• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권3호
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• pp.13-19
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• 2012

최근 기상이변에 의해 대형 태풍과 집중 호우가 발생하게 되었고, 이로 인한 이상 홍수로 인해 제방 붕괴를 일으켜 인근지역에 직접적인 큰 재산피해와 인명피해를 가져오게 되는 일이 적지 않다. 본 논문에서는 하천제방 단면의 주요 특성치인 제방 둑마루 폭, 비탈면 경사도, 제방 높이의 변화에 따른 수치해석을 실시하였고, 유출부 동수경사를 분석하여 제방에 대한 안정성 검토를 실시하였다. 그 결과 비탈면 경사의 확대가 둑 마루폭 증가보다 유출부 영역에서의 동수경사 감소 효과를 더 크게 나타나는 것으로 평가되었다. 즉, 하천 제방 설계 및 보강 시 비탈면 경사의 확대가 둑 마루폭 증가보다 더 효과적인 것으로 판단된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.129-138
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• 2008

차수성이 요구되는 제체나 댐체에 대하여 안정성을 판단하고자 할 경우 파이핑 현상발생 여부를 검토한다. 제체나 댐체는 층 다짐을 수행하면서 축조되므로 투수성은 수평방향 투수계수($k_x$)와 연직방향 투수계수($k_y$)가 서로 다른 이방성이 될 수 있다. 본 연구에서는 여러 가지 투수계수 비(k-ratio=$k_y/k_x$k)에 따른 침투해석을 수행하여 유출동수경사와 침투유속을 파악하고, 이론식에 의한 한계동수경사와 경험식에 의한 한계유속과 각각 비교.검토하여 파이핑에 미치는 영향을 검토하였다. 연구결과 투수계수 비는 한계동수경사 개념으로 파이핑 현상발생에 대한 안정성을 검토할 경우 매우 중요한 요소로 작용하나, 한계유속 개념에 대해서는 상대적으로 중요도가 매우 낮은 것으로 확인되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1179-1183
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• 2005

본 연구에서는 신뢰성 있는 해안지역의 지하수개발량 평가를 위하여 기존의 물수지 분석에서 누락되었던 성분인 해안지하수유출량을 Darcy의 식과 수치모형(DUSWIM)을 이용하여 산정하였다. 연구대상지역은 전라북도 부안군 부동지구의 여섯 개 소유역이다. Darcy의 식을 이용한 해안지하수유출량산정을 위하여 각 지구별로 해안으로부터의 거리 1km, 2km, 3km에 대한 동수경사를 산정하였으며 각각의 동수경사에 대한 유출량을 평균하여 평균 일유출량과 평균 년유출량을 산정하였다. 수치모형(DUSWIM)을 이용한 해안지하수유출량 산정을 위하여 부동지구내 6개의 소유역을 대상으로 해석모형을 구성하고 대상유역내의 대수층을 충적층과 암반층으로 구분하여 토양물성치를 적용하여 정상상태해석을 수행하였다. 산정결과, 시험유역의 해안지하수 유출량은 수치모형(DUSWIM)을 이용한 결과가 Darcy의 식을 이용한 결과에 비하여 다소 크게 나타났다. 산정된 지하수해안유출량은 유역내의 강수량대비 각각 5.05, $5.56\%$에 해당하는 양으로 이를 유역내의 해안선길이당 유출량으로 환산하면 Darcy의 식을 이용한 경우는 $0.76m^3/day/m$이고 수치모형을 이용한 경우는 $0.84m^3/day/m$이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1585-1589
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• 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
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.433-437
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• 2015

XP-SWMM은 유한차분방법에 의한 천수방정식을 기반으로 하는 TUFLOW 엔진을 탑재하여 1차원 솔루션 엔진과 동적으로 연결하여 범람원에서의 흐름거동을 2차원으로 해석할 수 있다. 유역에서 발생한 모든 유출량은 해당 소유역의 노드(맨홀)로 유입되며 2차원 침수양상은 관로상태에 따라 노드를 통해 역류한 유출수에 의해서 폰딩(Ponding)되는 조건으로 모의한다. XP-SWMM의 침수범람 모의는 침수범람 상황을 가시적으로 보여주는데 상당한 강점을 가지고 있으나 실제 지형여건에 따른 자연현상을 엄밀하게 모델링하는데 일정부분 한계가 있다. 모형의 한계는 담수된 노드의 수위로 인한 에너지 영향(오리피스 흐름)으로 인접관로의 침수가 부가적으로 유발할 수 있다는 점이며 실제 대부분의 경사지에서의 침수상황은 노드에 유출수가 담수되지 않고 하류로 지면을 따라서 확산(Diffusion)되어 담수영향으로 인한 인접관로 침수가 추가적으로 유발되지 않을 가능성이 매우 높다. 즉, XP-SWMM의 담수허용조건, 지반고 2D연결 옵션은 유역에서의 침수발생량을 과대평가 할수 있으며 특정 유역에서는 실제 침수발생 상황과 차이가 발생 할 수 있는 것이다. 본 연구에서는 서울시 광화문 일대의 효자배수분구 우수관로를 SWMM으로 구성하고 강우조건 95mm/hr에서 노드조건을 담수허용, 2D연결, 담수없음 조건으로 모형을 수행하여 침수모의 결과를 비교, 검토하였다. 전체관로 노드조건을 담수허용, 2D연결로 설정하게 되면 담수없음 조건과 비교하여 1.2-2.8배의 침수발생량이 추가로 발생하는 것으로 검토되었다. 즉, 담수없음 조건의 경우 침수발생시 노면 수위상승 인한 동수경사 영향이 반영된 압력관로 영향이 반영되지 않아 노드간 침수발생량이 중복되지 않는다. 반면, 담수허용이나 2D연결로 모형을 수행할 경우 지면의 경사가 충분히 있는 지역에 침수가 발생하더라도 일정 수심이상의 수두(동수경사선)가 형성되어 침수를 추가로 유발하는 것으로 보인다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권11호
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• pp.73-82
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• 2017

