• 한국방재학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.143-150
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• 2011

도시 우수 배수 시스템에서 우수 관거는 개수로 흐름 상태로 가정하여 설계되었기 때문에 맨홀에서의 에너지 손실은 일반적으로 중요하게 고려되지 않았다. 그러나 과부하흐름에서 에너지 손실은 관거의 배수능력을 저하시켜 도심지역의 침수피해를 가중시키는 요인이 된다. 그러므로 과부하 사각형 맨홀 내에서의 수두 손실을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 FLUENT 6.3 모형을 이용하여 과부하 사각형 합류맨홀에서의 흐름특성을 모의하고 맨홀 내 손실수두의 변화를 계산하여 손실계수를 산정하였다. 또한 실험결과와 수치모의 결과를 비교 및 분석하여 사각형 맨홀에서의 손실계수 산정에 FLUENT 6.3모형의 적용성을 확인하였다. 맨홀 폭(B)과 연결관경(d)의 비(B/d)에 따른 손실계수를 산정하였다. B/d가 증가할수록 사각형 합류 맨홀에서의 손실계수는 증가하였다. 중간 단차 맨홀에서 단차 변화에 따른 손실계수의 변화를 산정하였다. 단차가 5 cm이상 증가하면 맨홀 내 수심과 손실계수가 점진적으로 증가하였으므로 중간 맨홀에서의 적정 단차는 5 cm로 판단된다. 따라서 우수 관거 시스템의 여러 형태의 사각형 맨홀에서의 흐름의 변화 및 손실계수를 예측할 때, Fluent 6.3 모형은 사용 가능하리라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.245-245
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• 2017

하천 시설물은 홍수시 혹은 비상시 운영할 수 있는 경보시스템이나 관리지침 등의 마련이 필수적임에도 불구하고, 현재까지 가동보 시설물에 대한 비상시 운영 메뉴얼 및 경보시스템이 구축되지 못한 실정이다. 4대강 살리기 사업이나 하천정비사업과 같은 대표적인 하천관련 사업에서 단순한 하천 이 치수 목적뿐만 아니라 소수력 발전, 친수공간조성 등의 다목적 활용을 위하여 가동보 설치 사업이 다수 수행되었으며, 현재 국내 하천에 약 1,200여개의 가동보가 설치 운영되고 있다. 이와 같이 다목적 활용을 위하여 가동보의 수요가 급증하는데 반해, 각 설치 현장 상황에 적합한 가동보 운영지침이나 비상경보시스템이 구축되지 못한 실정이며, 적절한 지침 없이 관행적인 가동보 방류로 인한 물놀이 안전사고나 인명피해가 속출하고 있는 실정이다. 2012년 11월에는 하천 제수변 공사를 위해 전주천에 설치한 가동보를 임시적으로 방류하였는데, 하류측의 안전을 확인하지 않고 관행적으로 가동보를 방류하였고, 경보시스템의 부재로 인하여 가동보 하류측 징검다리를 건너는 유치원생들이 급류에 휩쓸리는 사고가 발생하였고, 최근 2014년 5월에는 수원시에 위치한 원천저수지 여수로 둑에 설치된 가로 34m 높이 1.6m 크기의 가동보가 공기압축기의 오작동으로 인하여 보 높이가 낮아지면서 약 30분 원천저수지 하류의 원천리천에 갑자기 무리 불어나 산책로가 침수되고 인근에 산책하던 주민들이 휩쓸려 떠내려가는 사고가 발생하였다. 해외에서도 가동보 운영 미숙으로 인하여 인명사고가 발생하는데, 2008년 11월 호주에서는 하류측 상황 점검이나 경고 방송 없이 가동보를 도복시켜 4살 여아가 급류에 사망하는 사고가 발생하였다. 국외의 경우에는, 상류측 홍수 수위나 하류측 역류 수위를 조절하기 위하여 가동보의 높이를 제어하는 시스템을 구비하고 있지만 이러한 시스템 역시 단순한 수위조절 기능으로서 가동보의 방류량을 제어하지 못하는 실정이다. 가동보를 운영하기 위한 조작시스템은 국내의 경우, 조작실의 조작판넬을 이용하여 가동보의 기립/도복 조작이나 원격 조작 기능과 같은 단순기능만을 구비하고 있어 가동보 방류시 하류측의 범람 피해를 야기하고 있다. 본 연구에서는 가동보 방류에 의한 하류측 범람 피해를 최소화하기 위하여 (1)가동보 도복에 의한 방류량 산정 알고리즘을 개발하고, (2) 방류량에 따른 하류측 수위상승 범위 예측 기법을 개발하고, (3) 가동보 도복 속도를 제어하는 방류량 제어시스템을 개발하고, (4) 가동보 방류에 의한 비상경보시스템을 개발하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.15-22
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• 2022

