• 자원환경지질
• /
• 제55권6호
• /
• pp.583-596
• /
• 2022

반구대 암각화의 암면은 접촉변성작용을 받아 혼펠스화된 암갈색 셰일이 주류를 이룬다. 이 암면은 일정 깊이의 풍화층을 형성하고 있으며 풍화층과 비풍화층은 광물 및 화학조성에 차이가 있다. 또한 암각화의 표면은 생물 및 화학적 풍화에 의해 전면에 걸쳐 담갈색으로 변색되었다. 비풍화층을 기준으로 색도를 측정한 결과, 풍화층에서는 백색 및 황색도가 증가하였으며, 색차(ΔE)는 5.54~36.89(평균 17.26)를 나타냈다. 암각화 표면의 풍화층에서는 비풍화층에 비해 CaO의 함량이 약 90% 감소하였으며 Sr도 같은 경향을 보였다. 특히 비풍화층의 공극률은 평균 0.4%이나, 풍화층에서는 25.0%로 산출되었다. 이는 방해석이 수분과 반응하며 용출되면서 표면으로부터 풍화층을 형성하기 때문으로 해석된다. 이를 근거로 X-선의 투과특성을 활용하여 암각화의 풍화심도를 모델링하면, 암면의 풍화심도는 대부분 1~2mm로 나타났다. 그러나 2mm 이상으로 분류된 영역은 주변의 풍화심도를 감안할 때, 최대 3~4mm 정도로 판단된다.

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

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.120-120
• /
• 2021

2020년 8월 7일부터 8월 8일까지 호우는 용담댐, 섬진강댐, 합천댐 하류 유역의 막대한 침수피해를 일으켰다. 이들 다목적 댐 유입량의 신뢰도 높은 모의는 홍수기 댐 운영 및 하류하천의 홍수 해석에 필수다. 여기서는 일 유출 모의 기반으로 개발된 ONE 모형을 10분 단위, 1시간 단위로 적용한 결과를 제시하고자 한다. 보통 홍수모의는 사상별로 실시하지만, 여기서는 1월1일부터 12월 31일까지 연속으로 모의한 결과에서 해당 홍수사상 결과를 제시하였다. 3개 다목적 댐의 홍수사상은 8월6일부터 8월 10일까지 5일간으로 설정하였다. 유역면적은 용담댐, 섬진강댐, 합천댐, 각각 930km², 763km², 925km², 총강우량은 각각 490.7mm, 451.9mm, 452.4mm, 첨두유입량은 10분 단위는 각각 4,872.7m³/s, 3,533.7.0m³/s, 2,776.0m³/s, 1시간 단위는 각각 4,394.9m³/s, 3,401.8m³/s, 2,745.6m³/s, 총유입량은 각각 3억8,836만m³, 3억1,324만m³, 3억2,816만m³였다. 첨두유입량 상대오차가 0일 때의 매개변수로 모의한 결과를 제시하며, 총유입량 상대오차(Vq), R², RMSE, NSE 등으로 평가하였다. 용담댐 결과는 10분 단위 경우 최대면적강우량 7.3mm, 첨두유입량 4,872.4m³/s, 총유입량 3억 8,138만m³, Vq 1.9%, R² 0.968, RMSE 207.347, NSE 0.978였고, 1시간의 경우 최대면적강우량 29.6mm, 첨두유입량 4394.9m³/s, 총유입량 4억157만m³, Vq -8.4%, R² 0.970, RMSE 186.962, NSE 0.982였다. 섬진강댐 결과는 10분 단위 경우 최대면적강우량 9.2mm, 첨두유입량 3,533.3m³/s, 총유입량 2억7,223만m³, Vq 18.4%, R² 0.885, RMSE 808.296, NSE 0.925였고, 1시간의 경우 최대 면적강우량 37.9mm, 첨두유입량 3401.6m³/s, 총유입량 2억7,029만m³, Vq 13.7%, R² 0.907, RMSE 285.544, NSE 0.936였다. 합천댐 결과는 10분 단위 경우 최대면적강우량 5.5mm, 첨두유입량 2,776.2m³/s, 총유입량 3억3,667만m³, Vq -2.7%, R² 0.941, RMSE 191.896, NSE 0.965였고, 1시간의 경우 최대면적강우량 17.0mm, 첨두유입량 2,746.7m³/s, 총유입량 3억1,333만m³, Vq 4.5%, R² 0.965, RMSE 140.739, NSE 0.981였다. 이상 ONE 모형으로 10분, 1시간 단위의 댐 홍수 유입량 모의결과는 높은 신뢰도를 나타냈다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권5B호
• /
• pp.429-439
• /
• 2009

