• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.413-413
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• 2018

최근 도시지역에 태풍과 집중호우로 인한 홍수발생 빈도와 그 규모가 커지고 있다. 이에 따른 재산 및 인명피해 양상도 매우 심각한 상황이다. 태풍 차바 처럼 강력한 10월 태풍의 출현은 지구 온난화의 전조로 받아들여지고 있다. 또한 10월 태풍임에도 초속 56.5m의 순간 최대풍속과 시간당 최대 116.7mm(제주 서귀포), 139mm(매곡) 등의 강수량은 지역 최대 강수량을 기록함으로써 이제 언제나 태풍 및 홍수에 대한 대비가 필요하게 되었다. 현재 재해에 대비하기 위해 다양한 대책들은 꾸준히 마련되어지고 있으며, 설계 기준 또한 강화되었다. 그러나 저류조 및 배수펌프장 등의 시설물 설치에는 막대한 예산이 필요한데다 장기간의 시간이 필요하며, 비구조적 대책도 마련되어 있으나 태풍 차바의 사례에서 경험한 것처럼 재해 발생 시 대책과 구체적인 방안의 마련이 더욱 시급해 보인다. 이에 본 연구에서는 태풍 차바 시의 호우에 대하여 UNET모형에 의한 부정류모의를 수행하였다. 부정류모의의 경계조건으로써 상류단 경계조건과 측방유입량 조건은 HEC-HMS를 이용하여 유출해석을 실시한 다음 입력 자료로 이용하였으며, 하류단 경계조건으로는 국토부 관할 수위지점의 수위를 이용하여 UNET 모형에 의한 수리학적 하도추적을 수행하였으며, 저지대 침수분석은 지형정보시스템 응용프로그램 중 하나인 ArcGIS를 활용하여 대상유역의 벡터자료를 구축하고 인접도엽의 접합 및 보정을 실시하여 수치고도자료를 생성하여 2차원 홍수범람해석을 위한 HEC-RAS 5.0을 적용하여 침수분석을 수행하였다. 본 연구의 결과를 수재해 피해저감 대책을 수립하는데 기초자료로 활용될 수 있을거라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1870-1874
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• 2009

96년, '98년, '99년 3차례에 걸쳐 임진강 유역과 경기북부 지역의 집중호우로 이 지역의 막대한 인명피해 및 재산피해가 발생하여 이에 대한 대책으로 한탄강홍수조절용 댐을 계획하였다. 한탄강 홍수조절댐은 초기방류를 목적으로 상용여수로를 월류부를 통한 방류가 아닌 댐 제체에 방류관(EL.55.0m)을 설치하여 방류하므로 댐지점에 퇴사되는 토사를 효율적으로 배제시켜주어야 한다. 또한 댐 상 하류의 생태단절을 감소시키기 위하여 댐체 저부에 생태통로가 계획, 홍수시 이를 통하여 배사가 원활하도록 배사관을 겸용하도록 하였다. 본 연구에서는 수리모형실험을 통하여 배사관으로 퇴사되는 토사가 원활하게 배출이 되는지를 검토하였으며, 배사실험을 위한 상류부 경계조건으로는 HEC-6모형 이용 댐상류 12km지점에서 댐지점까지의 퇴사량 및 댐지점 2km상류지역은SED-2D모형을 통하여 퇴사량을 산정하여 이를 비교하여 댐 직상류의 퇴사고와 퇴사량을 결정하여 적용하였다. 실험사례는 연평균 유하량, 200년 빈도 홍수량, 댐수위 EL.55.0m이하 방류시로 하였으며, 이에 따른 배사효과를 분석 배사관 설계의 적정성을 확보하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1206-1210
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• 2006

본 연구에서는 천수방정식을 지배방정식으로 하고, 유한 체적법에 기반을 둔 FLUMEN 수치모형을 이용하여 홍수범람 모의를 수행하였다. 본 연구의 대상유역은 평택시 내에 있는 상수침수지역인 안성천과 통복천의 합류지점을 선정하였다. 대상유역에서 외수침수의 조건으로 범람이 되었을때와 도시유출(urban runoff)경계조건을 가미하여 내수침수로 인해 도시내 침수가 발생했을 시에 모의된 침수결과를 비교.검토하였다. 또한 도시유출로 인한 내수침수시에 도시내 배수펌프의 원활한 작동유무의 영향을 모의하였다. 모의된 결과를 살펴보면, 외수침수만을 고려하여 모의된 결과와 내수침수 조건을 가미한 모형의 결과는 도시내 침수면적과 침수심에서 확연한 차이가 나타남을 알 수 있었다. 또한 배수펌프의 유무에 따라 도시내의 침수심 부분에 있어서 많은 차이를 보임을 알 수 있었다. 본 모형의 결과는 향후 실제 지형에서의 홍수 피해를 예측하는 경우 하천 범람과 더불어 근래의 급격한 도시화에 따른 도시유출을 동시에 감안하여 그 피해를 최소화 할 수 있는 기초자료로 이용되어 질 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.15-25
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• 2023

