• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.244-244
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• 2020

일반적으로 실제 유역에서의 계절 유출예측을 위해서는 계절 기상예측에 기반한 장기유출모델링을 수행하고 있다. 그러나, 대부분의 하천에는 하천유량의 자연적인 흐름체계에 인위적인 영향을 야기하는 댐이 건설되어 운영되고 있는 실정이다. 즉, 자연상태의 유역이 아닌 댐이 위치하고 있는 복잡한 유역에서는 반드시 저수지 운영이 고려된 유출모델링이 수행되어야 한다. 따라서, 본 연구에서는 장기유출모형의 대표적인 모형 중 하나인 SWAT의 저수지 운영모듈의 성능을 평가하고자 하였다. 한강에 위치한 다목적댐인 소양강, 충주댐을 대상으로 SWAT에 탑재되어 있는 저수지 운영모듈의 적용시 한계점을 검토하고, 이를 극복하기 위한 모듈개선을 시도하였다. 또한, 각 댐의 방류량, 저수지 수위를 중심으로 모듈개선 전후의 모의능력을 검증하였다. 저수지 운영과 관련된 모의성능은 인위적인 저류시설물이 위치하는 복잡한 유역의 유출분석시 반드시 검토되어야 하는 사항이며, 모델링을 통한 저수지 운영의 평가와 가뭄대응을 위한 비구조적 대책 수립시 매우 중요한 기능 요소이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.26-26
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• 2020

하천수의 수심을 유지하기 위하여 설치된 콘크리트 취수보 대신 강자갈이나 쇄석을 채움재로 하는 돌망태를 사용하게 되면 토사퇴적으로 인한 건천화나 상, 하류 수생태계 단절과 같은 문제를 어느 정도 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자갈접촉산화작용에 의한 수질개선과 공사비 절감 효과 등의 장점이 있다. 그러나 돌망태는 투수성이므로 불투수성인 콘크리트 보다 저류측면에서 불리하다. 콘크리트 취수보에서의 흐름은 보 정점의 형상, 보의 폭, 높이, 그리고 월류수심에 좌우되며, 베르누이 방정식과 연속방정식에 의해 방류량 산정식을 유도하고, 유량계수와 같은 실험상수를 결정하여 방류량을 계산한다. 돌망태 취수보의 흐름은 보의 높이, 보의 길이, 보의 상류수심 외에 채움재의 형상, 입경, 배치상태가 흐름에 영향을 미친다. 따라서 콘크리트 취수보에 적용되었던 기존의 방류량 산정식을 그대로 적용할 수 없다. 돌망태 보의 통과류는 실험상수가 포함된 비선형 수두손실방정식으로 표현할 수 있다. 실험상수는 비표면적의 크기를 의미하는 채움재의 평균동수반경와 관계되며, 평균동수반경은 채움재 입자의 형상으로 부터 구할 수 있다. 따라서 실험을 통하여 채움재 입자의 형상과 크기에 따른 실험상수와 평균동수반경의 관계를 구하면 비선형 수두손실방정식으로부터 통과류의 방류량을 계산할 수 있게 된다. 본 연구는 돌망태 취수보가 대수층함양 원수 공급시설물로서 타당한가를 평가하기 위하여 수행되었다. 콘크리트 취수보의 월류량 계산은 기존의 방류량 산정식을 이용하였으며, 돌망태 취수보는 실험상수와 평균동수반경의 기존관계식을 이용하여 통과류의 방류량을 계산하였다. 이와 같이 계산된 각각의 수심-방류량 관계로 부터 수심을 비교하였다. 동일한 유량조건에서 돌망태 취수보의 상류수심은 콘크리트 취수보보다 작게 계산되었다. 상류수심은 돌망태 채움재 입자의 크기가 작을수록 증가하여, 돌망태 취수보는 채움재의 입자크기가 작을수록 저류성능이 개선됨을 알 수 있었다. 따라서 돌망태 취수보는 채움재의 입경이 작을수록 콘크리트 취수보의 저류수준에 접근할 수 있을 것으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.4-4
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• 2016

