• 한국방재안전학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.47-60
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• 2021

최근 기후변동성으로 인하여 집중호우의 발생빈도 및 강우강도 증가로 노후화된 여수로 바닥슬래브 표면에서의 손상이 발생하여 잦은 보수·보강이 필요한 실정이다. 이를 위해 현장조사, 수리모형 실험 및 수치모형 실험을 통하여 여수로 방류에 따른 손상발생 원인 검토에 관한 연구가 많이 진행되어 왔다. 그러나 대부분의 연구는 일반적으로 여수로의 흐름특성 및 압력분포에 대한 검토를 수행하였을 뿐 손상의 근본적인 발생원인 규명에 관한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 여수로 바닥슬래브 손상발생 원인을 도출하기 위해 공동침식 및 수력잭킹(hydraulic jacking)으로 인한 콘크리트 탈락관점에서 3차원 수치모형인 FLOW-3D와 COMSOL Multiphysics를 사용하여 검토하였다. 또한 공동지수를 산정하고 압력분포로 인하여 구조물이 받는 응력과 콘크리트의 인장·굽힘강도를 비교하여 공동침식 및 수력잭킹으로 인한 콘크리트 탈락 발생 가능성을 확인하였다. 수문 완전개도 조건에서 여수로 방류에 따른 공동침식 및 수력잭킹에 대하여 수치모의를 수행한 결과, 여수로 하류부에서 공동지수가 0.3 미만으로 공동침식 발생 가능성을 확인하였고, 공동부 및 균열부에서 압력분포에 따라 콘크리트가 받는 응력은 4.6~5.0 MPa로 콘크리트 인장강도와 굽힘강도와 비교를 통하여 지속적인 압력변동으로 인한 콘크리트의 피로파괴 또는 휨파괴 가능성을 확인하였다. 따라서 여수로 고유속 흐름에 의한 공동 현상 및 수력잭킹이 여수로 바닥슬래브 손상발생의 다양한 원인 중 하나로 판단하였다. 그러나 본 연구는 다양한 형상 조건 및 방류 시나리오를 적용하고 유체-구조물 상호작용(Fluid-Structure Interaction, FSI)모의를 수행하지 못하였다는 한계점이 있다. 이에 향후에는 한계점을 보완하여 검토한다면 보다 효율적이고 효과적인 여수로 유지관리 방안 도출이 가능할 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권8호
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• pp.687-701
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• 2018

수자원의 추가 확보와 홍수에 대한 선제적 대응을 목적으로 국내 4대강 주요 지점에 다기능보(multi-function weir)를 설치하였다. 다기능보는 흐름 통제 단면으로서 정밀한 유량 산정이 가능한 수리구조물로 하천의 일반적인 수위-유량 관계식보다 정밀하게 산정할 수 있으며, 향후 각 유역의 국가 표준 유량 기준점으로 활용할 수 있는 방안을 강구하는 것이 바람직하다. 이에 본 연구에서는 영산강의 승촌보를 대상으로 현재 취득되는 운영 자료를 분석하여 개선사항을 제시하고, 이를 보완하기 위하여 간접유량추정 방법인 경사-면적법(slope-area method)을 응용하여 정밀한 유량 산정이 가능할 수 있는 방법을 제안하고자 한다. 분석 결과, 현재 상태는 이론적인 유량계수 범위 초과와 급격한 변동, 상 하류부의 수위차를 연동하지 못하는 등 이에 대한 보완이 필요하였다. 응용한 경사-면적법은 앞서 제시한 한계점을 보완하고, 자연 하도의 검증된 수리학적 이론에 의해 수면경사와 마찰손실을 반복 계산을 통해 오차를 줄여나가는 상호 보완적인 방법으로 물리적으로 타당하여 적용가능성을 확인하였다. 향후, 다기능보의 최적 운영을 위하여 이를 적용한다면, 실제 운영에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.29-41
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• 2018

