• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1459-1463
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• 2004

최근 빈번하게 발생하는 기상이변현상의 하나로 발생한 제14호 태풍 "매미"는 한반도 남부지방을 통과하면서 강풍과 해일을 동반하여 해안에서는 해일이 발생하여 평균해수면의 상승과 파의 쳐올림(run up)에 의한 월파량(wave overtopping volume)으로 예상치 못한 침수피해가 속출하였다. 태풍으로 인한 주된 피해로써 특히, 침수피해는 이상고조로 인해 평균수위 상승이 만조와 겹침으로써 기존의 호안, 제방 등의 천단고를 넘어서 파의 쳐올림에 의한 월파량으로 호안 배후지의 침수피해가 발생하게 된다. 이러한 월파현상에서 월파량이 축척되면서 배후지에 축척된 수량에 의해 침수피해가 발생되는 근본적인 원인은 파의 쳐올림의 높이에 비해 호안의 제방 높이가 상대적으로 낮다는 데 있다. 우리나라 매립지의 지반고는 과거에 설계 시공한 인근 매립지의 지반고와 동일한 높이로 하고 있는 데 이러한 개념은 인근 지대와 동일조건을 부여하여 배후지에서 발생할 수 있는 여러 가지 문제점을 해결할 수 있는 장점이 많지만, 이건 설계방범은 해안공학적인 측면이 강조되어 설계되었다기보다 사회 경제적 측면을 강조하여 설계되어 왔기 때문에 이번과 같은 태풍에 대한 방재대책이 될 수 없었던 것이다. 따라서 원만한 방재대책이 수립되기 위해서는 과거의 설계방법을 탈피하여 현지조건을 정확하게 조사한 후 이를 근거로 하는 설계가 요구된다. 본 연구는 해안공학적 측면에 중점을 두고 수행하였다. 첫째로, 태풍 제14호 "매미"의 현황을 파악하여 조석현황과 이상고조, 파고추정의 범위를 결정한다. 또, 부산지방의 피해현장을 조사하여 피해의 유사성을 밝힌다. 둘째로, 송도 매립지 호안 전면에서의 월파현상과 월파량을 검토한다. 셋째로, 대체블록에 대해 간략 계산을 통해 유동성을 검토하였다. 이와 같은 연구과정을 통해 태풍이 내습했을 때 호안 배후지내의 월파량 철상을 2차원 수리모형실험을 통해 재현시켜 검토하고, 월파량을 평가기준으로 축척모형을 해안수리학적인 측면에서 검증하였다. 본 2차원 수리모형실험에서 재현시킨 월파량이 현실적으로 어느 정도의 월파량이 되는지는 계산에 의한 방법으로만 추정할 수 있으며, 여기서는 2차원 수리모형실험을 실시했던 자료를 이용하여 현재까지 알려진 방법으로 몇 가지 경우 즉, 현실적으로 일어날 가능성이 있는 최악의 경우에 대해 계산한 겉과, 동일조건에서 축척이 적을수록 추정 월파량이 많음을 알 수 있었다. 이것은 태풍이 내습하여 현실적으로 발생했던 월파량이 더욱 많았음을 유추할 수 있다. 또한, 태풍과 같은 자연재해, 특히 월파량에 대해 취약한 구조를 가진 호안의 경우 여러 가지 대안 중 인공쇄파대(artifical reef)와 같은 완충지대를 갖는 호안을 축조함으로써 월파량을 감소시키는 대안으로 제시하고자 한다. 본 연구 수행을 통해 태풍 내습시 발생 가능한 자연재해에 대한 사전 방지를 목적으로 태풍피해의 원인을 제시하고 이를 해결하여 현재의 방재대책이 항구적인 방재대책으로 전환될 수 있는 방안 마련의 기초 자료로 활용되기를 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.75-75
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• 2015

