• 터널과지하공간
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• 제15권2호
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• pp.145-156
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• 2005

도심지 지하철 및 산악 터널의 굴착과 관련한 지하수유동 해석 및 환경 영향 평가를 위해 3차원 유한 차분 모형인 MODFLOW가 널리 이용되고 있는 추세이다. 수치해석 결과는 일반적으로 경계조건, 초기조건, 개념 모델 설정 및 수리 물성치 등에 의해 차이가 난다. 따라서 대상 해석 영역의 실제 상황을 반영한 지하수 모델링은 매우 중요하다. 일반적으로 지하수 유동 해석과 관련한 많은 경우, 경계 조건 설정보다는 수리 물성치의 결정에 어려움이 많으며, 이는 제한된 조사나 실험 결과로부터 전체 대상 영역의 매질을 결정하기 때문이다. 본 연구에서는 모의 담금질(SA : Simulated Annealing) 기법을 활용하여 지반 조사 자료, 특히 물리탐사 결과 이미지와 제한된 개소의 수리 전도도 자료를 병합하여 수리 매질들을 실현시켰다. 지구통계학적 등가 매질들을 대상으로 하여 수리 전도도의 불확실성을 고려한 지하수 유동 해석을 수행하였다. 지하수 환경 영향 평가 및 터널 내 유입 지하수 문제에 있어 수리 전도도의 불확실성을 고려함으로써 확률론적 접근이 가능하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권3호
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• pp.471-480
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• 2023

본 연구는 코로나 19 감염병으로 인하여 실시하게 된 비실시간 동영상수업과 실시간 화상수업에서 딴짓과 강의만족도가 수업몰입에 미치는 영향을 확인하고자 D대학교 간호학과 재학생 550명을 대상으로 2021년 5월 20일∼6월 4일까지 설문지를 수집하고 분석하였다. 연구결과 실시간 화상수업보다 비실시간 동영상수업에서 딴짓을 더 많이 하는 것으로 나타났으며(t=-2.00, p=.046), 강의만족도(t=-1.54, p=.124)와 수업몰입은 실시간 화상수업(t=-.63, p=.529)에서 더 높게 나타났으나 통계적으로 유의하지 않았다. 그러나 두 가지 형태의 온라인 수업에 참여한 2학년 학생의 강의 만족도(t=13.55, p=.000)와 수업몰입(t=4.48, p=.004)이 통계적으로 유의하게 높게 나타났으며, 4학년 학생에서 딴짓이 통계적으로 유의하게 낮게 나타났다(t=4.68, p=.003). 강의몰입에 가장 영향을 미치는 주요 요인은 강의만족도인 것으로 나타났으며, 비실시간 동영상 수업에서(F=128.49, p<.01) 모형의 설명력은 55.1%, 실시간 화상 수업에서(F=77.24, p<.01) 모형의 설명력은 47.2%였다. 향후 동일한 교수자의 두 가지 형태의 온라인 수업과 학습자중심학습 적용 후 나타나는 딴짓, 강의만족도, 수업몰입의 차이를 확인하는 연구가 이루어져야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.227-227
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• 2018

티롤리안 위어(Tyrolean Weir)는 유송잡물 및 유사의 영향이 비교적 높은 산악지역에 설치되는 취수구조물로 대부분 저류면적이 제한된 자류식(Run-Off River) 수력발전 및 소규모 농업용수 취수시설에 적합한 구조물이다. 티롤리안 위어는 일반적인 취수시설과 비교하여 구조물의 규모를 최소화할 수 있어 친환경적 취수구조물로 분류할 수 있다. 아직까지 국내에서는 설치사례가 없고 연구성과 또한 부족하여 적용성에 한계가 있는 것이 사실이다. 본 연구에서는 3차원 유동해석 프로그램인 FLOW-3D를 이용하여 티롤리안 위어의 월류흐름특성을 분석하고 스크린 경사와 월류수위 변화에 따른 유량계수를 산정하였다. 티롤리안 위어 스크린경사에 따른 수치모형실험을 위해 3차원 AUTO CAD 프로그램을 이용하여 위어폭 11.0m, 길이 10m 및 수로경사 2:3의 솔리드 모형을 구성하였으며, 티롤리안 위어 스크린 경사를 $0^{\circ}$, $5^{\circ}$, $10^{\circ}$, $15^{\circ}$, $20^{\circ}$, $25^{\circ}$, $30^{\circ}$로 변화시키며 월류수심 변화에 따른 수치모형실험을 수행하였다. 금회 수치해석 분석결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1) 티롤리안 위어 스크린 경사가 증가할수록 유량계수가 증가하였다. 2) 월류수심 1.4m일때 월류량의 표준편차는 0.767이며 월류수심 4.4m일때 표준편차는 9.580으로 월류수심이 증가할수록 스크린 경사에 따른 표준편차는 증가하는 것으로 확인되었다. 3) 티롤리안 위어 스크린 경사가 클수록 월류수심은 감소하고 접근수로부 유속이 증가하였으며 스크린 경사가 작을수록 월류수심은 증가하고 유속이 감소하는 경향을 확인하였다. 4) 티롤리안 위어 스크린 경사가 작고 월류수심이 클수록 광정위어와 유사한 흐름특성을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.66-66
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• 2021

