• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.159-159
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• 2015

상수관망시스템의 신뢰도를 정량화하기 위한 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. 대부분의 연구는 절점의 공급가능수요량, 절점의 수두, 그리고 유량과 수두를 동시에 고려한 에너지(energy)를 이용하여 신뢰도 지수를 개발하였다. 이 중, Energy를 기반으로 하는 신뢰도지수로써 Resilience index(Todini, 2000), Network Resilience index(Prasad, 2004), Modified Resilience index(Jayaram, 2008)와 Entropy Resilience index(Raad, 2010) 등의 연구가 대표적이다. 상수관망시스템에 정상적인 상황을 넘어서는 부담이 가해졌을 때, 이를 완충하거나, 정상적인 용수공급 상황으로 빠르게 회복하는 능력인 복원력(Resilience)을 판단하기 위한 지표로써 제시된 Todini의 Resilience index를 기점으로, 상수관망의 신뢰도(Reliability)을 Energy 측면에서 판단할 수 있는 관련 지표에 대한 연구가 진행되어왔다. 특히, 상수관망의 최적설계 시, 상수관망의 기능적 요소로써 관련 지표들을 비용(Cost)과 함께 다중목적함수로 고려하는 연구까지 다수 진행되고 있으나, 이러한 지표들이 상수관망에서 핵심적인 몇 가지 요소들의 변화에 대하여 어떻게 반응하는지에 대한 분석은 제대로 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 동일한 상수관망시스템에서 용수의 흐름상황을 크게 좌우할 수 있을 것으로 판단되는 몇 가지 변동상황을 고려하여 이러한 지표들이 각각의 변동상황에 어느정도 민감하게 반영하는지 분석하였다. 여기서, 상수관망시스템의 중요 변화요소로써 1) 수요량의 변화, 2) Loop 개수의 변화, 3) 수원지(Source) 개수의 변화, 4) 해당시스템의 최소 요구수압 변화 등을 고려하였다. 본 연구를 통해, 상수관망시스템의 신뢰도 산정에 활용되고 있는 기존의 지수들이 다양한 변동 상황을 얼마나 잘 반영할 수 있는지를 파악하고, 기존의 지수들을 보완한 개선된 신뢰도 지수의 개발가능성을 모색하도록 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.6-6
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• 2019

상수관망시스템은 공급원으로부터 수요처까지의 용수공급을 위해 구축된 관수로 기반의 사회기반시설물로서, 주로 생활 및 산업 용수를 공급하므로 대규모 사회 경제적 피해를 방지하기 위해서는 안정적인 용수공급 능력이 요구된다. 네트워크의 다양한 특성에 의해 표현되는 상수관망시스템의 신뢰도(reliability)는 크게 시스템 내 구성요소의 안정성(mechanical reliability)과 용수공급의 기능적 안정성(hydraulic reliability)으로 구분할 수 있다. 특히, 시스템의 용수공급 안정성에 주목한 수리학적 신뢰도 연구는 많은 연구자들에 의해 지속적으로 수행된 바 있으며, 다양한 평가방법 및 지표들이 제시되어 활용 중에 있다. 기존의 수리학적 신뢰도 지표들은 주로 수요절점(demand node)에서의 공급가능 수량 및 수압을 바탕으로 산정되었다. 그러나, 절점(node)에서의 공급 상태는 결과에 해당하며, 원인 분석을 위해서는 관로(pipe)의 배치 및 규격을 분석해야 하는 번거로움이 존재한다. 이러한 단점을 보완하기 위해, 본 연구에서는 직접 관로(pipe)의 공급 특성을 분석하여 네트워크의 신뢰도를 평가함으로써, 신뢰도 저하의 원인 분석 및 시스템 개선에 효율적으로 활용할 수 있는 신뢰도 지표를 산정하고자 하였다. 본 연구에서는 상수관로 내 수리학적 기울기가 전반적으로 균등할수록 설계 비용대비 공급 신뢰도, 즉 용수공급 효율이 개선되는 특징을 바탕으로, 네트워크 내 총 에너지 손실로부터 각 관로의 길이, 유량 등의 특성을 고려한 등가 수리경사(Equivalent hydraulic gradient)를 유도하여 모든 관로의 적정 수리경사로 제안하였다. 따라서 각 관로의 실제 수리경사를 대상으로 관로별 수리학적 균등성 지수(pipe hydraulic uniformity index)를 산정하였으며, 더 나아가 전체 시스템의 균등성 지수(system hydraulic uniformity index)를 산정하였다. 제안된 신뢰도 지표는 가상의 네트워크에서 지역 내 용수 사용량이 증가하는 등 용수공급 안정성을 저해하는 몇 가지 시나리오를 바탕으로 검증하였으며, 또한 기존 지표들의 신뢰도 평가 결과와 비교, 분석하였다. 본 연구는 향후 네트워크 최적 설계의 목적함수로 활용하거나, 네트워크의 보강계획 수립에 기여할 것으로 기대된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.11
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• pp.1011-1019
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• 2021

