• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.174-174
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• 2015

국내의 국지성 집중호우와 같은 기후변화와 토지피복율 증가 등 복합적인 원인으로 인한 표면 유출수의 증가로 도시에서의 내수침수가 매년 빈번하게 발생하고 있다. 이러한 도심지 돌발홍수로 인한 피해에 대한 구조적인 대책으로 지하방수로가 효과적인 방안으로 대두되고 있으며, 현재 신월빗물저류배수시설이 설계단계에 있다. 그러나 미국, 일본 등의 국외의 기설치된 지하방수로에서 발생되는 Geyser 현상으로 인한 피해에 대한 연구는 국외에 비해 미비한 편이므로, 선행적으로 Geyser에 대한 물리기반의 동수역학적인 이해가 필요한 실정이다. Geyser는 홍수 시 급격한 유량의 유입으로 단파가 발생하여 지하방수로 내 공기의 압축이 발생하고 수직관을 통해 공기가 물과 함께 지상으로 분출되면서 발생된다. 따라서 공기와 물의 혼합 유동을 모의해야 하며 동시에 단파의 불연속성을 모의하기 위해서는 기존의 상용프로그램으로는 다소 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 지하방수로의 Geyser 현상의 발생 예측을 위해 1차원 Saint-Venant 방정식을 지배방정식으로 선정하였으며, 단파 발생을 수치적으로 안정적으로 모의하기 위해 Roe Approximate Riemann 수치기법을 사용하였다. 또한 공기의 압력항을 고려하기 위해서 수정된 형태의 Preissmann slot 모형을 적용하였다. Geyser 현상의 영향인자로서 지하방수로 수평관의 직경, 마찰계수, 바닥경사, 초기수위, 유입유량을 고려하였으며 상류에서 유입되는 유량에 의한 하류에서의 동수역학적 거동을 분석하였다. 5개의 영향인자의 변화에 따른 단파의 유입속도 및 공기부 압력의 변화를 관찰하여 Geyser 현상에 대한 동수역학적 검토를 수행하였다. 추후 본 연구결과를 적절히 활용한다면 지하방수로의 사용 안정성을 확보하고, 홍수발생 시 모니터링 인자도출에 도움이 될 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.362-366
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• 2016

기후 변화에 따른 국지성 집중호우, 게릴라성 호우는 도심지역 홍수피해의 주요 원인으로, 이러한 극한 강우사상에 대해 도시지역의 침수피해를 선제적으로 대응하기 위해서는 강우-유출모의 현상을 과학적인 방법으로 분석할 필요가 있다. 이러한 이유로 주요 침수발생지역에 국한하여 강우-유출 해석이 수행되어왔지만, 도시전체에 대한 분석은 시간적, 인력적 제약으로 분석이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 대표적 도시지역인 서울시의 전체 239개 배수분구를 83개 배수구역으로 구분, 서울시 최신 UIS자료를 이용하여 각 배수구역별 도시유출모형 구축을 위한 소유역 및 관망 입력자료 DB를 GIS shape파일 형식으로 구축하였으며, 미국 EPA의 SWMM을 적용하여 도시유출모형을 구축하였다. 시간적, 인력적 제약을 극복하기 위하여 구축할 관망 기준을 수립 및 가공하여 적용하였으며, 매뉴얼을 작성하여 매개변수의 적용기준 및 DB구축절차를 표준화하여 입력자료의 일관성 및 객관성을 도모하였다. 구축한 모형의 신뢰성 확보를 위해 서울시 기왕 주요 호우사례에 대한 유출모의 결과와 유량측정 성과의 비교를 통해 모형 검증을 수행한 결과, 관측수위/모의수위의 상관계수는 대부분의 지역에서 0.9 이상으로 나타나 모형 구축결과는 적정한 것으로 판단되었다. 구축된 모형은 실시간으로 변화하는 기상상황을 합리적으로 반영하기 위한 고해상도 기상자료를 활용한 도시침수 예측정보 생산 기술 개발의 기반 자료로 활용될 예정이며, 서울시 전역의 우수관로 월류에 의한 침수 취약지역 파악 및 침수원인 분석, 상습 침수지역에 대한 하수관로 교체 및 저류지 설치 등 치수계획에 대한 기초자료로도 활용 될 수 있을 것이다.

