• 지질공학
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• 제15권1호
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• pp.57-66
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• 2005

국내에서는 매년 집중호우에 의하여 사면 붕괴 및 산사태가 발생하고 있다. 특히, 최근의 집중강우는 국지성 및 게릴라성 강우가 대부분이다. 본 연구에서는 집중호우에 의하여 붕괴된 현장의 특성을 분석하고, 토층의 심도와 지하수면의 변화에 따른 사면의 안정성을 해석한다. 본 연구에 사용된 자료는 집중호우시 붕괴된 절토사면 조사 자료와 일반 국도변 1,372개의 현장 조사자료이다. 토층의 붕괴 심도와 지하수 변동이 사면의 안정성에 미치는 영향에 대해서는 FLAC-SLOPE(ITASCA사)을 이용하여 분석을 실시하였다. 연구결과에 의하면 국내 사면붕괴의 주요 형태는 표층유실 및 표층붕괴 등 천부 파괴가 주를 이루고 있으며, 지하수면과 토층 심도 변화에 따라 사면의 안정성이 변화하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1658-1662
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• 2009

최근 들어 기후 변화로 인한 이상 강우 현상과 기록적인 집중 강우로 탁수 발생의 빈도와 강도가 증가하고, 탁수의 장기간 하류 방류로 인해 경제적인 피해가 발생할 뿐만 아니라 환경적으로도 중요한 문제로 대두되고 있다. 저수지로 유입된 탁수의 시공간적 분포 예측 결과의 신뢰도는 탁수 밀도류 해석의 정확도에 가장 큰 영향을 받으므로 유입 하천수의 밀도 거동에 대한 정확한 해석이 필요하다. 따라서 탁수의 거동해석은 수리 및 수질의 연동 모의(Coupled modeling)가 필수적이다. 본 연구의 목적은 수리 및 수질의 연동 해석이 가능한 2차원 횡 방향 평균 모형(CE-QUAL-W2)을 소양호에 구축하고, 기록적인 강우 사상을 보인 2006년 수문조건에서의 모형의 적용성과 한계점을 평가하는데 있다. 구축한 소양호 탁수 예측 모델을 2006년 탁수사상에 적용한 결과, 홍수 사상으로 이중 첨두 유량이 발생한 후 저수지 내에서 중층 밀도류와 바닥밀도류의 두 가지 밀도류 형태가 혼재하여 진행되는 현상이 적절히 모의되었다. 하지만, 저수지내에서 측정한 탁수 수괴(plume)의 시공간적 수직분포(profiles)는 모의결과와 다소 편차를 보였으며, 특히 저수지 바닥 인근에서 모델은 실측값을 과대평가 하였다. 오차의 원인은 모델 입력 자료의 불확실성과 수치모델의 불확실성으로 판단된다. 따라서 향후 탁수 거동 모델링과정의 불확실성을 최소화하고 모의결과의 신뢰도를 개선하기 위해서 극한탁수 사상에서 발생하는 수리학적 현상과 SS 입자 동력학에 대한 이론적 연구와 입력 자료의 정확한 산정을 위한 현장 실험이 필요하다.

• 터널과지하공간
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• 제32권1호
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• pp.20-29
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• 2022

지중공동이 존재하는 지반의 거동은 지반함몰의 위험을 평가할 때 반드시 고려해야 하는 사항이다. 지중공동 주변 지반의 전단강도를 알더라도 공동의 크기와 같은 기하학적 요소와 관련된 불확실성으로 인해 정밀한 분석이 어렵다. 본 연구에서는 지반의 강도 및 공동의 기하학적 조건들을 바탕으로 무차원 안정성 상수를 나타내는 도표를 제안하였다. 이를 위해 수치해석이 수행되었으며 안정성 상수는 지반의 강도 정수인 점착력과 마찰각, 그리고 지중 공동의 크기와 심도를 고려한다. 제안도표는 지반 조건을 바탕으로 현장의 안정성을 추정하는 데 도움이 될 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제45권6호
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• pp.697-707
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• 2012

