• 한국수자원학회논문집
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• 제54권7호
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• pp.495-507
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• 2021

최근 도시와 산업의 발달과 함께 하천, 호소 등 수환경에서의 수질 오염사고가 빈번하게 일어나고 있어 어류폐사, 취수중단, 친수활동 저해 등 심각한 수생태계 및 사회경제적 피해가 발생하고 있다. 따라서 이에 대한 대응책으로 수질모델링을 통한 오염물질의 이동 및 확산에 대한 사전 예측이 필요하다. 본 연구에서는 2차원 하천흐름/수질해석 프로그램인 RAMS+의 현장 적용성 및 예측 정확도를 검증하기 위해 만곡하천인 섬강에서 현장실험을 수행하였다. 모의결과 흐름해석모형 HDM-2Di와 수질해석모형 CTM-2D-TX는 현장실험에서 관측된 2차원 흐름 특성과 오염물질의 거동 및 혼합 양상을 정확하게 재현하였다. 특히 하천의 양안과 만곡부에서 국부적으로 발생하는 저유속 흐름에 의해 오염물질의 거동이 지체되는 저장대 효과를 정확하게 모의하였다. 나아가서 하천 만곡부에서 이차류가 야기하는 오염물질 3차원적 혼합 양상을 2차원 분산계수를 통해 효과적으로 재현하였다. 오염물질의 위험농도 체류시간은 취수중단 기간을 결정하는데 있어 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 CTM-2D-TX 모의결과를 기반으로 오염물질 위험농도 체류시간을 계산하였고, 위험농도 체류시간의 공간적 분포가 하폭방향으로 큰 편차를 지니고 있음을 확인하였다. 이러한 오염물질의 2차원적 체류 특성은 1차원 수질모형을 통해서는 예측이 불가능하기 때문에 효율적이고 정확한 수질사고대응을 위해 2차원 수질모형의 활용이 필요함을 본 연구의 결과는 시사하고 있다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.539-546
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• 2022

현행 시설물의 안전 및 유지관리 실시 세부지침(성능평가 편)에서는 표면부 콘크리트의 품질의 평가 수단으로 표면에 품질의 저하가 없는 건전부와 겨울철 우수나 누수 등으로 표면 손상이 발생한 비건전부에 대한 표면반발경도를 측정하고 측정값을 상대비교하여 손상도를 평가하도록 규정하고 있다. 그러나 이 판정법은 동결융해 촉진 모사환경으로부터 구한 실험 DB로 도출된 상관관계를 분석하여 제안한 방법으로 실제 현장에서 수집된 DB와 비교 검토하는 등의 현장 적용성에 대한 검토가 미흡한 채 제정되었다. 따라서 이 연구에서는 국내 21개 콘크리트 교량을 대상으로 현장 조사를 실시하고 현장 적용의 적정성을 분석하였다. 분석 결과로부터 동해 손상에 따른 건전부와 비건전부의 뚜렷한 표면반발경도의 차이를 확인할 수 있어 현행 판정법의 현장 적용이 적정함을 확인할 수 있었다. 뿐만 아니라 표면 반발경도의 측정 위치 및 방법의 구체적인 제시에 대한 필요성을 제안하고, 전체 교량을 대상으로 할 때 동해 판정 등급에 대한 유효성에 대하여도 분석하였다.

• 한국측량학회지
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• 제40권4호
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• pp.261-273
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• 2022

