• 도시과학
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• 제6권2호
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• pp.17-27
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• 2017

최근, 하천의 수질오염 및 악취발생으로 민원이 증가하여 하천환경개선에 큰 관심이 모아지고 있다. 본 연구의 목적은 하수 유입부에 대해 무인항공기(UAV)를 활용하여 RGB 및 적외 열 영상을 획득하고 하천제방 정비 계획 및 하천 오염 현황의 모니터링을 위한 응용성을 검토하였다. 특히, 하천 인근 공장에서 배출되는 폐수를 적외 열 영상으로 검출하여 폐수의 전파를 모니터링하였다. 또한 하천 제방 정비대상 지역과 인근지역에 대한 RGB영상을 SfM(Structure from Motion)기반 영상 해석을 통해 고정밀 3차원 모형을 제작하고 정확성을 검토하였다. 연구결과, UAV영상을 활용, 폐수유입에 따른 하천의 온도변화를 감지하여 수질오염의 유입부 및 전파 현상을 모니터링 할 수 있었다. 또한 고정밀 3차원 모델(수치지형도, 정사영상)을 제작, 정확성을 검토하고 하천의 제방정비를 위한 정밀 3차원 정보 및 식생 피복정보를 도출할 수 있었다.

• 한국수산과학회지
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• 제28권2호
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• pp.194-201
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• 1995

본 실험에서는 자루그물의 구조와 형상 및 사용 그 물감의 규격의 변화에 따른 저항의 변화를 조사하고, 그 저항이 전보에서 구한 저항식에 의해 정도 높게 해석되는가를 확인하기 위하여, 유연도가 큰 Nylon 그물감으로 자루그물을 사각추형으로 설계하고 상기 각 요소들을 변화시켜 회류수조(관측부 길이 : 7.00m, 수로 폭 : 1.45m, 수심 : 1.20m)에서 유속 v에서 받는 저항 R을 측정한 후, $R=kSv^2$(S: 그물 벽의 면적)에 의해 저항계수 $k(kg\;\cdot\;sec^2/m^4)$를 구하고 k로써 각각의 경우를 비교하였다. 실험에서 얻어진 결과를 요약하면 대략 다음과 같다. 1) 정사각추형으로 설계된 자루그물의 입구를 둘레가 서로 같은 원형 틀과 정사각형 틀에 교대로 부착하면, 수중 형상은 원형 틀에서는 매끈한 원추형이 되고 정각각형 틀에서는 입구 주변만을 제외한 나머지 모든 부분이 원추형이 되었기 때문에, k값에는 별다른 차리가 생기지 않았다 또한, 직편각추형으로 설계된 자루그물을 직체각형 틀에 부착하면 입구 주변만을 제외한 나머지 모든 部分이 타원추형이 되었는데, 그 때의 k값은 정사각추형으로 설계된 그물이 수중에서 원추형을 이루는 경우와 거의 같았다. 2) 정사각추형으로 설계된 자루그물에 대해 발의 길이 1에 대한 지름 d의 비 d/1를 변화시키면 k는 d/1가 큰 그물일수록 커지는 경향이었고, 입구 면적 $S_m$ 및 그물감의 재료는 일정하게 하고 $S/S_m$ 또는 흐름에 대한 그물의 영각 $\theta$를 변화시키면 k는 $S/S_m$가 커질수록 작아지는 경향이었다. 그러나, $kS/Sm$는 $S/S_m=1-4$ 또는 $\theta=15-90^{\circ}$의 범위에서는 거의 일정하였고, $S/S_m>4$ 또는 $\theta<15^{\circ}$ 직선적으로 증가하였다. 3) 본 실험에서 얻은 결과를 전보에서 구한 그물 저항식에 의해 해석하면, 자루그물에 있어 그물코의 면적에 대한 발의 체적의 비 $\lambda$ 즉 $$\lambda={\frac{\pi d^2}{21\;sin\;2\varphi}$$를 대표치수로 하는 레이놀즈수를 $R_e$라 하고($2\varphi$: 그물코의 전개각), 흐름에 수직인 평면에 대한 그물의 총 투영면적을 $S_n$이라 할 때, $R_e<100$의 영역에서는 $$k=160R_e\;^{-01}(\frac{S_n}{S_m})^{1.2}\;(\frac{S_m}{S})^{1.6}$$으로 주어졌고 $R_e\geq100$ 영역에서는 $$k=100(\frac{S_n}{S_m})^{1.2}\;(\frac{S_m}{S})^{1.6}$$으로 주어졌다. 이러한 결과는 전보에서 구한 k와 일치하는 것이므로, 전보에서 구한 k는 자루그물에 대한 책험의 결과와 잘 일치한다는 것을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.821-834
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• 2015