본 연구는 국내 대표 암석의 팽윤성을 관찰하고 암석의 풍화와 관련하여 시험법의 활용과 선행 분석의 개선점을 제시하고자 한다. 국내 고속도로 시공현장에서 지반조사를 위해 획득한 시추코어를 대상으로 스웰링시험 및 분석하였다. 연구 시험용 암종의 선정은 암석의 분류기준과 분포면적을 고려하였으며, 화성암은 화강암을 선정하였고 퇴적암은 사암과 이암을 선정하였다. 변성암은 편암과 편마암을 선정하였다. 암석의 흡수팽창지수를 결정하는 방법은 ISRM과 한국암반공학회 표준암석시험법(2005) 중 "암석의 시료채취와 시험편 제작 표준법"에 제안된 방법을 이용하였다. 팽창변위의 측정을 위한 시편은 높이 10cm, 지름 5cm의 원주형 이었다. 이에 수직되는 단면에 대해 흡수팽창변형률을 측정하였으며 단면 방향의 변형률은 팽창 방향의 길이를 보정하였다. 본 연구의 스웰링에 의한 풍화민감도 분석 시험 결과, 최대팽창변위보다 변화율이 암석의 팽윤성 판단에 효과적임을 알 수 있었다. 기존 스웰링분석법은 팽창변위의 최고점(최대팽창변위)을 이용하여 풍화민감도를 평가하고 있으나 암반등급별 구분이 불명확하므로 침수시간에 따른 팽창변위의 변화율(기울기)을 이용하는 것이 타당하다. 암반등급외 암석의 등방성과 이방성의 구분, 암종별 장축과 단축의 팽창변위(차이)를 활용한 풍화 특성의 판별이 필요하다. 풍화변질과 단층변질을 구분한 실험이 필요하며 이를 위해 선행적으로 구성 광물의 정량 분석이 필요하다. 또한, 화학적 풍화 단계의 팽창변위 분석을 통한 암종별 장기풍화 예측기술이 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.368-368
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• 2020

최근 초대형화 되어 나타나고 있는 이상홍수와 지진 등에 의한 저수지 붕괴와 같은 대규모 비상상황 발생으로 하류지역 주민의 생명과 재산의 피해가 발생하고 있다. 국내의 경우 1996년 이후로 지속적으로 발생하고 있는 이상홍수로 인해 1998년에는 40개,1999년에는 5개의 소규모 저수지가 붕괴되었으며 최근 2013년과 2014년에도 저수지가 붕괴되는 상황이 발생했다. 댐붕괴의 원인은 구조물의 자연적 노화, 극심한 강우나 홍수, 지진, 제체전도, 파이핑, 침윤발생, 월류 및 파랑 등에 의한 자연적 상황 등이 요인이 될 수 있으며, 시공결함, 사고 또는 전쟁과 같은 인위적인 요인으로 발생할 수도 있다. 과거에 설계 및 시공기술이 부족하였거나 경제적인 이유로 부실하게 건설되어 있는 댐이 세계적으로 산재되어 있어 잠재적인 위험을 상당수 내재하고 있는 실정이다. 본연구는 댐의 점진적인 파괴에 의해 발생하는 유출수문곡선을 구하고 파괴의 성질을 예측 및 홍수파를 수리학적으로 추적하기위해 BREACH 모형과 DAMBRK 모형을 사용했으며 극한홍수(PMF)조건과와 최대지진발생(MCE)조건을 적용하여 원주시 관내 저수지 붕괴 모의 시나리오를 구축했다. 저수지 붕괴에 따른 유출수문곡선을 유도하기 위해서 본 연구에서는 기존의 EAP보고서 자료를 참고하여 붕괴지속시간, 붕괴부 평균폭, 붕괴부 측벽면 경사의 변화에 따라 다양한 모의를 수행함으로써 발생되는 붕괴부 유량 수문곡선을 도출하여 각각의 조건들이 붕괴파 형성에 미치는 영향에 대한 분석을 실시하였다. 그 결과 저수지의 붕괴시 첨두유출량에 민감한 영향을 주는 인자는 붕괴지속시간과, 붕괴부 평균폭으로서 이들 값이 붕괴유출량 변화에 많은 영향을 주는 것으로 나타났다. 최대지진발생(MCE)조건 해석결과 홍수류의 범람으로 인해 홍수파가 하류측으로 진행할수록 완만히 감소하며, 하천 중·상류부 인근 제내지로 홍수류의 범람이 발생하는 것으로 검토되었으며, 극한홍수(PMF)조건 해석결과 최대지진발생(MCE)조건과 같이 홍수파가 하류측으로 진행할수록 완만히 감소하는 특성을 보이며, 하천 전체 구간에서 인근제내지로 홍수류의 범람이 발생하는 것으로 검토되었다. 본 연구는 침수구역 피해규모 산정 및 비상대처계획도를 작성시 기초데이터가 되어 상황별 피해예상지역에 대해 응급행동요령, 주민대피계획비상대처계획을 수립하여 지역 주민생활에 안정을 기여하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권6호
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• pp.699-708
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• 2023

