• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1001-1006
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• 2008

최근 기후변화에 따른 강우량의 변화에 많은 관심과 연구가 집중되어지고 있다. 현 과학 기술에서 이러한 미래의 기후를 예측하기 위해서는 크게 두 가지의 방법을 이용할 수 있다. 그 첫 번째가 컴퓨터 모델을 이용하는 방법이고 두 번째가 과거 자료를 이용한 통계적 기법을 통해 매래의 상황을 예측하는 방법이다. 이들 가운데 현재 기상 분야에서 가장 널리 활용되는 기법은 컴퓨터 모델을 이용하는 방법으로 기상의 물리적 특성을 이용한 수치모형인 GCM(Global Climate Model 혹은 General Circulation Model)을 이용하는 것이다. 하지만, 이러한 수치모형을 이용한 기법을 이용하기 위해서는 많은 비용과 노력이 소요되며, 모의를 위해 설정되는 입력자료와 초기 조건들, 각종 가정 사항들, 모형의 구조, 등에 따라 상이한 결과를 나타내어 아직까지 직접적인 활용에는 많은 어려움이 따른다. 이와 달리 통계적 기법의 경우 비교적 용이하게 분석이 가능하며, 과거와 달리 최근에는 비교적 신뢰도가 높은 다양한 수문 및 기상 자료가 축적되어 있어 미래의 기후변화를 예측하는데 유용한 수단이 될 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 통계적인 기법을 이용하여 강우량 자료를 중심으로 기후변화에 따른 변화 추이를 분석하였다. 적용된 기법은 먼저 국내 기상청 관측 지점들을 중심으로 강우의 경향성과 변동성을 분석하여 기후변화에 따라 국내 지점들의 강우량 변화 추이를 분석하여보았다. 또한 2000년을 기점으로 과거 자료와 최근의 자료를 이용한 2개의 자료군들에 대해 각각 빈도 분석을 실시하여 동일 지점들에 대한 설계강우량의 변화 추이도 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.249-249
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• 2015

ASR(Aquifer Storage Recharge) 또는 ASTR(Aquifer Storage Transfer Recharge)과 같은 직접적인 지하수 인공함양기법은 대수층을 활용하여 수자원을 공급하고 관리하기 위한 적극적인 방안으로 고려될 수 있다. 이 중 ASTR 기법은 대규모 충적층이 발달한 강변 또는 하구에서 저류지 수생식물의 정화작용과 층적층의 물리/화학/생물학적 여과 기능을 활용하여 양질의 상수원수를 확보할 수 있는 기법이며, 수질이 나쁜 하천수를 직접 취수하여 정수처리하는 것에 비해 정수비용이 상대적으로 적게 들어 투자대비 경제적인 상수원수 확보기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 하구에 염수 대수층이 위치해 있다고 가정하였으며, 이러한 염수 대수층 내에 담수 주입 변화에 따른 지하 담수체의 거동을 4가지 시나리오에 따라 모의 및 분석을 통해 조사하였다. 염수 대수층 내에서 8개의 주입정과 1개의 양수정이 설치되어 있다고 가정하였으며, 주입정은 동심원 상에 등간격으로 위치해 있으며, 양수정은 동심원 중에 위치해 있다고 가정하였다. 본 연구에서 구성된 시나리오로 첫 번째는 주입정 8개 모두에서 동시에 주입되며, 1개의 양수정을 통해 양수되는 것이며, 두 번째는 7개의 주입정에 주입 그리고 1개의 주입정 폐쇄, 세 번째는 6개 주입정에 주입 및 양수정과 서로 마주보는 2개 주입정 폐쇄, 그리고 마지막으로 6개 주입정에 주입 및 서로 이웃한 2개 주입정 폐쇄이다.