본 연구에서는 세굴방지를 위하여 설치된 바닥보호공의 영향을 고려한 흐름특성 및 하상변동에 관한 연구를 수행하였다. 대상지역은 낙동강유역의 합천창녕보가 포함된 현풍 수위관측소에서부터 마수원 수위관측소까지의 구간이며, CCHE2D 모형을 적용하기 위하여 2010년 태풍 '곤파스'사상을 대상으로 검 보정하였다. 바닥보호공에 대한 영향을 분석하기 위하여 빈도별 호우사상(50년, 100년, 200년)에 대해 세 가지의 모의조건(Case 1, 2, 3)을 구성하였으며, Case 1은 보가 설치되기 이전의 조건, Case 2는 보가 설치된 이후의 조건, Case 3는 바닥보호공을 고려한 조건이다. 보의 설치로 인하여(Case 2) 고정보 및 전도게이트형 가동보 구간에는 퇴적량이 증가하였고, 리프트게이트형 가동보 구간은 높은 수위차로 인하여 보를 건설하기 이전(Case 1)보다 더 많은 세굴이 발생하였다. Case 3은 바닥보호공의 영향으로 보 직하구간(30m)에서 세굴이 발생하지 않았다. 그러나 바닥보호공이 설치되지 않은 보 하류구간(60m 이상)에서는 보가 설치되기 이전 조건(Case 1)보다 더 많은 세굴이 발생하였다. 이와 같은 결과를 통하여 본 연구결과는 실제 보에 대한 하상변동 예측과 보의 관리 및 운영에 대한 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제3권2호
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• pp.147-154
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• 2003

본 연구에서는 수리모형실험을 통하여 원환 설치 전 후 교각 주위의 수리특성을 분석하였다. 하천 흐름에서 교각 전 후의 수위 변화를 분석한 결과, 교각 전면부에서 원환 설치 전 후의 수위차는 약 0.2cm, 교각 후면부에서 원환 설치 전 후의 수위차는 약 0.1cm로 거의 변화가 없었다. 따라서, 원환이 하천 흐름에 장애가 되지 않는 것으로 판단되었다. 또한, 교각 전 후의 유속 변화를 분석한 결과, 교각 전 후면부에서 원환 설치 전 후의 흐름방향 유속(u)과 횡방향 유속(v)은 변화를 보이지 않았으며, 교각 전면부에서 연직방향 유속(w)은 수심비(y/D)가 0.33인 지점에서 약 16.72% 최대감소효과를 나타냈으며, 교각 후면부에서 연직방향 유속(w)은 수심비(y/D)가 0.67인 지점에서 약 15.83% 최대감소효과를 나타내었다. 원환을 설치했을 경우 교각 주위에서 세굴을 일으키는 하강류의 발생을 억제함으로써 국부세굴심을 감소시킬 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1732-1736
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• 2006

