• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• 제19권5호
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• pp.457-466
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• 2007

The effect of depth correction in the coastal sea has been investigated through a series of tide simulations in the area of $115{\sim}150^{\circ}E,\;20{\sim}52^{\circ}N$ of northwestern Pacific with $1/12^{\circ}$ resolution. Comparison of the solutions varying the minimum depth from 10m to 35 m with the 5m interval shows that the amplitude accuracies of $M_2,\;S_2,\;K_1$ tide using the minimum depth of 25 m have been improved up to 42%, 32%, 26%, respectively, comparing to those using the minimum depth of 10m. The discrepancy between model results using different minimum depth is found to be up to 20 cm for $M_2$ tidal amplitude around Cheju Islands and the positions of amphidromes are dramatically changed in the Bohai Sea. The calculated ARE(Averaged Relative Error) values have been minimized when the bottom frictional coefficient and the minimum depth is 0.0015 and 25 m, respectively.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.180-180
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• 2011

하천의 정상적인 기능 및 상태를 유지하기 위하여 필요한 최소유량을 의미하는 하천유지유량은 하천수질보전, 하천생태계보호, 하천경관보전, 염수침입 방지, 하구막힘 방지, 하천시설물 및 취수원보호, 지하수위 유지 등을 감안하여 산정하게 된다. 하천유량 변화는 하천내 동 식물에 영향을 미치며, 특히 고등 생물인 어류의 서식처, 산란장소 및 산란조건 등은 유량 및 수위변화에 민감하게 반응하므로 하천구간별 어류의 서식처 유지에 적절한 수심, 유속 등 수리 조건을 제공할 수 있는 유량을 산정하게 된다. 국내에서는 90년대 후반부터 생태계를 고려한 하천유지유량 개념이 도입되었으며, 어류의 적절한 수생 서식환경 평가를 위해 주로 유량 점증 방법론(IFIM, Instream Flow Incremental Methodology) 개념에 입각한 물리서식처 모형을 이용한 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 낙동강수계 13개 지점을 선정하여 어류상 조사를 실시하여 어류의 물리서식처 모형과 수심-유속-유량 관계곡선을 이용한 간단법을 이용하여 생태계 보전을 위한 필요유량을 산정하였다. 어류 물리서식처 모형으로는 어류서식환경 평가에 가장 광범위하게 이용되고, 생태적 특성을 반영할 수 있는 유량점증방법론의 PHABSIM(Physical HABitat SIMulation) 모형을 선택하였다. 현장 모니터링 및 문헌조사를 통해 각 지점별 대표어종을 선정하고, 유량, 수심, 저수로 하천단면, 하상재료와 같은 수리특성을 조사하고, 선정된 한계단면에 대한 유량측정을 실시하였으며, 수심-유속-유량 관계곡선을 통하여 각 지점의 대표어종이 서식할 수 있는 최소유량을 산정하였다. 또한 지점별로 서식처 적합도 지수(HSI, Habitat Suitability Index)와 가중가용면적(WUA, Weighted Usable Area)를 산정하였으며, 이는 PHABSIM 모형의 적용에 이용되었다. 물리서식처 모형과 간단법 적용결과를 비교해본 결과, 모든 지점에서 물리서식처 모형 적용결과가 간단법에 비해 크게 산정되었는데, 이는 간단법이 성어기 서식에 필요한 최소 수리조건을 선택하였지만, PHABSIM의 경우 성어기 어류서식의 최적 수심 및 유속을 이용하여 가중가용면적을 산정하기 때문인 것으로 판단된다. 어류서식과 관련된 많은 관련 데이터가 축적된다면 어류서식처에 맞는 최적의 생태유량을 보다 정확하게 산정할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.80-80
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• 2021

