• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.30 no.1
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• pp.47-53
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• 2017

A boundary layer integral combined with a 1-D isentropic core flow model has been successfully used to determine heat transfer rate on the surface of a supersonic nozzle. However its accuracy is affected by the core flow condition which is used as a boundary condition for the integral calculation. Because flow behavior near a nozzle throat deviates from 1-D isentropic condition due to 2-D flow turning and interaction between core flow and boundary layer, accuracy of heat transfer calculation decreases at a nozzle throat. Therefore, CFD is adopted to deduce improved core flow condition and increase accuracy of boundary layer integral at nozzle throat in this research. Euler model and SST $k-{\omega}$ model is solved by CFD code and used as a boundary condition for boundary layer integral. Developed code is tested in the supersonic nozzle from the previous research and improvement in accuracy is observed, especially at nozzle throat and diverging section of the nozzle. Error between experimental result and calculation result reduced by 16% when a calculation is made based on the SST $k-{\omega}$ model. Method developed in this research is expected to be used in thermal design of the rocket nozzle.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1619-1623
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• 2008

현재 섬진강 수계에서는 댐방류에 따른 하류하천의 하도추적은 수문학적 모형에 의해 운영되고 있으나, 하구의 조위 및 하천내 존재하는 수공구조물의 영향 그리고 지류에 의한 흐름분석을 위해서는 정교한 수리학적 모형이 필요하게 된다. 섬진강으로 유입하는 대표수계는 경천, 요천, 그리고 보성강이 있으며, 보성강의 상류에는 주암댐이 보성강의 유하량을 조절하게 되는 데 이를 반영한 모형구축을 지속적으로 수행할 예정이다. 또한 섬진강 하구유역에서는 조위에 의해 본류의 홍수위가 영향을 받게 되므로 이에 대한 영향도 분석하였다. 섬진강 하구에서는 여수관측소와 광양조위지점이 있는데, 두 지점 모두 일년치의 예측이 가능하게 되며 여수지점에서는 실시간 조위관측이 수행되고 있기 때문에 향후 두 지점의 조위결과값을 이용한 최적의 조위산정방법을 결정하게 된다. 본 모형은 하천에서 발생하는 부정류 수리학적 해석모형에 의해 다양한 수행결과를 제시하게 된다. 각각의 관측수위표지점과 비교한 결과 전체적인 경향에서는 합리적인 결과를 나타냄으로서 모형의 적합성을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 대상구간의 전체하도에 대한 적용절차 및 분석기법 등을 참조하여 다른 수계로의 확장이 가능하게 되었다. 단면변환 및 경계조건 산정방법, 모형의 수행 및 결과 분석 등이 댐방류 또는 지류의 유입을 고려한 합리적인 하천관리를 위한 방향을 제시할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.356-360
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• 2015

기존의 하천관리는 이 치수에 중점을 두었다면 최근에는 환경의 중요성을 인식하고 하천복원사업을 통해 주변환경을 개선하여 자연과 공존하는 방향으로 바뀌고 있다. 하천에 분포하는 다양한 종류의 식생은 지형변화, 유속 및 수위 변화 등 직 간접적으로 하천에 영향을 미치고 있다. 따라서 효과적인 하천관리를 위해서는 하천흐름에 대한 식생의 영향을 이해하고 분석하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 다차원 수리 수질 통합분석이 가능한 EFDC모형을 이용하여 홍수터 식생에 의한 하천의 수리특성 변화를 모의하였다. 금강수계 공주보~백제보 구간에 대한 수치지도 및 수심측량 정보를 바탕으로 작성된 3차원 정밀지형도와 30~50 m 간격의 직교곡선격자망을 이용하여 지형을 구축하고, 홍수터 식생에 의한 흐름저항을 반영하기 위한 현장조사를 통해 작성된 식생분포지도를 토대로 교목류(Tree), 관목류(Shrub), 초본류(Herb), 수체(Water) 4가지로 구분하여 분포밀도, 흉고직경, 교목의 높이를 모형에 적용하였다. 2일 간의 보 운영조건에 따라 상류의 공주보 방류량과 하류의 백제보 수위를 경계조건으로 분석을 실시하고, 동일기간 61개 관측지점 중에서 상 중 하류 4개의 임의지점에 대하여 유속측정결과와 모의결과의 비교를 통해 모형을 검증하였다. 홍수터가 완전히 잠겨 식생의 영향을 크게 받는 고유량 조건에 대하여 식생의 적용 여부에 따른 수리특성 변화를 살펴본 결과 홍수터의 경우 일부구간에서 유속이 감소하였으나 인근 주수로의 유속은 증가하는 것으로 나타났다. 하천수위의 변화는 미미한 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.848-852
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• 2009

