• 한국항해항만학회지
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• 제26권1호
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• pp.137-145
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• 2002

환경문제에 대한 유동시뮬레이션은 수체에서의 오염 물질의 거동에 대한 정확한 예측과 보다 나은 이해를 위해 국지적인 상세한 분석이 종종 요구된다. 이 연구는 연안의 개발 및 거대항만개발계획이 야기하는 연안지역의 변화가능성을 발견하기 위한 2차원흐름과 분산모형의적용을 다루고 있다. 유한요소법은 복잡한 연안의 기하학을 실제와 유사하게 다를 수 있는 능력과 유연성 때문에 매력적인 방법이라 할 수 있는데, 본 모형은 유한요소법과 Galerkin의 가중잔차법에 의한 접근을 그 기초로 하였고, 개발된 모형은 부산 신항만지구에 적용되었다. 모형의 결과는 관측수심과 대상해역의 4개 지점에 비교하였으며, 모의된 흐름 패턴은 건설장소로부터 멀리 떨어져서 흐름의 영향을 받지 않는 지점에서의 관측자료와 유사한 양상을 보였다. 이러한 시뮬레이션 결과로부터 이 모델이 항만계획과 관리 목적을 위한 다른 다수의 연구, 특히 흐름이 매우 복잡한 근해에 있어서의 오염확산과 흐름분석에 대해서 유용한 수단이 돌 수 있음을 알았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.281-281
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• 2016

기후변화로 인한 기상학적 자연재해로부터 대비하고 안정적인 용수공급을 위해 유역의 다양한 수문 요소들에 대한 분석 필요성이 증가하고 있다. 계절적 강수량의 편차가 큰 우리나라는 유역 통합 물관리가 중요하며, 효율적 수자원 관리와 물안보 확보를 위해 유역내 물순환을 이해하는 것이 중요하다. 유역의 유출을 결정하는 요소들에는 강우, 증발산량, 토양 수분 및 지하수 등이 있으며, 시간적으로는 홍수와 같이 단기에 발생하는 유출과 장기적으로 발생하는 유출이 있다. 장기 유출은 단기 유출에 비해 토양내 수분량이 무시할 수 없을 정도로 영향을 미치게 되므로, 1년 이상의 장기 유출 해석을 위해서는 강우가 발생하지 않는 기간 동안의 토양 수분량 변화와 증발산 영향을 고려할 필요가 있다. K-water에서 자체 개발된 분포형 장단기유출 모델인 K-DRUM은 유역을 격자(grid)단위로 구분하고 각 셀들에 대한 매개변수는 흐름방향도, 표고분포도, 토지이용도, 토지피복도 등을 GIS처리하여 일괄 입력할 수 있도록 함으로써 매개변수 산정과정에서 문제가 되는 경험적인 요인을 제거하였다. 흐름의 구분은 얕은면 흐름, 지표하 흐름, 지하수 흐름으로 구분하여 운동파법과 선형저류법을 적용하였다. 또한 초기 토양함수 자동보정기법으로 실제의 기저유출량을 재현하여 전체적인 유출모의 정확도를 높였으며, FAO-56 Penman-Monteith법을 적용한 증발산량 산정모듈과 Sugawara et al.(1984)이 제안한 개념적 융설 및 적설모듈을 추가하였다. K-DRUM모형을 이용한 유출분석은 용담댐 시험유역을 대상으로 2013년도 1년간의 유출모의를 수행하였다. 입력자료는 용담댐 유역의 지형, 토양 및 토지특성 정보와 시단위 강우 및 기상정보(온도, 바람, 일사 등)를 활용하였다. 분석 결과, 총 관측유출량은 7,151 ㎥/s이고 총 계산유출량 $8,257m^3/s$이며, 관측유출량 대비 계산유출량은 약 115% 정도로 나타났다. 연간 총 강우량은 1303.5 mm로 유역면적 약 $930km^2$을 적용하여 유역 총 강우량을 산정하면 $14,030m^3/s$로서 관측유출량은 유역 총 강우량 대비 51%이고 계산유출량은 59% 정도로 나타났다. 즉 유역 유출율은 약 51% 수준으로 보통의 유역과 유사한 수준이다. 관측된 토양수분량과 K-DRUM 모형의 계산된 토양수분량을 비교하기 위하여 관측 토양수분량의 비율을 이용하여 비교하였다. 모의결과 토양수분은 강우에 의해 변화하며, 관측결과와 유사한 형태로 나타남을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권8호
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• pp.767-782
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• 2012

