• Tunnel and Underground Space
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• v.16 no.4 s.63
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• pp.281-287
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• 2006

Intake of groundwater by tunneling in a mountainous area mostly results from groundwater flow through fractured parts of total rock mass. For reasonable analysis of this phenomenon the representative joint groups 1, 2, and 3 have been selected by previous investigations, geological/geophysical field tests and boring works. Three dimensional fractures were generated by the FracMan and MAFIC which is a three dimensional finite element model has been used to analyse a groundwater flow through fractured media. Monte Carlo simulation was applied to reduce the uncertainty of this study. The numerical results showed that the average and deviation of amounts of groundwater intaked into tunnel per unit length were $5.40{\times}10^{-1}$ and $3.04{\times}10^{-1}m^3/min/km$. It is concluded that tunnel would be stable on impact of groundwater environment by tunneling because of the lower value than $2.00{\sim}3.00m^3/min/km$ as previous and present standard on the application of tunnel construction.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.39 no.11
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• pp.1123-1129
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• 2015

A pair of two-way valves typically is used in automotive washing machines, where the water flow direction is frequently reversed and highly pressurized clean water is sprayed to remove the oil and dirt remaining on machined engine and transmission blocks. Although this valve system has been widely used because of its competitive price, its application is sometimes restricted by surging effects, such as pressure ripples occurring in rapid changes in water flow caused by inaccurate valve control. As an alternative, one three-way reversing valve can replace the valve system because it provides rapid and accurate changes to the water flow direction without any precise control device. However, a cavitation effect occurs because of the complicated bottom plug shape of the valve. In this study, the cavitation index and percent of cavitation (POC) were introduced to numerically evaluate fluid flows via computational fluid dynamics (CFD) analysis. To reduce the cavitation effect generated by the bottom plug, the optimal shape design was carried out through a parametric study, in which a simple computer-aided engineering (CAE) model was applied to avoid time-consuming CFD analysis and difficulties in achieving convergence. The optimal shape design process using full factorial design of experiments (DOEs) and an artificial neural network meta-model yielded the optimal waist and tail length of the bottom plug with a POC value of less than 30%, which meets the requirement of no cavitation occurrence. The optimal waist length, tail length and POC value were found to 6.42 mm, 6.96 mm and 27%, respectively.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.2 no.1
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• pp.37-56
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• 2001

As a preliminary study to establish fracture network model in crystalline rocks, detail investigation on fracture characteristics were performed. Five fracture sets were determined on the basis of regional survey of geological structures and fractures on outcrops. Among the fracture sets, S1 set has the highest density and longest trace length of fractures which was identified on surface in the study area. S4 and S5 sets are composed of foliations and foliation parallel shear joints of gneisses, which are very important sets at the aspect of weighting of fracture length. For characterization of subsurface fractures, detail core logging was performed to identify fractures and fracture zones from five boreholes. Acoustic televiewer logging and borehole geophysical loggings produced images, orientations and geophysical properties of fractures which intersect with boreholes. According to the result of the investigations, subsurface fractures can be grouped as three preferred orientations(B1, B2 and B3), which correspond to S1, S2 and S4/S5 of surface fracture sets, respectively. Actually, B1 set is expected to be intensely developed at subsurface. However, it has low frequency of intersection with boreholes due to its parallel or sub-parallel direction to boreholes. According to the inference of conductive fractures, B1 and B3 sets have possibilities of water flow and their intersection lines are also thought to consist of important conduits of groundwater flow. In particular, faults which are parallel to foliations control major groundwater flow in the study area.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.46-46
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• 2015