오염원과 취수장이 동일 구간 내에 공존하는 국내하천의 특성상, 하천 평면 내에서 오염물의 거동 및 혼합 특성을 보다 정확하게 해석하기 위해서는 2차원 이송-분산 모형의 적용이 필요하다. 이를 위해서는 2차원 모형의 주요 매개변수인 종분산계수와 횡분산계수의 적절한 입력이 매우 중요하다. 하지만 국내외적으로 횡분산계수에 대한 연구는 많이 진행된 반면, 현재까지 종분산계수에 대한 연구는 충분히 이루어지지 않은 실정이다. 분산계수를 결정하는 방법에는 실측된 농도 자료의 유무에 따라 크게 두 가지로 분류된다. 실측된 농도 자료가 없는 경우, 이론식이나 경험식을 이용하는 방법이 있다. 반면에 추적자 실험 등을 수행하여 실측된 농도 자료가 있는 경우, 모멘트법 또는 추적법을 적용하여 농도-시간 분포 곡선으로부터 분산계수를 계산하는 것이다. 모멘트법은 임의 지점에서 농도의 횡분포를 통해 얻을 수 있는 2차 모멘트의 종방향 변화율이 횡분산계수와 비례한다는 원리를 이용한 것이며, 추적법은 상류부의 관측된 농도를 입력자료로 하여 하류부의 농도를 계산한 후 계산된 농도와 실측된 하류부 농도의 비교를 통해 분산계수를 산정하는 방법이다. 본 연구에서는 불규칙한 단면 형상을 가지는 자연하천에서의 2차원 종 횡분산계수를 산정하기 위해서 Baek & Seo(2010)가 제안한 2차원 유관추적법(2D Stream-tube Routing Procedure)을 적용하였다. 본 연구에서는 국내 자연하천 중 다양한 사행형태를 갖으며 수질오염 사고의 위험이 높은 구간을 선정하고, 추적자로서 Rhodamine WT를 이용하여 현장실험을 수행하였다. 실험에서 수집된 수리량 및 농도자료로부터 추적자의 2차원적 거동을 분석하였으며, 2차원 유관추적법을 적용하여 종분산계수를 산정하였다. 그 결과 하폭 대 수심비(W/H)와 마찰손실관련 무차원변수(U/U*)의 증가에 따라 종분산계수가 증가됨을 확인 할 수 있었다. 본 연구에서 산출된 종분산계수와 선행 연구에서 수집된 자료를 이용하여 추정식을 개발하였다. 차원해석을 통해 무차원 종분산계수에 영향을 미치는 무차원 인자를 선별하고 회귀분석을 이용하여 종분산계수 추정식을 유도하였다. 추정식을 이용하여 산정한 종분산계수의 범위는 Elder (1959)가 제안한 이론값보다 약 10배 정도로 크게 나타났다. 혼합 특성이 밝혀지지 않은 자연하천에 2차원 확산모형을 적용하고자 할 때 본 연구에서 개발된 추정식으로부터 계산된 종분산계수를 사용할 수 있을 것이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.1-10
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• 2022

본 연구에서는 저유속 조건에서도 발전이 가능한 수평 2열 쉬라우드 조류에너지 변환장치를 개발하였다. 쉬라우드 시스템의 형상을 결정하기 위해 3차원 수치모의 실험을 수행하였으며, 1/6 축소모형을 제작하여 수리모형 실험을 수행하였다. 수리모형 실험은 4가지 유속 조건하에서 수행하였으며, 각각의 실험 케이스별로 유속, 토크 및 RPM을 계측하였다. 수치모의 실험 결과, 노즐을 통과한 유속은 실린더에서 약 2~3배 유속이 증폭되는 것을 확인하였으며, 연장비가 2:1일 때, 가장 높은 유속 증폭율을 보였다. 또한 노즐과 실린더의 직경비는 1.5:1일 때 유속이 2.8배 증가하는 것으로 나타났다. 한편 수리모형 실험 결과, TSR이 1.75~2 일 때, 0.32~0.34의 출력 성능을 보이는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2B호
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• pp.199-209
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• 2010