2011년에 일본 도호쿠 지방 태평양 해역에서 규모 9.0의 지진이 발생하여 거대한 쓰나미가 일본 본토 해안을 침수시켰다. 이로 인해, 정확한 피해규모가 파악되기 어려울 정도로 막대한 인명과 재산피해를 입게 되었다. 센다이지역의 경우 쓰나미로 인해 해안에 위치한 약 3.8 평방킬로미터의 방풍림이 모두 전복되었고 일부는 유목이 되어 쓰나미와 함께 내륙으로 흘러들어가 곳곳에 퇴적되어 농지를 훼손하고 가옥에 피해를 주었다. 따라서, 본 연구는 유목의 발생과 흐름에 따른 거동을 수치적으로 분석하여, 폭우나 쓰나미와 같은 거대흐름과 산지와 방풍림 등에서 발생하는 유목의 발생과 거동과정을 예측하고, 흐름과 유목 거동에 따른 피해지역을 선별할 수 있는 방법을 구축하기 위한 초기단계로서, 이를 위해 유목의 발생과정의 역학적 모델링을 수치모듈에 적용하였고 이를 활용하여 수치모의를 수행하였다. 흐름분석을 위해 쓰인 모형은 홍수범람 모형인 Nays2D Flood 이며 천수방정식을 기본으로 한다. 쓰나미의 흐름은 해안가의 방풍림지역을 상류단 경계조건으로 하여 발생 당시 관측된 수심변화를 본 모형의 상류단 경계조건으로 입력하였다. 상류단 경계조건에서 쓰나미의 유속은 수심에 따른 파속으로 계산하였다. 본 연구에서는 또한 유목의 발생과 흐름거동을 기존에 개발된 입자법 기반의 유목동역학모형을 활용하여 수치적으로 모델링 하였다. 유목은 유연성이 없는 원주형 강체로 가정하였고 초기설정으로는, 방풍림지역에 30만개의 유목이 하상의 수직방향으로 배치되어있는 것으로 가정하였다. 여기서, 본 연구에서는 쓰나미가 발생하면 흐름에 따른 항력으로 인해 수직방향으로 배치된 유목이 부러지며, 흐름과 함께 흘러가는 현상을 모델링하였다. 본 연구는 폭우나 쓰나미와 같은 거대흐름으로 인해 발생할 수 있는 유송잡물과 유목의 거동을 예측분석하는 기초연구자료로 활용될 수 있으며, 더 나아가 유목의 발생과정까지 수치적으로 재현하는 모델링을 수행하였기 추후에, 산지와 하천에서 발생할 수 있는 유송잡물의 발생과 연행 과정을 보다 세부적으로 예측할 수 있는 기초방법론으로 쓰일 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.92-92
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• 2022