This study presents numerical simulations of submerged jump and washed-out jump resulted from the flow over the embankment type weir. Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes (URANS) equations are solved with the k-𝜔 SST turbulence model. Validations are carried out using the experimental results in the literature, revealing that computed roller shape, free surface, and mean velocity are in good agreement with measured data. The volume fractions of water of the submerged jump and washed-out jump are compared, and the characteristics of the two flows from the double-averaged volume fractions of water are presented. The condition under which the transition occurs from the submerged jump to washed-out jump is presented by the relation between the relative embankment length and submergence factor via numerical simulations by changing the weir length, discharge, and tailwater depth.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.251-251
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• 2021

최근 기후변화로 인한 집중호우의 영향으로 홍수 시 댐으로의 유입량이 설계 당시보다 증가하여 댐의 안전성 확보가 필요하다(감사원, 2003). 이에 건설교통부(2003)는 기후변화와 댐 노후화에 대비하여 치수능력증대사업을 추진하여 댐의 홍수배제능력을 확보하였고, 환경부(2020)에서는 40년 이상 경과된 댐을 대상으로 스마트 안전관리체계 구축을 통한 선제적 보수보강, 성능개선 및 자산관리로 댐의 장수명화를 목적으로 댐의 국가안전대진단을 추진하고 있다. 이에 본 연구에서는 댐 시설(여수로)의 노후도 평가 시 활용 될 수 있는 여수로 표면손상 원인규명에 대하여 3차원 수치모형(FLOW-3D 및 COMSOL Multiphysics)을 통해 검토하고자 한다. 연구대상 댐은 𐩒𐩒댐으로 지형 및 여수로를 구축하였으며, 계획방류량(200년 빈도) 및 최대방류량(PMF) 조건에서 모의를 수행하였다. 수치모의 계산의 정확도 검토를 위하여 Baffle의 설치를 통하여 시간에 따른 유량의 변화를 설계 값과 비교하였고 오차가 1.0% 이내를 만족하는 것을 확인하였다. 여수로 표면손상의 다양한 원인 중 기존연구(USBR, 2019)를 통하여 공동침식(Cavitation Erosion) 및 수력잭킹(Hydraulic Jacking)에 초점을 두었으며 방류조건 별 공동지수(Cavitation Index)산정을 통하여 공동침식 위험 구간을 확인하였다. 이음부의 균열 및 공동으로 인한 표층부 콘크리트의 탈락현상을 가속화시키는 수력잭킹 검토를 위하여 국부모형을 구축하였고 음압력(Negative Pressure), 정체압력(Stagnation Pressure), 양압력(Uplift Pressure)의 분포를 확인하였다. 최종적으로 COMSOL Multiphysics를 통하여 압력분포에 따른 구조해석을 수행하여 폰 미세스(Von Mises) 등가응력 및 변위를 검토하여 콘크리트의 탈락가능성을 확인하였다. 본 연구는 여수로 공동부 및 균열부에서의 손상메커니즘을 확인할 수 있는 기초적인 연구이지만 향후에는 다양한 지형조건 및 흐름조건에서의 압력분포 분석 및 유체-구조물 상호작용(Fluid-Structure Interaction, FSI)모의를 수행한다면 구조물 노후도 및 잔존수명 평가에 필요한 손상한계함수 도출이 가능할 것으로 기대된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.4B
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• pp.319-328
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• 2009