본 연구에서는 지표수 흐름 해석을 위한 2차원 유한요소모형을 개발하였다. 개발된 수치모형에서는 2차원 흐름 해석을 위한 천수방정식을 Galerkin법과 Newton-Raphson법에 의해 이산화하였으며 지형에 따라 삼각망과 사각망을 혼용하여 사용할 수 있도록 하였다. 구성된 대수방정식의 해는 유한요소법을 푸는데 매우 효율적인 프론탈 기법에 의해 구하였다. 개발된 모형을 두 개의 만곡부를 가지는 실험실 사행수로에 적용하여 만곡부에서의 횡방향 유속 및 수심 분포를 분석한 결과 만곡부에서 편수위 현상을 잘 재현함을 알 수 있었다. 또한 내측의 유속이 외측에 비해 빠르게 나타났고 유속분포는 두 만곡부의 중심을 기준으로 대칭적이었으며, 모의결과와 수리실험에 의한 실측값이 매우 잘 일치하였다. 본 모형을 완경사, 급경사, 역경사, 급격한 하상변화가 있는 수로와 위어를 포함한 수로에 적용하여 12개의 점변화류 수면곡선을 모의한 결과 수리학적으로 적합한 수면형상이 도출되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.356-360
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• 2015

기존의 하천관리는 이 치수에 중점을 두었다면 최근에는 환경의 중요성을 인식하고 하천복원사업을 통해 주변환경을 개선하여 자연과 공존하는 방향으로 바뀌고 있다. 하천에 분포하는 다양한 종류의 식생은 지형변화, 유속 및 수위 변화 등 직 간접적으로 하천에 영향을 미치고 있다. 따라서 효과적인 하천관리를 위해서는 하천흐름에 대한 식생의 영향을 이해하고 분석하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 다차원 수리 수질 통합분석이 가능한 EFDC모형을 이용하여 홍수터 식생에 의한 하천의 수리특성 변화를 모의하였다. 금강수계 공주보~백제보 구간에 대한 수치지도 및 수심측량 정보를 바탕으로 작성된 3차원 정밀지형도와 30~50 m 간격의 직교곡선격자망을 이용하여 지형을 구축하고, 홍수터 식생에 의한 흐름저항을 반영하기 위한 현장조사를 통해 작성된 식생분포지도를 토대로 교목류(Tree), 관목류(Shrub), 초본류(Herb), 수체(Water) 4가지로 구분하여 분포밀도, 흉고직경, 교목의 높이를 모형에 적용하였다. 2일 간의 보 운영조건에 따라 상류의 공주보 방류량과 하류의 백제보 수위를 경계조건으로 분석을 실시하고, 동일기간 61개 관측지점 중에서 상 중 하류 4개의 임의지점에 대하여 유속측정결과와 모의결과의 비교를 통해 모형을 검증하였다. 홍수터가 완전히 잠겨 식생의 영향을 크게 받는 고유량 조건에 대하여 식생의 적용 여부에 따른 수리특성 변화를 살펴본 결과 홍수터의 경우 일부구간에서 유속이 감소하였으나 인근 주수로의 유속은 증가하는 것으로 나타났다. 하천수위의 변화는 미미한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.142-142
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• 2012