최근 재래식 가물막이의 문제점을 해결하기 위하여 새로운 해상 대형원형강재 가물막이 공법이 제안되었다. 본 연구에서는 침투 흐름해석을 수행하여 대형원형강재의 파이핑 현상에 대하여 분석하였다. 흐름해석에서 균질한 지반조건과 정상상태 흐름조건을 적용하였다. 흐름 조건의 경우 2차원 조건(2-D), 2차원 흐름집중 조건(2-DC), 그리고 2차원 축대칭 조건을 서로 비교하였다. 그 결과, 축대칭 흐름조건의 침투속도가 2-D와 2-DC 조건의 흐름속도와 비교하여 각각 1.5배와 2배 큰 침투속도를 보여주였다. 즉, 대형원형강재는 원형형상의 벽체 중심으로 흐름이 집중되므로 2차원 축대칭 흐름조건을 적용하였다. 대형원형강재의 직경, 벽체의 지중 근입깊이, 그리고, 벽체 내외부의 수위차 등을 변화시키며 변수연구를 수행하였다. 파이핑 안전율에 영향을 주는 유출동수경사는 벽체의 지중 근입깊이와 강재직경이 증가할수록 감소하였다. 본 연구에서는 다양한 변수조건에서 안전율과 유출동수경사를 산정할 수 있는 간이설계도표를 제안하였다. 그리고, 최종적으로 대형원형강재의 간이 설계에 적용할 수 있는 유출동수경사 산정식을 제안하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.77-77
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• 2011

제주도는 본토와는 달리 유량 관측에 상당한 어려움이 있어 왔다. 투수성이 매우 높은 지반 특성으로 인해 6개의 하천을 제외하고 평시에 대부분 건천이거나 강우로 인한 유출 발생 시에도 급한 하상 경사와 짧은 유하거리 등의 수문지질학적 특성으로 강우 발생 1~2일 정도만 지속되어 유출의 측정 자체가 난해한 지역이다. 현재 16개 관측 지점에서 하천 유출 관측이 전자파 표면 유속계를 이용하여 실시되고 있으나 하천 전문 인력의 부족으로 인해 효과적인 관측자료의 해석, 운용 및 검보정 등에 어려움이 많았다. 본 연구는 국토환경부에서 발주한 제주형 물순환 관리기반 시스템 구축의 일환으로 제주도에 적합한 유량 측정 방식을 확립하고 유량 관측 지점을 증가시키고 기존 측정 자료를 검보정하는데 목적을 둔다. 우선 다양한 유량 계측 기법을 활용하여 상시하천에서 유량 관측을 실시하여 상호 비교하여 기존 방식으로 관측된 유량을 검보정하고 제주도 유출의 특성을 개괄적으로 파악하고자 한다. 사용된 유량 관측 기법으로 ADCP, LSPIV, 자기유속계, 전자파표면유속계가 연외천과 강정천에 동시에 적용되었다. ADCP는 유량 관측의 정확도가 다른 계측 기기보다 상대적으로 우수하다고 알려져 다양한 유량 관측 결과를 보정하는 기준으로 사용되었다. 하지만 홍수 유출의 경우 대부분의 현장에서 관측이 어려워 이 경우 LSPIV가 대안으로 채택이 되었다. 그리고 단면의 일부 지점에서 유속을 계측하는 자기 유속계와 전자파표면유속계로 유량을 계산하여 ADCP와 LSPIV의 유량과 비교하였다. 비교 분석 결과는 기존의 전자파표면유속계의 측정 오류를 보정하고 향후 제주형에 적합한 유량 측정 방식을 선정하는 데 사용될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권11호
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• pp.939-947
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• 2004