강우가 지역별 계절별로 편중되어 있는 우리나라는 수자원의 안정적인 확보와 이용을 위해 다양한 형태의 댐을 건설하여 운영하고 있다. 그러나 대부분의 댐건설을 통해 형성된 저수지들은 탁수 장기화 및 녹조 발생 등의 환경, 생태적인 문제를 겪고 있으며, 그에 따른 사회적 우려로 인해 신규댐 건설을 통한 수자원확보는 더 이상 어려운 실정이다. 이러한 문제에 대응하기 위한 대안으로 기존 댐 저수지들(안동호-임하호)의 구조적 연계운영방안이 진행되고 있다. 본 연구의 목적은 2차원 CE-QUAL-W2모형을 활용하여 안동호와 임하호의 구조적 연결에 따른 탁수의 이동과 각 저수지 내에서의 유동 변화를 해석하는데 있다. 저수지 연계 시나리오는 EL. 138 m 위치에 길이 2 km, 직경 5.5 m 의 콘크리트관(마찰계수 0.05)이 안동호 좌안인 임동면 마리와 임하호 우안 망천리를 연결하는 것으로 가정하였다. 모델의 보정은 실측자료가 풍부한 2006년도 수문사상을 대상으로, 개별 저수지에 대해 수행하였고, 탁수 유동 시나리오 해석은 임하호에 심각한 탁수장기화 문제가 발생했던 2002년을 대상으로 댐 연계 탁수모의를 수행하였다. 안동호와 임하호의 댐 앞에서 모의값과 실측값을 오차를 분석한 결과 탁수예측오차는 AME 0.5~24 mg/L, RMSE 0.7~30.2mg/L의 범위로 비교적 실측값을 잘 반영한 것으로 나타났다. 임하댐의 경우 탁수층의 위치와 두께, 그리고 최고 탁도값을 적절히 재현 하였지만, 안동댐은 최고 탁도값 예측에서 다소 오차가 발생하는 것으로 나타났다. 안동호와 임하호 단독 운영시와 연계 운영시의 탁수변화 파악을 위해 초기 홍수사상이 발생한 8월 이후부터 저수지내의 TSS농도 분포를 비교하였다. 안동호의 경우 댐앞지점의 탁수분포는 수온성층구조에 영향을 받아, 단독 운영시(EL. 130 m)보다 연계운영시(EL. 140 m)에 탁수의 중심이 높은 위치에 형성되었다. 단독 운영시 10월 이후에 전도현상으로 인해 침강되지 않은 잔류 탁수층이 저수지 하부로 확산되었지만, 연계 운영시에는 재부상 되어 상층으로 확산되는 것으로 모의되었다. 또한 연계운영시 유량이동으로 인해 안동호의 탁수 댐앞 도달시간이 짧아지는 것으로 나타났다. 반면 임하호는 연계 운영시 안동댐으로 유출이 생기면서 중층에서 탁수량이 저감되는 것으로 모의되었다. 저수지 내 탁수량 분석을 위해 SS 15 mg/L 이상의 잔류 탁수량을 분석한 결과, 연계운영시 안동호의 평균 잔류탁수량 비율은 11.8% 증가, 임하호의 경우 11.7% 감소하였다. 또한, 탁수의 댐하류 방류일수도 SS 15 mg/L 기준 임하호 9일 저감, 안동호는 70일 증가하여 임하호의 탁수가 안동호의 탁수 장기화에 영향을 주는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.336-336
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• 2015

일반적인 다목적댐은 홍수 발생 시 본댐으로 유입되는 부유쓰레기 및 잡목 등을 차단하기 위하여 댐 상류에 차단망을 설치하여 1차적으로 사전 방지하고, 홍수기 이후 선박으로 부유물을 수거하여 재활용, 소각 등으로 처리하는 시스템이다. 그러나 본 연구의 대상인 한탄강댐은 홍수조절용 댐으로서 수위 변화 폭이 매우 크고 정상 조건(비 홍수기)시는 대규모 홍수터가 드러나기 때문에 댐 유지관리 방법이 상이하며 한탄강 본류 구간은 하폭과 수심 등 하도의 불규칙성과 만곡부에서 유수의 흐름이 한쪽으로 쏠리는 편기 현상이 발생하는 등 복잡한 수리현상으로 인하여 부유쓰레기의 분포를 판단하기 어려운 지역이다. 따라서 본 연구에서는 부유쓰레기의 유동을 모의하기 위하여 HEC-HMS 모형과 $Vflo^{TM}$ 모형을 활용하여 본류와 지류의 빈도별 홍수량 분석을 실시하고, EFDC 3차원 동수역학 모형을 적용하여 홍수조절용지 내 부유쓰레기의 유입 경로 및 정체 구역을 분석하여 효과적인 쓰레기 처리 방안을 제시하고자 하였다. 분석 결과, 소규모 빈도 홍수(2년, 5년)의 경우 중 상류 지류의 부유쓰레기는 거의 유동하지 못하고 하도의 만곡의 영향을 받아 부분적으로 높은 밀도로 고착될 것으로 모의되며, 특히 본류와의 합류점 부근에 도달한 부유쓰레기는 유로 폭이 급확대되어 유속이 거의 없는 사수역 구간으로 변함에 따라 본류 배수위 영향으로 불규칙하게 맴돌다가 고착되는 것으로 모의되었다. 중규모 홍수(25년, 50년)의 경우, 상류부의 부유쓰레기의 분포는 소규모 홍수 시와 유사한 패턴을 보였으나 중류부에서 홍수파가 본류 하도를 월류하여 홍수터로 넓게 범람하는 지역에서는 소규모 홍수 시 본류 하도 양안에 분포하던 부유쓰레기가 홍수터 쪽으로 밀려가서 고착되는 경향을 보였다. 대규모 홍수(100년, 200년)의 경우, 댐과 인접한 분석 구간 하류부는 댐 배수위의 영향을 가장 크게 받으며 수심이 깊어 흐름이 가장 정체되는 구간으로 본류와 지류 모두 다량의 부유쓰레기가 분포할 것으로 분석되었다. 분석 구간 중류부는 홍수 규모가 증가함에 따라 넓은 홍수터로 침수범위가 급격하게 증가하며 이에 따라 부유쓰레기가 분포할 수 있는 면적이 크게 증가할 것으로 분석되었다. 또한 분석 구간 상류부는 협곡을 이루고 있어 홍수규모가 증가하더라도 침수범위와 부유쓰레기의 분포면적에 큰 변화가 없을 것으로 분석되었다. 본 연구 결과를 바탕으로 댐의 치수 문제가 발생하지 않도록 효과적으로 수거 처리 할 수 있는 부유쓰레기 적치장 및 차단 시설의 적정 설치 위치를 파악하였다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.15 no.1
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• pp.39-50
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• 2003