댐 붕괴로 인한 극한홍수가 발생하였을 경우, 홍수경보에 대한 대응시간은 일반적인 홍수의 경우보다 훨씬 짧다. 수치모형은 홍수파의 전파양상을 예측하고, 범람지역, 홍수파 도달시간 그리고 침수심 등에 관한 정보를 제공하는데 있어 강력한 도구가 될 수 있다. 그러나 댐 붕괴로 인한 홍수파의 전파는 불연속 흐름이나 마른하도의 전파를 포함하고 있으므로, 수학적으로 표현하기 어려운 경우가 많다. 그럼에도 불구하고 최근에 유한체적기법을 이용하여 댐 붕괴로 인한 홍수범람을 모의하기 위한 수치모형의 개발이 많이 이루어졌다. 유한체적기법은 적분보존형 방정식을 기본으로 하고 있으므로, 불연속 흐름이나 충격파의 해석에 용이하다. 따라서, 본 연구에서는 2차원 보존형 천수방정식의 해석을 위해 유한체적기법과 Riemann 근사해법을 이용한 수치모형을 개발하였다. 그리고 예측단계와 수정단계에서 연속방정식과 운동량 방정식의 보존변수 재구성을 위해 수면경사법과 연계한 MUSCL 기법을 적용하여 시간과 공간에서 2차정확도를 얻었다. 개발한 유한체적모형을 2차원 부분적 댐 붕괴 해석 및 삼각형 융기를 가진 하도에 대한 댐 붕괴 해석에 적용하고, 적용결과를 실험자료 및 기존 연구자의 계산결과와 비교하여 개발모형을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권2B호
• /
• pp.141-153
• /
• 2009

우리나라에서 발생하는 호우의 발생원인은 태풍과 집중호우로 구분할 수 있다. 태풍은 비정기적으로 우리나라에 영향을 끼치며 막대한 강우를 유발시키며, 집중호우는 전선형 호우와 같은 장마와 지형성 호우인 국지성 호우를 의미한다. 태풍과 집중호우는 매년 우리나라에 극한강우를 발생시킴으로써 침수 등의 재해를 유발시키고 있다. 따라서 본 연구에서는 호우의 원인을 태풍과 집중호우로 구분하여, 집중호우로 인한 강우자료를 이용하여 확률강우량을 산정하였다. 집중호우에 대한 평가는 돌발홍수와 같은 짧은 지속시간의 호우에 대한 분석에 활용할 수 있다. 확률강우량의 산정방법은 일반적인 매개변수적 지점빈도해석과 EST를 적용하였다. EST의 적용을 위하여 해수면온도 및 습윤지수와 같은 수문기상인자와 집중호우로 인한 연최대시간강수량과의 상관성 분석을 수행하였다. 상관성 분석 결과에서 우리나라의 집중호우로 인한 강우량은 해수면온도와 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 또한, EST에 의해 산정된 확률강우량은 빈도해석한 확률강우량에 비하여 경기도 등의 우리나라의 서중부 지역에서 보다 큰 결과를 나타내었다. 따라서 우리나라의 서중부 지역에서는 집중호우로 인한 극한강우 발생에 대비해야 할 필요성이 있다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제55권4호
• /
• pp.257-266
• /
• 2022