일반적으로 관거 및 맨홀 등의 도시 배수 시스템에서의 유사 및 유송잡물의 퇴적은 유수 흐름의 저항, 합류식 하수도의 조기 운영 및 도시 침수 및 주수로에서의 필연적인 오염 발생 등의 하수도 시설에 심각한 영향을 미친다. 그러므로 배수관과 연결된 합류맨홀에서 유사의 거동 특성 및 퇴적 양상을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 문헌조사 및 현장조사를 실시하여 실험장치를 제작하고 실험조건을 선정하였다. 선정된 실험조건인 맨홀 형상 조건(사각형, 원형), 유사 유입 조건, 유입 유사량 및 유사 유입 관거를 변화시키면서 실시하였다. 맨홀 내부에 경사형 benching을 설치한 개선형 합류맨홀은 맨홀의 형상에 관계없이 합류맨홀 내 유사퇴적을 저감시키는 데에 상당한 효과를 나타내고 있으므로 도시 배수 시스템에서 개선형 합류맨홀은 관거 시설의 배수능력을 증대시킬 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.27-33
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• 2017

본 연구에서는 실트질 점토와 동물성 기포제 및 시멘트로 제작한 경량기포혼합토의 공학적 특성을 고찰하는 시험을 수행하였다. 현장의 경량기포혼합토는 도로를 위한 연약지반상 성토 및 기존도로의 확장 구간에 성토재료로 사용되어 왔다. 현장에서는 주로 제작 직후의 단위중량과 흐름치를 측정하여 품질관리를 하고 있으며, 실내 시험을 통해 압축강도시험으로 확인한다. 본 연구의 주목적은 경량혼합토의 다른 특성과 흐름치 관계와 더불어 흐름치로부터 시방서에서 요구하는 압축강도를 예측하고자 하는 것이 주요 목적이다. 연구 결과, 준설토의 함수비가 클수록 높은 유동성으로 인해 흐름치가 증가하였고 재료분리로 인해 타설 깊이에 따른 단위중량이 증가하였다. 60cm의 시료 하부는 상부에 비하여 약 2배의 압축강도를 나타내었다. 현장에서의 품질관리는 주로 흐름치에 의존하게 되므로 흐름치와 혼합토의 압축강도를 선행적으로 예측할 수 있도록 Yoon & Kim(2004)이 제시한 정규화계수와의 상관관계를 제시함으로써 흐름치로부터 압축강도를 예측할 수 있도록 하였다. 또한, 흐름치와 정규화계수와의 관계를 제시하였으며 이관계로부터 정규화계수를 산정하고, 이로부터 계산한 압축강도와 실내시험 압축강도를 비교한 결과, 준설토의 초기함수비가 높을수록 유사한 관계가 나타났다. 따라서, 흐름치와 정규화계수의 상관관계를 통해 압축강도를 사전에 예측하여 설계 단계에서 반영할 필요성이 있다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1384-1388
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• 2009

