• 한국환경과학회지
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• 제19권11호
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• pp.1423-1436
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• 2010

The effects of meteorological and reclaiming conditions on the reduction of suspended particles are investigated using a computational fluid dynamics (CFD) model with the k-$\varepsilon$ turbulence closure scheme based on the renormalization group (RNG) theory. Twelve numerical experiments with different meteorological and reclaiming conditions are performed. For identifying the meteorological characteristics of the target area and providing the inflow conditions of the CFD model, the observed data from the automatic weather station (AWS) near the target area is analyzed. Complicated flow patterns such as flow distortion, horse-shoe vortex, recirculation zone, and channeling flow appeared due to the topography and buildings in the domain. Specially, the flow characteristics around the reclamation area are affected by the reclaiming height, reclaiming size and windbreak height. Reclaiming height affected the wind speed above the reclaiming area. Windbreak induces more complicated flow patterns around the reclaiming area as well as within the reclaiming area. In front of the windbreak, flow is distorted as it impinges on the windbreak. As a result, upward flow is generated there. Behind the windbreak, a secondary circulation, so called, a recirculation zone is generated and flow is reattached at the end of the recirculation zone (reattachment point). At the lower part of the recirculation zone, there is a reverse flow toward the windbreak. Flow passing to the reattachment point starts to be recovered. Total amounts of suspended particles are calculated using the frictional and threshold frictional velocities, erosion potential function, and the number of surface disturbance. In the case of a 10 m-reclaiming and northerly wind, the amount of suspended particles is largest. In the presence of 5 m windbreak, the friction velocity above the reclaiming area is largely reduced. As a result, the total amount of the suspended particles largely decreases, compared to the case with the same reclaiming and meteorological conditions except for the windbreak The calculated suspended particle amounts are used as the emission rate of the dispersion model simulations and the dispersion characteristics of the suspended particles are analyzed.

• 화약ㆍ발파
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• 제21권3호
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• pp.23-35
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• 2003

본 연구는 측벽 흐름과 배수효과에 의한 홍수시의 이론적인 확산 모델을 확립시켰으며, 기본적인 확산등식은 평균깊이 (H+h)에 관해서 선형화 시켰고 측벽 흐름과 홍수에 의한 배수효과에 관해서는 경계이론을 사용하여 해결하였다. 교각주위의 세굴현상은 교각의 지지 함수와 안정성에 대하여는 교각설치의 기하학적 형상에 따른 하상 바닥 상태와 흐름의 특성에 의존하는 복잡한 문제가 세굴에 영향을 미친다. 그러므로, 교량의 교각에 대한 세굴 깊이를 신뢰하고 평가할 수 있는 통합된 이론이 없으므로 상류 쪽 흐름에 대한 공학적인 판단, HEC-RAS모델적용, 수중발파공법의 연구등 여러가지 방법을 사용하여 세굴관리를 해석할 필요가 있다. 또한 이들은 댐의 건설, 초지 나지, 흐름 등고선, 경작지, 초목지의 조성으로 구성되어져 있다. 높은 제방의 축조를 위해서는 지반을 절취하고, 옹벽 구조물에 의하거나 식생에 의해 하천 제방의 안정을 유지하고 있으며, 저수지 가까이에 적용할 수 있는 재조림 사업으로 초목망의 식물 배양에 의해 이루어지고 있다. 저수지의 상부의 일반적인 하천 바닥에 폭우의 유입시 실트질에 의한 유속감소로 범람이 일어난다. 이러한 작용은 저수지의 주공동에 달하기 전에 광범위한 침식이 일어난다는 것을 알수 있었다

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.57-65
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• 2005

지오텍스타일은 지난 30여년 동안 모래주머니, 훼브릭 폼, 게비언 등 다양한 형태의 컨데이너(구속체)로 활용되어져 왔다. 다양한 크기의 지오텍스타일 컨데이너(구속체)는 주로 수러학적 제어구조물로 홍수재해 방지 및 복구 구조물로 적용되었으며, 최근 지오텍스타일의 직조기술, 채움기술 등의 발달과 함께 해안침식방지구조물, 방파제, 제방 등 친환경적이며 신개념의 해안구조물로 적용이 확대되고 있다 본 연구에서는 지오텍스타일 튜브 구조물이 해안구조물로 설치될 경우에 대한 수리모형시험을 통하여 튜브구조물의 수리동역학적 특성(안정성, 파랑제어 및 전달특성)에 대하여 실험적 연구를 수행하였으며, 특히 구조물 단면의 확대와 심해에 설치될 경우를 고려한 다단식 튜브구조물에 대하여 수리모형시험을 실시하였다. 수리모형시험 조건은 해안설치 조건를 고려하여 설치조건과 파랑조건을 요소화하였다. 설치조건은 파랑에 대하여 직각방향과 경사방향으로 설치될 경우를 고려하였으며, 파랑조건은 유의파고 변화를 3.0m~6.0m까지 실험을 실시하였다. 본 연구진의 선행연구결과와 비교할 떼, 다단식 튜브구조물이 단일튜브보다 더 안정적이며, 천단고가 없는 경우가 천단고가 0.5H인 경우에 비하여 더 안정적인 것으로 도출되었다. 또한, 파랑 전행에 대하여 경사로 설치된 경우가 천단고 유무에 관계없이 파랑감쇄능력이 우수한 것으로 나타났다.