여수로는 월류시 한계류 상태와 고유속의 사류상태가 복합적으로 일어나는 복잡한 흐름형태를 가지고 있어 여수로의 단면설계시 수리적인면뿐만 아니라 구조적인 측면에서도 안정해야 하며 경제성이 고려되어야 한다. 그래서 고유속의 흐름을 갖는 여수로에 축소부를 고려할 경우 충격파에 의한 수위상승과 하류의 흐름 교란 등 수리학적인 불안정이 발생하기 때문에 설계시 경제적인 장점이 있음에도 불구하고 단면축소부를 고려하여 여수로를 설계하는 것은 현실적으로 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 단면축소를 고려한 여수로 설계를 위하여 3차원 수치모형인 Flow-3D를 이용하여 충격파로 인하여 발생하는 교차파 저감을 모의하기 위하여 수치실험을 실시하였다. 교차파 저감을 위해 축소부내에서 교차파가 발생하도록 축소부의 각도는 유입흐름 특성을 고려하여 적정하게 설정하였다. 수치실험결과 축소부의 각도가 작을수록 첫번째 교차파의 수위는 크게 발생하지 않으나 단면축소후 교차파가 하류로 전파되어 불안정한 흐름이 연속적으로 발생하고, 과대하게 설정할 경우 첫번째 발생하는 교차파에 의해 중앙부의 수위가 크게 상승하는 결과를 보였다. 또한 본 연구에서는 축소부단면내 회절판(diffractor) 설치전 후의 수리학적 거동을 모의하여 회절판의 흐름개선 효과를 검증하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제15권3호
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• pp.39-45
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• 2010

The turbulent flows in a tunnel mock-up($10L{\times}0.5W{\times}0.25H$ m3 : scale reduction 1/20) with rectangular cross section were investigated. The instantaneous velocity fields of Re = 49,029, 89,571 were measured by the 2-D PIV system which is consisted of double pulsed Nd:Yag laser and the tracer particles in the straight-duct mock-up where the flows were fully developed. The mean velocity profiles were taken from the ensemble averages of 1,000 instantaneous velocity fields. Simultaneously, numerical simulations(RANS) were performed to compare with experimental data using STREAM code. Non-linear eddy viscosity model (NLEVM : Abe-Jang-Leschziner Eddy Viscosity Model) was employed to resolve the turbulent flows in the duct. The calculated mean velocity profiles were well compared with PIV results. In the log-law profiles, the experimental data were in good agreement with numerical simulations all the way to the wake region except the viscous sub-layer (near wall region).

• 스마트미디어저널
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• 제4권4호
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• pp.120-129
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• 2015

CG(Computer Graphic)상의 폭발효과는 여러 가지 Effect Element(Fire, Smoke, Flame, Dust, Debris 등)가 집약된 고도의 기술적 난이도가 요구되는 비주얼이펙트이다. CG 소프트웨어 기술의 발전에 따라, 다양한 유체 시뮬레이션 기능을 탑재한 솔루션이 개발되었으며, 보다 사실적인 특수 효과가 가능하게 되었다. 하지만, 국내에서는 단순히 프로그램의 기능에만 의존하고 있으며, 또한, 관련 R&D가 미흡한 상황이다. 이에, 본 연구에서는 보다 사실적인 폭발현상을 효율적으로 구현해 낼 수 있는 제작 방식을 실험 연구를 통해 제시하고자 한다. 이를 위한 연구의 전개는 기존 폭발효과의 구현에 대해 선행 연구를 통해 문제점을 도출하고, 이를 해결하기 위해 4가지 솔루션을 중심으로 실험연구를 진행한다. 4가지 솔루션의 접근은 첫째, 유체 시뮬레이션 단계에서의 난기류 속성 부여 방법인 'Numerous Turbulent Flow', 둘째, 스크립트로 제작된 'Cache Retiming Solution', 셋째, Cache화된 데이터를 바탕으로 폭발의 모형을 구축하는 'Multiple Volume Container', 넷째, 합성단계에서 결과물의 완성도를 높이는 기법인 'RGB Lighting Pipeline' 이다. 각 단계 별 적용 효과의 특성과 이를 순차적으로 연계한 제작공정을 통해 보다 사실적인 폭발효과를 효율적으로 구현함을 증명하였다. 본 연구를 통해, 기존과 차별화된 효과적인 폭발효과 제작방법을 제시하며, 또한 관련 연구의 기초자료로 활용 가능하리라 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2B호
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• pp.211-217
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• 2010