래스터 기반 DEM 모델을 이용한 수문지형인자의 산정은 DEM의 해상도(셀크기)에 영향을 받으며, 이러한 DEM의 해상도에 따른 불확실성은 강우-유출모델의 결과에 전파되어 모델의 모의결과에 오차를 발생시키는 원인이 된다. 또한 흐름경로의 결정은 수문모델링에서 DEM으로부터 수계를 형성하고 유역을 생성 및 분할하는데 있어 결정적인 역할을 하며, 각 셀의 경사는 흐름방향을 결정하고 흐름길이는 흐름경로를 따라 측정된 거리로서 결정된다. 이러한 모든 일련의 과정들은 셀간의 연산을 통해 이루어지며, 이러한 점에서 DEM의 해상도에 따른 DEM 처리연산 및 수문지형인자의 변동성은 중요한 고려사항이라 할 수 있다. DEM의 해상도에 따른 영향을 규명하기 위해서는 주요 수문지형인자를 대상으로 DEM의 해상도에 따른 민감도를 분석하는 것이 일반적이며, 따라서 본 연구에서는 위천, 황강 및 금호강 유역에 대해 DEM의 셀크기에 따른 유역면적, 유로연장과 최원유로연장, 유역평균경사와 같은 수문지형인자의 변동성을 분석하였다. 셀크기가 증가함에 따라 유로연장 및 최원유로연장이 감소하는 추세는 보이고 있지만 셀크기의 증가로 인해 반드시 흐름길이 및 유로연장이 감소 또는 증가되는 것은 아니며, 더 많은 유역에 대한 적용을 통해 유로연장에 대한 변동을 규명할 필요가 있을 것으로 판단된다. 또한 유역평균경사는 대체로 셀크기 $10\sim30m$에서 가장 큰 감소를 보이고 있으며, 셀크기 30m 이상에서는 감소크기가 점차 완만하게 나타난다. 그리고 셀크기가 증가할수록 유역평균경사에 대한 누가빈도곡선의 기울기는 점차 급해지고 누가빈도가 증가할수로 각 셀크기간의 유역평균경사의 감소에 큰 영향을 미침을 알 수 있다. 이는 비록 유역평균경사에 대한 누가빈도분포의 추세가 모든 해상도에 대해 유사하게 나타나고 있지만 급경사부에 대해서는 데이터 축약으로 인해 유역평균경사에 있어 상당한 감소를 발생시킬 수 있기 때문이라 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제19권4호
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• pp.542-550
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• 2017

흐름특성과 하상변동의 추정은 하천유역 내 수리구조물의 설계 및 유지관리, 홍수터 관리, 하천개수 및 하도의 안정 등을 위한 기본적인 요소이며, 하천관리에 직접적인 영향을 미친다. 이에 본 연구의 목적은 하도 내에 수리구조물 설치에 따른 흐름의 특성과 그에 따른 하상변동을 추정하는 데 있다. 이를 위하여 금강 대청댐 하류부 11.65km 구간을 대상으로 RMA2 모형 및 SED2D 모형을 이용하여 수리구조물의 신설로 인한 흐름특성의 변화와 빈도별 홍수량에 따른 하상변동을 모의하였다. 연구결과, 수리구조물 설치로 인해 상류부에서는 하상 상승, 하류부에서는 보 설치전과 유사한 형태의 침식이 발생하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권5B호
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• pp.287-293
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• 2012

본 연구의 목적은 지형지수를 기반으로 유역의 포화도 및 그에 따른 유출역의 변화를 도시할 수 있는 방법론을 제시해 보고자 하는 것이다. 지형지수의 산정에는 ${\infty}$-흐름방향방법을 적용하여 8-흐름방향방법이 갖는 고정된 흐름방향에 대한 구속에서 벗어남과 동시에 최소한의 흐름분산 모의를 가능하게 하였다. 산정된 지형지수의 도수분포도를 작성해 본 결과 동일한 유역에 대하여 수행된 기존의 연구 성과와 유사하게 나타나 본 연구에서 제안한 방법론에 대한 신뢰성을 확인할 수 있었다. 여누가확률밀도함수의 형태로 정의되는 포화도의 개념에 따라 포화토층의 공간적 분포를 도시해 본 결과 유역의 가변성 유출역에 대한 명시적인 접근을 가능하게 하여 강우-유출현상의 동적특성이나 비선형성에 대한 합리적인 분석 수단을 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권2호
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• pp.162-169
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• 2007

본 연구는 갑문 개방시 유출부의 흐름 현상을 수리모형실헐 결과와 3차원 수치모형실험을 비교 분석하는데 역점을 두고 있다. 대상 갑문은 군장(군산-장항)국가산업단지내의 솔리천에서 유입되는 홍수량 $218m^3/s$을 배제하기 위해서 설계된 배수갑문이다. 수치실험에 사용된 모형은 상용 전산유체역학 프로그램인 ANSYS CFX-10의 ${\kappa}-{\epsilon}$ 난류모형이다. CFX-10의 장점은 난류 흐름에 대해 현상을 양호하게 시뮬레이션 할 수 있으며 특히 물과 공기 접촉면(two phase interface)인 경계층에서 흐름 분리현상을 비교적 뚜렷하게 해석할 수 있다. 수치실험에서 해석된 유속 및 수면의 흐름 형태는 수리모형실험과 유사하게 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권9호
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• pp.6305-6314
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• 2015

