• 한국추진공학회지
• /
• 제7권2호
• /
• pp.7-14
• /
• 2003

본 연구에서는 마이크로 임계노즐을 통한 유출계수를 예측하기 위하여, 축대칭, 압축성 Navier-Stokes 방정식을 사용한 수치계산을 수행하였다. 수치해의 적합성을 조사하기 위하여, 다양한 난류모델과 벽함수를 적용하였으며, 수치 결과들은 종래의 실험결과와 비교하였다. 그 결과 본 수치계산법은 임계노즐을 통한 유출계수를 적절하게 예측하였으며, 특히 표준 $\kappa$-$\varepsilon$난류모델과 표준 벽함수를 적용한 경우에 유출계수를 가장 잘 예측함을 알았다. 본 연구의 결과로부터 얻어진 임계노즐벽면의 난류경계층의 배제두께는 레이놀즈수가 2000에서 20000의 범위에서 임계노즐목 직경의 약 2%에서 0.6%까지 변화하였으며, 종래의 경험식과 잘 일치하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
• /
• pp.109-109
• /
• 2019

본 연구에서는 강우-유출 과정 모의를 위한 GPU 기반 확산파 모형을 개발하였다. 확산파 방정식을 풀기위한 수치기법으로는 유한체적법을 이용하였으며, van Leer TVD limiter를 적용한 MUSCL 기법을 이용하여 각 셀의 인터페이스의 물리적 성질을 재구성하여 구하였다. 또한, 침투를 고려하기 위하여 Horton 침투 모형을 이용하였다. 개발된 모형을 이용하여 1D single overland plane과 2D V-shaped overland에서 강우-유출 과정을 모의실험을 하였으며, 각각 해석해와 dynamic wave model을 이용하여 계산된 수치 결과와 비교하여 본 모형의 정확성을 검증하였다. 또한, 1D와 2D의 기복이 심한 지형에 적용하여 강우-유출과정이 본 모형을 통하여 물리적으로 타당한 해석이 가능함을 검증하였다. 마지막으로 복잡한 실제 지형에 적용하였으며, 측정값과의 비교를 통하여 실제 유역에서의 확산파 모형의 적정성을 검증하였다. 또한, 본 연구에서는 NVIDIA사의 GPU인 Geforce GTX 1050과 GPU의 병렬 연산 처리 능력을 활용할 수 있는 NVIDIA사의 CUDA-Fortran을 이용하여 GPU 기반 확산파 모형을 개발하였다. PC windows에서 CPU(Intel i7, 4.70 GHz) 기반 모형 대비 GPU 기반 모형의 계산속도 성능을 비교한 결과, 격자 간격이 증가할수록 CPU 기반 모형 대비 GPU 기반 모형의 연산 효율이 증가하였으며, 격자 간격이 $3200{\times}3200$일 때, CPU 기반 모형 대비 GPU 기반 모형의 연산 효율이 최대 약 150배 증가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.1746-1750
• /
• 2006

다양한 목적의 장기유출분석에 많이 적용되고 있는 4단 Tank 모형의 증발산관련 입력자료는 증발접시자료를 이용하거나 또는 장기간의 유량과 강수량의 차이로 정의되는 월별 손실량을 계산한 결과를 사용하고 있다. 증발접시자료는 자료 구득문제와 신뢰성 문제 등으로 인해 적용사례가 적고 통상 인근 관측지점의 손실량을 계산하고 이를 전이하여 적용하고 있다. 그러나 이러한 일증발산량 산정방법은 장기적인 유량 자료를 보유한 인근 관측지점이 있어야 적용할 수 있다는 점과 관측지점의 자료 신뢰성에 따라 유출결과에 큰 영향을 미칠수 있는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 Hamon 방법과 Jensen-Haise 방법 및 FAO Penman-Monteith 방법을 검토하여 Tank 모형 계산에 필요한 실제증발산량을 산정할 수 있는 방안에 대해 모색하였다. 분석결과 유역별 실제손실량은 지형적인 영향을 받는 것으로 분석되었으며, 이를 통해 잠재증발산량을 실제증발산량으로 보정하는 월별보정계수를 지형인자로부터 추정하는 방법을 제안하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
• /
• pp.2158-2162
• /
• 2009

본 연구에서는 실측자료와 염분수지 계산식을 이용하여 이원 담수호의 염도변화를 모의하였다. 이원담수호는 충남 태안군 원북면 방갈리 민어도에서 이원면 관리 반금봉을 연결하며, 간척농지 개발사업은 1990년에 착공하여 1997년 최종물막이 공사가 완료되었다. 담수호의 염도변화를 모의하기 위한 유입량과 유출량자료는 배수갑문 운용자료와 일별 수위자료로부터 산정하였다. 유출량은 내 외수위 조건에 따라 계산식을 적용하였으며, 이와 함께 배수갑문 역유입량, 방조제 누수량, 호저토 확산 염분량을 계산하여 염분수지식에 적용하여, 2006년부터 2008년까지의 염도변화를 모의하였다. 모의치를 실측치와 비교한 결과, 결정계수($R^2$)가 0.95${\sim}$0.98의 값을 보였다. 이와 함께 RMSE를 통해 그 적용성을 검토하여 3년간의 이원 담수호의 염도변화를 모의하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 A
• /
• pp.265-267
• /
• 2005