최근 집중 강우의 증가로 인한 사면 붕괴가 증가하고 있으며, 대규모 사면 붕괴가 빈번하게 발생하고 있다. 사면 붕괴로 인한 인명 및 재산 피해를 최소화하기 위해서 사면 경보 시스템에 사면 계측이 활용되고 있다. 사면 계측은 특정 지점에서 대한 결과를 측정하기 때문에 전반적인 사면의 거동을 파악하기 어려우므로 수치 해석을 함께 수행되어야 한다. 강우 침투시 사면의 거동을 파악하기 위해서 강우 뿐만 아니라 증발산이 고려되고 있으며, 불포화 함수 특성 곡선의 건조 과정을 적용하여 수치해석이 진행 되고 있다. 하지만, 불포화 함수 특성 곡선의 이력 현상은 수치해석 결과에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 증발산 산정 방법과 증발산을 경계 조건에 적용하는 방법을 제시하고, 불포화 사면의 현장 계측 결과와 경계 조건과 침투 조건을 고려한 수치해석 결과를 비교하였다. 계측 지점의 흡수력 변화와 상관 계수를 비교하였을 때, 불포화 함수 특성 곡선의 건조과정과 습윤과정에 따라 증발산에 대한 영향이 다르게 나타났다. 또한, 증발산 적용을 통하여 건기와 우기시의 흡수력 변화가 실제 계측 결과와 근접하게 나타나는 것을 통하여 증발산 적용시 불포화 사면의 지표면에서 발생하는 수분 이동을 더 합리적으로 예측할 수 있다고 판단된다.

• 물과 미래
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• 제24권4호
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• pp.49-58
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• 1991

영산강 유역의 89년 7월 호우에 대하여 두가지 유한차분법을 이요한 부정류해석을 실시하였다. 유한 차분법으로는 양해법의 경우 Leap Frog 기법을, 음해법은 Preissmann 기법을 사용하였고 지배방정식은 쌍곡선형 편미분방정식의 일종인 Saint Venant 식을 이용하였다. 외부경계조건으로는 상류단의 유량과 하류단의 조위를 이요하였으며 하구언을 내부경계조건으로 포함시켰다. 지천에서의 유입량과 상류단에서의 유량은 저류함수법에 의한 결과로써 시간별 입력자료로 사용되었다. 비교적 상류에 해당되는 나주지점에서 실측자료, 저류함수법 그리고 두 수치모형에 의한 계산값을 비교해본 결과 해의 정확도는 만족스러웠고 실측자료가 없는 중하류지점에서도 두 모형에 의한 계산값을 비교함으로써 상대적으로 신뢰할 수 있음을 알았다. 본 연구를 통하여 기존의 수문학적 홍수추적방법과 더불어 수치해석에 의한 부정류모형이 홍수예경보업무에 충분히 이용될 수 있음을 알 수 있었으며, 앞으로 본모형을 이용한 홍수시 배수갑문의 최적운영방안등의 연구도 기대된다 하겠다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.332-332
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• 2016