본 연구는 시스템 다이내믹스 기법을 활용하여 성남시의 토지이용수요를 예측하고 가족구조 변화와 토지이용밀도 조정정책이 토지이용수요에 미치는 영향을 모의실험하는데 연구의 목적이 있다. 이를 위해 분석모형을 설계하고 시뮬레이션 결과를 통해 시간의 흐름에 따른 토지이용수요의 변화를 살펴보았다. 분석결과에 의하면, 2035년 기준으로 주거용지는 2.08km², 상업용지는 1.36km²의 추가 공급이 필요하고, 공업용지는 현재 공급면적으로 수요를 충족할 수 있는 것으로 나타났다. 한편, 기본 모형에서 변수값을 변경하여 세가지 정책실험을 실시하였다. 첫 번째 정책실험에서는 가구원수가 기본 모형에 비해 급격히 감소할 경우에는 주거용지가 최대 7.99km² 추가공급이 필요한 것으로 나타났다. 두 번째 정책실험에서는 아파트 용적율이 200%에서 300%로 상향하면 현재의 성남시 주거지역 공급면적으로 주거용지 수요 충족이 가능하였다. 세 번째 정책실험에서는 상업지역 평균층수를 4층에서 5층 상향하고 상업지역 건폐율을 80%에서 85%로 상향하더라도 상업용지의 수요가 성남시 상업지역 공급면적을 초과하는 것으로 나타났다. 본 연구는 시스템 다이내믹스를 활용하여 토지이용수요 예측의 새로운 분석모형을 제시하고, 성남시의 실제 도시계획 현황 및 통계치를 적용하여 모형을 실증하였다는데 연구의 의의가 있다. 향후 성남시 토지이용수요 예측 및 분석 모형의 정교화를 위한 후속연구가 이루어져야 할 것이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.1-8
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• 2023

최근 건설현장은 인건비 상승, 중대재해처벌법 등으로 인한 건설 현장 여건의 변화로 탈현장 여건으로 프리캐스트 부재 생산에 대한 관심이 증대되고 있다. 특히, 프리캐스트 프리스트레스트 중공슬래브는 단면 내 중공형상을 두어, 중량감소 및 강연선을 통한 처짐 제어 등으로 구조성능은 확보하고 있으나, 현재 내화 성능 개선에 대한 미비한 연구 뿐만 아니라, 기업들의 근거 없는 당연내화구조 기준을 적용함에 내화성능 확보에 대한 시급성이 대두되고 있다. 이 연구에서는 기존 중공 슬래브와 비교하여 동등이상 구조성능, 경제성을 갖기 위하여 슬래브단면 내 중공 형상 최적화를 통해 단면 내 콘크리트 충진률 감소 및 상하부 플랜지 형상 개선으로 내화단면을 개발하였다. 이를 적용한 PC 중공 슬래브에 대하여 단면두께를 변수로 하여 2시간 내화시험을 진행하여, 실험결과 내화 성능(하중지지력, 차열성, 차염성)을 확보 하였다. 실험 결과 기반으로, 수치해석 시뮬레이션을 통해 내화모델링을 정립하여, 추후 단면형상 변경에 따라 내화 해석 예측이 가능한 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권7호
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• pp.1244-1251
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• 2022

지난 10년간 선박의 횡동요 복원력 상실에 의한 해양사고가 지속해서 증가하고 있어, 횡동요 운동을 효과적으로 줄일 수 있는 장치가 필요한 실정이다. 횡동요 감쇄 탱크는 단순한 설치만으로 횡동요 저감을 가져오는 대표적인 수동형 제어장치로 그 장점이 널리 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 U-튜브형 횡동요 감쇄 탱크의 수치해석 기법을 개발하고자 한다. 특히, 해석기법의 검증을 위해 자유수면 높이를 실험을 통해 계측하였다. 수치해석기법은 메쉬 의존성, 난류모델 (k-𝜖, k-𝜔, Reynolds Stress Model), 시간 간격 크기 및 반복횟수 등의 영향을 비교하여 개발하였다. 최종적으로 개발된 해석기법은 Realizable k-𝜖이 난류 모델에 10-2s 수준의 시간 간격 크기와 15회의 반복횟수를 적용하였다. 2가지의 U-튜브형 감쇄 탱크의 조건에서 계측된 자유수면 높이를 이용하여 개발된 해석기법을 검증하였다. 본 연구의 수치해석은 RANS 기반 상용 해석 Solver인 STAR-CCM+ (ver. 17.02)을 이용하였다.

