• 대한토목학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.377-386
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• 2021

밀집이 심한 도시는 불투수 면적이 많아 흘러나온 빗물이 빠르게 도로를 타고 한쪽으로 모이게 된다. 이는 도로에 설치된 빗물받이로 차집이 되지 못한 많은 노면 유출수로 인해 측구에서의 흐름 폭이 넓어져 정체 노면수를 증가시켜 교통체증과 미끄러움으로 인한 사고를 유발한다. 이에 본 연구에서는 차집유량 산정식을 제시하기 위해서 간선도로와 고속도로의 최대 종경사를 반영하여 2~10 %의 도로 조건을 반영하였고, 측구 횡경사는 일반도로 횡경사인 2 %를 선정하였다. 도로 차선조건은 중앙차선과 보도를 경계를 2, 3, 4 차선을 선정하였으며, 실험유량은 설계 빈도 상황을 고려하여 실제 도로 조건의 5년, 10년, 20년, 30년의 설계빈도 유수유출량을 실험유량으로 환산한 결과 1.36 l/s~3.96 l/s의 유량을 10개로 나누어 수리실험을 진행하였다. 또한, 측구로 들어오는 유입유속과, 흐름 폭을 고려한 식을 제시하였다. 실험 결과 종경사 증가에 따라 흐름 폭은 증가하고, 차집율은 감소하는 경향을 보였다. 이에 본 연구에서는 IBM SPSS Statistics 24 프로그램으로 회귀분석하여 설계빈도에 따른 우수 유출량, 도로의 종경사를 반영한 흐름 폭과 유입유속의 빗물받이 차집유량 산정식을 도출하였다. 산정된 도출식은 도로에서의 빗물받이 설계에 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.247-247
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• 2019

수력발전 사업에 있어 Desander 구조물은 주로 고산지대 수력발전댐의 Run-of-river 형식의 발전방식에서 유사로 인한 터빈의 손상을 방지하기 위한 목적으로 설치된다. Desander의 적정 규모는 터빈의 손상을 일으킬 수 있는 유사 입경에 대해 안정적으로 침전을 시킬 수 있는 폭/길이/깊이로 평가할 수 있으며 상대적으로 Desander의 규모가 크게 설계된 경우 초기 공사비 증가하고 반대로 규모가 작게 설계된 경우 터빈의 교체 주기 단축으로 인한 유지관리비가 증가된다. 현재까지 일반적인 Desander 구조물의 설계 방식은 제거 입경의 침전 속도, 유입유량 및 깊이를 변수로 사용하여 경험식(L. Sudry method, Guicciardis method 및 Rouse method)을 통해 규모를 결정해 왔다. 하지만, 3-D 전산유체해석을 통해 유속 흐름 분석으로 직 간접적 Desander 규모의 적정성을 평가할 수 있는 현 시점에서 경험식으로부터 도출된 결과의 신뢰성과 객관성을 검증할 필요가 있다고 판단된다. 본 연구에서는 노르웨이 NSTU에서 개발한 유사의 이송 및 확산해석 기능이 내장된 범용 소프트웨어인 SSIIM을 이용하였다. SSIIM(Simulation of Sediment movements In water Intakes with Multiblock)은 개수로 흐름 상태에서 유사 이동 및 하상 변동을 분석할 수 있도록 개발된 3-D 해석 프로그램이다. SSIIM은 수치해석 방법으로 유한체적법(Finite Volume Method)를 채택하였으며 Navier-Stokes equations을 통해 유체의 흐름을 해석한다. 입력 자료는 유입 유량($m^3/sec$), 유입 유사량(kg/sec), 유출부 수위 및 해당 Desander Structure grid 자료가 사용되며 해석 결과로 Desander 내 grid 별 유속, 수위, 유사 농도 변화 등을 제공한다. 본 연구에서는 SSIIM을 이용하여 제거 목표 유사 입경의 차집 효율(Trap efficiency)로 Desander의 적정 규모를 평가 할 수 있는 설계법을 제안하며 설계 단계에서 결정되는 최소 제거유사 입자와 차집 효율에 의한 Desander의 적정 규모 평가 분석을 파키스탄 A 프로젝트를 대상으로 수행하였다. 연구 성과로 (1)SSIIM을 통해 해석된 차집 효율을 기초로 Desander의 적정 규모를 계획할 경우 경험적 방식에 비해 설계의 객관성과 신뢰성을 제고할 수 있으며 (2)3-D 수치해석을 통해 grid 별 유사농도를 확인 할 수 있어 Desander 형상과 규모에 대한 평가가 가능하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.820-824
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• 2007