수공구조물 설계시 hardware와 software의 발달로 수리계산과 수치해석의 오차율이 감소함에 따라 수치해석을 이용하는 빈도가 높아지고, 신뢰도가 향상되고 있는 추세에 있다. 그러나 댐 설계에 있어 수위별 방유량 관계 검토시 수치해석값은 각 수위에 해당하는 몇 개의 유량값을 대응시켜 경향만 비교하고 수리계산 결과를 설계에 반영해 왔다. 이러한 방법은 여수로 주변에 인접구조물이 없고, 여수로 각 수문별 균등한 유량이 방류될 경우 문제가 되지 않지만, 여수로 직상류 지형에 만곡부나 지형적 특성이 여수로 방류에 영향을 미치거나, 취수탑 등 여수로에 인접한 수리구조물이 설치되어 접근수로에서 복잡한 유동을 형성하는 경우 각 문비마다 방류량의 분배율은 달라질 수밖에 없고, 수리계산 결과를 일괄 반영하기에는 오차가 증가할 수밖에 없다. 이에 본 연구에서는 댐 운영시 중요한 인자 중 하나인 수위-방류량 관계에 대하여 수치모형을 이용한 정밀한 분석을 통하여 댐 여수로 운영시 오차율을 저감시키고, 적용성을 향상시키는 방안을 검토하였다. 첫째, 수위별 방류량 관계 검토시 여수로 상류에서 일정한 시간에 따라 선형적으로 수위가 증가하도록 경계조건을 설정한 후 3차원 수치해석 모형의 Output data를 단위시간에 따라 수위와 방류량이 산정되도록 하고, 기존 검토 방식대로 각 수위별 모형을 steady 상태로 수행하여 비교분석하였다. 수리계산과 기존 방식, 본 연구에서 제시한 방법에 대한 오차율 검토 결과 오차는 3 % 이내로 검토되었다. 둘째, 수치해석을 이용하여 수위별 방류량 산정시 접근유속에 대한 영향을 받게 되므로 수리계산시 에너지 경사를 이용하여 수위값을 반영하지만, 수치해석을 이용하여 수위별 방류량 산정시 경계조건을 부여한 수위값을 반영하거나, 임의의 지점에서의 수위값을 반영하는 경우 등 일괄적이지 않은 수위값을 반영하여 오차율이 증가하는 경향이 있다. 따라서, 본 연구에서는 여수로 지점별 전수두를 측정하여 방류량 값을 산정하여 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.393-393
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• 2020

최근 기후변화 등의 영향으로 2019년 우리나라에 영향을 준 가을 태풍은 링링, 타파, 미탁 등 3개로 근대 기상관측이 시작된 이래 가장 많은 가을 태풍이 한반도에 상륙했다. 특히, 경주시는 태풍 미탁으로 인해 97억원의 재산피해와 수해복구에 225억원이 소요될 것으로 예상되어 특별재난지역으로 선포되었다. 이러한 홍수로 인한 피해를 줄이기 위해 환경부에서는 한강, 낙동강, 금강, 영산강 홍수통제소를 설립하여 강우 및 수위관측소를 이용한 홍수에 대한 지속적인 모니터링과 홍수특보 발령 등을 수행하고 있다. 본 연구에서는 하천 홍수에 의한 침수피해를 방지하고자 수리학적 홍수예측 모형을 구축하고 이를 홍수예보에 활용할 수 있도록 하였다. 대상지역인 경주시 형산강 유역에는 현재 14개의 강우관측소와 9개의 수위관측소가 운영되고 있으며, 홍수특보 대상 지점으로 경주시(강동대교)와 포항시(형산교) 2개 지점이 있다. 형산강 유역은 현재 수문학적 홍수예측 모형을 운영하고 있으나 수위관측소 기준으로만 예측이 가능하여 정확한 예보를 위해서는 수리학적 홍수예측 모형을 구축이 필요하다. 수리학적 홍수예측 모형의 구축을 위해서는 현 상황의 하천단면, 횡단구조물 및 변화된 유역환경을 반영할 수 있는 모형의 구축이 필요하기 때문에 2013년에 수립된 형산강 하천기본계획을 참고하였으며, 모형은 홍수통제소에서 운영중인 1차원 수리해석 모형인 FLDWAV를 이용하였다. 또한, 2019년 태풍 미탁 사상을 대상으로 검보정을 실시하기 위해 상류단 경계조건으로는 경주시(서천교) 수위관측소의 유량, 하류단 경계조건으로는 포항항 조위관측소의 조위를 이용하였고 7개의 유역 유출량을 측방유입으로 구성하였다. 본 연구에서 구축된 수리학적 홍수예측 모형을 통해 기존 형산강 유역에 대한 홍수 예보 업무를 보완하여 효과적인 방재대책 마련이 가능할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.545-545
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• 2015