• 한국조경학회지
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• 제50권6호
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• pp.84-95
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• 2022

아모레퍼시픽 신사옥의 조경은 준공 이후 다양한 수상 실적을 보유한다. 본 연구는 이 환경의 기획, 계획, 설계, 시공상의 매커니즘을 근거이론을 통해 규명하고자 한 시도이다. 연구 결과는 다음과 같이 정리된다. 기업의 모태였던 대상지를 대하는 클라이언트의 장소애착은 '건축과 조경이 통합적으로 기안'된 국제지명 현상설계를 추진케 한 원동력이었다. 이후 공모 당선안의 실제적 구현을 위한 상세설계 단계에서 역량 있는 로컬 설계사와 시공사를 선정하면서 제 분야가 참여하는 협의체를 운영함으로써 다양한 의견을 포용하면서 합리적 의사결정을 촉진하였다. 협의체 운영방식은 시뮬레이션과 실물 모형의 제작, 그리고 의견 공유 후 상세도를 작성하는 방식을 반복하였으며, 이때 조경 디자인감리가 주요한 역할을 담당하였다. 이러한 통합적 기획과 조경디자인 감리를 통한 '설계·시공의 정합성 확립'은 오늘날의 분업화된 실무 현실에서 장인정신의 배양과 조경 코디네이터와 양성을 위해 요청되는 조건이라 할 수 있는바, 관련 후속 연구의 축적과 제도의 보완을 기대한다.

• 터널과지하공간
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• 제33권3호
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• pp.189-207
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• 2023

In the present study, the thermoshearing experiment on a rough rock fracture were modeled using a three-dimensional grain-based distinct element model (GBDEM). The experiment was conducted by the Korea Institute of Construction Technology to investigate the progressive shear failure of fracture under the influence of thermal stress in a critical stress state. The numerical model employs an assembly of multiple polyhedral grains and their interfaces to represent the rock sample, and calculates the coupled thermo-mechanical behavior of the grains (blocks) and the interfaces (contacts) using 3DEC, a DEM code. The primary focus was on simulating the temperature evolution, generation of thermal stress, and shear and normal displacements of the fracture. Two fracture models, namely the mated fracture model and the unmated fracture model, were constructed based on the degree of surface matedness, and their respective behaviors were compared and analyzed. By leveraging the advantage of the DEM, the contact area between the fracture surfaces was continuously monitored during the simulation, enabling an examination of its influence on shear behavior. The numerical results demonstrated distinct differences depending on the degree of the surface matedness at the initial stage. In the mated fracture model, where the surfaces were in almost full contact, the characteristic stages of peak stress and residual stress commonly observed in shear behavior of natural rock joints were reasonably replicated, despite exhibiting discrepancies with the experimental results. The analysis of contact area variation over time confirmed that our numerical model effectively simulated the abrupt normal dilation and shear slip, stress softening phenomenon, and transition to the residual state that occur during the peak stress stage. The unmated fracture model, which closely resembled the experimental specimen, showed qualitative agreement with the experimental observations, including heat transfer characteristics, the progressive shear failure process induced by heating, and the increase in thermal stress. However, there were some mismatches between the numerical and experimental results regarding the onset of fracture slip and the magnitudes of fracture stress and displacement. This research was conducted as part of DECOVALEX-2023 Task G, and we expect the numerical model to be enhanced through continued collaboration with other research teams and validated in further studies.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1D호
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• pp.145-151
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• 2009

최근, GIS기술의 급속한 발전에 따라 다양한 공간 수문자료들이 속성정보와 결합되어 다루는 것이 가능해졌고, 집중형 유출모형보다 유역 유출량의 시공간적인 변동을 고려할 수 있는 분포형 유출모형의 구축이 활발하게 연구되고 있다. 본 연구는 시공간 분포를 적절하게 표현할 수 있는 레이더 강우시계열자료와 GIS기반의 분포형모형을 연계하여 국내 댐유역에 적용해 봄으로써, 분포형모형의 홍수유출시 실무에서의 적용가능성을 검증해 본 것이다. 본 연구에서 사용한 물리적기반의 분포형모형으로는 교토대학 방재연구소에서 개발한 장기유출모형을 근간으로 레이더강우량과 연계하여 홍수기에 특화되어 사용할 수 있도록 자체 개발한 K-DRUM모형을 이용하였으며, 금강권역의 용담댐유역($930km^2$)을 시험유역으로 적용하였다. 입력강우로는 진도레이더로 부터 레이더강우 전처리프로그램을 이용하여 모형의 격자해상도에 맞는 분포형 강우를 생성하였다. 또한, GIS수문매개변수를 DEM, 토지피복도, 토양도 등의 기본 GIS자료들로 부터 추출, 물리적기반의 분포형모형(KDRUM) 의 입력인자로 사용하여 모형의 초기설정을 향상시켰다. 본 연구의 성과는 향후 돌발홍수에 대응한 실시간 단기 강우유출예측시스템을 구축하기위한 기반이 될 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1D호
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• pp.95-103
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• 2006