기후변화에 따른 강우패턴의 변화로 인하여 도시홍수에 의한 인명 및 재산피해가 증가하여 대응 방안의 마련이 필요한 상황이다. 도시홍수 피해원인을 조사한 기존의 연구결과(심우배, 2008)를 살펴보면, 도시유역에서의 침수피해는 배수능력부족, 하수관거 용량부족 등의 치수시설물의 성능부족이 주원인으로 나타나고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서는 시설물의 설계기술을 향상시켜 치수능력의 증대를 기대할 수 있는 연구성과가 필요하다. 본 연구에서는 내수배제시설의 성능강화를 위하여 내수배제시설 계획수립 기준, 내수배제시설의 성능개선을 위한 정량적 설계지침 개발, 배수시스템의 개선 기법 개발을 수행하였다. 내수배제시설의 계획수립 및 기준 개발을 위하여 침수위험지역 특성에 따른 내배수시설 도입 기준과 내배수시설 설치에 침수위험 저감 효과 분석기법 및 내배수시설 최적 조합을 통한 내수배제능력 평가기법을 개발하였다. 내수배제시설의 성능개선을 위해서는 빗물펌프장 성능 평가 기법과 유입 유출부 및 흡수조 개선 기술, 유출부 주변 부속시설 안정성 향상 기술 개발을 주요 연구내용으로 설정하였다. 마지막으로, 배수시스템의 개선 기법 개발을 위해서는 도시하천 설계빈도 상향에 따른 우수관거 구조개선 기술을 개발하고, 우수관거 시스템 저류능력 평가 기술 및 우수관거 연계 저류시스템 설계 기술개발을 수행하였다. 본 연구에서는 내수배제시설에 대한 정량적 설계기법을 개발하여 도시침수에 대한 구조적인 대응방안을 수립하였다. 시설물 계획단계에서 고려하여야하는 문제점을 연구내용에 반영하여 내수배제시설 설계실무에 실용적으로 적용할 수 있는 성과를 도출하였다. 향후 내수배제시설 설계실무자의 의견을 반영하여 연구성과를 고도화한다면 실무에 적용가능한 성과가 도출될 것으로 기대된다.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.14 no.5
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• pp.453-467
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• 2012

Usage of underground space is increasing at metropolitan city. More than 90% of flood damages have occurred at downtown of metropolitan cities. In order to prevent and/or minimize the flood-induced damage, an underground rainwater detention cavern was proposed to be built underneath existing structures. As for underground caverns to be built for flood control, multi-caverns will be mostly adopted rather than one giant cavern because of stability problem. Because of the stress concentration occurring in the pillars between two adjacent caverns, the pillar-stability is the Achilles' heel in multi-caverns. So, a new pillar-reinforcing technology was proposed in this paper for securing the pillar-stability. In the new pillar-reinforcing technology, reinforced materials which are composed of a steel bar and PC strands are used by applying pressurized grouting, and then, by applying the pre-stress to the PC strands and anchor body. Therefore, this new technology has an advantage of utilizing most of the strength that the in-situ ground can exert, and not much relying on the pre-cast concrete structure. The main effect of the pressurized grouting is the increase of the ground strength and more importantly the decrease of stress concentration in the pillar; that of the pre-stress is the increase of the ground strength due to the increase of the internal pressure. In this paper, ground reinforcing effects were verified the stress change in pillar is obtained by numerical analysis at each construction stage. From these results, the effects of pressurized grouting and pre-stress are verified.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.637-637
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• 2012