• Tunnel and Underground Space
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• v.29 no.1
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• pp.12-29
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• 2019

Permeability and its change due to a fluid injection in jointed rock mass is an important factor to be well identified for a safe and successful implementation of Carbon Capture and Sequestration (CCS), Enhanced Geothermal System (EGS) and Enhanced Oil Recovery (EOR) projects which may accompany injection-induced hydromechanical deformation of the rock mass. In this technical report, we first reviewed important issues in evaluating initial permeability using borehole hydraulic tests and numierical approaches for understanding coupled hydromechanical properties of rock mass. Recent SIMFIP testing device to measure these hydromechanical properties directly through in-situ borehole experiments was also reviewed. The technical significance and usefulness of the device for further applications was discussed as well.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.401-401
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• 2023

터널이나 폐기물저장소와 같은 지하 구조물 또는 지표에서부터 상당한 깊이로 설계되거나 건설되는 구조물을 계획하거나 건축할 때 구조물의 안전성에 영향을 주는 수많은 요인 중에 간과할 수 없는 것이 바로 지하수이다. 뿐만 아니라 지상 혹은 지하에서 오염이 발생하여 오염물질이 지중환경으로 유입되는 경우, 지하수 거동은 오염물의 이송·확산에 지대한 요인으로 작용한다. 최근에는 지구온난화와 같은 유례없는 기후변화를 경험하고 있고, 따라서 수자원으로써 지하수의 역할이 더욱 중요해지고 있다. 지하수의 저류와 거동은 지하매질의 특성에 지배되고 있지만, 지표 아래 자리잡고 있는 매질의 특성을 정확히 파악하기란 매우 힘들고, 따라서 지하수 거동을 해석함에 항상 불확실성이 존재한다. 전통적으로 지하매질의 특성을 이해하기 위해 다양한 지구물리탐사를 수행하여 왔고, 더욱 직접적인 관찰을 위해 시추를 수행하여, 시료를 수집·관찰하고, 시추공에서의 다양한 현장수리실험을 통해 수리특성을 알고자 하였다. 하지만 그동안의 다양한 노력에도 불구하고, 지하매질 및 지하수 거동에 대한 불확실성은 여전히 줄어들지 않고, 오히려 증가하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 지하수 거동을 결정짓는 지하매질의 수리특성에 대한 불확실성을 정량화하기 위한 도구로써, 매개변수 보정법의 하나인 Pilot Point Method(PPM)을 소개하고자 한다. 우물 또는 관측정을 통해 관측되는 지하수의 수위는 지하매질의 특성을 반영하고 있으며, 인간이 가장 쉽게 취득할 수 있는 지하 정보에 해당한다. 지하수 수위를 이용하여 수치모형의 매개변수를 보정하게 되며, 이 때 PPM이 적용된다. Pilot points의 공간적인 분포에 따라 다양한 보정 결과가 산출될 수 있으며, 다양한 결과들을 통해 변동계수를 산정한 후 수리특성의 불확실성이 높은 지역을 나타낼 수 있다. 본 연구를 통해 얻은 결과는 물리탐사 또는 시추 작업을 위한 위치 선정의 기초자료로 활용될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.391-391
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• 2020