수치적 공정정보들을 시각적 정보로 표현하는 기능은 4D시스템 활용목적 중의 하나로서 기본적 기능에 속한다. 기존의 4D시스템은 수직적으로 공정이 진행되는 건축물공사에 적합한 활용성을 갖고 있으나, 이러한 기본적 기능들이 도로나 철도 시설과 같이 수평적으로 공사가 진행되고 자연지형 조건하에서 작업이 진행되는 토목공사에 직접적으로 적용될 때는 제약점을 갖게 된다. 본 연구에서는 토목공사 시설물에 적용 가능한 4D시스템 개발을 위한 새로운 방법론들을 구성하며, 이러한 방법론에 근거하여 토공사, 터널공사 등의 수평적 시설물의 4D객체 구현이 가능한 4D시스템 개발을 시도하고 있다. 특히 연구에서는 자연지형 조건하에서 작업이 진행되는 성토, 절토작업 등의 토공 작업을 일정과 연동된 4D객체로 구현하기 위해 몰핑기법을 개발하여 적용하였다. 이러한 연구결과는 독자적 구성 방법론들로서 토목공사의 4D시스템 적용을 활성화하기 위한 도구로서 적용이 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.2049-2056
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• 2013

정보통신의 발달로 정보화시대가 도래하면서 속도에 대한 인간의 욕구가 증가하고 있는 가운데, 교통분야에서도 이동성을 증대시키기 위한 초고속도로 건설에 대한 설계가 제기되고 있다. 본 연구는 설계속도가 120km/h를 초과하는 초고속도로 건설시 운전자가 설계속도의 수준으로 주행할 수 있는가를 분석하기 위한 연구를 수행하였다. 본 연구를 수행하기 위해서 설계속도가 상이하여 도로의 선형과 규격이 향상되면 운전자가 불안을 느끼는 주행속도도 증가하는지를 알아보았다. 실험은 피실험자 30명을 모집하여 뇌파분석기를 장착시킨 후 설계속도가 상이한 도로를 실제로 주행하고, simulator를 통해 가상으로 주행하면서 불안감을 느낄 때 발생하는 ${\beta}$파의 파워를 비교하였다. 이를 위한 실험구간은 강변북로(90km/h), 자유로(100km/h), 중앙고속도로(110km/h), 서해안고속도로(120km/h)로 선정하였다. 강변북로와 자유로는 주행속도가 80km/h - 130km/h, 중앙고속도로는 100km/h - 150km/h, 서해안고속도로는 110km/h - 160km/h 일 때의 불안뇌파 파워를 비교하였고, 시뮬레이션 주행은 일괄적으로 110km/h - 180km/h로 주행할 때 발생하는 불안뇌파 파워를 비교 분석하였다. 또한 paired t-test 검정을 통하여 불안뇌파가 증가하는 시점 속도를 통계적으로 검증하였다. 그 결과 시뮬레이션 주행 시 불안뇌파 증가시점의 속도는 실제 도로를 주행할 때 불안뇌파 증가시점보다 약 30km/h높게 나타났으며, 설계속도가 90km/h인 도로와 100km/h도로는 같은 속도에서 불안뇌파가 증가하여 도로의 선형과 규격에 차이가 적은 것으로 나타났다. 하지만 설계속도가 110km/h도로와 120km/h인 도로에서는 불안감을 느끼는 주행속도가 모두 증가하여 운전자는 도로의 선형과 규격이 향상됨에 따라 더 높은 속도로 주행할 수 있는 것으로 나타났다.