간선도로의 유입부 설계에는 도로 표면에 떨어진 강우만을 고려하여 빗물받이 간격, 형태 등을 결정하고 있으나, 현실적으로는 간선도로와 연결된 급경사 국지도로에서 횡방향 빗물받이 유입부로 유입되지 않는 유량이 간선도로의 침수를 가중시키고 있는 실정이다. 이러한 점들을 고려할 때, 침수피해에 의한 시민들의 재산을 보호하고, 불편을 덜어주기 위해 급경사 국지도로의 합리적인 배수시설이 필요하다. 그러므로 국지도로 조건에 따른 횡유입부의 설치간격, 적정크기 및 관리 방안을 마련하여 빗물 배제 능력을 향상시킴으로써 도시 홍수피해의 경감대책을 수립하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 합리식을 이용하여 우수유출량을 계산하고, 횡유입부의 차집효율 실험을 통하여 산정된 국지도로의 단위 폭(1m)당 차집유량을 이용하여 횡유입부의 설계 방법을 제시하였으며, Excel을 이용하여 간략하게 프로그램화 하였다. 제시된 설계방법은 실무에서 국지도로 경사의 변화를 고려한 횡방향부의 설계에 사용가능하리라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.251-251
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• 2018

도로설계기준(2012)에 따르면 노면 배수시설은 측구, 집수정, 배수관, 배수구(빗물받이, 맨홀) 등으로 구성되며 중앙분리대 배수에서 구조가 방호벽일 경우 원칙적으로 집수정과 종배수관, 횡배수관을 설치하여 노면수를 배수한다. 최근 기후변화에 따른 국지성 집중호우로 교량 배수시설의 배수능력 부족으로 교량의 노후화, 노면의 체수와 수막현상을 야기한다. 교량 설계 시, 교량의 외관은 점배수에 의한 배수불량으로 막힘부에서의 식물생육, 부식, 배수구의 오염 등으로 심미성에 악영향을 미치고 있다. 따라서 국토교통부 도로 배수시설 설계 및 관리지침에서는 기존의 집수정으로 유도하여 배수하는 점배수 형태에서 우수의 지체시간을 저감하기 위해 배수구로 즉시 배수되어 배수 효율을 증가시켜주는 선배수시설을 권장하고 있다. 그러나 선배수 구조의 일반적인 내용만을 기술하고 있으므로 보다 상세한 설계기준이 필요하다. 또한 국내에서는 교면 배수를 위한 횡배수구의 배수능력에 관한 설계 개념은 미국의 빗물받이 설계 개념을 그대로 적용하고 있어서 교량 배수시설의 배수능력 증대를 위한 수치 및 수리실험에 관한 기술적인 자료가 부족한 실정이다. 따라서 도로의 흐름해석 및 선배수를 위한 측구 횡배수관의 흐름개선에 관한 구체적인 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 배수로 전반의 유향 분석 및 횡유입관 유입부에서의 상세한 흐름해석과 통수능력을 분석하기 위해서는 수리실험을 통한 연구가 필요한 실정이다. 그러나 최적 횡배수관의 형상 및 간격 설정에 대한 수리실험의 물리적 및 시간적 한계를 극복하기 위해 Fluent 모형(Ansys Workbench 13.0)을 활용한 수치모의를 수행하여 모형의 적용성을 검토하였다. 다상유동 해석을 위해 VOF(Volume of Fluid)방법을 적용하였고, 수치해석 방법으로는 비정상류, 난류 모형으로는 standard ${\kappa}-{\varepsilon}$모형을 적용했다. 도로 형상에 따른 우수유출량을 비교 분석하기 위하여 횡경사는 2%로 고정하고 종경사를 2%로 선정하여 수치모의를 통한 배수능력을 분석하고 설계에 직접적인 적용성을 검토하였다. 횡배수관의 간격변화 및 배수공의 위치 변화 등에 따른 차집량을 분석하였으며, 개략적인 수리실험 결과와 수치모의의 차집율을 비교 및 분석하여 Fluent 모형의 적용성을 확인하였다. 또한, 횡배수관의 유입부에서의 유속 변화 및 유출부에서의 유속이 모의가 가능하므로 배수시설에서 보다 정확한 흐름 해석이 가능하여 보다 적정한 배수능력 분석이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권6호
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• pp.654-660
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• 2006