하천 제방붕괴 해석을 위한 FFC-9 모형을 개발하였다. 본 모형은 하천제방의 붕괴해석을 위해 하천의 흐름해석 및 제방붕괴 알고리듬이 결합된 물리적 이론에 기반한 프로그램이다. 개발된 프로그램을 이용하여 낙동강 실제제방의 붕괴해석에 적용하였다. 적용된 제방은 경북 고령의 낙동강 본류 우안에 위치하고 있는 실제제방이 2000년 9월 15일 07:40분경에 붕괴를 시작하였다. 붕괴폭은 110m로 최초에는 60m, 수위 강하시 50m로 붕괴는 지속되었다. 붕괴지점의 제방고는 22.80 m이며 계획 홍수위는 20.26m, 사고당시 하천의 수위는 17.10m, 제내지 수위는 9.80m로서 제내지와 제외지의 수위차는 7.3m였다. 제방 붕괴로 인한 여러 피해중 농경지 침수는 150 ha에 이르렀다.. 연구모형을 2000년 9월 12일 00시${\sim}$18일 23시 기간동안 낙동강 유역의 홍수로 인한 제방 붕괴상황에 대해 적용하였다. 계산구간은 현풍${\sim}$적포교의 33.55 km구간으로서 전체 단면의 개수는 67개이며 평균적인 계산거리간격은 ${\Delta}x$ = 0.5 km 이고 계산시간간격은 0.5 hr이며 제방붕괴시의 계산시간간격은 0.25 hr으로 설정하였다. 이 구간에서의 주요 지류로서는 회천과 황강이 고려되었다. 상류단 경계조건으로서는 현풍 수위표지점의 유량 수문곡선을 사용하였고, 하류단 경계조건으로서는 적포교 수위표지점의 수위 수문곡선을 사용하였다. 본 모형에 적용된 조도계수는 이전의 홍수조건으로부터 검증된 $0.020{\sim}0.033$의 범위를 이용하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1224-1229
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• 2007

최근 들어 기상이변으로 집중호우가 발생하여 막대한 홍수피해를 야기하고 있으며, 2003년 발생한 태풍 매미는 전국적으로 엄청난 피해를 유발하였다. 낙동강 유역에서는 이 기간동안 유입유량이 단기간에 집중적으로 유입하는 양상을 나타냈으며, 특히 남강유역 및 밀양강의 유입량 규모는 예년 홍수규모에 비해서 상당히 큰 유입량이 발생하여, 제방과 저수지가 붕괴되어 수많은 재산피해를 남겼다. 이에 건설교통부에서는 낙동강 유역종합치수계획을 수립, 검토하여 유역의 항구적인 수해방지를 위한 방안을 마련하고자 하였다. 본 연구에서는 낙동강 하구둑부근의 치수종합대책(안) 중 우안배수문의 확장방안($47.5{\times}9.2{\times}6$련)에 대하여 홍수위저감효과를 분석함으로써 향후 치수방재대책수립에 만전을 기하고자 하였다. 홍수위 저감효과 분석시 선정된 수리특성분석 모형으로는 유한요소법에 기반을 둔 RMA-2모형의 범용프로그램인 SMS 모형을 이용하였으며, 상류단의 경계조건으로는 유역종합치수계획과 동일한 200년빈도 설계홍수량 조건을 선정하였고, 보다 정확한 분석을 위해 낙동강 하구둑 하류 10km지점에 위치한 명지 조위관측소의 예측조위를 하류단의 경계조건으로 이용하였다. 분석결과 최대수위 발생시간은 대조기 창조시인 약 60시간 후이고, 하구둑 우안배수문을 확장할 경우 하구둑 내측수위가 최대 약 1.32m 저감되는 것으로 나타났다.

