넓은 물 순환해석을 위한 기초자료로 활용될 것이다.