정량적인 산사태 취약성 분석은 산사태를 유발하는 인자 및 모델에 대한 접근방법에 따라 통계적 기법과 지질역학적 기법으로 구분된다. 이 중 지질역학적 기법은 산사태 모델을 가정하고 사면의 기하학적 특성과 사면 구성물질의 공학적 특성을 고려하여 산사태의 취약성을 판단하는 기법으로 산사태의 발생메커니즘과 과정을 고려할 수 있다는 장점을 가지고 있어 산사태의 취약성 분석에 가장 효과적인 기법 중의 하나로 보고되고 있다. 지질역학적 해석기법의 경우 최근 들어 무한사면모델이 주로 사면 모델로 사용되고 있으며 GIS의 활용을 통해 광역적인 지역에 대한 분석이 가능해짐에 따라 무한사면모델을 이용한 광역적인 지역에서의 산사태 취약성 분석이 가능해졌다. 기존의 무한사면모델을 활용한 연구의 경우 연구지역의 지하수위를 지반이나 강우의 특성에 대한 고려 없이 임의로 가정하여 해석함으로써 강우량과 연구지역의 지반특성에 따라 지하수위가 유동적으로 포화되는 것을 전혀 고려할 수 없는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이를 보완하기 위해 산사태의 유발에 가장 큰 영향을 미치는 강우강도와 지반의 수리특성을 반영할 수 있는 수리학적 모델을 무한사면모델과 결합하여 연구지역의 현장 조건을 반영한 산사태 취약성 분석을 수행하였다. 또한 기존의 해석방법과 본 연구에서 제안된 해석기법을 비교분석하기 위하여 2006년 7월 대규모의 산사태가 발생한 강원도 진부지역을 대상으로 분석을 수행하였다. 그 결과 본 연구에서 제안된 해석기법이 기존의 해석기법에 비해 높은 예측 정확도를 보이는 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.5-17
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• 2005

남해안 부산 해성점토지반을 대상으로 지반조사 및 시험, 분석과정에서 발생하는 다양한 지반의 공간적 불확실성을 면구한 내용이다. 지반의 불확실성을 정량화하기 위하여 지반의 공간적 불확실성을 수치화하는 지구통계학적 기법을 사용하여 지반의 공간적 방향성을 분석하였다. 본 논문에서 불확실성 분석에 사용된 지반조사는 원위치 보링은 25개, 실내시험은 73회, 현장베인시험 124회, 그리고 심도별 콘관입시험 25회의 결과가 활용되었다. 지반의 불확실성에 대한 공간적 분석에 사용된 핵심자료는 큰관입 시험결과이고 특히 비배수 전단강도를 산정시 큰 영향을 미치는 콘계수($N_k$ )에 대하여 지구통계학적 방법과 기존의 일반적인 방법으로 상효 비교분석 하였다. 연구결과, 지구통계학적 기법을 통한 시험자료의 해석은 지반 고유특성에 따른 공간적 자기상관성을 찾을 수 있으며 특정 방향에 대한 시험자료의 상관성이 임의의 지역에 대한 값 추정에 적용되어 보다 신뢰성 있게 분포양상을 추정할 수 있었다. 그러므로 지구통계학적 크리깅 분석기법은 대상지역의 압밀과 강도특성 분포를 규명하는 데는 매우 유용하게 사용될 수 있다는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.247-247
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• 2022

제트류는 복잡한 흐름 중 하나로 다양한 크기의 에디가 다양한 운동량을 가지고 있다. 이러한 제트류를 구현하기 위해서는 난류 운동 에너지 등 제트류의 특성을 잘 반영하여야 한다. 제트를 구현하기 위해서는 수리학적 모델, 현장 실험 등 많은 방법이 있으며, 본 연구에서는 상대적으로 공간, 시간적 비용이 적게 드는 수치해석 방법을 사용하여 연구를 진행하였다. 대표적인 수치해석방법에는 DNS(Direct Numerical Simulation), LES(Large Eddy Simulation), RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes) 등이 있다. RANS는 시간 평균 흐름 특성만 산출하며 제트의 복잡성을 재현하는 데 한계가 있어, 본 연구는 DNS와 LES 모델을 이용하여 제트류를 구현하는 것에 초점을 맞추었다. DNS는 해당 격자에서 발생하는 모든 에디를 직접 해석 때문에 난류 모델링이 필요하지 않지만, 많은 수의 그리드가 필요하여 수치해석 시 소요시간이 긴 편이다. LES는 대규모 에디는 직접 해석하지만 일정 크기 이하의 소용돌이를 해석하기 위해서 모델이 필요하다. 따라서 서브 그리드 모델에 따라 약간 다른 결과를 보인다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 LES의 기존 서브 그리드 모델을 사용하지 않고 신경망 모델로 학습한 DNS 결과를 활용하는 방법을 제안한다. 우선 DNS와 LES 모델을 사용하여 에너지 스펙트럼을 비교하여 서브 그리드 모델이 시작하는 파수를 찾는다. 이후 특정 파수 아래의 작은 에디를 모사할 적절한 신경망 모델을 결정하여 DNS의 작은 에디를 신경망 알고리즘이 모사할 수 있도록 학습시킨다. 이후 기존 서브 그리드 모델을 사용하지 않고 학습된 신경망 알고리즘을 사용한 LES 모델이 모사한 제트류와 실제 DNS 모델을 사용한 제트류를 비교 및 평가한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.17-17
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• 2023

