• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.369-369
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• 2016

홍수피해 저감을 위한 지하방수로나 지하저류지 등은 홍수 방어를 위한 도심 내의 토지 확보 부담을 줄이며, 집중 호우 발생 시 내수를 초기에 신속하게 배제하여 제내지 침수 피해를 줄이는데 효율적으로 활용된다. 미국 및 일본, 홍콩과 같은 외국에서는 이미 지하방수로 및 지하저류지를 활용한 홍수피해 저감방안을 수립하여 활용하고 있으며, 최근 국내에서도 치수 계획 수립 시 지하방수로 혹은 지하저류지 시설 도입이 활발히 검토되고 있으나 적용사례가 전무하여 제반기술이 부족하고 많은 시행착오가 예상된다. 제반설계기술의 경우는 구조적인 방안이 모색되어야 하며 대표적으로, 지하방수로 유입구 형상이, 동일한 흐름조건에 대한 유량배제효율에 가장 지배적인 영향인자로 알려진 바 있으며 다양한 유입구 형상설계방안이 기존 실험적 연구 및 외국 설계지침에 제안된 바 있다. 지하방수로는 접근 수로를 통해 유입된 유량이 유입구를 지나며 가속되어 와류 흐름을 형성하며 수직 갱도로 유입되는 구조를 갖기 때문에 지하방수로의 방류 효율을 높이기 위해서는 유입구에서 흐름 특성을 파악하는 것이 중요하다. 이때 유입흐름특성이 사류일 경우 혹은 급격하게 유입 유량이 많아지는 경우 수직 갱도 내에 공기 공동이 형성되어 구조물 파손, 와류의 발생으로 인한 배제효율 감소 등의 피해를 야기할 수 있으므로 수리학적으로 규명할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 지하방수로의 기존 유입구형상에 대한 장단점을 비교하고, 개선점을 적용하여 수리모형을 제작하여 개수로 실험장치에 설치하고 다양한 유입흐름조건에 따라 수리실험을 수행하였다. 그 결과 유입흐름조건에 따라 발생하는 유입구의 공기 공동의 발달 및 소멸 그리고 규모변화를 정량적으로 분석하여, 유입부의 가능 단면적이 큰 수직갱도인 경우, 유량배제 효율이 감소되는 분석결과에 적절하게 일치하였으며, 본 연구결과는 향후 지하방수로 설계의 제반기술의 수립 시 효율적인 활용이 가능하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.333-337
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• 2016

제주지역 지하수개발을 위해서는 굴착예정지역의 지하수위를 예측하고, 지하수 해석 모델을 이용하여 사용량에 따른 수위변동을 분석한다. 그러나 지하수 개발예정지역은 관측결과가 없는 미계측 지점으로 정확한 수위를 예측하기에는 한계가 있다. 일반적으로 실무에서는 분석유역 내 관측정의 관측수위와 모델에서 계산된 지점수위만을 비교한 후 부정류 해석을 실시한다. 이러한 경우 관측지점에 한하여 유사한 지하수위를 도출할 수 있지만 미계측 지역의 지하수위는 검증되지 않은 결과이기 때문에 정확한 부정류해석이 어렵다. 특히, 제주지역의 지하수흐름은 지역별 표고분포와 상이한 결과가 나타내기 때문에 실제 지하수흐름과 유사하게 묘사될 수 있도록 분석지역의 특성에 적합한 지하수 모델 분석방법이 필요하다. 본 연구에서는 지하수 해석모형을 이용하여 대정유역의 지하수흐름을 모의하고, 실무에서 적용되는 방법의 문제점을 파악하여 모델의 지하수흐름이 실제 흐름과 유사하게 묘사될 수 있도록 모델경계설정방안을 분석하였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.237-241
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• 2003

본 연구에서는 강원도 속초시 쌍천에 위치한 쌍천지하댐이 지하수흐름에 미치는 영향을 범용 지하수 흐름해석 프로그램인 MODFLOW를 사용하여 검토하였다. 먼저 지하댐이 설치되기 전인 초기 정상류 상태를 모의하여 수두 분포를 확인하였으며, 그 후 지하댐 설치 전의 정상류 상태를 수위를 초기 수두로 하여 지하댐이 설치된 후의 대수층의 지하수위 변화를 모의하였다. 모의 결과 대수층에 지하댐을 설치하면 지하댐을 설치하기 전에 비하여 지하수위가 약 0.4m 정도 상승하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.434-434
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• 2012