국지성 호우 및 설계빈도 이상 강우의 증가로 침수피해가 매년 증가하고 있으며 이에 따라 홍수 조절 및 방어를 위한 수공구조물의 중요성이 증가하고 있다. 수공구조물은 목적과 성능에 따른 설계가 이루어지고 있고 홍수량이 중요한 산정 요소이나 국내에서는 관측자료의 신뢰성 부족 및 데이터의 부족으로 인하여 수공구조물 설계를 위한 수문해석 입력자료로 사용되는 설계강우량은 정확한 확률강우량의 산정과 시간분포가 중요한 요소로 작용한다. 실무에서는 Huff의 4분위 방법의 누가우량백분율을 이용하여 설계강우량의 시간분포 회귀식을 산정하고 있으며 분위별 곡선에 대한 회귀식은 전반적으로 정확도가 높게 나타나는 6차 다항회귀식을 일률적으로 사용하고 있다. 본 연구에서는 실무에서 일반적으로 설계강우량의 시간분포를 위해 사용하고 있는 Huff의 4분위 방법의 누가우량백분율을 이용하여 통계 모델링에서 간결함의 원리에 따라 변수선택법을 이용하여 시간분포 회귀식을 유도하였으며, 유의성 검정을 통한 시간분포 회귀식의 검증을 실시하였다. 변수선택법과 유의성 검정을 통한 시간분포 회귀식 산정 결과 전진선택법과 후방제거법의 장점을 모두 가지고 있는 단계선택법을 이용하여 시간분포 회귀식을 유도하는 것이 가장 적합한 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권5B호
• /
• pp.559-573
• /
• 2008

Navier-Stokes식, Gaussian 분포형 용출함수를 이용한 내부조파, energy absorbing layer로 삼차원 파랑모형을 새롭게 구성하였다. Navier-Stokes식의 수치적분에는 정교한 수치기법인 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)가 활용된다. 제안된 파랑모형의 검증은 삼차원 포물형 용기에서의 sloshing현상과 Thacker(1981)의 해석해를 토대로 수행되었다. 초기 수면 형상이 Gaussian hump인 경우와 일방향으로 경사진 경우에 대해 수치모의 하였다. 수치모의 결과 수면이 융기되도록 구속한 외부조건이 해제되면서 시작되는 자유진동의 정성적 거동은 비교적 정확히 모의되었으나 시간이 경과될수록 위상차, 침수선이 퇴각하는 등 초기 수면과는 상당히 다른 결과를 보였다. 최종적인 검증은 쐐기모양 해안에서의 비선형 천수, 굴절거동의 수치모의를 토대로 진행되었다. 수치모의 결과 굴절되는 양이 Hamiltonian ray theory가 제공하는 수치보다 전반적으로 작게 나타났다. 이러한 현상은 이상유체와 선형 이론에 기초한 Hamiltonian ray theory에서 간과된 비선형성, 점성으로 인한 양안과 저면에서의 에너지 감쇄, 쇄파 과정에 유동계에 도입되는 에너지 감쇄, 선행파랑에 의한 down-rush와 조우시 발생하는 도수 등에 기인하는 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권2B호
• /
• pp.179-186
• /
• 2006

빗물받이가 자갈, 토사 및 기타 유송잡물에 의하여 막히게 되면, 유입구의 순 면적이 감소하게 되므로 설치된 빗물받이는 제 기능을 다하지 못하여 도로의 침수피해를 가중시키는 요인이 된다. 그러므로 빗물받이의 합리적인 설계와 관리를 위하여 빗물받이의 막힘 현상을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 8가지의 막힘 조건을 가진 $40{\times}50cm$ 규모의 빗물받이를 설치하여 도로의 종경사, 측구의 횡경사 및 막힘 정도를 변화시키면서 총 81회의 실험을 실시하였다. 실측자료를 분석한 결과 빗물받이 유입구가 연석방향으로 막힌 경우가 흐름방향으로 막힌 경우보다 차집효율이 현저하게 감소하였다. 막힘 조건을 가진 유입부에서도 도로의 종경사가 증가할수록 유속이 증가하여 물의 튐 현상(splash-over)이 크게 발생하여 빗물받이의 차집 효율을 감소시킨다. 또한 빗물받이의 설계 시 외국에서 일반적으로 채택되고 있는 막힘 정도가 50%일 경우에 도로의 종경사와 측구의 횡경사의 변화를 고려한 국내 빗물받이의 막힘계수는 0.25~0.65로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권3B호
• /
• pp.301-310
• /
• 2006