국내의 부지특성 및 감시 관련 규정은 원자력 안전위원회 고시 제2021-16호 제4조(세부지침)와 원자력 안전위원회 고시 제2021-17호 제16조에 의거하고, 국외는 국제원자력기구(IAEA: International Atomic Energy Agency)에서 안전기준을 제시하고 있다(IAEA, 2011). 따라서 국내 중·저준위 방사성폐기물 처분시설은 2006년부터 광역 지질을 포함한 부지 지질/지형, 기상, 수문, 수리지질, 인문사회 등을 망라한 조사를 시행하여 부지 현황에 대한 분석 및 안정성 평가를 수행한다. 부지감시의 수문·지구화학 분야에서는 현장 수질 측정 6항목과 실내 분석 26항목을 감시하고 있으나, 본 연구는 이 중 9개 항목(EC, Na, K, Ca, Mg, SiO₂, Cl, SO₄, HCO₃)을 선정하여 분석하였다. 연구 목적은 물시료 분석자료의 주성분-다중선형회귀-군집 분석과 Piper Diagram 분석결과로부터 해수와 담수(지하수)와의 특성분석 및 해수 영향을 분석하는 것이다. 현장 부지내 지하수 7개 관정(GM-1, 2, 4, 5, 6, 7, 8)과 해수 2개 지점(Sea-1, 2)을 대상으로 통계학적 주성분 분석결과, 대부분의 지하수는2개~4개의 요인으로 구분되고, 해수와의 유사성을 해석하기 위해 확인한 관정은 GM-5, GM-6, GM-1 지점으로 분류되었다. 상기와 같이 해수의 영향을 확인하기 위해 해수 2개 지점과 동일한 군집으로 분류되는 지하수는 GM-5 관정으로 확인되었고, 해안선에서 가까운 GM-5 관정과 같이 유사한 거리에 분포한 지하수 GM-1, 2, 4 관정은 2개 혹은 3개의 최적 군집으로 분류하였을 때도 GM-5와는 다른 특성을 보여주었다. 이는 해안과 인접하더라도 수질은 다른 지질학적 특성(지형, 기상, 단열대 등)에 따라 영향받았음을 지시한다.

• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 한국지구과학회 2010년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.22-22
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• 2010

우리들은 초 중등교육을 통해 암석의 종류와 특징, 지질형태와 퇴적구조, 그리고 화석에 대해 지속적으로 교육 받아왔다. 그러나 암석이나 노두를 보고 학교에서 배운 지식을 바르게 적용할 수 있는 학생은 매우 드물다. 또한 아름다운 경관을 보며 지질학적으로 형성과정을 해석할 수 있는 사람도 매우 드물 것이다. 여기서는 지질경관에 대한 정보를 어떻게 제공하고 있는가에 대한 연구 성과를 정리해보고 문제점을 도출하고자 한다. 현재까지 지질경관을 알려주는 연구 성과를 크게 나누면 3종류가 있다. 첫째, 지질학습장의 개발 및 활용에 관한 연구이다. 이 부류의 수집된 자료는 학위논문(29편)과 전문학술지(27편)로 현재 56편이나 검색에 따라 더 늘어날 것이다. 이들은 야외 노두에 대한 효과적인 지질학습을 위한 자료개발을 위주로 하고 있다. 이러한 내용들은 전문가 양성에는 대단히 좋은 프로그램이지만 청소년이나 일반대중들에게 너무 어려운 내용으로 구성되어 있다. 또한 교육청에서 주관하는 탐방계획으로 "경기도 지구과학교사 연구회"가 있는데, 주로 경기도 한탄강유역을 대상으로 하고 있다. 이 연구회 자료에서는 지역의 특성을 살린 야외지질학습장을 개발하고 현장에 적용하기 위한 노력을 볼 수가 있다. 두 번째로 과학전람회 자료로서 현장교사와 학생들의 야외학습에 대한 인식이 잘 나타나 있다. 수집된 자료는 총 55편으로 야외지질조사를 통해 관찰 자체에 중점을 두었는데, 최근에는 노두관찰에 덧붙여 탐구학습 태도와 창의성을 함양하는 쪽으로 옮겨가고 있다. 세 번째 자료는 일반대중을 위한 서적이다. 이 서적들은 저자들의 전공에 따라 그 내용이 다소 다르다. 즉 일반여행안내 책자는 노두나 암석은 소개하고 있으나 지질학적 설명이 전혀없으며(예, 남도해안 2000리), 지리학자들의 저술에는 지형의 형성을 지질학적으로 설명하려 애쓴 흔적이 보인다(예, 한국지리이야기). 다음으로 지구과학들의 저술은 전형적인 지질답사 안내서에 가까워 내용 자체는 좋으나 흥미가 다소 떨어진다(예, 가족이 함께 떠나는 지질여행, 제주도 지질여행). 지질학과 흥미를 적절히 혼합한 책으로 '우리 땅 과학 답사기'정도가 있다. 최근 한국암석학회에서는 "우리의 명산"을 지질과 경관의 관점에서 해석하려는 심포지엄을 2차례 가졌다. 그러나 그 내용면에서는 경관지질이라는 개념을 정립했다고 보기에는 다소 미흡 하나, 황상구 교수의 주왕산에 관한 내용은 앞으로 경관지질 연구에 대한 발전의 여지를 보여주었다. 앞으로 지질경관에 대하여 지질학적 야외답사나 과학지식 습득에 국한시키지 말고, 그 지역의 특성을 살린 관광 또는 민속과 연계하여 지구과학적 학습효과와 더불어 인성교육에 도움이 되는 학습 콘텐츠를 개발하도록 노력해야 할 것이다. 일반 대중이 우리나라의 빼어난 지질 경관을 손쉽게 이해하고 즐기게 되면, 세계자연유산이나 세계지질공원을 지정 받는 과정도 더 쉬워질 것이다.