• Journal of Korean Society of Disaster and Security
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• v.7 no.1
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• pp.43-50
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• 2014

Based on the reliability theory, the risk assessment of steel beams is performed by the determination of failure probability. In the calculation, bending, shearing and combined (bending + shearing) modes are examined. The resistance and the loads on the beam are assumed to be normal distribution. To investigate the failure probability changes, total load applied at the mid span of beam is divided into 1 to 1 and 1 to 2 ratio and then these divided loads are placed on the trisected points on beam. The change of boundary conditions at beam ends are also included in the investigation. It shows that failure is governed by the combined mode for the present beams and the second order bound analysis of failure probability is not crucial. On the whole failure probability decreases with increasing end restraints at the beam ends with some exception.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.483-483
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• 2023

2020년 8월 섬진강 유역에서 100년 빈도 이상의 대홍수가 발생함에 따라 제방이 붕괴되거나 하천 범람이 발생하는 피해가 발생하였다. 8월 홍수를 대상으로 섬진강 본류 남원(신덕리) 수위국에서 기존의 수위-유량 관계 곡선식(이하 Rating curve)의 최대 적용 가능 수위는 2.53m 이지만, 해당 기간 첨두 수위는 10m 이상을 기록하였다. 이러한 대홍수의 경우 기왕의 관측데이터가 없을 뿐만 아니라 기존의 Rating curve를 외삽하여 활용하는 것에도 한계가 있어 간접적으로 유량을 산정할 수 있는 기법이 필요하다. 본 연구에서는 이와 같이 유량측정이 어려운 지점을 대상으로 주어진 유량에 대하여 수위를 재현할 수 있는 K-water에서 개발된 K-River모형(1차원 하천수리해석모형)과 Monte Carlo 시뮬레이션 기법을 활용하여 간접적으로 유량을 산정할 수 있는 기법을 개발하였다. 개발된 방법론은 고수위 구간에 대한 Rating curve의 불확실성으로 인하여 본류와 지류의 유입량 추정이 어려웠던 섬진강 요천 합류부에 적용하였다. 대상구간은 본류(섬진강) 26km 및 지류(요천) 15km로 구성되어 있으며, 본류와 지류의 상류인 수위국 남원(신덕리) 관측소와 남원(동림교) 관측소에는 각각 기존의 Rating curve가 존재한다. 불확실성이 높은 Rating curve의 고수위 구간에 대한 매개변수를 조정하여 다수의 Rating curve를 생성하고, 이를 기반으로 관측수위를 다수의 상류 시계열 유량자료(경계조건)로 환산하였다. 다음으로 이 유량자료를 기반으로 앙상블 모의를 수행 후 대상구간의 중간지점에 위치한 수위국(고달(고달교) 관측소, 송동(요천대교) 관측소, 곡성(금곡교) 관측소)에서 수위재현성(NSE, RSR등 활용)을 평가하여 최적 샘플 추출을 추출하였다. 추출된 샘플로부터 상류 경계지점의 적정 Rating curve 선정과 각 지점에서의 시계열 수위 및 유량을 역으로 추정하였다. 이를 통해 실제 유량측정결과 없이도 간접적으로 신뢰도 높은 유량 자료를 확보할 수 있음을 확인할 수 있었으며, 향후 수자원의 효율적 관리 및 홍수관리를 위하여 효율적으로 활용이 가능할 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.92-92
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• 2019