본 연구에서는 대전천에 위치한 오정천지역의 소유역을 대상으로 CSOs 배출특성에 관한 모델링을 실시하였다. SWMM을 이용하여 대상유역에서 $2001{\sim}2004$년까지의 연간 유량, 수질, 및 부하량 변화에 대하여 모의를 실시하였다. 모의결과에 의하면, 강우에 의해 발생된 SS 유출부하량은 강우가 집중되는 $7{\sim}8$월에 가장 높게 나타났으나, 이때 강우의 증가에 비하여 부하량의 증가는 크지 않았는데 이는 강우가 잦은 $7{\sim}8$월에는 짧은 건기일수로 인하여 유출수의 SS농도가 낮아졌기 때문이다. $2001{\sim}2004$년 동안의 유량과 수질을 기초로 유출부하량을 산정한 결과 SS가 연간 하천에 미치는 부하량은 건기에 9.3%, 우기에 90.7%로 우기시에 미치는 영향이 매우 큰 것으로 나타났다. 우기시에 우수토실에서 월류를 통해 유출되는 CSOs는 38.4%, 차집관거로 차집 되어 하수처리장 방류구를 통해 방류되는 부분은 61.6%로 산정되었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.631-633
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• 2018

국내 하수처리장의 수질기준이 강화되고 하수처리량이 지속적으로 증가하면서 하수처리장이 수용할 수 있는 처리용량의 한계와 이에 따른 관리 비용이 급격하게 증가하고 있다. 이러한 문제들을 개선하기 위한 다양한 방법들이 시도되고 있으나, 열악한 하수 환경과 높은 처리 비용 등으로 인하여 많은 어려움을 겪고 있는 것이 현실이다. 본 논문에서는 하수처리장으로 유입되는 하수를 오염도에 따라 하수량을 제어함으로서 하수처리장으로 유입되는 부하를 경감하여 하수 처리 비용을 줄이고, 환경 오염을 최소화 할 수 있는 친환경 하천 생태계 보존을 위한 IoT 기반 하수정보화 플랫폼을 제안하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.514-514
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• 2016

최근 도시화가 도시의 물순환에 미치는 영향을 최소화하기 위한 저영향개발에 대한 연구가 많아짐에 따라, 기존 도시의 미관개선과 비점오염원의 유입을 사전에 차단하기 위하여 다양한 제품들이 개발되고 있다. 기존의 벤치플륨관을 개선하고자 개발된 환경반구형수로관은 프리캐스트(Precast)콘크리트 제품으로 상부에 투수구를 통해서 빗물이 유입되도록 제작된다. 투수구에는 플라스틱 필터가 적용되며 빗물만 배제하여 배수 시키토록 고안되었다. 플라스틱 필터는 폐PVC 스크랩을 재활용하여 제작되며 제품표면은 다양한 재료로 마감하여 콘크리트 노출면을 최소화 하였다. 빗물이 투수구를 통해서 유입되기 때문에 원활하게 빗물을 차집하여 배수 할 수 있는가에 대한 수리성능을 검토하기 위한 수리실험을 수행하였다. 최대허용우수유입량은 실제 환경반구형수로관에 적용되는 필터와 마감재료를 적용하여 쇄석필터층의 두께의 변화가 환경반구형수로관의 배수성능 미치는 영향을 검토하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.137-148
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• 2002