• 에너지공학
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• 제23권3호
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• pp.102-115
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• 2014

국내 동해 울릉분지에는 막대한 부존량과 청정 에너지원으로 높은 잠재력을 지닌 가스하이드레이트가 부존되어 있으며, 2010년 울릉분지 2차 시추지역(UBGH2)에서 현장 생산 시험 후보지 선정을 위한 목적으로 시추작업이 수행되었다. 이 연구에서는 동해 울릉분지 현장 생산 시험 후보지역의 지질학적 모델을 바탕으로 전산 수치 해석을 이용하여 가스하이드레이트 퇴적층 내 해리 유동 및 산출성을 분석하였으며, 주요 생산 조건별 감압 생산 거동에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 이를 통해 가스하이드레이트 현장 생산 시험 계획 수립 시 요구되는 예비 분석 자료를 도출하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.436-436
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• 2022

셀룰러 오토마타(Cellular Automata; CA)는 격자(cell)에 대해 사전 정의된 규칙을 바탕으로 이웃 격자 간 상호작용을 해석하여 복잡한 동력학적 현상을 효과적으로 재현할 수 있는 이산형(discrete) 모의 기법이다. CA 기법은 격자 구조에 수치표고 자료 및 토양수분 정보 등을 직접 매칭 후 상호관계를 해석하기 때문에 공간정보를 최대한 활용하여 불균질성을 나타내는 것이 가능하다. 따라서, 도시 유출해석에 있어서 높은 정확도와 빠른 계산속도를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 CA 기반 고해상도 물순환·침수 연계 해석 framework 개발 방향 및 CA 기반 prototype 모형의 사면유출 적용 사례를 소개한다. 개발 중인 CA 모형에서는 격자별 침수 깊이, 침투, 토양수분 저류, 지표 유출 등의 물순환 요소를 모의할 수 있다. 기존의 집중형(lumped) 모형은 지표-지표하 유출에 대한 routing algorithm이 없고 각 셀의 물수지 모형 내 파라미터가 많은 단점이 있다. 따라서 개발 중인 CA 모형에서는 cell state 내 fast reservoir와 slow reservoir를 통해 지표-지표하 상태를 구현하고 단순화된 물수지 모형 및 흐름 방향 알고리즘을 적용함으로써 실제 현장에서 발생하는 다중 피크 형태의 지표 유출을 모사한다. 최적의 지표수 흐름 방향 알고리즘 선정을 위해 3개의 다중 흐름 방향 알고리즘(D4, D8, 4+4N)을 정량적으로 비교·분석한다. 이번 발표에서는 CA 모형을 소규모 산지 사면과 도심지 등 다양한 규모의 테스트베드에 적용하여 모형의 장단점을 평가한다.