2020년은 장마와 태풍으로 인해 중부 및 남부지방에 폭우가 발생하여 강남역을 비롯한 지하철 역사와 지하 주차장 등 많은 지하시설이 침수되었고, 부산에서는 침수된 지하차도에 진입한 차량의 운전자가 사망하는 등의 사고가 발생하였다. 지하에 설치된 시설들은 침수가 발생할 경우 대부분 출입구를 통해 유입되는 물을 거슬러 대피해야 하므로 낙상과 그로 인한 익사 등 자칫 큰 인명피해를 초래할 수 있어 특별히 주의할 필요가 있다. 대피 여부를 결정하고 그에 필요한 시간을 계산하기 위해서는 안전하게 대피 가능한 최대수심(한계수심)을 결정하는 것이 필요하다. 현재 한계수심을 제시한 여러 연구가 있지만 대부분 소수의 성인만을 대상으로 한 실험 결과이기 때문에 성별, 연령, 체중 등 다양한 유형의 사람을 고려한 대피방법 제시가 필요하다. 이에 본 연구에서는 실험 참가자의 유형(성별, 연령, 체중, 신장)에 따른 대피시간의 차이를 고려한 한계수심을 제시할 수 있도록 하였다. 총 308명이 실험에 참여하였으며, 이중 남성은 164명, 여성은 144명이었다. 참가자의 연령은 14세부터 75세까지이며, 신장은 최소 145cm에서 최대 187cm, 체중은 35kgf에서 110kgf 범위이다. 대피시간은 물이 흘러 내려오는 5.1m 길이의 계단을, 난간을 잡은 채 거슬러 올라가는 시간으로 설정하였으며, 계단 상층부의 수심이 30cm일 때와 40cm일 때(한계수심 조건), 2회 측정하였다. 또한, 측정이 종료된 후, '안전하게 대피 가능할 것으로 예상되는 수심'을 선택하도록 하여 참가자가 체감한 실험 난이도를 간접적으로 확인하고 향후 연구에 활용할 수 있도록 하였다. 수집된 자료를 분석한 결과 여성의 경우 수심 30cm와 40cm의 평균 대피시간이 4초 정도의 차이가 나타났으나, 남성의 경우 유의미한 차이가 나타나지 않았다. 또한 '안전하게 대피 가능할 것으로 예상되는 수심'에 대한 답변으로 다수가 실험의 최대 수심 조건인 40cm 이상을 선택하였다. 이와 같은 결과를 보아, 실험의 난도가 높지 않았다고 예상할 수 있으며, 그 원인은 참가자의 안전을 고려해 실험 조건을 난간을 잡은 채 보행하도록 설정한 것이 한계수심을 증가시키는 결과를 가져왔다고 볼 수 있다. 유형에 따른 대피시간의 차이를 분석하기 위해서는 실험의 한계수심 조건을 높이거나, 난간을 잡지 않고 보행할 수 있도록 안전장치를 추가하는 등, 실험조건의 변화가 필요할 것으로 판단되며, 추가적으로 난간을 잡은 채 보행하는 것이 한계수심을 얼마나 높일 수 있는지에 대한 검토를 통하여 정량적인 대피가능 시간을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 한국항해항만학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.45-47
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• 2019

과거 국내의 선사들의 주력선대는 8,000TEU급 이었으나, 현재 10,000TEU급 이상 선박의 대형화가 추세이다. 부산항 신항의 경우 2006년 1월 개항당시 4,000~7,000TEU급선박을 대상으로 수심 15m로 항만을 건설하였다. 10,000TEU급 이상의 선박이 안전하게 기항하려면 수심이 최소 16m 이상 확보되어야 하며, 이에 세계적인 컨테이너선 대형화에 발맞춰 수심 17m까지 증심준설 공사를 추진하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 조류관측 자료를 토대로 부산항 신항 1-2단계 증심준설에 다른 부산신항만 해역의 하계조류 특성변화를 파악하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.158-158
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• 2011