임의의 송전선로에 대하여 어떤 발전기의 전력이 어느 정도용량으로 유입-유출되고 있다고 명확하게 말할 수 없다. 다만, KCL(Kiechhoff Current Law)를 이용하여 소규모 계통에서는 가시적으로 계산할 수 있다. 이를 대규모 실계통에 적용할 경우 또한 명확하게 제시할 수 없다. 본 논문에서는 그동안 개발된 송전망 이용요금 산정과 관련된 수많은 방법을 근거로 송전선에 유입-유출되는 유효전력과 발전기의 참여 용량을 조류추적과 사용용량의 %누적을 이용하여 계산할 수 있는 방법에 대하여 논의하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
• /
• pp.853-857
• /
• 2012

진화계열 알고리즘은 무제약 최적화 알고리즘이다. 이러한 진화계열 알고리즘에 제약조건을 반영하기 위해서는 제약조건을 다룰 수 있는 추가적인 방법이 요구된다. 연구에서는 SWMM과 집합체 혼합진화 알고리즘을 연계한 자동 보정 모형에 제약조건을 반영하기 위해 벌칙 함수를 적용하였다. 적용된 벌칙 함수는 홍수 유출 해석 시 중요한 요소인 첨두유량과 관계된 제약사항이다. 벌칙 함수를 포함하여 구성된 자동 보정 모형은 밀양댐의 2009년 7월에 발생한 두 개의 호우사상에 대하여 적용되었다. 그 결과, 첨두유량에 관계된 벌칙 함수를 포함하지 않은 자동 보정의 경우, 첨두유량과 첨두유출 발생시간 모두 계산 결과가 관측자료에 부합하지 못하였다. 반면에 벌칙 함수를 적용할 경우, 계산 및 관측 자료의 첨두유량 오차는 확연히 줄었고, 첨두유량의 발생시간은 정확히 일치하였다. 그리고 계산된 수문곡선의 형상도 관측 수문곡선에 적합되었다. 즉, 벌칙 함수를 이용한 제약조건의 반영을 통해 자동 보정 모형의 기능을 향상 시킬 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제39권2호
• /
• pp.151-160
• /
• 2006

본 연구에서는 돌발홍수 예경보시스템의 수문학적 구성요소인 한계유출량을 Manning의 제방월류 유량, 지형기후 학적 순간판위도 기법을 활용하여 한강유역을 대상으로 산정하였다. 한강유역의 3" DEM자료를 이용하여 미세소유 역 구분($1.02\~56.41km^2$), 하도 및 하도경사를 GIS로부터 추출함으로써 한계유출량 산정을 위한 유역 매개변수를 구축하였다. 또한 유역 및 하도간의 지역적 회귀분석을 위해 실측 소하천 하도단면자료를 수집하여 통계학적으로 최적의 회귀식을 추정하고, 이를 통해 한계유출량 계산의 하도 입력자료를 생성하였다. 이러한 유역 및 하도 매개변수를 통해 한강 headwater 유역에서 산정된 한계유출량은 $2mm/h\~14mm/6hr$의 범위를 보이며, 지속시간 1시간인 경우 $97\%$가 8m보다 작은 값이고 6시간인 경우 $98\%$가 14mm보다 작은 값으로 산정되었다. 계산된 한계유출량과 유역 및 하도 매개변수사이의 민감도는 유역면적과 같은 유역의 지형인자보다는 하도경사, 하폭, 마찰경사와 같은 하도 지형인자에 비교적 큰 변동성을 보이는 것으로 나타났다. 이러한 한강유역 한계유출량을 국외의 타 연구사례와 비교 한 결과 그 계산결과가 적절한 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제40권6호
• /
• pp.583-592
• /
• 2020

본 연구는 오염부지의 불포화대 내 오염물질의 농도가 지하수면에 유입되는 경로에서 토양유출수 농도의 변화를 연구하였다. 침투율의 범위를 통계적으로 분석하는 방식의 연구방법으로 위해성평가 대상 오염물질 13종을 대상으로 지하수 유입농도 감소의 경향성을 살펴보았다. 벤젠, 에틸벤젠, 톨루엔, 크실렌의 경우에는 낮은 토양분배계수값과 생분해로 인해서 시간이 지날수록 낮은 지하수 유입농도를 보이는 것으로 파악하였다. 생분해지수 및 침투율의 불확실성을 통계적으로 표현한 결과, 상대농도에서는 불확실성이 그다지 크게 나타나지 않았기 때문에 그 경향을 계산된 토양유출수 평균값으로 나타낼 수 있었다. 중금속의 경우는 지연계수가 상대적으로 크기 때문에 오염원에서의 토양유출수 농도가 수십년 동안에도 감소하지 않는 것으로 나타났다. 또한 청주 지역 현장 부지의 연간 침투율을 계산하여 현장특이적 침투율값으로 활용할 경우, 계산된 오염물질의 토양 유출수 농도를 시계열로 표현하여 국내 평균 침투율에 의한 상대농도 대표값과 비교하였다. 마지막으로 파이썬(Python) 프로그래밍 언어로 구성한 코드를 부록에 수록하여 타 연구자들이 오염원 고갈에 의한 용존 농도 감소를 계산하는데 활용할 수 있도록 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
• /
• pp.1585-1589
• /
• 2009