원자력 발전소는 안전하게 운영될 수 있도록 설계단계에서 자연재해를 포함한 예상 가능한 모든 외부사건들이 고려되고 있다. 그러나 최근에 기후변화로 인해 설계를 초과하는 자연재해의 발생 가능성이 증가하면서 설계 당시에 예측하지 못했던 극한자연재해와 외부사건에 대해 세심한 검토가 요구되고 있다. 본 연구에서는 국내 원전 부지별 잠재적 극한자연재해를 선별하고자 하였다. 이를 위해서 원전 부지특성과 원전 부지별 외부재해로 인해 발생한 사건을 조사하고 분석하였다. 그리고 기존 문헌과 연구 자료를 조사하여 국내 원전 실정에 맞는 선별절차와 기준을 수립하였다. 본 연구에서 수립된 선별기준에 근거하여 원전 부지별로 정성적 선별을 수행하였고, 선별된 자연재해를 대상으로 정량적 선별과 현장실사를 통해 국내 원전 부지별 잠재적 극한자연재해를 선별하였다. 선별 결과, 폭우에 의한 내부침수 이외에도 강풍에 의한 풍압과 극한 공기압이 모든 부지에서 공통적인 잠재적 극한자연재해로 선별되었다. 그리고 고리부지의 경우 폭풍해일이 1순위의 잠재적 극한자연재해로 선정되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권12호
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• pp.955-967
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• 2023

미래 기후변화 현상은 농촌지역의 홍수 위험을 중가 시켜 농업의 지속 가능성과 식량 안보를 위협할 것으로 예견된다. 본 연구에서는 미래기후변화를 파악하기 위해 세 개의 GCM을 선정하여 RCP 및 SSP 시나리오 중 중간 및 극한조건을 각각 적용하여 미래 기후변화를 예측하였다. 충북 청주시 신대지구를 대상으로 미래 홍수 위험도를 평가하기 위한 수문 모델을 개발하였으며, 대상지구에서 발생했던 2021~2022년내 강우사상에 대한 시우량, 유출량 측정자료를 사용하여 수문 모델을 검보정 하였다. RCP와 SSP 시나리오에 의한 미래 기상자료를 활용하여 홍수 위험 정도를 비교 분석한 결과. 미래로 갈수록 극한 강우 발생가능성이 높아지는 경향을 보여, 2051~2100년 기간에 극한강우 발생 가능성이 가장 높게 나타났다. 대상지구에서 발생한 침수심이 700 mm를 초과하는 경우는 2015~2030년 기간에는 13~36%, 2031~2050년 기간에는 54~74%, 2051~2100년 기간에는 71~91%를 각각 차지하는 것으로 나타났다. 또한 RCP 시나리오 보다 SSP 시나리오에 적용한 미래 기후변화 조건에서 극한 홍수 발생 가능성이 더 높게 나타나는 것으로 평가되었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제48권3호
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• pp.192-199
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• 2024