지금까지 국내 연구에서 EFDC 모형의 활용은 WASP 모형과 연계하여 저수지 수리해석에 주로 이용되었으며, 하천의 수리해석에서도 많이 활용되었다. 이에 본 연구에서는 EFDC 모형의 Full 버전을 이용하여 하천 수질모델링을 수행하고 적용성과 수질해석의 재현성을 검토하고자 한다. 국립환경과학원의 8일 간격 실측자료를 사용하기 위하여 대상구간을 낙동강 본류 C에서 낙동강 본류 K까지를 선정하였고, 2차원 수리해석과 수질해석을 수행하였다. 수리해석의 결과를 확인하기 위하여 유량을 실측자료와 비교하였으며, 수질인자는 수온, COD, TOC, DO, TN, TP에 대해 모의하였으며, 모형에서 직접 계산되지 않는 BOD는 COD와 환산을 통해 간접적인 방법으로 산정하여 실측자료와 비교하였다. EFDC 모형의 하천에서의 수질해석 적용성을 평가하기 위하여 모의 결과와 실측자료를 이용하여 통계분석을 수행하여 수리 수질해석의 재현성을 평가하였다. 본 연구에서 수행한 EFDC를 이용한 수리 및 수질 모델링의 모의의 예측결과는 우수한 것으로 판단되나, BOD의 경우 다른 인자들의 모의결과에 비해 다소 낮게 나타나고 있는데, 이는 COD나 TOC와 관련된 BOD의 환산에 대한 연구의 부족으로 인한 결과로 보이며, 향후 보다 향상된 기법을 이용한다면 이러한 문제는 개선될 것으로 판단된다. 검증을 위한 실측치로 8일 간격 실측치를 이용하였는데 이 자료의 경우 8일 간격이므로 실제로 결측치가 많이 발생을 하고, 또한 유량이 많이 발생하는 홍수기시에는 관측을 하지 않는 문제가 있어 실제로 자료의 변동이 큰 경우에는 모의 결과가 실측치의 경향을 잘 쫓아가지 못하는 문제가 발생하게 된다. 따라서 모의결과 신뢰도 향상을 위해 일간격의 실측치를 확보하거나 또는 결측치를 보완할 수 있는 기법에 대한 선행 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.526-526
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• 2016

고립파는 다른 파들과는 달리 파고만 주어지면 파형이 결정되고 변형 없이 장거리를 전파시켜 처오름높이를 가장 잘 재현할 수 있기 때문에 지진해일의 많은 연구에서 입사파로 사용되어 왔다. 본 연구에서는 한양대학교 수리학 및 해안공학 연구실에서 보유중인 서보-피스톤 타입 조파기로 고립파를 발생시켜 2차원 조파수조 내부에 설치되어있는 동해안 경사모형에서 각 수심 및 상대파고에 따른 고립파의 처오름높이 측정실험을 수행하였다. 다수의 파고계를 이용하여 각 구역에서 수심 및 상대파고에 따른 고립파의 파형을 측정하였고, 경사면에서 처오름높이 분포의 최대와 최소, 평균값을 측정하였다. 측정된 실험결과를 바탕으로 동해안에서의 고립파 처오름높이에 대해서 서술하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.141-141
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• 2011

생태적 기능이 담보되는 하안의 조성 및 복원은 필연적으로 하안공간에서 물리적 구조변화를 야기한다. 이러한 하안공간의 물리적 구조변화는 장기적으로 구간에서의 생태적 기능뿐만 아니라 단기적으로 하천의 수리특성변화를 야기한다. 이러한 수리특성변화는 복원구간에서의 생태적 기능에 직접적인 영향을 준다. 하천복잡도에 따른 수리특성의 변화는 자연형 하천복원에 영향을 주는 변수이므로 이들 변화를 예측할 수 있는 하천복잡도 시나리오의 수립은 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 2차원 하상변동 수치모형인 CCHE2D 모형을 이용하여 하천유형에 따른 수리특성을 분석하고자 하였다. 하천복잡도 시나리오는 Rosgen (1994)에 의해 제안된 하천분류방법과 유량크기별 모의 시나리오를 작성하여 모델에 적용하였다. 연구대상지역은 안성천유역의 오산천과 진위천으로 하천분류결과 크게 C유형과 E 유형으로 분류되었다. 분류된 유형의 수리특성 분석을 위해 C 유형의 구간중 진위천 본류구간과 통삼천의 만곡구간을 선정하여 모형을 구동하였다. 모형의 입력자료인 유한요소망은 하천정비기본계획의 부도를 이용하여 생성하였으며 모델의 경계입력자료는 WMS HEC-1의 유출량 결과 자료를 사용하였다. 빈도별 강우량 자료를 Huff의 4분위 법을 적용하여 24시간으로 분포화하여 빈도별, 구간별 유출량 자료를 구축하여 모의 하였다. 선정한 하천유형구간에 대하여 유량크기별 수위, 유속, 한계유속, 소류력에 대한 흐름특성분석을 실시하였으며, 조도계수의 변화에 따른 흐름특성 변화를 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.198-202
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• 2011