• 한국음향학회지
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• 제27권3호
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• pp.140-148
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• 2008

본 연구에서는 물리광학법 (physical optics)과 푸리에 변환 (Fourier transform)을 바탕으로 잠수함과 같이 크고 형상이 복잡한 수중표적의 시간영역 음파 후방산란 신호를 모의하기 위한 수치해석방법을 구현하였다. 키르코프-헬름홀쯔 적분식 (Kirchhoff-Helmholtz integral equation)에 키르코프 근사이론 (Kirchhoff approximation)을 적용하여 유도한 물리광학법을 바탕으로 수중표적의 후방산란 음파에 대한 주파수 응답을 계산하였으며, 시간영역 신호모의를 위해 구해진 주파수응답에 고속 역푸리에 변환 (inverse fast Fourier transform)을 취하였다. 입사 음파의 직접조사 면적을 산정하기 위한 적응 삼각형 빔 방법과 다중반사 효과를 고려하기 위한 가상면 개념을 도입하였다. 평면 음파가 정사각형 평판에 수직으로 입사하는 경우에 대한 수치해석 결과를 시간영역 물리광학법에 근거한 해석해와 비교하여 본 연구에서 구현한 수치해석방법의 정확성을 검증하였으며, 반구형 원통모델에 대한 수치모의 결과를 측정결과와 비교하여 본 연구방법이 거울반사 (specular reflection) 효과가 우세한 경우에 유효한 해를 제공할 수 있으나 작은 표적에 대해서는 오차를 줄 수 있음을 확인하였다. 또한, 이상화된 잠수함 모델에 대한 수치해석을 통해 실제 수중표적에 대한 시간영역 후방산란 해석으로의 적용 가능성을 확인하였다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.45-52
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• 2018

본 연구는 2017년 8월 17일 청계천에서 발생한 시민고립사고의 원인을 규명하고, 고밀도 기상관측망의 관측자료를 이용하여 안전한 도시하천 관리 방안을 제시한 연구이다. SK 텔레콤 기지국에 설치된 고밀도 기상관측망인 SK techx와 상대적으로 공간적 밀도가 낮은 기상청 AWS의 사고 당일 강우자료를 도시유출모형에 적용하여 당시 상황을 모의하였다. 사고원인 중 하나로 가정한 CSO 관로 내 체수현상을 구현하여 수치모의한 결과, 기상청 AWS에서 계측된 강우량은 사고를 발생시키지 않았다. 하지만 실제 현상과 더 유사한 고밀도 기상관측망인 SK techx의 강우자료를 적용했을 때는 당일 발생한 사고와 유사한 결과가 나타났다. 이는 낮은 공간 밀도인 기상청 AWS는 청계천에서 일어나는 실제현상을 예측할 수 없고, 안전한 하천관리르 위해 고밀도 기상관측소가 필요하다는 것을 의미한다. 또한 CSO 관로 내 체수 유무를 독립변수로 수치 모의한 결과 비우당교의 CSO 관로 내 체수가 사고의 직접적인 원인으로 분석되었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1521-1522
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• 2011

뇌임펄스에 의한 절연유체 내 절연파괴 현상은 스트리머 채널에서의 유체유동과 기체유동이 동시에 발생한다. 스트리머 개시와 동시에 발생하는 기포들은 절연파괴에 직접적인 영향을 미치며 이를 모의해석하기위해서 2상유동이 고려되어야한다. 2상유동이 고려된 뇌임펄스 응답 유한요소해석은 전계에 의한 푸아송 방정식과 전자, 양이온, 음이온에 대한 전하연속방정식으로 구성되며 전계 방출과 열전자 방출효과를 경계조건으로 부여하였다. 기체 전리현상은 타운젠트 이론을 도입하였으며, 유체 전리현상은 제너 이온화 모델을 도입하여 수학적 모델링을 통한 2상유동으로 결합하였다. IEC standard #60897의 표준규격에 따라 침-구형 전극을 설계하였고 2차원 축대칭 간략화모델에 적용하여 실험적 결과와 비교분석함으로써 신뢰할 수 있는 수치해석기법이 제시되었다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• 제12권2E호
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• pp.47-62
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• 1993

SMI 방법은 수치적인 불안정성과 아울러 많은 계산량을 갖는다. 본 논문에서는 역 공분산 행렬의 Cholesky 분할을 이용하여 SMI 방법보다 효율적인 방법을 제안한다. 제안한 방법에서는 적응 빔 형상과 검출이 하나의 구조로 실현되며 이에 피룡한 역 공분산 행렬의 Cholesky factor는 secondary 입력으로부터 GS 프로세서를 이용하여 추정한다. 제안한 구조의 중요한 특징은 공분산 행렬과 Cholesky factor를 직접 구할 필요가 없다는 점이며, 또한 GS 프로세서의 장점을 이용한 systolic 구조를 사용함으로써 효율적인 계산을 수행할 수 있다. 모의 실험을 통하여 제안한 방법의 성능과 SMI 방법의 성능을 서로 비교하였다. 또한 nonhomogeneous 환경에서 동작하기 위한 방법이 제시되었으며, 아울러 계산량이 많은 GS 구조의 단점을 극복하기 위해 lattice-GS 구조를 이용하는 방법을 제안하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.166-170
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• 2011