연안에서 발생하는 월파는 고파랑에 의한 대표적인 자연재해 중 하나이며, 태풍 시 발생하는 월파는 연안침수의 주요 원인으로 작용한다. 최근의 연안역은 사회적·경제적 수요의 증가로 연안을 따라 주거지역 및 상업지역이 집중되고 있어 장기적인 해수면의 상승 및 태풍 빈도의 증가 등으로 인한 연안재해의 위험성이 지속적으로 지적되어 왔다. 지금까지 월파량은 주로 실내 수리모형실험을 통해 구조물의 마루 높이를 초과하는 수괴를 집수함을 통해 직접 수집하여 계측시간의 평균월파량으로 평가해 왔다. 본 연구에서는 실해역에서 발생하는 월파를 정량적으로 평가하기 위한 관측시스템의 개발을 목표로 월파고의 시간변동을 이용하여 개별 월파량을 추정하는 방법을 제안하였다. 우리나라 해안에 많이 설치된 사석경사제를 대상으로 수리모형실험을 수행하였으며, 월파 발생 시 구조물 마루에서 발생하는 범람유속을 장파유속으로 가정한 월파유량계수를 도입하고 월파고로부터 월파량을 예측하여 실험결과와 비교·검토하였다. 그 결과, 본 연구에서 도출된 월파유량계수를 월파고에 적용하여 월파량 추정이 가능함을 확인하였다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제16권2호
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• pp.70-80
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• 2011

연안 하구는 인위적인 개발압력이 상존하며 자연적인 변화에도 민감하게 반응하는 지역이다. 따라서 보존과 지속 가능한 이용을 위해서는 하구 생태계의 구조와 기능에 대한 이해가 필요하며, 인위적 혹은 자연적 변화에 어떻게 반응할 것인지를 아는 것이 필요하다. 하구 생태계 변화의 방향과 현 상태를 용이하게 판단하기 위한 노력의 하나로서 비오톱(biotope)과 하구 타입 분류(typology)를 이용하여 "생태 구역"을 정의하였다. 하구댐의 유무, 염분특성, 식생유무에 따라 16개의 생태 구역을 정의하였고, 고성만에 위치한 고성천 인근 4개 하구(배둔, 구만, 마암, 고성) 생태계에서 지형, 하상경사, 퇴적물 특성, 염분 구조, 식생 면적 등을 통해 생태구역 구분을 시도하였다. 고성천 인근 하구에는 총 16개 생태구역 중 7개가 구분되었다. 자연형 하천인 구만천, 마암천, 배둔천의 상류에는 NFB(natural, fresh, bare)가 나타나고 있으며, 기수 지역에는 NLV(natural, low salinity, vegetated)가 그리고 갯벌에는 NHB(natural, high salinity, bare)가 나타났다. 폐쇄형인 고성천의 경우 담수지역에는 CFB(closed, fresh, bare), 이후 하구쪽으로 CFV(closed, fresh vegetated)가 나타났다. 갈대가 넓게 서식하는 하구댐 안쪽지역은 CLV(closed, low salinity, vegetated)가 나타나며, 거산방조제 바깥쪽은 CHB(closed, high salinity, bare)가 나타났다. 고성천의 CHB와 CLV 지역은 방조제가 하구 생태계에 미치는 영향을 잘 보여주고 있다. 염분이 비교적 높고, 수심이 갚은 수로나 갯벌이 존재하던 CHB 지역이 하구둑에 의해 고염분 지역과 단절되면서 염분이 감소하고, 조석의 영향이 줄어들면서 침수가 줄고, 결국 갈대가 서식하기에 적합한 환경으로 바뀌게 되며, CLV로 바뀐 것으로 여겨진다. 국내의 여러 하구에 나타나는 생태구역을 데이터베이스화하여 각 생태구역의 출현 분포를 파악하는 것이 필요하며, 이러한 자료는 인위적, 자연적 변화에 의한 하구 생태계 변동을 예측하고 관리/대응 방안을 마련하는데 이용될 것이다. 생태구역 변화는 생태구조와 가능의 변화를 가져오기 때문에 생태계 역할 및 가치의 변화를 수반하며, 생태 구역 변화를 야기하는 사업의 타당성을 판단하는 근거자료로 이용될 수 있다.