본 연구의 목적은 2006년 6월 ~ 10월에 발생한 메콩강 하류 지역의 홍수를 모의하는 것이다. 강우자료는 위성강우 자료인 미국 NOAA의 CMORPH를 적용하였으며, 홍수유출 해석은 GRM 모델을 적용하였다. Tonlesap 호수를 포함하는 메콩강 하류 지역의 침수분석은 G2D 모델을 적용하였다. 위성강우 자료는 NOAA의 3시간 간격의 CMORPH 위성강우자료를 일일강우량 자료로 변환하고, 일본의 Research Institute for Humanity and Nature (RIHN)과 Meteorological Research Institute of the Japan Meteorological Agency (MRI/JMA)의 APHRODITE 프로젝트에 의해 구축된 APHRODITE 강우량 자료를 이용하여 보정한 후 홍수모의에 적용하였다. DEM 자료는 HydroSHED 15s자료를 이용하였고, 토양도는 UN FAO의 HWSD, 그리고 토양도는 Global map landcover ver3.0을 이용하였다. GRM 모델과 G2D 모델은 Github(https://github.com/floodmodel)에 공개되어 있으며, 이를 이용하였다. 유출 모델은 메콩강 전체 유역을 대상으로 2682.815m의 공간해상도로 구축하였다. 보정한 강우를 이용하여 유출모의 한 결과 첨두유량은 23,796.8 ㎥/sec로 계산되었다. Kratie 지점의 유출량과 Tonlesap 호수로 집수되는 유량을 상류단 경계조건으로 이용하여 약 150일 동안의 침수모의를 하였다. 450 m 공간해상도로 침수모의 도매인을 구축하였으며, 조도계수는 0.045를 사용하였고, 하류단은 자유수면 유출조건을 적용하였다. 침수분석 결과 메콩강 본류를 흐르는 유량이 Tonlesap 호수로 유입되어 호수의 수위가 상승하였다. Tonlesap 호수의 최대침수심은 약 11 m를 나타내었으며, 호수로 유입된 유량은 모의기간 중에 호수에 저류되어 있었다. 메콩강 본류의 Kratie 지점으로 유입되는 유량이 첨두값을 지난 후에도 모의 기간이 길어질수록 메콩강 하류 델타지역과 그 주변의 평지로 침수범위가 확대 되었다. 모의 종료시에는 메콩강 하류가 광범위하게 침수되면서 최대 침수면적을 나타내었다. 본 연구에서 메콩강을 범람한 홍수는 메콩강 하류의 서쪽 해안으로 먼저 유출이 되었다. 이는 침수모의에 적용된 DEM 자료가 북동쪽에서 서남쪽 방향으로 빗살무늬 형태의 고도분포를 가지기 때문인 것으로 판단되며, 대상 지역의 DEM 정확성 평가와 함께 추가적인 연구가 필요하다.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.32 no.6
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• pp.665-673
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• 2011

In order to estimate the hydrocarbon reserves, the porosity of the reservoir must be determined. The porosity of the area without a well is generally calculated by extrapolating the porosity logs measured at wells. However, if not only well logs but also seismic data exist on the same site, the more accurate pseudo porosity log can be obtained through artificial neural network technique by extracting the relations between the seismic data and well logs at the site. In this study, we have developed a module which creates pseudo porosity logs by using the polynomial neural network method. In order to obtain more accurate pseudo porosity logs, we selected the seismic attributes which have high correlation values in the correlation analysis between the seismic attributes and the porosity logs. Through the training procedure between selected seismic attributes and well logs, our module produces the correlation weights which can be used to generate the pseudo porosity log in the well free area. To verify the reliability and the applicability of the developed module, we have applied the module to the field data acquired from F3 Block in the North Sea and compared the results to those from the probabilistic neural network method in a commercial program. We could confirm the reliability of our module because both results showed similar trend. Moreover, since the pseudo porosity logs from polynomial neural network method are closer to the true porosity logs at the wells than those from probabilistic method, we concluded that the polynomial neural network method is effective for the data sets with insufficient wells such as F3 Block in the North Sea.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.11
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• pp.923-929
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• 2022

The Chuncheon Mullori area is an underprivileged area of water welfare where local water supply is not supplied, and it is supplying water to the villages with small water supply facilities using lateral flow and groundwater as water sources. This is an area with poor water supply conditions, such as relying on water trucks due to water shortages during the recent severe drought. Therefore, in order to solve the problem of water shortage during drought and to prepare for the increasing water demand, a sand dam was installed along the valley, and this facility has been operating since May 2022. In this study, repeated simulations were performed according to the hydraulic conductivity of the filler material and the storage coefficient value for the inflow condition for about two years from mid-March 2020 to mid-March 2022. For each case, the amount of discharge through the perforated drain pipe was calculated. Overall, as the hydraulic conductivity increased, the amount of discharge and its ratio increased. However, when the hydraulic conductivity of the second floor was relatively low, the amount of discharge increased and then decreased as the hydraulic conductivity of the third floor increased. This is considered to be due to the fact that the water level was kept low due to the rapid drainage compared to the net inflow into the third floor because the water permeability of the third floor and the drainage coefficient of the drain pipe were large. As a result of simulating the flow of the open channel in the upper part of the sand dam as a hypothetical groundwater layer with very high hydraulic conductivity, the decrease in discharge rate was slower than the increase in the hydraulic conductivity of the hypothetical layer, but it was clearly shown that the discharge volume decreased relatively as the hydraulic conductivity of the virtual layer increased.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.5
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• pp.303-313
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• 2017