최근 기존의 격자방식의 해석 방법을 벗어나 해석 영역에 대한 분할을 별도로 고려치 않는 수치기법의 실무적 적용사례가 증가 하고 있으며, 이러한 방식중 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 방식이 근자에 수자원 분야에서도 도입되어 관수로 및 개수로 해석 또는 복합해석 등에 활용된 바 있다. 최초 도입된 무격자방식의 모형들은 주로 복잡한 형상을 지니는 유체기계 등에 활용성이 높았던 바, 큰 규모의 해석 도메인을 가지는 수자원 분야에서의 SPH의 실무적용 평가와 효율성의 확보를 위해서, 본 연구는 국내 댐을 시범 대상으로 하여 SPH 수치해석 툴을 적용하고자 하였다. 분석 대상댐은 국내 P댐으로서 관리수위의 변동은 크지 않으나, 댐 직상류의 만곡이 심하고 다수의 대규모 취수구를 가진 곳으로 상시 발전방류 및 수시 댐 수문방류에 의해 유체의 흐름이 2,3차원의 복잡성을 띄고있기 때문에, 3차원 전산유체역학 Tool의 적용이 적절한 것으로 판단하였다. 해석을 위해 하류경계조건을 댐축과 문비로 설정하였고 상류 1km까지를 해석의 도메인으로 설정하였다. 소요시간을 줄이기 위해 여러 번의 모의를 거쳐 입자의 평균 입경은 0.6m로 제안하고 시격은 1초 미만(평균 0.5초)로 설정하였다. 수문 및 발전방류는 해당댐의 1~2년 빈도 수준에 해당하는 $5,000m^3/s$ 이하의 유량을 기준으로 하여 모의를 수행하였다. 모의의 안정성을 확보한 이후에는 해당 댐지역의 하류영향을 고려한 문비제어를 반영한 다양한 방식의 수문운영 및 취수지점의 순간 수위 영향을 검토하였다. 그 결과로 본 모의에서는 특정한 수문의 운영 조건에서는 댐수위 계측지점과 인근 취수지점 간에도 0.2m 수준의 순간 수위차가 발생할 수 있음을 보였으며, 이는 경우에 따라 취수시설의 일시적 장애요소로 발생할 수 있음을 의미한다. 따라서, 현재의 취수구조물과 문비운영 특성에 따라 발생가능한 취수장애를 줄일 수 있는 운영조건의 탐색을 위해서 수치모의를 추가로 하였으며, 이 때 댐축 상류의 유속분포에 대한 추가 검토도 수행하였다. 다만, 댐에서 방류시 하류조건에 대한 검토는 추후 보강되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국공간정보시스템학회:학술대회논문집
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• 2005.11a
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• pp.245-250
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• 2005

현재까지 국내에서 2차원 흐름 해석을 위한 SMS의 RMA-2는 합류지점이나 만곡수로 내의 유속분포, 수위변동 등에 관한 연구가 대부분이었다. 그러나 경계조건으로 입력되어지는 하천의 유입량과 유출수위는 실측이 어려우며 자료의 특성상 결측값도 많아 실제와는 다르게 대부분의 연구에서 정상류로 모의되었다. 본 연구에서는 WMS의 HEC-1 프로그램을 이용하여 RMA를 부정상류로 모의하였다. 모의결과 실제 하천은 빈도별 지류의 영향을 받아 유속이 0.05에서 0.46까지 변화하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.3
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• pp.297-306
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• 2014

In this study, EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code) model was used to simulate the salinity distribution for sea water inflow and rainfall runoff. The flowrate was given to the boundary conditions, which can be calculated by areal-specific flowrate method from the measured flowrate of the representative outfall. The boundary condition of the water elevation can be obtained from the hourly tidal elevation. The flowrate from the outfall can be calculated using the condition of the 245 mm raifall. The simulation results showed that at Sites 1~2 and the Mangsan island (Site 4) the salinity becomes 0 ppt after the rainfall. However, the salinity is 30 ppt when there is no rainfall. Time series of the salinity changes were compared with the measured data from January 1 to December 31, 2010 at the four sites (Site 2~5) of Yongwon channel. Lower salinities are shown at the inner sites of Yongwon channel (Site 1~4) and the sites of Songjeong river (Site 7~8). The intensive investigation near the Mangsan island showed that the changes of salinity were 21.9~28.8 ppt after the rainfall of 17 mm and those of the salinity were 2.33~8.05 ppt after the cumulative rainfall of 160.5 mm. This means that the sea water circulation is blocked in Yongwon channel, and the salinity becomes lower rapidly after the heavy rain.