• 한국습지학회지
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• 제6권3호
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• pp.107-118
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• 2004

우포늪 및 우포늪과 수문학적으로 연관된 토평천을 대상으로 관속식물상과 홍수시 유량 변화에 따른 식물종의 변화를 조사하였다. 본 조사에서는 우포 256종류, 목포 242종류, 사지포 265종류, 쪽지벌 177종류, 토평천 상류 201종류, 토평천 하류 180종류 등으로서 모두 86과 232 속 302종 42변종 6품종 등 총 350종류가 확인되었는데, 수생식물 36종류, 습생식물 96종류 및 육상식물 218종류였다. 수생식물을 생활형별로 분류한 결과는 정수식물 19종류, 부엽식물 6종류, 부수식물 4종류, 침수식물 7종류 등이었다. 우포늪에 분포하는 관속식물 중 법적 보호종 및 기타 보호 가치가 있는 식물로는 가시연꽃, 자라풀, 창포, 쥐방울덩굴, 물여뀌 등이었다. 조사 지역에 분포하는 귀화식물은 우포늪 27종류, 목포 25종류, 사지포 35종류, 쪽지벌 21종류, 토평천 상류 26종류 및 토평천 하류 24종류이며, 우포늪 전체로는 43종류였는데 이는 우포늪 전체에서 출현한 관속식물의 12.3%에 해당한다. 홍수시 유량 변화에 따른 식물종의 분포 변화 양상을 예측하기 위하여 장마 전 후를 중심으로 관속식물의 분포 현황을 조사한 결과 장마 전에는 165~244종으로서 총 299 종류였고, 장마 후에는 86~212종으로서 총 299 종류로서 6개 조사 지소 모두 장마 전의 분포 종수가 장마 후보다 많았으며, 전체 분포 종수는 장마 전 및 후 모두 299 종류로 같았다. 장마 전 및 장마 후를 기준으로 관속식물의 생활형별 분포 종수를 조사한 결과 수생식물, 습생식물 및 육상식물의 장마 전 분포 종수는 33, 83 및 183종류였고, 장마 후에는 29, 83 및 187종류였다. 그리고 수생식물의 경우 생활형별 분포 종수도 장마 전과 장마 후의 분포 상황에 큰 차이를 나타내지 않았다. 이와 같이 장마 전과 장마 후의 전체 분포 종수 및 생활형별 분포 종수에 큰 차이가 없는 것은 조사 지역에 분포하는 수생 및 습생식물들이 대부분 늪의 수위 변동에 적응된 종들이기 때문인 것으로 추정된다. 그러나 우포늪과 토평천의 습지가 훼손될 경우 각종 악영향이 예상된다.

• 한국습지학회지
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• 제1권1호
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• pp.29-44
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• 1999

습지생태계의 변화를 예측하고 적절한 보호 대책을 강구하기 위하여 경남 진주시 남강댐 상류의 습지에서 1997년 4월부터 1997년 11월까지 수생 및 습생 관속식물의 분포 및 군락 구조와 버들류의 생장 유형, 현존량, 양분 흡수량 등을 조사하였다. 분포하는 수생식물은 정수식물 27 종류, 부엽식물 4 종류, 부수식물 3종류, 침수식물 9종류 등으로 43종류이고, 습생식물은 241종류였다. 초본층에서 우점종은 여뀌였으며, 종다양도는 1.59~1.89이고 균등도는 0.87~0.96으로 매우 높았으며 군집유사도 지수는 0.35~0.83이었다. 관목층 및 아교목층에 분포하는 버들류(Salix spp.)는 선버들을 포함한 17종으로서, 조사지역에서 천이 초기의 개척식물로 추정되었다. 버들류의 단위면적 ($100m^2$) 당 밀도는 27.5개체이고, 수간에서 분지된 가지수가 개체당 평균 5.0개였다. DBH 분포는 2cm 미만의 유목과 함께 역J자형의 경사분포형으로서 자연적인 후계림을 기대할 수 있었다. 버들류의 단위면적 ($m^2$)당 기저면적은 $24.87cm^2$이고, 용적은 $12,008cm^3$였다. 조사지역 전체에서 버들류의 식물현존량은 12,894 ton으로서, 이는 $9,551ton/km^2$에 상당하는 양이었다. 버들류의 부위별 생물량 분포는 수간부 64.1%, 분지 및 소지 28.1%, 잎 7.8% 등으로서 수간부의 생물량이 가장 많았으며, 버들류에 흡수된 질소 및 인의 현존량은 각각 68,022 및 19,823 kg이었다. 습지대 식물군락을 이용하여 댐내 수질오염에 미치는 악영향을 감소하고 습지대 식물군락을 보존하기 위한 대책이 제시되었다.