This study quantified the data by applying the EDA techniques considering the data structure, and the results were then used for the frequency analysis. Although traditional methods based on the method of moments provide very sensitive statistics to the extreme values, the EDA techniques have an advantage of providing very stable statistics with their small variation. For the application of the EDA techniques to the frequency analysis, it is necessary to normalization transform and inverse-transform to conserve the skewness of the raw data. That is, it is necessary to transform the raw data to make the data follow the normal distribution, to estimate the statistics by applying the EDA techniques, and then finally to inverse-transform the statistics of transformed data. These statistics decided are then applied for the frequency analysis with a given probability density function. This study analyzed the annual maxima one hour rainfall data at Seoul and Pohang stations. As a result, it was found that more stable rainfall quantiles, which were also less sensitive to extreme values, could be estimated by applying the EDA techniques. This methodology may be effectively used for the frequency analysis of rainfall at stations with especially high annual variations of rainfall due to climate change, etc.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.369-369
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• 2022

기후변화에 관한 정부간 합의체 (IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change) 6차 보고서에서 이번 세기 중반까지 현 수준의 온실가스 배출량을 유지한다면 2021~2040년 중 1.5℃를 초과할 것이다. 이러한 기후의 변화로 인한 기온상승 영향으로 과거와는 달리 산림변화는 과거와 다르게 침엽수는 감소하고 활엽수는 증가하는 추세다. 본 연구에서는 유역 대부분이 산림으로 금강 상류의 용담댐유역 (930.2 km²)을 대상으로 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 장기간 산림변화에 따른 수문 구성요소를 평가하였다. MOD15A2 LAI 및 임상도 자료를 10년 단위 (1980s (1980~1989), 2000s (2000~2009), 2010s (2010~2019))를 이용해 임상별 (침엽수림, 활엽수림, 혼효림) 및 산림 높이를 구축하였다. 임상별 산정된 LAI를 기초로 SWAT의 임상별 LAI 및 수문 검·보정을 통해 용담댐유역 현황을 재현하였다. 모형의 적용성 평가는 R²를 이용하였으며, 임상별 (침엽수, 활엽수, 혼효림) LAI는 0.95, 0.89, 0.90로 증발산량은 0.51, 토양수분은 0.5~0.55로 유량의 경우 0.69로 산정되었다. 산림변화에 따른 1980s는 LAI 자료가 없기에 2000s 및 2010s의 식생 높이 및 LAI를 멱함수로 회귀하여 1980s 엽면적지수를 산정하였다. 기상자료는 2010s로 고정하고 산림 성장이 물순환에 미치는 영향을 1980s 및 2010s의 수문 비교를 시공간적으로 평가할 예정이다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• v.45 no.5
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• pp.739-748
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• 2003

The objective of this study was to estimate genetic parameters for test-day milk production and somatic cell score using field data collected by dairy herd improvement program in Korea. Random regression animal models were applied to estimate genetic variances for milk production and somatic cell score. Heritabilities for milk yields, fat percentage, protein percentage, solid-not-fat percentage, and somatic cell score from test day records of 5,796 first lactation Holstein cows were estimated by REML algorithm in single trait random regression test-day animal models. For these analyses, Legendre polynomial covariate function was applied to model the fixed effect of age-season, the additive genetic effect and the permanent environment effect as random. Homogeneous residual variance was assumed to be equal throughout lactation. Heritabilities as a function of time were calculated from the estimated curve parameters from univariate analyses. Heritability estimates for milk yields were in range of 0.13 to 0.29 throughout first lactation. Heritability estimates for fat percentage, protein percentage and solid-not-fat percentage were within 0.09 to 0.11, 0.12 to 0.19 and 0.17 to 0.23, respectively. For somatic cell score, heritabilities were within 0.02 to 0.04. Heritabilities for milk productions and somatic cell score were fluctuated by days in milk with comparing 305d milk production.

• Journal of Korean Society of Forest Science
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• v.90 no.2
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• pp.197-209
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• 2001