해안을 통하여 유출되는 지하수량은 하천 유출량에 비하여 상대적으로 크기는 작으나 해안 지역의 지하수자원의 개발과 연안의 오염과 관련하여 중요성을 가진다. 선행 연구에서는 관측정 수위, 투수계수 등의 간단한 자료만을 가지고 지하수의 해안 유출량을 평가하는 방법을 제시하였다 본 연구에서는 남해안과 서해안과 같이 해안선의 형태가 복잡한 경우에 평균동수경사, 해안선의 폭과 담수층의 평균 두께를 산정하는 방법을 제시하여 지하수 해안유출량 평가의 정확도를 높이는 방법을 제안하였다. 제안된 평가 방법은 경계면모델을 이용한 수치해와 비교하여 평가되었다. 해안선의 복잡성을 고려하지 않은 Darcy의 법칙의 적용에 비하여 정확도가 대폭 개선되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권6호
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• pp.989-999
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• 2017

본 연구에서는 분기수로에서 발생되는 에너지손실을 계산하기 위한 손실계수의 경험식을 산정하기 위해 수리모형실험을 수행했다. 수리모형은 유입수로와 90도의 각도를 갖는 두 유출수로로 구성되어 있으며, 유입수로과 유출수로에서 압력수두와 속도수두를 측정하여 분기수로에서 발생되는 에너지손실을 분석했다. 각 측선에서 동수경사선의 변화를 비교한 결과, 수로의 분기점에서 동수경사선이 급격히 하강하여 에너지손실이 분기점에서 발생되었으며, 유량비의 증가에 따라 속도수두의 감소폭이 증가했다. 유량비와 Froude수가 증가함에 따라 유출량이 더 큰 수로에서 수두손실량이 지수적으로 증가하는 결과를 보였으며, 손실계수 또한 증가했다. 반면에, 유출량이 작은 수로에서는 유량비와 Froude수의 증가에 따라 손실계수가 감소하는 결과가 나타났다. 손실계수 계산결과를 이용하여 두 유출수로에서 손실계수 경험식을 제안하였으며, 경험식의 계산오차가 각각 3.91%, 5.19%로 나타났다. 그리고 두 경험식을 이용하여 계산한 총 손실계수를 실험결과와 비교하여 3.62%의 오차가 발생했다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.930-930
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• 2012

최근 기후변화로 인하여 전 세계적으로 물 부족현상이 대두되고 있는 가운데 우리나라 또한 물 부족국가에 편재되어 있다. 더군다나 제주도는 최대 다우지임에도 불구하고 다른 타 지역과 마찬가지로 제주도 곳곳에서 물 부족 현상이 야기되고 있다. 이러한 현상은 제주도의 강우가 대부분 년 중 6월~9월에 집중되고, 그 기간 홍수유출 역시 경사가 급하고 15km 미만의 짧은 유로연장을 갖는 대부분의 하천의 특성상 홍수유출 지속시간이 단 시간에 불과하여 수자원 관리에 큰 어려움이 있기 때문으로 사료된다. 다만 일부하천의 경우 해안과 가까운 지점의 하상과 측벽에서 기저유출 성분인 용천수가 유출됨으로 1970년대부터 상수원으로 개발하여 일부분 이용되고 있다. 하지만 이 또한 정확한 용출량 산정이 어려워 수자원으로써의 활용이 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 대상유역의 기저유출로 발생되는 용천수의 용출량을 산정하여 용천수의 이용 및 보전관리계획을 수립하는 중요한 척도를 제시함은 물론 제주 수자원의 대부분을 차지하는 지하수의 함양, 배출, 순환연구에 중요한 기초자료로 활용하기 위하여 진행되었다. 본 연구는 제주도 중서귀수역 주요 기저유출유역(강정천, 악근천)에 대하여 연구대상기간(2011.7~2011.12) 동안 하천의 유출량을 ADCP(Accoustic Doppler Current Profiler, SonTek사)와 전자기식 유속계(FLOW-MATE)를 이용하여 매월 2회 현장 계측을 실시하여 유출량 자료를 확보하였고, 일 단위의 모의가 가능한 유역단위의 준 분포형 장기 강우-유출 모델(continuous rainfall-runoff model)인 SWAT(Soil Water & Assessment Tool) 모델을 적용한 물수지 결과값과 비교 검정하여 제주도 기저유출 하천의 유출율 및 수문곡선의 특성을 분석하고 SWAT 모델을 통한 물수지 산정을 실시하였다. 중서귀수역의 기저유출 대상유역에 대한 지속적인 관측자료와 세계적인 SWAT모델을 이용한 정밀 수자원 해석결과는 서귀포시의 주 식수원으로 이용되고 있는 대상유역의 물순환 및 물수지분석과 통합 수자원의 연구진행, 향후 기후변화에 대비한 효율적인 수자원의 이용 및 확보를 위한 귀중한 자료로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.