도시하천 하류부에서의 하상퇴적토 준설에 따른 수직개선효과를 검토하기 위해 유한차분법을 사용하여 목표년도 하수의 차집율에 따라 목표수질 달성에 대한 기여정도를 분석하였다. 도시를 관류하고 있는 11.2km의 하천구간내에 21개 지점을 선정하여 시추를 실시하였으며, 용출시험을 통한 하상퇴적토의 오염정도을 조사하였다. 하상퇴적토 준석에 따른 주요지점별 COD 변화를 갈수량, 저수량 및 평수량에 대해서 검토하였고, 그 결과 오염된 하상퇴적토의 준설이 수질개선에 미치는 효과가 비교적 큰 것으로 나타났다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권5호
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• pp.37-44
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• 2005

본 연구의 목적은 운동장, 주차장, 도로측면, 보도, 기타 주거시설 등의 우수 차집시설에 사용되는 콘크리트 구조물 의 침투능 확보를 위한 투수성 차집 구조물 개발에 관한 것이다. 본 연구결과 우수침투시설의 침투방식은 투수콘크리트를 이용한 방법과 투수공을 이용한 방법, 쇄석을 충진한 방법 모두 유사한 침투능을 확보할 수 있는 것으로 나타났으며, 침투시설의 현장설치시 지반의 조건, 지하수위, 주변 건축물의 영향, 과거의 침수이력, 적용 기능한 침투 시설 등에 대하여 종합적인 검토가 필요함을 알 수 있었다. 침투시설의 유출저감효과를 검증하기 위하여 실험 대상 지역내에 현장 설치하였으며, 침투통과 침투트렌치를 연계한 현장적용 결과 강우량 24 mm 일 경우 89%, 12 mm 일 경우 93%, 140 mm 일 경우 51%, 64 mm 열 경우 75%, 54 mm 일 경우 80%의 유출저감효과가 있는 것으로 나타났다. 일정 강우까지는 강우량이 증가할수록 침투량이 증가하였으며, 일정 강우량 도달시 침투량이 급격히 줄어드는 것을 확인하였다. 침투량은 지반조건, 시공조건, 이전 강우간격 등과 밀접한 관계가 있으며, 향후 장기간의 모니터링을 통하여 정량화 하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.451-451
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• 2018

박층류 자연정화공법은 수로의 폭을 넓히고 수심을 낮추어 박층류를 조성하고, 이를 이용하여 하천을 정화하는 공법이다. 박층류가 조성되면 낮은 수심에서 상대적으로 느린 유속 조건이 형성되며 이 때 박층부에 침전된 오염물질은 자갈층 표면에 형성된 생물막에 의해 산화 분해되어 제거된다. 박층류에 의한 오염물질 제거는 생물막의 형성, 생물 산화를 위한 용존산소량 등이 중요한 인자로 작용하며, 박층부를 조성하기 위해서는 수심 10 cm, 유속 30~50 cm/s 의 조건이 적절하다. 본 연구에서는 박층류에 의한 자연정화 성능을 평가하기 위하여 용인시 오산천 일부 구간 고수부지에 사석자갈을 이용한 박층류 자연정화공법이 적용된 차집수로를 설치하고, 오산천으로 유입되는 농수로의 물을 공급하여 오염물질의 농도 변화를 측정하였다. 측정된 항목은 T-N, T-P, COD, DO 등이며, 측정 결과 박층류 자연정화 수로를 유출부에서의 오염물질의 농도가 유입부에서보다 저감되는 것을 확인 할 수 있었다.