천수방정식과 같은 쌍곡선형 미분방정식의 불연속 해에 대한 Riemann 해법은, 1950년대 말 공기동역학 분야에서 S. K. Godunov의 선구적인 시도 이후, 다양한 영역에서 성공적으로 적용되고 있다. 당초 제안된 해법은 공간에 대해 1차 정도였으나, 2차의 정도를 얻을 수 있는 기법이 1970년대 말 B. van Leer에 의해 제안되었으며, MUSCL로 불린다. 서로 인접한 격자의 보존변수가 고려된 경사가 도입되어 두 격자에 의해 공유되는 변의 좌 우에서 선형으로 보존변수가 재구축되는 MUSCL은 제한자와 함께 이용될 때, 구조 격자 체계에서 비교적 단순하면서도 효과적인 적용성이 입증되었다. 그런데, 이 기법을 2차원의 비구조 격자 체계에 적용하는 경우, 인접한 모든 격자의 보존변수를 고려한 평면의 경사를 결정해야 하는 어려움이 따른다. 특히, 삼각형 비구조 격자에 적용할 경우 최적의 평면을 결정하기 위해 Green-Gauss 적분식이나 최소-자승법 등을 이용하게 된다. 이에 비해, 2010년 T. Buffard와 S. Clain이 제안한 다중경사 기법은 격자의 각 변에서 경사가 각각 결정되는 방법으로 계산량이 많은 Green-Gauss 적분식이나 최소자승법을 피할 수 있는 장점이 있는 것으로 알려져 있다. 정확해가 알려진 두 경우에 대해 몇 가지 제한자를 적용한 결과를 1차 정도의 해와 함께 비교하였으며, superbee 제한자에 의한 결과가 우수하였으나, 희유파와 충격파가 맞닿는 곳에서 수치 분산이 나타났다. minmod 제한자의 결과가 대체로 무난하였으며, 이를 2차원 댐 붕괴 문제에 적용하여 1차 정도의 해와 비교하였다. 마찰이 없고 초기 수심이 댐 상류에서 10 m, 하류에서 5 m로서 물이 차 있는 경우, 1차 정도의 해에서 나타나는 수치 소산이 2차 정도에서는 발생되지 않았다. 댐 하류에서 초기에 수심이 영으로 바닥이 드러난 경우에서 마찰의 영향을 검토하였다. 마찰이 있는 경우, 마찰 경사 항의 Manning 계수를 0.04로 두었으며, 마찰에 의한 영향이 잘 드러났다. 수심이 50 mm 보다 작은 경우에는 마찰을 적용하지 않았다. 이 연구는 환경부 '차세대 핵심환경기술개발 사업'의 지원에 의한 것이다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권4호
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• pp.560-566
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• 2010

Port of Samcheonpo, designated as a Trading Port, is constructing New Port for the increase in trade and the requirement of maritime safety is growing. To meet these requirement for maritime safety, hydrographic surveying around south sea area of Samcheonpo using Multibeam Echo Sounder(MBES), DGPS etc was conducted. In this study, major item of hydrographic surveying such as sounding data was acquired and analyzed depth data comparing with vertical uncertainty in the special publication for hydrographic minimum specification published in Feb, 2008 by International Hydrographic Organization. By analyzing the depth data with 3 steps procedure, the port and starboard beam by removing the outskirts of the data processing could improve the efficiency and accuracy. The error of south sea were about 0.2m and the upper central part of the error were within 0.2m. Depth data of the study area are included in the 99% of 1st order and satisfied with a 100% tolerance of special order based on the international hydrograhic survey standard. This study will be a good case to support efficient decision-making for safe navigation, coastal management.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.384-384
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• 2015