현재 지하차도 설계 지하수위는 철도, 지하철 및 공동구의 설계기준과 기존사례를 준용하여 지표면 하 1.0 m를 기준으로 설계하고 있으며, 지하차도 설계시 지하수위 적용에 대한 명확한 기준과 그에 따른 설계와 유지관리지침 등이 마련되어 있지 않아 부득이 기존의 공법을 그대로 답습하고 있다. 또한 대부분 과다설계 요인과 친환경적이지 못하다는 지적받고 있는 부력앵커공법을 적용하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 영종하늘도시 사업지구에 시공중인 지하차도 구조물과 관련하여 지하차도 구조물 건설에 따른 지하수 흐름 변화 특성을 평가하여 유도배수공법의 효과를 검토하였다. 지하차도 건설에 의한 흐름변화 분석을 위하여 3차원 지하수 MODFLOW 프로그램을 이용하였으며 지하차도 건설전, 후에 대하여 프로그램을 수행하였다. 수행 결과 지하차도 건설 전 유역의 평균 지하수위는 지표하 1~2m 이상으로 비교적 높은 지하수를 형성하고 있는 것으로 평가되었다. 유도배수공법을 적용한 지하차도 건설 후 지하차도 주변부 지하수위는 건설전에 비하여 약 3~4 m 하강하는 것으로 분석되었으며, U-type 종점부는 지표하 최소 6 m 이상, 시작부는 지표하 최소 3.4 m 이상 아래에 형성되는 것으로 평가된다. 연구 결과는 향후 지하차도 유도배수공법 평가의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.313-324
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• 2007

비정형격자 기반의 수치해석모형을 이용하여 지하공간침수해석모형을 개발하였다. 본 모형은 지하공간의 흐름 특성을 link-node 시스템에 의해 해석하고, 계단 및 벽구조물 등의 지하공간 구조물 배치 영향을 고려한 침수해석을 수행할 수 있다. 흐름은 두가지로 구분하며, 하나는 두 개의 인접한 격자가 지하공간에서의 지하철 노선에 해당되어 수로형 흐름을 나타내는 경우이고, 다른 하나는 지하공간에서의 지하철 노선 이외의 지점 및 지하상가 등으로 물이 확산되는 위어형 흐름인 경우이다. ArcGIS 시스템의 Visual Basic Application을 이용하여 Dual-Drainage 침수해석 모형과 지하공간침수해석 모형이 통합하였다. 개발된 통합모형은 홍수관계기관이 침수 발생이 예상되는 지점에서 홍수피해 방지를 위해 배수시스템의 용량에 대한 재설계 흑은 확장 등과 같은 대책을 수립하는데 도움을 줄 수 있고, 침수위험지도작성 및 홍수경감대책을 수립하는데 이용될 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권7호
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• pp.43-54
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• 2005

지하수위 아래에서의 터널굴착은 지하수 영역의 변화를 초래하게 되고, 지하수의 공급이 충분하게 이루어지지 않는 경우 자유수면의 하강현상이 발생하게 된다. 이러한 거동을 수치 해석적으로 모사하기 위해서는 자유수면위의 불포화토 거동을 포함하는 자유수면의 변화를 고려하기 위한 복잡한 해석 알고리즘을 채택하여야 하고, 불포화 토의 수리거동을 포함하므로 통상 구속흐름조건으로 가정하여 해석하게 된다. 그러나 이 방법은 실제 많은 상황에서 발생하는 지하수위 저하를 고려하지 못하며 지하수위 저하가 터널 및 주변지반의 거동에 어떠한 영향을 미치는지 파악하기 어렵다. 본 연구에서는 비구속 흐름조건하의 지하수위 아래 배수형 터널을 건설하는 경우 지하수 영역의 변화와 이 변화가 터널과 지반에 미치는 영향을 수치 해석적 모델링 방법을 통하여 파악하고, 이를 통상적 해석방법인 구속조건의 흐름과 비교 고찰하였다. 해석결과 지하수위 변화는 지표, 특히 지하수위 상부의 거동에는 지대한 영향을 미칠 수 있지만 터널라이닝 거동은 구속흐름의 경우와 거의 차이가 없는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.51-57
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• 2001

지하수위의 상승에 따른 간극수압의 증가는 사면의 불안정을 야기할 수 있다. 그러나 모델링 오차, 계측오차, 모델변수의 불확실성 등과 같은 오차로 인하여 사면에서의 지하수위 변동을 예측하는 것은 매우 어렵다. 이러한 불확실성을 극복하고 지하수위 변동을 평가하기 위한 최적의 모델변수를 구하기 위하여 역해석 기법이 사용되고 있다. 본 논문에서는 사면에서의 지하수위 변동을 예측하기 위하여 포화대에서의 지하수 흐름과 불포화대에서의 지하수 흐름을 동시에 고려할 수 있는 수치해석 모델과 변수예측기법을 적용하였다. 따라서, 본 논문에서는 포화투수계수($K_{s}$ ), 포화흡인력($\psi$$_{e}$) 및 불포화 투수계수의 함수에 사용되는 경험적인 상수(b)를 주요 매개변수로 선정하여 역해석을 실시하였다. 그리고, 역해석 기법 가운데 Maximum Likelihood(MK), Maximum-A-Posterior(MAP) 및 Extended Bayesian Method(EBM)에 대하여 비교연구를 실시하였다. 위의 세가지 방법 가운데 EBM은 가상의 변수(Hyperparameter) $\beta$를 도입함으로써 현장계측치와 사전정보를 가장 잘 조화시키는 방법으로 다른 ML, MAP 보다 탁월한 방법인 것을 알 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 1998년도 총회 및 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.33-37
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• 1998