In environmental impact assessments for large urban development projects, the Korean government requires analysis of stormwater runoff before, during and after the projects. Though hydrological models are widely used to analyze and prepare for surface runoff during storm events, accuracy of the predicted results have been in question due to limited amount of field data for model calibrations. Intensive field measurements have been made for storm events between July 2015 and July 2016 at a sub-basin of the Gwanpyung-cheon, Daejeon, Republic of Korea using an automatic monitoring system and also additional manual measurements. Continuous precipitation and surface runoff data used for utilization of SWMM model to predict surface runoff during storm events with improved accuracy. The optimal values for Manning's roughness coefficient and values for depression storage were estimated for pervious and impervious surfaces using three representative infiltration methods; the Curve Number Methods, the Horton's Method and the Green-Ampt Methods. The results of the research is expected to be used more efficiently for urban development projects in Korea.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.30 no.1
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• pp.83-93
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• 1997

The purpose of the study is to analyze the sensitivity of the parameters that affect the runoff and water quality in the studied drainage basins. SWMM model is applied to the four drainage basins located at Namgazwa and Sanbon in Seoul and Gray Haven and Kings Creek in the USA. first of all, the optimum values of the parameters which have least simulation error to the observed data, are detected by iteration procedure. These are used as the standard values which are compared against the procedure. These are used as the standard values which are compared against the varied parameter values. In order to catch the effectiveness of the parameters to the computing result, the parameters are changed step by setp, and the results are compared to the standard results in flowerate and quality of the sewer. The study indicates that the discharge is greatly affected by the types of runoff surface, i.e., impervious area remarkably affects the peak flow and runoff volume while the surface storage affects the runoff volume at mild sloped basins. In addition, the major parameters affecting the pollution concentrations and loadings are the contaminant accumulation coefficient per unit area per time and the continuous dry weather days. Furthermore, the factors that affect the water quality during the initial rainfall period are the rainfall intensity, transport capacity coefficient and its power coefficient. Consequently, in order to simulate the runoff-water quality, it is needed to evaluate previous data in the research performed for the studied basins. To accurately estimated from the tributary areas and the rational computation methods of the pollutants calculation should be introduced.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.32 no.4
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• pp.643-659
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• 2022

Geologic sequestration technologies such as CCS (carbon capture and storage), EGS (enhanced geothermal systems), and EOR (enhanced oil recovery) have been widely implemented in recent years, prompting evaluation of the mechanical stability of storage sites. As fluid injection can stimulate mechanical instability in storage layers by perturbing the stress state and pore pressure, poroelastic models considering various injection scenarios are required. In this study, we calculate the pore pressure, stress distribution, and vertical displacement along a surface using commercial finite element software (COMSOL); fault slips are subsequently simulated using PyLith, an open-source finite element software. The displacement fields, are obtained from PyLith is transferred back to COMSOL to determine changes in coseismic stresses and surface displacements. Our sequential use of COMSOL-PyLith-COMSOL for poroelastic modeling of fluid-injection and induced-earthquakes reveals large variations of pore pressure, vertical displacement, and Coulomb failure stress change during injection periods. On the other hand, the residual stress diffuses into the remote field after injection stops. This flow pattern suggests the necessity of numerical modeling and long-term monitoring, even after injection has stopped. We found that the time at which the Coulomb failure stress reaches the critical point greatly varies with the hydraulic and poroelastic properties (e.g., permeability and Biot-Willis coefficient) of the fault and injection layer. We suggest that an understanding of the detailed physical properties of the surrounding layer is important in selecting the injection site. Our numerical results showing the surface displacement and deviatoric stress distribution with different amounts of fault slip highlight the need to test more variable fault slip scenarios.