최근 빈발하는 국지성 호우나 태풍에 의한 집중호우로 도시지역의 내배수불량으로 인하여 저지대 및 지하공간의 침수현상이 빈번히 야기하고 있는 실정이다. 특히 연안이나 외수위의 영향으로 강제배수가 요구되는 지역인 경우에는 개발에 앞서 선결해야할 중요한 재해저감대책 중의 하나이다. 이에 본 연구에서는 연안의 해수면 및 하천 홍수위로 인한 계획단지 내 배수관로의 동수위 산정을 위한 유출모의를 수행하였다. 연안저지대의 순성토 지역인 경우 동수위 계산에 따른 성토량에 의한 비용이 전체 공사비 결정 요인의 가장 큰 부분을 차지하고 있으므로 이에 따른 경제적이면서 치수안전도를 증가시킬 수 있는 계산 방법을 정립하는 것은 선결되어야 할 문제이다. 이를 위해 도시유역에 범용적으로 사용되고 있는 SWMM 모형을 활용하였다. SWMM 모형 중에서 EXTRAN 블록을 통한 유출모의는 관거내 동수경사를 계산하여 배수, 역류, 압력류, 월류까지도 모의할 수 있다. 다양한 조건으로 배수관로의 설계를 통한 동수위와 성토고를 분석하여 조건별 경제성과 치수안전도를 검토할 수 있으나 관로 크기, 경사, 방향 등을 우선하여 변경해가면서 최적안을 확인하였다. 검토된 계산 절차에 따라서 향후 지형적으로 유사한 지역에서의 배수시스템 설계에 적용 및 기존 배수관망 재설계 및 확장 등의 검토에 효과적으로 적용할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
• /
• pp.211-211
• /
• 2017

장기유출해석 모델은 수자원의 안정적인 확보와 이용, 유역단위 기초자료 조사관리 등을 위하여 수자원 장기종합계획 및 전국유역조사사업 등에 활용되고 있다. 주로 국외에서 개발된 모형이 활용되고 있어, 국내의 여건에 맞추어 편의성이 개선된 모형을 찾는 것은 매우 어려운 일이다. 또한, 유출해석을 수행하기에 앞서 지속적으로 업데이트된 모델에 대한 객관적인 평가를 수행한 사례는 드물다. 따라서, 본 연구에서는 국내에서 주로 활용되고 있는 장기유출해석모델(TANK, SWAT, SSARR, PRMS 등)에 대한 비교검토를 토대로 각종 사업과의 연계성, 계산의 효율성, 정확도 등을 고려하여 USGS에서 개발한 PRMS v.4.0.2를 기반으로 국내유역에 활용이 가능하도록 개선한 $K-BASIN^{RR}$ 및 입력자료 전처리기를 개발하였다. PRMS 모형은 융설 및 지하수 흐름 등 다양한 기능을 포함하여 강우유출 분석에 활용성 높은 모형으로 평가받고 있으나, 국내 OS환경 및 활용 단위계에서 활용성이 떨어지는 단점이 있다. 본 연구에서는 소스코드 개선 및 GUI구축을 통하여 PC 환경에서 구동이 쉽도록 재구성하였고, 사용자 편의성 확보를 위한 입력자료 전처리기를 개발함으로써 수자원단위지도 3.0, 임상도 재분류 테이블, 토양도 재분류 테이블의 DB화 및 모형의 구동을 위한 HRU분할, 입력자료 생성이 가능하도록 하였다. 매개변수 최적화를 위하여 하천 유량뿐만 아니라 기저유출량을 대상으로 Monte-Carlo 시뮬레이션 기반의 매개변수를 최적화 기능을 탑재하였다. 개발된 모형의 적용성 평가를 위하여 용담댐 시험유역을 대상으로 11년 간(2005-2015)의 강우 및 온도자료를 입력자료로 활용하여 모의한 결과 샘플의 개수에 따라 NSE(Nash-Sutcliffe Efficiency)를 0.9까지 추정이 가능함을 파악하였다. 또한, 유출량과 기저유출에 대하여 동시에 최적화를 수행하는 경우 NSE를 유출량에 대하여 0.8, 기저유출량에 대하여 0.6까지 추정이 가능하였다. 최적화된 모의 결과에 대한 검토를 위하여 계산증발산량을 측정증발산량과 비교한 결과, 유사한 패턴을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 개발한 $K-BASIN^{RR}$을 활용하는 경우 장기유출해석 업무에 효율성 및 정확도를 향상할 수 있을 것으로 판단된다.