막대한 국가예산이 투입되는 치수사업은 그 성공여부가 국가경제 전반에 걸쳐 큰 영향을 미치게 되므로 신뢰성 있는 홍수 피해산정은 치수사업의 경제성분석에 핵심적 요소이다. 본 연구는 다차원홍수피해산정법에 의한 홍수피해 산정시 GIS를 기반으로 한 분포형 분석기법을 제시하는 데에 목적이 있다. 이를 위해서, 홍수피해산정의 공학적 측면인 침수예측과 경제적 측면인 다차원법을 연계하고 GIS를 활용한 분석체계와 자료처리 과정을 제시하였다. 제시된 방법론은 예비타당성조사 대상 사업인 목감천/도림천 방수로사업에 적용하였고 세부적인 GIS 데이터베이스와 피해산정 결과를 논문에 수록하였다. 본 연구에서 GIS를 기반으로 다차원법의 분석체계를 정리한 것은 꾸준히 제기되었던 다차원법의 적용 편의성을 제고하는 동시에 그동안 간과되었던 공학적 측면과의 연계성에 대한 방향을 제시하였다는데 의의가 있다. 이러한 체계적 자료처리 과정을 통한 분포형 홍수피해산정 기법은 구조물적이나 비구조물적 홍수피해경감계획의 타당성 평가 및 전략 개발을 위한 의사결정에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제30권5B호
• /
• pp.479-486
• /
• 2010

신뢰성 있는 수문자료의 획득은 효율적인 물 관리를 위한 가장 기본적인 조건인 동시에 가장 필수적인 조건이다. 특히 최근 이상기후의 영향으로 빈번하게 발생하고 있는 도시홍수에 대응하기 위한 경보체계 등을 구축하는데 있어 사용자가 관측하고자 하는 임의 지점에서 유황자료의 획득은 매우 중요하다. 지속적인 하천정비 사업을 통해 외수범람에 의한 홍수 발생빈도는 점차 낮아지고 있지만, 하수관거의 노후화, 관리 소홀 등의 원인으로 내수배제가 원활하지 못해서 발생하는 내수침수로 인한 도시홍수는 지속적으로 발생하고 있다. 이러한 도시홍수 저감을 위해서는 도시배수시스템에 대한 지속적인 관리와 현황파악이 필수적이다. 본 연구에서는 CDMA(Code Division Multiple Access) 무선통신기술과 Bluetooth 근거리 무선통신기술을 사용하여 전문적인 지식이 없는 사용자라도 누구나 언제, 어디서든 도시배수시스템의 임의의 지점에서 유황을 파악하고, 배수관망에서는 유황 관측과 동시에 유출 경로 추적이 가능한 도시배수관망 유속측정 시스템의 개발을 목표로 하였다. 도시배수관망 유속측정 시스템은 세 단계로 구성되어 운영된다. 첫 번째 단계에서 ubiquitous floater를 사용하여 획득한 유황 정보를 서버로 전송하면, 두 번째 단계에서 서버 컴퓨터를 통해 도시 배수시스템의 현황을 판단하고, 마지막 단계에서 정보를 GUI(Graphic User Interface)를 통해 사용자에게 제공하게 된다. 개발된 도시배수관망 유속측정 시스템을 경기도 수원의 원천천에 위치한 배수관망에 적용하여 현장 실험한 결과, 도시 배수관리를 위해 필요한 정보들을 실시간으로 획득하고 관리할 수 있었다.