우리나라에 처음으로 건설된 경인운하는 한강과 서해를 잇는 길이 18km로 건설되었다. 이로 인해 한강과 서해에서 해수와 담수가 유입되고 유출되면서 매우 복잡한 수체 거동특성을 나타내고 있다. 특히 서해에서의 유입은 조위로 인해 유입량이 매일 변화하며 해수와 담수 간 비중차이로 인해 수심에 따른 거동특성도 상이하다. 따라서 본 연구에서는 수체거동특성을 조사하여 유수소통을 통한 수질관리에 활용하고자 한다. 수체의 거동을 조사하는 방법으로는 순간적인 유속을 조사하는 방법과 장기간 거동을 조사하는 방법이 있는데 본 조사에서는 부이를 이용하여 장기간 수체의 거동을 조사하였으며, 이 결과를 활용하여 EFDC모델을 적용한 모의를 실시하였다. 수체 거동조사는 2013년과 2014년에 걸쳐 주요지점에서 수심별로 수행하였다. 2014년 2월 18일에 아라마루 지점에서 수심 1m와 3m 지점에서 조사를 실시하였다. 이 기간 중 한강의 유입량은 최소 $5.2m^3/sec$, 최대 $14.2m^3/sec$을 나타냈고, 서해 유입량은 갑문의 유입과 배수문의 유출입량을 더하여 최대 $274.6m^3/sec$를 나타냈으며, 서해 유출량은 $136.9m^3/sec$으로 나타났다. 수심 1 m에서는 해수의 유입과 유출량에 의해 뚜렷한 유속의 변화를 확인할 수 있으며, 유출시 최대 유속은 38.5 cm/sec이고, 유입시 최대 유속은 49.3 cm/sec로 나타났다. 수심 3 m에서는 해수의 유입과 유출량에 의해 뚜렷한 유속의 변화를 확인할 수 있으며, 유출시 최대 유속은 34.4 cm/sec이고, 유입 시 최대 유속은 40.0cm/sec로 나타났다. 다양한 상황에 대한 운하수체의 유속 특성을 산정하기 위하여 수리모델을 적용하여 모의를 실시하였으며 한강에서 유입된 수체가 서해에 도달하는 시간을 산정해 보았다. 모의 조건은 2014년 5월 12일부터 22일까지의 유량조건을 경계조건으로 하였으며, particle tracking의 시작지점은 경인아라뱃길 김포터미널 지점 표층 1m를 대상으로 하였다. 모의 결과 김포터미널의 수체가 인천갑문에 도달 하는데 약 6.3일이 소요되는 것으로 산정되었다. 이는 유출입량 변화에 따라 달라지므로 향후 보다 다양한 조건에서 모의를 실시하여 수질관리에 활용할 수 있는 다양한 자료를 제공할 수 있을 것으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.92-92
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• 2017