본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용하여 댐 발전방류로 인한 어류 물리 서식처의 변화를 분석하였다. 이를 위해 River2D 모형을 이용하였으며, 대상 어종은 피라미를 선정하였다. 먼저 구축된 모형의 검증을 위하여 계산된 수위를 기존의 현장 측정 데이터와 비교하였으며 잘 일치함을 보였다. 한편, 피라미의 성장 단계별 가중가용면적 및 유량 별 복합서식처적합도 분포도를 계산하여 비교하였다. 그 결과, 댐 하류 만곡부 부근에서 피라미 서식처가 가장 좋은 것으로 나타났으며, 약 9 $m^3/s$의 유량일 때 성어기 피라미의 가중가용면적이 최대의 값을 이루는 것으로 예측되었다. 또한 일주일 간의 발전 방류량 및 갈수량 조건에 대한 계산 결과, 일주일 평균 발전 방류량이 갈수량에 비해 약 39% 더 큰 것으로 나타났지만 계산된 가중가용면적은 약 60-100% 작은 것으로 예측되었다. 즉, 발전 방류로 인해 하류단 서식처의 면적이 크게 감소되는 것을 확인하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제39권3호
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• pp.197-210
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• 2003

무부자망은 망구의 전개 및 예망시 중저층에서의 예방수심 조절이 효과적이었지만, 표층～30m에서는 예망이 어렵다는 것이 확인되었다. 따라서 본 연구는 이것을 극복하기 위하여 카이트(Kite)의 적용을 검토한 것으로 무부자 쌍끌이 중층망의 뜸줄에 연결된 대형망목부에 부분적으로 카이트를 부착하여 회류수조에서 모형실험으로 그 전개성능을 비교 조사하고 우리나라 쌍끌이 중층망에 적용 가능성을 검토하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 예망수심은 카이트망이 기준형과 무부자망보다 유속별 예망수심이 모두 상승하였으며, 실제 조업시의 예망속도 4.9knot일때는 기준으로 2개의 카이트를 부착했을 때는 약 20m였고, 4개의 카이트를 부착했을 때는 약 5m였다. 또한, 카이트망의 추와 날개 끝 추의 무게가 증가함에 따른 예망수심의 변화는 거의 없었으며, 발줄의 깊이만 각각 약15m와 10m 침강하였다. 그리고, 아래끌줄의 길이(dL)의 증가에 따른 예망수심의 변화는 없었고, 발줄의 깊이만 약 22m 침강하였다. 2. 유체저항은 유속이 2.0～5.0knot로 증가함에 따라 거의 직선적으로 증가하였으며, 그 증가율은 유속이 증가함에 따라 커지는 경향을 보였다. 또, 카이트망의 유체저항은 무부자망과 기준형에 비해 약 5～10ton 더 컸다. 그리고, 카이트망의 유체저항은 4.0knot를 기준으로 추의 무게가 1.40～3.50ton 으로 증가할 때 약 3ton, 날개끝 추의 무게가 0～1.11ton으로 증가할 때 약 4ton 증가하였으며, 아래끌줄의 길이(dL)가 0～40m로 증가할 때 유체저항은 약 5.5ton 증가하였다. 3. 망고는 4.0knot를 기준으로 카이트의 면적이 $2,270mm^2(2kite)에서; 4,540mm^2(4kite)$로 증가할 때 약 10m 증가하였으며, 카이트의 면적이 $4,540mm^2$(4kite)일 때 기준망보다는 약 50m, 무부자망보다는 약 30m 증가하였다. 망폭의 변화는 모든 경우에서 유속의 변화에 따라 5m 내외로 거의 일정하였다. 4. 여과량은 카이트망이 기준형과 무부자망에 비해 유속이 2.0knot일 때는 약 28%, 34% 더 컸으며, 3.0knot일 때는 약 42%, 41%이었고, 4.0knot일 때는 약 62%, 45%이었으며, 5.0knot일 때는 약 74%, 54%로 더 컸다. 각 어구별 적정 예망속도는 뜸이 있는 기준형은 약 3.0knot, 무부자망은 4.0knot이상 이였으며, 카이트망은 5.0knot 이상에서도 가능한 것으로 판단된다. 5. 망구면적당 유체저항의 비는 기준형, 무부자형, 카이트망의 순으로 전개효율은 카이트망이 가장 우수하였으며 다음으로 무부자망, 기준형의 순이었다. 실제 예망속도인 4.0knot를 기준으로 카이트망은 기준형에 비해서는 약50%, 무부자형에 비해서는 약 25%로 더 효율적인 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.238-238
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• 2022