HEC-GeoRAS는 HEC-RAS의 모의값을 토대로 지형공간자료로 나타내기 위한 ArcView GIS의 확장모형이다. 이모형은 홍수 범람도 작성 및 침수피해 위험도 평가 등에 이용되고 있으며, 이때 홍수 범람도 작성이나 침수범위 설정에 이용되는 지형자료가 수치지형모형(DTM)이다. 수치지형모형에서 표고는 수치지도와 횡단자료를 중첩시켜 만든 TIN(Triangulated Irregular Network)과 같은 자료 구조 규칙을 사용하여 저장된다. HEC-GeoRAS에서 여러 가지 RAS Themes을 만드는데 이 중에서 지형속성 Themes을 생성할 때 문제점이 발생하는데 사용자가 HEC-GeoRAS 사용하여 직접 드로잉하기 때문에 잘못된 위치에 지형속성자료를 입력할 수 있다는 것이다. 또한 TIN생성 시 하천 고수호안이 수직 옹벽형태로 되어 있으면 벽체에 여러 개의 고도자료가 존재하는데 한 개의 고도값만 입력할 수 있어 횡단면이 왜곡된다는 점이다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하고자 ArcView GIS에서 RAS Themes을 구축할 때 Auto CAD를 사용하여 지형속성자료를 드로잉 하였고, 수직 옹벽형태의 측점을 수정하여 고도값을 추가 입력하였다. 연구 대상지역은 광주천으로 고수호안이 수직 옹벽형태로 되어 있어 벽체에 여러 개의 고도값이 존재하므로 TIN 구축 시 횡단면이 왜곡되는 하천이다. 연구결과 횡단자료가 갖고 있는 좌표를 Auto CAD에서 입력할 수 있어 정확한 위치에 지형속성자료를 생성할 수 있었다. 또한 수직 옹벽형태의 측점을 수정하여 고도값을 추가 입력함으로써 횡단면 왜곡을 보완할 수 있었다. 홍수량에 따른 최대 침수심과 침수면적을 분석한 결과 횡단자료 수정 전 후 2배정도 차이가 생김을 알 수 있었다. 본 연구의 결과를 이용하면 보다 정확한 침수범위를 설정할 수 있고, 저빈도 홍수위 분석도 용이할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.373-377
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• 2007

본 연구는 하천수를 직접 취수하는 기존 취수장의 취수장애 문제를 해결하기 위한 대안을 개발하는데 목적이 있다. 이를 위해 지금까지 취수장 문제해결 방법으로 검토되지 않았던 유로(流路) 및 하천의 지형변동을 GIS 및 항공사진을 이용하여 정량적으로 파악하였으며, 유사영역 구분 및 하도특성 분석, 하천 특성 해석에 적합한 이동경계 좌표계를 이용한 수치모형을 적용하여 2차원 하상 및 지형변동 예측을 검토하였다. 저수로의 이동 및 하상저하로 인하여 취수문제가 발생하고 있는 경상북도 구미시에 위치한 해평취수장 주변에 대하여 항공사진 분석 및 GIS 기법을 이용하여, 시간 경과에 따른 하천 형태 변화 저수로의 이동 특성을 조사하고 분석하였다. 저수로는 좌안에서 우안으로 이동해 가고 있으며, 이는 하천의 경사가 급하고 하폭이 증가하면서 발생하는 현상으로 저수로의 불안정성이 크게 증가 하는 특성을 보여주었다. 시간의 증가에 따라 저수로 하폭의 증가율이 감소하고 있으며, 수로의 측방 이동을 보여주고 있으며, 시간이 증가함에 따라 측방향 이동율이 감소하였다. 만재유량을 이용하여 유사의 영역구분을 수행한 결과, 망상하천으로서, 모래하천으로 부유사가 지배적인 하천으로 판단되었다. 2차원 수치모형을 이용하여 하상변동을 모의한 결과, 유량이 $2,000\;m^3/s$일 경우에는, 해평 취수장 측의 하천 하상은 상승하였으며, 구미정수장 측에서는 하상이 저하되었다. 홍수유량 $8,000\;m^3/s$일 경우에는 해평 취수장 측에서는 약간 저하하였고, 구미정수장 측에서는 하상이 상승하나, 직하류에서는 하상이 세굴되고, 하천 가운데 자리하고 있는 하중도는 커지는 현상을 보여 주었다. 또한 하중도 직하류에서는 하중도를 중심으로 좌안인 해평 취수장과 우안인 구미정수장 쪽으로 분류된 흐름이 합류되면서 하상에서는 퇴적과 세굴이 반복되며, 복렬 사주가 발생하는 것으로 나타났다. 이는 두 흐름에 의해 와(vortex)가 크게 형성되어 하상의 세굴에 영향을 미치기 때문으로 판단되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권9호
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• pp.6305-6314
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• 2015