본 논문에서는 침수조건의 식생이 식재된 개수로의 흐름 및 난류특성을 수치모의하였다. 이를 위해 여과된 Navier-Stokes 방정식을 수치해석 하였고 난류 모형으로 LES 모형을 이용하였다. 식생을 계산격자로 직접 고려하였고 이를 위해 직교격자 기반에 가상경계기법을 적용하였다. 수치모형을 이용하여 계산한 평균흐름을 Liu et al. (2008)의 수리실험데이터와 비교하였고 평균오차 10%내에서 일치하는 것으로 나타났다. 식생영역과 비식생영역 사이에서 강한 와가 생성되는 것을 확인하였고 이는 횡방향에 걸쳐 발생하는 것으로 나타났다. 경계면에서 전단에 의해 유발된 난류는 후류에 의해 발생한 난류성분과 상호작용하여 최대값을 보였다. 전단에 의한 난류는 식생영역 흐름에 영향을 미쳤고 침투깊이는 식생 침수비가 커질수록 증가하였다. 이러한 난류흐름 특성은 식생영역에서 유사거동 메커니즘을 파악하는데 중요한 자료로 활용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.317-317
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• 2011

맨홀 및 관로에 퇴적되는 유사는 우수관거의 통수능을 감소기키고 우수관거 시스템의 효율을 저하시켜, 맨홀에서 역류를 발생시켜 저지대 침수의 한 원인인 되고 있다. 또한 관거내에서 유수가 일정한 유속을 확보하지 못하면 오염물이 침전되고, 관거내 유하시간이 길어져 침전물 부패로 인한 황화물질 및 악취 등이 발생할 수 있다. 따라서 우수 및 하수관거 시스템에서 유사와 관련된 주된 연구는 관거내의 유사거동 특성을 규명하고자 하는 것이었다. 그러나 맨홀과 관련하여서는 맨홀내의 오염물 지체시간 및 확산 특성분석이 전부였고, 유사의 퇴적 및 배출 등과 관련된 거동특성 연구는 매우 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 유입관과 유출관이 $90^{\circ}$로 접합된 맨홀을 대상으로 수리실험을 실시하고, 맨홀형태(사각형, 원형), 유사유입형태(연속주입, 일정기간주입), 유사종류(주문진표준사, 모래), 유사유입량 및 맨홀내부형상 변화에 따른 맨홀내 유사퇴적량을 확인하였다. 실험결과 그림 1과 같이 $90^{\circ}$ 접합맨홀에서는 유사유입형태와 무관하게 유입유사량이 증가할수록 퇴적량 또한 증가하였다. 그러나 유사퇴적량은 사각형맨홀보다 원형맨홀에서 적었다. 이는 관거가 $90^{\circ}$로 접합된 맨홀내에서의 유사거동 양상은 우선 유입되는 유사가 맨홀바닦에 퇴적되고 와류에 의해 부유되는 유사가 유출관을 통해 배출되는데 사각형맨홀에 비하여 원형맨홀에서 와류가 더 크게 형성되기 때문인 것으로 판단된다. 유사가 일정기간주입되는 경우 원형맨홀 내부에 퇴적되는 유사량은 거의 없었다. 사각형맨홀내부에 벤칭을 설치한 경우 설치전과 비교하여 퇴적량은 50%이상 저감되었고, 일정기간주입시에는 벤칭 설치 후 유사퇴적량은 거의 없었다. 유입유사가 모래인 경우 맨홀내 퇴적량은 주문진표준사와 비교하여 증가하였다. 모래는 주문진 표준사와 비교하여 중량이 크다. 따라서 같은 흐름조건에서 주문진표준사와 비교하여 부유되는 유사량이 적고, 배출되는 유사량 또한 적었다. 유량과 관거유속이 동일한 조건에서 유출관과 유입관이 일직선상으로 연결된 중간맨홀내부에 퇴적된 주문진표준사의량과 비교하여 $90^{\circ}$ 접합맨홀의 퇴적량이 상대적으로 적었다. 이 또한 앞서 기술한 와류의 영향으로 판단된다. 일반적으로 $90^{\circ}$접합맨홀내부에서 발생하는 와류가 중간맨홀보다 크고, 이로 인해 에너지손실은 커지지만 유사거동과 관련하여서는 와류가 크게 발생하는 맨홀조건에서 퇴적량이 적음을 실험적으로 확인하였다.