본 연구에서는 내수침수 저감을 위하여 효율적(effective)인 우수저류조 설치에 따른 침수저감효과 극대화 방안을 제시하고자 한다. 여기서 효율성(effectiveness)은 침수저감량의 극대화 측면과 비용의 최소화 측면 두 가지로 구분된다. 최적 방재 시설물의 설치는 단순 설치비용 대비 저감량이 가장 큰 안을 제시하는 것은 의미가 없으며 일정 기준 이상의 방재성능을 발휘하면서 주어진 예산안에서 최적안을 찾아야 하므로 비용의 최소화 측면과 침수 저감량, 즉 맨홀에서의 월류 저감량을 최대화 하는 두 가지의 목적을 동시에 달성해야 한다. 따라서 본 연구에서는 다목적 최적화 알고리즘의 적용을 통하여 우수저류조 최적 설치지점을 선정하는 기법을 제안하였다. 본 연구에 적용한 다목적 최적화 방법으로는 목적함수의 최적해 탐색 효용성 측면에서 우수하다고 평가되고 있는 유전자 알고리즘을 적용하였다. 다목적 최적화의 경우 해의 우열을 판단하기 위한 적합도 함수는 실제 각 목적함수의 적합도 값(real fitness value)이 아닌 해의 상대적인 우열(dominance or non-dominance)에 따라 부여되는 등급(rank)에 의해서 해의 우열이 결정되며 여기서는 Fonseca and Fleming(1993)이 제안한 Ranking method를 적용하여 적합도를 결정하였다. 한편 도시 우수관망의 해석 및 우수저류조 설치에 따른 월류량 분석을 위하여 미 환경청(US Environmental Protection Agency; EPA)에서 제공하고 있는 EPA-SWMM 5.0 engine을 사용하였으며 최적화 알고리즘의 구성을 위하여 Visual C++와 SWMM DLL을 연동하여 사용하였다. 연구 대상유역은 인천 청라지구(3공구)를 대상으로 기법의 적용성을 검토하였으며 저류지 설치에 따른 비용함수는 EPA(2002)에서 제안한 저류지 체적대비 공사비용을 원화로 환산한 후 청라지구의 공시지가를 고려하여 결정하였다. 최적화 기법의 적용 결과 저류지 설치비용에 따라 최대로 월류량을 저감시킬 수 있는 우수저류조 최적 설치위치의 조합(Pareto-front)을 결정할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.471-471
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• 2012

도시유역에서 주로 침수피해가 발생하는 방류토구 인근의 저지대의 경우 유수지 및 빗물펌프장을 통하여 피해 발생을 방지할 수 있는 반면, 도심지 한복판에 이러한 상습 침수지역이 존재한다면 이에 대한 침수 방지 시설물의 설치에는 한계가 있다. 이러한 도심지 한복판의 침수위험지역의 경우 부지 확보의 어려움으로 인하여 유수지의 설치는 매우 제한적이며, 따라서 근래 대두되고 있는 것이 지하 저류공간의 건설 등이다. 그러나 본 연구에서는 이러한 지하 저류공간의 건설과 더불어 우수관망의 설계 자체를 침수피해 저감 측면에서 그 효과를 최대화하고자 하였다. 본 연구에서는 동일한 설계빈도하에 설계된 우수관망이라 하더라도 관망의 노선 선정에 따라서 초과강우사상에 따른 침수 발생량이 달라질 수 있다는 점에 주목하였다. 즉, 우수관망의 전체적인 구성에 있어서 설계빈도를 초과하는 강우사상에 대하여 그 부하량을 적정히 분배함으로써 관망의 전체적인 침수 발생 위험을 전반적으로 줄이는 것이다. 이를 통하여 확보되는 안전성은 지하 저류공간 등 각종 침수피해 저감 시설과 더불어 우수관망시스템의 침수피해 발생 위험을 전반적으로 줄일 수 있을 것이다. 본 연구에서는 이러한 목적하에 도시유역에서의 침수위험도 분석을 실시하였으며, 선행 연구를 통하여 제안된 우수관망의 신뢰도 산정 식을 토대로 목적함수를 아래의 식과 같이 구성하였다. $$Max.\;liability\;of\;Sewer\;Networks=1-\;{(1-N)^2+(1-V_i)^2\atop2}\;\cdots\cdots\cdots\;\;\;(1)$$ 여기서, $V_i$는 적용된 강우량당 유역의 전체 유출량 대비 월류발생량을 나타내며, $N_i$는 적용된 강우량당 해당 관망의 전체 지점 수 대비 월류 발생지점 수를 나타낸다. 이를 통하여 우수관망의 신뢰도를 최대화할 수 있는 최적설계 알고리즘을 개발하였으며, 실제 도시유역에 대한 적용을 통하여 최적 설계에 따른 신뢰도 향상 정도를 정량화하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.1B
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• pp.11-22
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• 2009