과거의 하천은 이 치수에 주목적을 두고 하천정비를 실시하였으며, 이 때문에 하천은 직선화되거나 하천구조물을 설치하여 원래의 고유한 특성을 상실한 채 자연적인 모습을 찾아보기 어려운 상황에 이르렀다. 과거와 같은 하천의 난개발은 하천 생태계를 교란하였으며, 하천을 서식처로 삼고 살아가던 많은 동식물이 하천환경의 변화와 파괴로 인해 사라졌거나 생존을 위협받고 있다. 그러나, 최근에는 이러한 하천환경을 과거와 같이 생물의 종다양성이 풍부한 곳으로 만들기 위한 노력이 하천 개발과정에서 다양하게 전개되고 있으며, 이를 위한 연구도 진행되고 있다. 본 연구에서는 하천환경에서 어류의 서식처 보전을 위한 하천유지유량을 산정하기 위해 2차원 생태모델인 River2D 모형을 섬진강 송정지점을 대상으로 하여 적용하였다. 모형의 적용을 위해 송정지점에서의 대표어종을 선정하였으며, 서식처 특성 파악을 위해 하천 수리 및 하도특성을 조사하였다. 조사된 결과를 이용하여 River2D 모형을 구축하였으며, 구축된 모형을 이용하여 송정구간에서 대표어종인 피라미와 갈겨니의 서식처 보전을 위한 생태학적 하천유지유량을 추정하였다. 생태학적 하천유지유량은 모델의 결과와 실제 도입 가능수량 등을 검토하여 최종적인 하천유지를 결정하였으며, 그 결과 송정구간은 $7.0\;m^3/s$이상으로 산정되었다. 본 연구에서는 미시서식처 모형에 의해 생태유지유량을 산정하였으나, 진정한 의미의 생태학적하천유지유량은 수리수문학적 특성뿐만 아니라 생화학적 특성을 고려한 거식적인 관점에서 검토하여야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.105-108
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• 2005

본 연구에서는 저수지 붕괴에 대한 하류부 홍수추적을 단순하도와 실제하도의 구분하여 적용하였다. 먼저 단순하도에 대해서는 1차원 동역학적 모형인 DAMBRK 모형과 HEC-RAS 모형을 적용하여 결과를 비교해 보았으며, 실제하도에 대해서는 2002년 태풍 루사에 의해 붕괴된 남대천 유역의 장현 및 동막저수지의 실제 붕괴양상에 대하여 DAMBRK 모형을 이용하여 홍수범람해석을 수행하였다. 태풍 루사시의 저수지 유입량 자료와 붕괴 형상자료를 이용하여 실제 붕괴상황을 재현함으로써, 붕괴유출수문곡선을 유도하고 하류부에 대한 홍수량의 감쇠특성과 지점별 홍수위 변동특성을 해석하였으며, 지점별 유량수문곡선, 최고홍수량, 그리고, 치고수위 등의 모의결과를 나타내었다. 그리고 분석된 결과를 토대로 현장에서 실제 조사된 홍수범위와 침수위와의 검증을 실시하였으며, 최대 홍수범람도를 GIS를 이용하여 2차원 및 3차원의 형태로 가시화하였다.