• 환경영향평가
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• 제24권5호
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• pp.516-531
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• 2015

본 연구에서는 분포형 유역모델이면서, 국내 환경에 적합하도록 개발된 CAMEL에 기반하여 식생여과대 효과분석을 위한 모듈을 개발하였다. 식생여과대의 주요 모의기능은 기존의 CAMEL과 동의하나 릴에서의 유사포착 현상과 수평둔덕을 추가로 설계하여 모듈에 반영하였다. 식생여과대 모듈을 검증하기 위하여 시험 격자를 이용하여 식생여과대의 길이, 조도계수, 토성, 식생의 높이 및 뿌리 깊이 등 다양한 매개변수에 대한 민감도 분석을 실시하였다. 식생여과대 모듈의 민감도 분석결과를 종합해 보면, 유사 지표유출량은 조도계수 변화에 따라 민감하게 반응하였으며, 전반적으로는 유사와 TP의 지표유출량 저감률이 시나리오 변화에 상관없이 전반적으로 높은 것으로 분석되었다. TOC, TN의 저감률은 식생여과대의 길이, 토성변화에 따라 민감하게 반응하는 것으로 나타났으며, 유사와 TP의 지표유출량 저감률에 비해 상대적으로 저감률이 낮은 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발된 식생여과대 모듈은 환경변화에 따른 오염물질 저감효과를 합리적으로 재현하는 것으로 나타났으며, 향후 식생여과대 조성 지역에 적용되어 비점오염 물질 제거 효과를 정량적으로 산정하고 효율적인 관리방안을 평가하는데 기여할 것으로 기대된다.

• 한국습지학회지
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• 제13권2호
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• pp.329-341
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• 2011

본 연구는 경기도 파주시에 위치한 문산천의 유사량을 직접 실측하여 유사특성을 분석하고, 이를 수치모형에 적용하여 장기적인 하상변동을 예측하였다. 직접 실측된 유사랑을 이용하여 유량-총유사량 관계식을 유도하였으며, 기존의 추정공식을 통해 산정된 총유사량과의 비교를 통해 적절한 유사량 추정방법을 평가하였다. 실측에 의한 문산천의 연간 총유사량은 5,478ton/year, 비유사량은 29.23ton/$km^2$/year로 나타났으며, 기존의 공식과 비교한 결과 Ackers & White공식이 실측치와 매우 유사한 값을 산정하였다. 실측된 유사량 및 지형, 수문자료를 입력변수로 하여 HEC-6와 GSTARS 모형을 비교, 평가하였다. 이를 통해 HEC-6 모형이 문산천의 장기하상변동 예측에 적합한 모형으로 신뢰할 수 있는 결과를 도출할 수 있다고 판단하였으며, 본 연구의 장기하상변동 예측에 적용하였다. HEC-6 모형을 이용한 장기하상변동 예측결과 문산천의 경우 하류부에서는 지속적으로 퇴적이 나타나고 상류부에서는 전반적으로 침식이 발생하였으며, 향후 20년 후의 하상상태로 안정화 될 것으로 판단되었다. 하상 변동량은 20년동안 1m 이내로 유의한 수준에 있다. 그러나 감조부의 영향을 받는 하류부에서는 유출구로부터 2,000m~7,000m 사이의 구간에 퇴적이 지속적으로 증가하고 있어 향후 하천관리계획 수립시 고려해야 할 것으로 판단되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.163-168
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• 2020

우리나라는 1960년대 산업화 이후 하천 및 해상에 교량을 건설 하는 등 교통 기반시설을 활발하게 확충하였다. 교량 건설로 인하여 안정성 검토에 대한 많은 연구가 진행되고, 안정성 확보 기술이 개발되었다. 그러나 교량 상부를 중점으로 하여 기술이 개발됨에 따라 교량 하부에 대한 안정성 확보 기술 및 검사는 제한적인 실정이다. 특히 교각에서 발생하는 세굴현상은 하상에 침식 및 교량의 붕괴를 초래하기에 이에 대한 대책 수립 및 예방이 필요하다. 본 연구에서는 세굴현상에 따른 교량 피해를 예방하기 위한 기초 연구로서 교각 세굴심 산정 경험식을 개발하였다. 기존의 연구에서 진행된 수리모형실험 자료를 바탕으로 다중 선형 회귀분석을 실시하였으며, 이를 통하여 경험식을 개발하였다. 그 결과, 개발된 경험식은 0.91의 R²을 보이고 있으며, 개발된 식을 검증하기 위하여 개발에 활용되지 않은 모형실험 자료에 적용하였다. 23개 경우에 대하여 진행된 기존 모형실험의 결과와 개발된 식을 활용하여 산정된 교각 세굴심을 비교하였을 때, 약 70%인 16개 경우에서 20% 이하의 오차율 확인하였다. 이를 통하여 본 연구에서 개발된 경험식은 교각 세굴심 산정에 있어 적합한 적용성을 보인다고 판단할 수 있다. 향후 추가적인 연구를 통하여 보다 정확한 교각 세굴심 산정 경험식을 개발 할 수 있을 것이며, 세굴에 의한 교량 피해를 저감할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국해양공학회지
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• 제29권1호
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• pp.62-69
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• 2015