금호강은 포항시 북구 죽장면에서 발원하여 낙동강으로 합류하는 낙동강 제1지류로 유로연장은 114.6km이며, 영천과 경산지역의 생활 및 공업용수, 대구지역의 공업용수로 사용된다. 금호강의 평균 BOD는 1983년 191.2mg/L로 하수도나 산업폐수 처리 전 원수 정도의 수준이었으나, 2014년에는 3.6mg/L로 낮아져 수질개선율이 98.1%를 나타냈다. 이를 위해서 하 폐수 처리장 건설과 아울러 포항철강산업단지의 공업용수 공급을 위한 영천댐에 임하댐과 도수터널 52km를 연결하여 2001년부터 금호강에 하천유지용수로 $3.463m^3/s$를 공급하였다. 금호강 유역에서 오염총량제 목표수질은 금호B 지점이 BOD 3.8mg/L, TP 0.236mg/L이며, 금호C 지점은 BOD 4.0mg/L, TP 0.254mg/L이다. 분석기간인 2013년에서 2014년의 평균 수질은 모두 기준을 만족하고 있으나, 수질악화시에 금호B 지점에서 최대 BOD 8.6mg/L, TP 0.511mg/L, 금호C 지점에서 최대 BOD 8.5mg/L, TP 0.449mg/L을 나타내었다. 이에 영천댐의 탄력적인 유량방류로 수질악화시에 추가 방류를 수행하여 수질을 안정화시키고, 물공급의 안정화가 필요한 상황이다. 본 연구에서는 갈수기 및 이수기에 영천댐에서 하천유지용수보다 많은 유량을 탄력적으로 방류하는 가상조건을 설정하여, 하천유지유량과 목표수질을 만족하는 유량분석을 수행하였다. 이를 위해 QUALKO2 모형을 적용하였으며, 상류단 경계조건을 영천댐으로 설정하고 낙동강에 합류하기까지 약 86km 구간에 대해서 유량과 수질모의를 수행하였다. 모형적용을 위해서는 23개의 reach와 86개 element를 사용하였으며, 주요지류로는 신령천, 청통천, 부기천, 오목천, 남천, 동화천, 신천, 팔거천, 달서천, 이언천를 적용하고, 주요 하 폐수 처리시설을 점오염원으로 입력하였다. 실측자료는 2013년과 2014년의 월자료를 사용하였으며, 유량시나리오는 상류단 영천댐 방류량 조건을 반영하여, 실방류량 조건과 하천유지용수 방류조건, 유지용수 외 추가 25%, 50% 방류조건, 목표수질을 달성하는 방류조건으로 총 5가지의 시나리오를 수행하였다. 상류단 유량이 증가하면 금호강 전반적으로 수질이 개선되나 수질 악화시에는 과도한 방류량을 요구하게 되어, 수질 악화시를 위한 구조적 비구조적 대책도 필요한 상황으로 분석된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제3권4호
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• pp.244-254
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• 1991

본 연구에서는 심해용 Guyed Toewer 계류선의 해저면과의 경계조건을 고려한 동적해석 방법을 제시하였다. 가상일의 원리와 유한요소법을 사용하여 기본식을 유도하였으며 케이블의 기하학적 비선형성을 고려하였다. 지점운동에 대한 정적 및 동적효과를 고려하기 위하여 모든 시스템매트릭스를 자유도에 관계되는 성분 및 지점운동과 관계되는 성분으로 분할하여 운동방정식을 유도하였다. 유체의 항력과 관성력은 Morrison식을 사용하였으며 비선형운동방정식의 해는 Newton-Raphson 방법과 New-mark-$\beta$방법을 사용하여 구하였다. 그 결과 Tower 운동에 의한 계류선의 거동을 용이하게 해석할 수 있었다. 수치해석예를 통하여 본 연구에서의 해석방법의 타당성을 입증하였으며, 본 해석방법은 케이블구조의 동적해석에 여러모로 적용할 수 있다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제1권3호
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• pp.103-110
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• 2001

흙의 비선형 변형 특성과 말뚝의 강성을 동시에 고려한 즉, 말뚝과 지반의 상호 거동을 고려한 말뚝 기초 구조의 해석을 수행하였다. 특히 비균질, 비탄성 재료인 철근 콘크리트 말뚝의 단면응력과 균열 발생등의 원인으로 변화되는 말뚝의 휨강성을 구조해석에 적용하였다. 흙의 비선형 특성치는 토질 종류에 따라 흙의 탄성한계를 넘어 항복을 고려한 P-Y curve를 이용한 방법 및 N치에 의한 내부마찰각 산정에 따른 방법으로 얻었다. 본 연구 결과는 말뚝의 강성변화에 의해 교량상부구조의 변위 및 일부단면력이 커짐을 알 수 있었다. 따라서, 최적설계를 위한 정확한 구조해석에서 말뚝의 강성변화에 따른 적합한 구속조건을 고려할 필요가 있음을 알 수 있었다.