산 사면의 지반이 붕괴되어 흙, 모래, 자갈 그리고 물 등이 혼합하여 유동하는 토석류는 예측과 대비가 어려운 자연재해 중 하나 이다. 특히, 강우로 인해 발생하는 토석류의 경우 매우 빠르게 유동하기 때문에 피해 예측이 제한적이다. 이러한 토석류가 도심지역 또는 마을주변에서 발생할 경우 많은 인명 및 재산 피해가 발생한다. 따라서 토석류의 유동을 최소화시키기 위해선 1차적으로 수치모형을 통한 전반적인 유동 및 피해 규모 예측이 이루어져야 하며, 이러한 분석을 바탕으로 사방댐과 같은 구조물의 효율적인 설계가 이루어져야 한다. 이에 수치모형을 통해 토석류의 유동을 분석하고자 하는 많은 연구가 진행된 바 있으며, 사방댐 설계 분석 또한 수치모형과 실험을 통해 연구된 바 있다. 선행연구들에 따르면, 1) 발생부로부터의 거리, 2) 토석류 에너지의 감소, 3) 침식-연행 작용, 4) 사방댐의 용량 등이 효율적인 사방댐 설계에 영향을 미친다고 분석된 바 있다. 하지만 위의 항목들에 대한 종합적인 비교분석은 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에선 위에서 제시한 4가지의 항목들을 바탕으로 사방댐 설계에 중요한 요소를 평가하고 산정하고자 한다. 토석류의 유동과 사방댐을 모의분석하기 위해 Deb2D 수치모형을 활용하였으며, Voellmy 유변학적 모형과 침식-연행-퇴적 작용을 분석할 수 있는 알고리즘을 사용하여 토석류의 유동을 현실에 가깝게 모의하였다. 2011년 서울 우면산에서 발생한 산사태 유역들 중에서 래미안 아파트 유역과2019년 강원도 갈남리에서 발생한 산사태를 대상지구로 선정하였다. 연구 결과에 따르면 4가지 요소들 중에서 사방댐의 용량이 효율적인 사방댐 설계에 가장 주요한 요인으로 분석되었다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.53-63
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• 2020

본 연구에서는 2차원 흐름 해석 모형인 Hydro_AS-2D 모형을 이용하여 해수면 상승과 극한 홍수 발생 시 창원시 성산구 및 의창구 일대의 침수피해 상황을 모의하고, 그 결과를 3차원 지형 상에 표출한 후 BIM 기술을 이용하여 최적 대피경로를 도출하였다. 기후변화는 홍수재해 측면에서 크게 두 가지 요소에 영향을 미치는데 해수면 상승과 극한 강우사상의 증가이다. 해수면 상승은 그 자체만으로 연안지역에 해수가 범람하여 침수현상을 유발하는 영향을 미칠 수 있을 뿐 아니라 하천의 기점 홍수위를 상승시켜 하천 전체에 걸쳐 홍수위 상승을 유발한다. 본 연구에서는 기후변화에 의한 해수위 상승과 태풍에 의한 폭풍해일에 의한 해수위 상승, 그리고 태풍에 의한 극한 강우사상을 모의조건으로 설정하였다. 창원시의 지형공간정보와 하천정비기본계획의 하천횡단 정보를 이용하여 유역전체의 3차원 공간정보로 구성하고 이를 수치모형화 하였다. 연구대상지역은 BIM 기술을 이용하여 3차원 지형정보 상에 건물의 층고, 대피소 위치 등의 정보를 가지고 있는 3차원 도시정보모델로 구축하였으며, 수치모의 결과를 이 모델 상에 표출하고 대피계획을 위한 분석에 사용하였다. 침수발생 시 대피경로는 시간에 따른 침수 범위의 변화에 따라 대피소로의 경로를 설정하는 알고리즘에 의해 결정되며, 설정된 경로는 직관적인 3차원 공간정보 상에 표출되어 사용자에게 제공된다.

• 자원환경지질
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• 제51권2호
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• pp.121-130
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• 2018

KAERI Underground Research Tunnel(이하 KURT)는 한국원자력연구원의 연구지역에 건설된 지하처분연구시설이다. 현재 KURT에서는 방사성폐기물의 심층 처분의 주요 핵심 요소인 공학적 방벽과 천연방벽에 대한 연구를 수행하고 있다. 본 연구에서는 심부영역의 부지특성평가기술을 구축하기 위해 수행된 KURT 연구지역의 부지특성조사를 종합하여, 부지 지질모델을 구축하고, 이로부터 3차원 수리지질모델을 도출하였다. 연구지역에서 수행된 지질조사와 시추공 조사 결과를 이용하여 분석한 결과, 수리지질학적 관점에서 중요한 풍화대, 상부 단열암반대, 하부 단열암반대와 심부 영역에 존재하는 결정론적 단열대를 정의하여 이들을 3차원으로 모형화 하였고, 구축된 지질모델과 현장수리시험 결과를 종합하여 지하수유동모델링 및 처분 안전성 평가에 주요한 입력 자료가 될 수리지질모델을 도출하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2007년도 정기총회 및 학술발표대회
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• pp.181-185
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• 2007