TOPMODEL, semi-distributed hydrological model, is frequently applied to predict the amount of discharge, main flow pathways and water quality in a forested catchment, especially in a spatial dimension. TOPMODEL is a kind of conceptual model, not physical one. The main concept of TOPMODEL is constituted by the topographic index and soil transmissivity. Two components can be used for predicting the surface and subsurface contributing area. This study is conducted for the validation of applicability of TOPMODEL at small forested catchments in Korea. The experimental area is located at Gwangneung forest operated by Korea Forest Research Institute, Gyeonggi-do near Seoul metropolitan. Two study catchments in this area have been working since 1979 ; one is the natural mature deciduous forest(22.0 ha) about 80 years old and the other is the planted young coniferous forest(13.6 ha) about 22 years old. The data collected during the two events in July 1995 and June 2000 at the mature deciduous forest and the three events in July 1995 and 1999, August 2000 at the young coniferous forest were used as the observed data set, respectively. The topographic index was calculated using $10m{\times}10m$ resolution raster digital elevation map(DEM). The distribution of the topographic index ranged from 2.6 to 11.1 at the deciduous and 2.7 to 16.0 at the coniferous catchment. The result of the optimization using the forecasting efficiency as the objective function showed that the model parameter, m and the mean catchment value of surface saturated transmissivity, $lnT_0$ had a high sensitivity. The values of the optimized parameters for m and InT_0 were 0.034 and 0.038; 8.672 and 9.475 at the deciduous and 0.031, 0.032 and 0.033; 5.969, 7.129 and 7.575 at the coniferous catchment, respectively. The forecasting efficiencies resulted from the simulation using the optimized parameter were comparatively high ; 0.958 and 0.909 at the deciduous and 0.825, 0.922 and 0.961 at the coniferous catchment. The observed and simulated hyeto-hydrograph shoed that the time of lag to peak coincided well. Though the total runoff and peakflow of some events showed a discrepancy between the observed and simulated output, TOPMODEL could overall predict a hydrologic output at the estimation error less than 10 %. Therefore, TOPMODEL is useful tool for the prediction of runoff at an ungaged forested catchment in Korea.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.6
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• pp.501-511
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• 2014

The effects of initial conditions and input values of the rainfall-runoff model were studied in the applications of a lumped concept model for flood event data extension. For the initial conditions of the rainfall-runoff model, baseflow effects and spatial distributions of saturation points ($R_{sa}$) for the storage function methods (SFM) were analyzed. In addition, researches on the effects of rainfall data conditions as input values for the rainfall-runoff model were performed. The Chungju Dam watershed was selected and divided into 3 catchments including smaller size of 22 sub-catchments. The observed discharge and inflow amounts at Yeongwol 1, Chungju Dam, and Yeongwol 2 water level stations were individually operated as criteria for flood data extension in 30 flood events from 1993 to 2009. Direct and base flow were distinguished from a stream flow. In order to test capability of flood data extension, obtained base flow was applied to the rainfall-runoff model for three water level stations. When base flow was adopted in the model, the Nash-Sutcliffe Efficiency(NSE) was increased. The numbers of over satisfaction for model performance (>0.5) were increased over 10%. Saturation points ($R_{sa}$) which strongly influence the runoff amount when rainfall starts were optimized based on the runoff amount at three water level stations. The sizes of saturation points for three locations were similar which means saturation point size is not depending on the runoff amount. The effects of rainfall information for flood runoff were tested at 2002ev1 and 2008ev1. When increased the amount of rainfall information, the runoff simulations were closer to the simulations with full of rainfall information. However, the size of improvement was not substantial on rainfall-runoff simulations in terms of the size of total amount of rainfall.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.43 no.1
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• pp.43-54
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• 2023

Due to climate change, drought and flood occurrences have been increasing. Accurate projections of watershed discharges are imperative to effectively manage natural disasters caused by climate change. However, climate change and hydrological model uncertainty can lead to imprecise analysis. To address this issues, we used two lumped models, IHACRES and GR4J, to compare and analyze the changes in discharges under climate stress scenarios. The Hapcheon and Seomjingang dam basins were the study site, and the Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) and the Kling-Gupta efficiency (KGE) were used for parameter optimizations. Twenty years of discharge, precipitation, and temperature (1995-2014) data were used and divided into training and testing data sets with a 70/30 split. The accuracies of the modeled results were relatively high during the training and testing periods (NSE>0.74, KGE>0.75), indicating that both models could reproduce the previously observed discharges. To explore the impacts of climate change on modeled discharges, we developed climate stress scenarios by changing precipitation from -50 % to +50 % by 1 % and temperature from 0 ℃ to 8 ℃ by 0.1 ℃ based on two decades of weather data, which resulted in 8,181 climate stress scenarios. We analyzed the yearly maximum, abundant, and ordinary discharges projected by the two lumped models. We found that the trends of the maximum and abundant discharges modeled by IHACRES and GR4J became pronounced as changes in precipitation and temperature increased. The opposite was true for the case of ordinary water levels. Our study demonstrated that the quantitative evaluations of the model uncertainty were important to reduce the impacts of climate change on water resources.