Long-term rainfall-runoff modeling is a key element in the Earth's hydrological cycle, and associated with many different aspects such as dam design, drought management, river management flow, reservoir management for water supply, water right permission or coordinate, water quality prediction. In this regard, hydrologists have used the hydrologic models for design criteria, water resources assessment, planning and management as a main tool. Most of rainfall-runoff studies, however, were not carefully performed in terms of considering reservoir effects. In particular, the downstream where is severely affected by reservoir was poorly dealt in modeling rainfall-runoff process. Moreover, the effects can considerably affect overall the rainfallrunoff process. An objective of this study, thus, is to evaluate the impact of reservoir operation on rainfall-runoff process. The proposed approach is applied to Anseong watershed, where is in a mixed rural/urban setting of the area and in Korea, and has been experienced by flood damage due to heavy rainfall. It has been greatly paid attention to the agricultural reservoirs in terms of flood protection in Korea. To further investigate the reservoir effects, a comprehensive assessment for the results are discussed. Results of simulations that included reservoir in the model showed the effect of storage appeared in spring and autumn when rainfall was not concentrated. In periods of heavy rainfall, however, downstream runoff increased in simulations that do not consider reservoir factor. Flow duration curve showed that changes in streamflow depending upon the presence or absence of reservoir factor were particularly noticeable in ninety-five day flow and low flow.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.410-410
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• 2011

본 연구에서는 미래 물 수요를 예측하여 하천의 유량 상황을 평가하였다. 이 자료를 현재의 관측유량 자료와 비교, 분석하여 유량의 변화 특성에 대한 분석을 수행하였다. 유량변동 상황은 유량의 발생시기, 특정 유량의 지속기간, 발생빈도를 비교하여 평가하였다. 아울러 유량변동을 초래한 원인에 대한 분석을 수행하였다. 이를 위해 일별 물수지 분석을 수행하였으며, 유황곡선분석, 수문량의 통계특성 변화를 분석하였다. 유량의 변동에 영향을 주는 요소로는 광역 물이동량, 유역내 저류량 및 대형 배출 시설물(하수종말처리시설)을 조사하였으며, 하천유량에 직접 기여하는 강수량에 대한 시기별 변동 상황도 함께 평가하였다. 본 연구의 결과는 하천유지유량 수급현황의 예측, 가용수량의 평가를 가능하게 하며, 향후 하천 및 하천의 유량관리에 필요한 자료로 활용할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1491-1494
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• 2010

2000년 이후 국지성 호우로 인한 지역별 홍수량의 차이가 현저히 많이 나고 있다. 때문에 유역 내 주요시설물 및 인명피해를 줄이기 위해서는 유역의 특성을 최대한 반영한 홍수 분석이 필요하다. 본 연구에서는 충주댐 유역의 실측 강우량 및 유입량 자료를 이용하여 단위도를 유도하였다. 단위도 산정 방법은 강우자료의 모의기능을 추가한 Modified Clark 방법을 이용하였다. 단위도 관련 직접유출의 형태를 결정하는 주요 매개변수는 도달시간 $T_c$와 저류상수 K에 의하여 결정되며, 홍수량 산정 시 가장 중요한 매개변수라고 할 수 있다. 충주댐 유역의 2002년부터 2007년까지의 강우자료 중 대표 강우사상을 분리하여 강우사상별 매개변수를 추정하였다. 추정 결과 강우 사상별 형태에 따라 매개변수가 다르게 나타났다. 이는 강우의 패턴에 따라 댐에 유입되는 매개변수가 다르기 때문인 것으로 보인다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.789-792
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• 2010

빗물관리시설 설치 시 물순환개선 효과를 정량적으로 표현하기 위해서는 시설물별로 저류효과와 침투효과를 평가할 수 있다. 또한 유역 규모에서의 물순환 개선 효과를 평가하기 위해서는 유역 출구지점에서 하천 유황의 변화와 유역 전체에서 지하수위의 변화 등을 평가하여 개선 효과를 평가할 수 있다. 빗물관리시설의 설치에 따른 물순환개선 효과를 평가하기 위해서는 설치 전화 후에 침투량, 증발산량, 유출량, 지하수위 등에 대한 관측이 수행되어야 하며 이러한 관측에 근거하여 개선효과를 평가하는 것을 기본으로 하여야 한다. 만일 관측을 할 수 없는 조건에서는 물순환 해석을 수행할 수 있는 모형을 적용하여 개선효과를 평가할 수 있다.