This study aims to figure out water quality impacts due to sudden disturbances of sediments during dike construction in land reclamation for the northern part of the Siwhaho Lake where heavily deteriorated settlements from upstream loadings are outstanding. We exploit a 3-D water quality model CE-QUAL-ICM combined with a hydrodynamic model TIDE3D. Simulations are done accounting water-sediment interaction in a 4-$\sigma$ layers. Long-term simulation for 1-year shows that bottom layers around the disturbance location are only affected and marks very high concentration. Complete vertical mixing appears at least 5km apart to downward due to complex effects of geometry, bathymetry and river inflows. It should be addressed that existing condition of the Siwhaho Lake stands for high concentration of COD and TP in winter and spring due to relatively high incoming loadings, however the effect of sediment disturbances yields reverse phenomena, i.e., impacts of dike construction arise greatly in summer and fall. Refined grid system consisting of 150m${\times}$150m rectangular grid, which is doubled system compared to previous study (Suh et al.,2002), gives affordable results by reducing flux differences through a cell especially in front of gate.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.14 no.5
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• pp.29-40
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• 2009

In general, understanding groundwater flow in fractured bedrock is critical during tunnel and underground cavern construction. In that case, borehole data may be useful to examine groundwater flow properties of the fractured bedrock from pre-excavation until completion stages, yet sufficient borehole data is not often available to acquire. This study evaluated groundwater discharge rate into Jikri tunnel in Gyeonggi province using hydraulic parameters, groundwater level data in the later stage of tunneling, national groundwater monitoring network data, and electrical resistivity survey data. Groundwater flow rate into the tunnel by means of analytical method was estimated $7.12-74.4\;m^3/day/m$ while the groundwater flow rate was determined as $64.8\;m^3/day/m$ by means of numerical modeling. The estimated values provided by the numerical modeling may be more logical than those of the analytical method because the numerical modeling could take into account spatial variation of hydraulic parameters that was not possible by using the analytical method. Transient modeling for a period of one year from the tunnel completion resulted in the recovery of pre-excavation groundwater level.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.2 no.1 s.4
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• pp.135-141
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• 2002

Both non-linear damping values of the deep and shallow crustal materials and seismic source parameters are found from the observed near-field seismic ground motions at the South-eastern Korean Peninsula. The non-linear numerical algorithm applied in this study is Levenberg-Marquadet method. All the 25 sets of horizontal ground motions (east-west and north-south components at each seismic station) from 3 events (micro to macro scale) were used for the analysis of damping values and source parameters. The non-linear damping values of the deep and shallow crustal materials were found to be more similar to those of the region of the Western United States. The seismic source parameters found from this study also showed that the resultant stress drop values are relatively low compared to those of the Western United Sates. Consequently, comparisons of the various seismic parameters from this study and those of the United States Seismo-tectonic data suggest that the seismo-tectonic characteristics of the South eastern Korean Peninsula is more similar to those of the Western U.S.