Coastlines are protected by breakwater structures against the erosion of sand or other materials along beaches due to wave action. This research examined the use of physical modeling to determine the effects of the tetrapod size and vertical walls of a rubble mound on the volume of wave overtopping under irregular wave conditions in coastal areas in Busan Yacht Harbor. In this analysis model, the structures were studied using irregular waves and the JONSWAP wave energy spectrum. To understand the effects of the tetrapod size and heights of the vertical wall, the study considered vertical walls of 0, 1.78, 6.83, and 9.33 cm with armor double layered material tetrapods of 8, 12, 16, and 20 tons. An extensive number of experiments covering a relatively large range of variables enabled a comprehensive discussion. First, in the presence of a short vertical wall, the water level played a key role in the overtopping discharge. In such circumstances, the values of the wave overtopping discharge decreased with increasing freeboard size. In the presence of a tall freeboard and middle, the value of the wave overtopping discharge was equally influenced by the vertical wall factor. Moreover, the tetrapod size decreased by an increase in the vertical wall factor, and relationship between them resulted in a short wall height. From an engineering point of view, considering a small water level may allow the choice of a shorter vertical wall, which would ultimately provide a more economical design.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.1229-1236
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• 2015

본 연구에서는 다양한 사행도를 갖는 내성천 하도 구간에 대해 단기 홍수사상 발생시 나타나는 흐름과 하상변동 특성을 2차원 모형인 CCHE2D를 이용하여 분석하였다. 내성천 하도 구간은 사행도가 1.2, 1.6, 2.2인 3개 구간으로 나누어 흐름 및 하상변동 모의를 수행하였으며, 2011년 6월에 발생한 6일 동안의 홍수사상에 대해 모의를 수행하였다. 모의 결과, 사행도가 큰 구간에 비해 사행도가 1.5 미만인 구간에서 흐름 집중현상에 의한 평면적 유속차가 크게 나타났으며, 만곡부에서의 하상침식이 시간에 따라 더 크게 확대된 것을 알 수 있었다. 사행도가 1.5 미만인 구간에서는 최대홍수량이 발생했을 때 최대유속이 국부적으로 1.6 m/s에서 2 m/s 이상인 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.37-46
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• 2006

재료구성관계의 범위에서의 강성 성능저하의 스펙트럼 특성을 기본 유한요소법을 이용하여 개별 유한요소와 그의 조합행렬에 대한 스펙트럼 분석을 상호 비교하여 수치적인 의미를 확인하고자 한다. 본 논문의 주 관심부분은 탄성 강성특성의 저하로 인한 콘크리트 재료의 손상정도를 다양한 스펙트럼 특성인 최소고유치의 변화, 유효계수의 변화 등의 시나리오를 가지고 해의 유일성 여부, 특이성의 표현 여부 그리고 변분유계와의 근접여부 등을 관찰하였다. 1차원 및 2차원 예제가 제시되었으며 강성이 서로 다른 혼입재를 가진 2상복합체의 형식으로 콘크리트의 골재, 매트릭스를 표현하고 상호연관성 및 기하학적 영향을 고려하였다. 더불어 2차원 탄성계면요소를 이용하여 골재와 매트릭스 사이에 존재하는 약한 고리인 계면을 묘사하고 이들 계면의 탄성계수의 성능저하로 인한 전체 구조계의 영향 등을 분석, 비교하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.11-21
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• 2015

2002년 피해조사 결과에 따르면, 하천제방 관련 홍수피해는 월류, 침식, 제체불안정(파이핑, 부적절한 축제재료선정, 다짐불량 등), 구조물에 의한 파괴 등으로, 월류에 의한 제방붕괴는 39.5 %로서 주요 요인인 것으로 평가되었다. 한편, 제방붕괴각(${\theta}$), 제방붕괴율(k) 등 관련 월류제방 붕괴특성은 침수모델링 해석 시 침수속도 및 면적 등에 영향을 미치나 국내 관련 연구 실적이 미진한 실정에 있다. 본 논문에서는 프루드(Froude) 상사(${\lambda}_{Fr}=1$)를 가정한 제방고(0.20 m, 0.25 m, 0.30 m, 0.40 m)에 따른 제방붕괴모형실험을 수행하여 제방고 변화(H)에 따른 제방붕괴 메카니즘, 붕괴연장, 제방붕괴각(${\theta}$), 제방붕괴율(k) 등을 제시하였다.