합천댐의 건설 이후, 댐직하류 구간에서는 10년 동안의 방류량 감소와 기후변화로 인한 강우패턴의 변화로 하도식생의 활착이 발생하여 식생이 증식하고 밀도가 점차 증가하고 있다. 식생밀도의 증가는 흐름에 대한 항력을 증가시켜 유속을 감소시키고 수심을 증가시킨다. 이는 통수능 저하를 초래하며, 홍수 시 수위증가에 따른 홍수범람의 위험성 증가시킨다. 따라서 식생영향에 대한 심화적인 이해를 제고하여 적절한 식생관리대책을 구축할 필요가 있다. 본 연구에서는 이러한 필요성에 맞추어 식생대 영향에 따른 흐름의 변화를 예측모의하여 흐름과 식생대의 상호작용에 대한 분석을 수행하였다. 이를 위해 2차원 흐름모형인 Nays2D를 이용하여 합천댐 직하류 구간을 대상으로 식생밀도의 변화에 따른 흐름의 변화를 부등류를 기반으로 모의하였다. 상류단의 경계조건은 162.99 m³/s(실운영 방류량), 995 m³/s(2년빈도 댐 조절 방류량), 2670 m³/s(100년빈도 댐 조절 방류량)로 3개의 유량으로 구분하여 모의하였다. 식생의 특성은 현장조사를 통해 밀도를 산정하여 수치모의에 적용하였다. 식생밀도는 4가지로 구분하여 모의시나리오를 구축하였으며 현장조사를 통해 산정된 2021년도 식생밀도를 기준으로 식생밀도를 증감하여 수치모의를 수행하였다. 수치모의 조건은 2021년 식생현황, 식생개선, 식생존치, 전벌채로서 식생개선의 경우, 2021년 식생밀도의 0.5배로, 식생존치의 경우, 식생밀도를 2배로 적용하였다. 전벌채는 식생이 없는 것으로 가정하였다. 수치모의 결과, 식생개선이 2021년 식생현황과 식생존치보다 상대적으로 수심이 낮게 나타났다. 식생을 전벌채한 경우, 식생이 존재하는 조건보다 수심이 낮고 유속이 빠르게 나타났으며 특히, 만곡부의 외측에서는 2차류의 발달로 흐름이 집중되었다. 이를 통해 식생개선의 경우, 식생현황과 식생존치보다 홍수범람의 가능성이 적을 것으로 판단되며 전벌채의 경우, 만곡부 외측에서 2차류 발달에 의한 세굴을 야기하여 제방의 안정성에 영향을 줄 것으로 예측된다. 본 연구는 댐 직하류에 식생대 밀도변화가 흐름변화에 미치는 영향을 분석한 수치모의 사례로서 이는 추후 식생을 고려하는 하천관리방안을 수립 시, 식생관리방법에 대한 근거자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.