본 연구에서는 다공성 지하에서 침출수에 지하 환경의 오염 및 대처 방안의 효과를 수치적으로 예측하였다. 연구대상으고 매립지 지하에서의 침출수의 흐름은 Darcy 법칙을 사용하여 해석하였고, 오염물질의 이동은 이산-분산 모델에 수착의 효과를 고려하여 해석하였다. 침출수의 흐름 및 오염물질의 이동 방정식을 2차원 계를 대상으로 하여 Galerkin유한 요소법을 사용하였다. 수치해석 결과 침출수의 흐름은 매립지 제방 근처에서 강하게 일어나는 것으로 나타났다. 연직 차수막은 오염물질의 이동을 막는데 별 도움을 주지 못하나, 수착은 오염물질의 이동을 지연시키는데 상당한 효과가 있는 것으로 보인다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1809-1812
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• 2008

지하방수로는 도시의 지하에 대규모 수로 터널을 시공하여, 도시 지역에 발생한 집중 호우를 초기에 배제하여 제내지 침수 피해를 줄이는 목적으로 사용되는 대표적인 구조적 홍수 피해 경감 대책이다. 효과적으로 침수 피해를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 특히 지하에 설치되어 토지 수용에 대한 부담이 줄어들기 때문에 일본 등지에서 최근 주요 홍수 방어 대책으로 활용되고 있다. 지하방수로 유입부는 크게 접근수로, 유입구, 수직 갱도(vertical shaft)로 구분되며, 접근 수로를 통하여 유입된 흐름은 유입구를 통하여 가속된 후 수직 갱도로 유입되게 된다. 따라서 지하방수로의 배제 능력을 평가하기위해서는 유입구에서의 유량 및 흐름 특성을 정확히 평가하는 것이 매우 중요하다. 나선식 종경사형 유입구(inclined spiral intake)는 지하방수로 유입구 중 가장 일반적으로 사용되는 형식으로 나선식 유입구의 한 형태로 유입구의 외측 또는 중앙선을 따라서 일정한 경사를 주어 사류 유입 흐름을 유도함으로서 유량 배제 효율을 높인 형태이다. 나선식 종경사형 유입구도 일반적인 나선식 유입구와 마찬가지로 접근수로 수위를 측정하여 유입량을 예측할 수 있다. 본 연구에서는 수리 모형 실험을 통하여 나선식 종경사형 유입구에 대한 수위-유입량 관계를 검토하였다. 평탄한 입구를 가지는 안내벽이 있는 형식의 유입구 모형을 이용하여 수위-유입량 관계를 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1955-1959
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• 2009

본 연구에서는 토양층에서 지하수 수리경사와 주 흐름 방향을 산정하여 변동특성을 분석하고, 그 원인에 대해 고찰하였다. 연구부지는 부경대학교 환경연구동 앞 잔디밭이며, 2008년 10월 18일 ${\sim}$ 11월 1일의 기간 중 12일(10월 21, 28일은 관측 못함) 동안 24회 관측되었다. 관측된 지하수공은 9개공이며, 4 m ${\times}$ 4 m의 정방형으로 설계되었다. 지하수위에 의한 수리경사와 주 흐름 방향의 산정은 총 9가지 형태의 평면으로 가정하여 산정하였다. 수리경사와 주 흐름 방향을 산정하기 위한 평면은 모두 9가지 형태로 가정하였다. 첫 번째는 9개공 모두를 이용한 정방형 평면(TW), 두 번째는 6개공을 이용한 4가지 경우의 삼각형 평면(T1, T2, T3 및 T4), 세 번째는 6개공을 이용한 4가지 경우의 직사각형 평면(R1, R2, R3 및 R4)으로 가정하여 각각의 평면에서 수리경사와 주 흐름 방향을 산정하였다. 이상에서 가정된 9가지 평면에서 산정된 평균 수리경사는 0.0094(R2) ${\sim}$ 0.0123(T2)의 범위로 나타났으며, 9개공 모두를 이용한 평면(TW)에서의 평균 수리경사는 0.0109로 산정되었다. 관측기간 동안 T1과 T3 평면의 평균 주 흐름 방향은 각각 -84.9818과 -86.2487로서, 다른 7개 평면의 평균 주 흐름 방향이 79.7045(T4) ${\sim}$ 85.8405(TW)의 범위로 나타난 것과는 반대의 흐름 방향을 보였다. 이러한 결과는, 본 연구에 적용된 수리경사와 주 흐름 방향의 산정기법(Devlin, 2003)이 삼각형 형태의 평면에는 부적합할 수 있음을 보여주는 것이다. 관측기간 중 10월 12일에 내린 소량의 강우(12 mm)에 의한 수리경사와 주 흐름 방향의 변동은 크게 나타나지 않았다. 본 연구에서는 정방형, 삼각형 및 직사각형의 평면 토양층에서 지하수의 수리경사와 주 흐름 방향을 산정하여 전체 및 국부적인 부지에서의 차이를 파악하고, 평면의 형태에 따른 수리경사와 주 흐름 방향의 차이 또한 확인할 수 있었다.