본 논문에서는 침수조건의 식생이 식재된 개수로의 흐름 및 난류특성을 수치모의하였다. 이를 위해 여과된 Navier-Stokes 방정식을 수치해석 하였고 난류 모형으로 LES 모형을 이용하였다. 식생을 계산격자로 직접 고려하였고 이를 위해 직교격자 기반에 가상경계기법을 적용하였다. 수치모형을 이용하여 계산한 평균흐름을 Liu et al. (2008)의 수리실험데이터와 비교하였고 평균오차 10%내에서 일치하는 것으로 나타났다. 식생영역과 비식생영역 사이에서 강한 와가 생성되는 것을 확인하였고 이는 횡방향에 걸쳐 발생하는 것으로 나타났다. 경계면에서 전단에 의해 유발된 난류는 후류에 의해 발생한 난류성분과 상호작용하여 최대값을 보였다. 전단에 의한 난류는 식생영역 흐름에 영향을 미쳤고 침투깊이는 식생 침수비가 커질수록 증가하였다. 이러한 난류흐름 특성은 식생영역에서 유사거동 메커니즘을 파악하는데 중요한 자료로 활용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.203-203
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• 2022

일반적으로 지진해일은 지진, 화산에 의한 융기 또는 침강에 따른 급작스러운 해저지각 운동에 의해 발생하며, 이에 따른 수위변동과 유체운동을 일컫는다. 그 밖에 해안/해저 산사태, 운석 낙하, 빙하 붕괴와 같이 암석, 토사, 얼음, 운석이 바다, 호수의 수면과 충돌하여 해일이 발생하기도 한다. 이 산사태 해일의 피해사례는 많지 않지만, 대부분 인명피해를 동반한다. 이에 과거부터 수리모형실험을 통해 산사태로 생성된 해일의 전파과정을 조사하는 연구들이 수행되었다. 최근에는 컴퓨터 성능향상과 다양한 수치모델이 개발됨에 따라 수치해석이 많이 수행되고 있다. 그러나 산사태 해일의 생성을 직접 모의하기 위해서는 유체-구조 상호작용(FSI; fluid-structure interaction)을 고려할 수 있는 전산유체역학(CFD; computational fluid dynamics)해석이 요구되는 관계로 활발한 연구가 진행되지 않고 있다. 본 연구에서는 FSI에 기초하여 충돌모의에 특화된 LS-DYNA를 이용하여 산사태 해일의 생성, 전파 그리고 직립벽(댐)에서의 처오름 및 파압 등을 검토한다. 그리고 낙하물의 형상, 낙하 높이에 따라 생성된 해일이 댐에 미치는 영향을 분석한다. 또한, 이용하는 LS-DYNA 해석의 타당성 및 유효성을 확인하기 위하여 기존 수리모형실험에서 생성된 산사태 지진해일과 비교·검증한다. 수치해석 결과, 동일한 체적의 낙하물에서는 폭이 좁을수록 최대파고가 낙하물에 근접해 생성되었고, 폭이 넓을수록 파장이 길어지는 것을 확인할 수 있었다. 낙하물의 낙하높이가 높을수록 산사태 지진해일의 파고가 크게 생성되었다. 낙하물로부터 600m 지점에서 설치한 댐에서의 산사태 지진해일의 처오름은 파고 및 파장이 클수록 증가하였다. 산사태 지진해일의 파압 역시 처오름에 상응하게 나타났다. 그러므로 호소에서 산사태 해일이 발생한다면, 댐 및 제방의 안정성에 영향을 미칠 수 있을 것으로 판단된다.