본 연구에서는 수치모델을 이용하여 대하천서 발생되는 조류의 공간적 농도 분포를 예측하였고, 현장실험을 통해 모델을 검증하였다. 국내하천은 다수의 지류가 본류로 유입됨에 따라 오염물질의 생산과 공급이 지속적으로 발생하고, 하천의 유로연장과 하폭에 비해 수심이 낮은 지형학적 특성을 지닌다. 따라서 지류 유입 이후 발생되는 조류의 거동 특성을 분석하기 위해 수심 적분된 2차원 이송-확산 모델을 사용하였다. 광합성 성장을 이루는 조류의 성장속도 계산을 위해 영양염류, 수온, 일사량과 수심 등을 변수로 하는 성장속도 함수들을 위의 모델과 결합하였다. 본 연구의 대상구간은 낙동강과 금호강 합류부를 포함한 강정고령보 하류 약 9.2 km 구간으로 모델 검증을 위한 현장실험을 수행하였다. 2차원 이송-확산 모델의 입력 값인 유속 및 수심을 계산하는 수리동역학 모델 검증을 위해 미국 Sontek사의 M9을 이용하여 낙동강과 금호강 각각 32개, 12개 측선에 대하여 수리량을 측정하였다. 수리량 측정결과, 금호강과 낙동강의 평균 유량은 각각 $240m^3/s$, $60m^3/s$로 측정되었고 측정된 유량을 모델의 상류단 경계조건으로 사용하여 측정 유속 및 수심과 유사한 결과를 모델로부터 취득할 수 있었다. 조류 농도 측정을 위해 독일 bbe사의 AlgaeTorch 10을 사용하였으며, 수리량 측정과 동일한 측선서 총 조류 세포수(cells/ml)를 측정하였다. 농도 측정결과, 하류로 내려감에 따라 조류의 농도가 증가하는 경향이 나타났고 금호강 합류 후 최대농도는 측정구간 최하류 우안서 4,460 cells/ml로 나타났다. 주 흐름이 발생하는 하천 중앙부에 비해 유속이 느린 하안서 상대적으로 높은 농도가 측정되었으며, 이와 같은 경향은 하류로 내려감에 따라 강하게 나타났다. 측정된 조류 농도를 이용한 2차원 이송-확산 모델 검증결과, 합류부 최상류 측선서 MAPE = 10.5 %의 최대오차가 발생하였고 최하류 측선서 MAPE = 6.7 %의 최소오차가 발생하였다. 인과 질소와 같은 영양염류의 농도가 높고 횡 방향 수온 분포가 균일한 대상구간의 특성상 영양염류 함수와 수온 함수로부터 계산된 성장속도 가중치 범위는 각각 0.8~1.0, 0.91~1.09로 공간적 변동성이 크게 나타나지 않은 반면, 수심을 변수로 하는 일사량 함수의 성장속도 가중치 범위는 0.05~1.00으로 상대적으로 매우 높은 공간적 변동성이 나타났다. 수심이 4 m 이하인 하천 양안서 0.8 이상의 가중치가 나타났으며, 수심이 7 m 이상인 하천 중앙서 0.4 이하의 가중치가 나타났다. 본 연구의 수치모의 결과, 수리동역학 모델로부터 계산된 수심이 모델 결과 값에 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• Tunnel and Underground Space
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• 제17권1호
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• pp.1-8
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• 2007

In Norway, about 30 subsea tunnels have been constructed over the last 20 years. The minimum depth of 17 subsea tunnels is 56 m and rock cover are between 23 and 49 m. As the project areas for subsea tunnel are covered by water, special investigation techniques need to be applied and the investigation results are more uncertain than that of most conventional tunnel projects. The indefinite potential of water inflow and the salinic character of ingress water represent considerable problems for tunnel equipment and rock support materials. The least stable conditions are represented by major faults or weakness zones containing heavily crushed rock and clay gouge. This paper introduces the Oslofjord subsea tunnel project including minimum rock cover requirement, risk of water inflow, investigation costs, construction costs, and traffic & operation costs.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.83-83
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• 2022

여러 분야의 연구자들이 지진해일의 위험에 대한 경각심을 가지고, 지진해일의 발생, 전파 그리고 수리현상을 해석하기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 해안지역에서 직접적인 피해를 입히는 지진해일의 충격파, 처오름, 월파, 침수 등에 관한 연구에 유사한 파형 특성을 가진 고립파를 많이 사용한다. 고립파는 비선형성과 분산이 균형을 이루는 가정에서 Korteweg-de Vries(KdV) 방정식을 만족하는 안정적인 이론파이다. 고립파의 파형분포는 수심에 의해 결정되고, 일정 수심 이상에서는 지진해일을 대신해 사용할 수 있다. 그러나 수심이 낮은 천해에서는 주기와 파장이 비현실적으로 짧아짐으로 지진해일을 대신하기에는 무리가 있다. 본 연구에서는 지진해일의 처오름 특성을 분석하기 위한 1:20 불투과성 경사면이 포함된 수치파동수조를 구성한다. 먼저, 일본 NOWPHAS(Nationwide Ocean Wave information network for Ports and HArbourS)의 관측자료를 이용하여 2011 동일본 지진해일과 고립파의 파형분포를 비교한다. 그리고 다양한 파형의 지진해일 생성할 수 있게 개발된 조파방법을 수치파동수조에 도입하여 수치해석을 수행한다. 수치해석결과, 지진해일의 처오름 높이가 고립파에 비해 최대 1.8배, 최소 1.13배, 평균 1.56배 증가한다.