A free-surface correction(FSC) method is presented to solve the 3-D shallow water equations. Using the mode splitting process, FSC method can simulate shallow water flows under the hydrostatic assumption. For the hydrostatic pressure calculation, the momentum equations are firstly discretized using a semi-implicit scheme over the vertical direction leading to the tri-diagonal matrix systems. A semi-implicit scheme has been adopted to reduce the numerical instability caused by relatively small vertical length scale compare to horizontal one. and, as the free surface correction step the final horizontal velocity fields are corrected after the final surface elevations are obtained. Finally, the vertical final velocity fields can be calculated from the continuity equation. The numerical model is applied to the calculation of the simulation of flow fields in a rectangular open channel with the tidal influence. The comparisons with the analytical solutions show overall good agreements between the numerical results and analytical solutions.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1392-1396
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• 2007

The governing equations in generalized curvilinear coordinates for 3D laminar flow are the Incompressible Navier-Stokes (INS) equations with the artificial dissipative terms. and continuity equation discretized using a second-order accurate, finite volume method on the nonstaggered computational grid. This method adopts a dual or pseudo time-stepping Artificial Compressibility (AC) method integrated in pseudo-time. Multigrid methods are also applied because solving the equations on the coarse grids requires much less computational effort per iteration than on the fine grid. The algorithm yields practically identical velocity profiles and secondary flows that are in excellent overall agreement with an experimental measurement (Humphrey et al., 1977).

• 한국토양비료학회지
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• 제36권1호
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• pp.8-15
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• 2003

하천수를 홍수터에 살포하면 퇴적층을 통과하는 동안 미생물의 작용에 의해 유기물과 질소가 동시에 제거될 수 있는데, 이러한 미생물의 작용에 미치는 근권의 효과를 홍수터 모형을 이용하여 검정하였다. 홍수터 모형은 길이와 작용에 미치는 근권의 효과를 홍수터 모형을 이용하여 검정하였다. 홍수터 모형은 길이와 직경이 각각 135 및 30 cm인 PVC관에 낙동강에서 채취한 홍수터 퇴적물을 채우고 표면에 잡초가 자라는 모형과 자라지 않는 모형으로 구분하여 제작하였다. 하천수는 $68.0L\;m^{-2}\;d^{-1}$ 유속으로 실험기간 동안 표면에 연속적으로 살포하였으며, 모형 내에서 하천수의 흐름과 미생물 반응이 정상상태(Steady state)에 도달한 이후 4주 동안 모형의 여러 깊이에서 물 시료를 채취하여 $NO_3$, $NH_4$, 용존산소, 화학적산소요구량 및 산화환원전위를 측정하였다. 표면에 잡초가 자라는 모형에서는 30 cm 깊이의 표층에서 탈질 작용이 일어날 수 있는 환원상태가 발달하였으며, 30 cm 깊이의 표층에서 탈질 작용이 일어날 수 있는 환원상태가 발달하였으며, 30 cm 깊이에서 측정된 COD와 $NO_3-N$ 농도는 유입수 중의 18.2와 $9.8mg\;L^{-1}$에 비해 각각 5.2와 $0.9mg\;L^{-1}$으로 감소하였다. $NO_3$ 제거효과는 잡초가 자라는 모형에서 현저히 높았으며, 이러한 효과는 잡초에 의한 직접적인 흡수와 근권에서의 유기물 공급과 산소의 신속한 소모에 따른 활발한 탈질작용에 기인하고, 잡초가 없는 모형에서 $NO_3$의 제거가 충분히 일어나지 못한 것은 전자수용체인 유기물의 부족 때문인 것으로 판단되었다. 이상의 결과로 미루어 볼 때 슬러지 발생과 화학약품의 사용이 필요없는 홍수터 여과 기술은 부영양상태의 하천수를 친환경적으로 처리할 수 있는 방법이 될 수 있을 것이다.