연약지반에 설치된 하천보축제체에서 기존제체와 보축제체 연결부는 부등침하와 같은 이질적인 지반침하에 의해 제체를 관통하는 배수통문 연결부에서 파손 등의 손상이 발생할 수 있다. 본 연구는 금강하류 지역을 선정하여 2차원 침투해석을 수행하고 배수통문 수문의 위치에 따른 침투 경향을 분석하여 파이핑 발생 가능성 등이 제체에 미치는 영향을 확인하였다. 연구 결과 상부 파손부가 하부 파손부보다 침투 유출 속도 및 동수경사가 크게 나타나고 있어 상부측의 누수가 하부측의 누수에 비해 상대적으로 파이핑 발생에 취약함을 알 수 있었다. 제외지측에 수문이 위치한 경우 누수가 발생하면 수위 상승시 및 고수위 유지시 파이핑 발생 우려가 증가하였으며, 제내지측에 수문이 위치하는 경우 누수로 인해 제체내 수압을 증가시켜 제체의 안정성을 훼손시킬 수 있음을 예측할 수 있었다. 결과적으로 배수통문 구조물 임의의 위치에 누수가 발생하면 이로 인해 누수가 발생하지 않을 때 보다 간극수압을 증감시키는 결과를 가져오게 되므로 정상적인 경우에 비해 간극수압의 급격한 감소 또는 증가가 관측된다면 누수 발생을 우려할 수 있을 것으로 사료된다. 다만, 본 연구 결과 분석은 2차원 침투해석을 바탕으로 수행된 것으로서 실제의 경우와는 차이가 있을 것으로 보인다. 따라서 3차원 해석을 통한 보다 상세한 분석이 필요할 것으로 판단된다.

• Smart Structures and Systems
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• 제14권6호
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• pp.1151-1172
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• 2014

This paper presents a user programmable computational/control platform developed to conduct real-time hybrid simulation (RTHS). The architecture of this platform is based on the integration of a real-time controller and a field programmable gate array (FPGA).This not only enables the user to apply user-defined control laws to control the experimental substructures, but also provides ample computational resources to run the integration algorithm and analytical substructure state determination in real-time. In this platform the need for SCRAMNet as the communication device between real-time and servo-control workstations has been eliminated which was a critical component in several former RTHS platforms. The accuracy of the servo-hydraulic actuator displacement control, where the control tasks get executed on the FPGA was verified using single-degree-of-freedom (SDOF) and 2 degrees-of-freedom (2DOF) experimental substructures. Finally, the functionality of the proposed system as a robust and reliable RTHS platform for performance evaluation of structural systems was validated by conducting real-time hybrid simulation of a three story nonlinear structure with SDOF and 2DOF experimental substructures. Also, tracking indicators were employed to assess the accuracy of the results.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2005년도 연구개발 발표회 논문집
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• pp.613-616
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• 2005

In general, the hollow jet valve, the fixed cone valve had been used for the urgency released or maintenance of the flow rate. Nowadays, the butterfly valve, the gate valve are applied in economic performance and operation maintenance more than the hollow jet valve, the fixed cone valve. However, in the case of butterfly valve, it should be required the strict application standard to the cavitation coefficient because the structural axis and disk were situated in pipe channel and the occurring the shock problem by Karman Vortex. And, the judgment data for choice were slight lowdown in water supply and drainage facilities standard or Japanese penstock technology standard, various standard of KOWACO etc. Therefore. there were investigated the valve inside phenomenon (cavitation, disk chattering, vibration) by velocity of flow and the stability examination of body by high velocity of flow through flow scale model test using the numerical analysis and PIV to establish the applicable extensibility of the butterfly valve for the urgency released valve.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.75-82
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• 2021

The 3D printing technology is one of the fourth industrial revolution technology that drives innovation in the manufacturing process, and should be applied to nuclear industry for various purposes according to the manufacturing trend change. In nuclear industry, it can be applied to manufacture obsolete items and new designed parts in advanced reactors or small modular reactors (SMRs), replacing the traditional manufacturing technologies. A gate valve body was manufactured, which was obsolete in nuclear power plant, using DED(Directed Energy Deposition) metal 3D printing technology after restoring design characteristics including 3D design drawing by reverse engineering. The 3D printed valve body was assembled with commercial parts such as seat-ring, disk, stem, and actuator for performance test. For the valve assembly, including 3D printed valve body, several tests were performed, including pressure test, end-loading test, and seismic test according to KEPIC MGG and KEPIC MFC. In the pressure test, hydraulic pressure of 391kgf/cm² was applied to 3D printed valve body, and no leak was detected. Also the 3D printed valve assembly was performed well in end-loading and seismic tests.

• 한국습지학회지
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• 제15권1호
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• pp.149-157
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• 2013

기존까지 건설된 보는 대부분 보의 상단으로 월류하는 월류형 보가 주종을 이루고 있다. 월류형 보의 경우 수자원의 관리의 효과와 지금까지의 많은 연구로 인한 설계, 시공 및 유지관리 방법 등이 용이 하다는 장점이 있다. 하지만 월류형 보의 특성상 보 상단부를 통해 물이 월류되는 방식이기 때문에 상류부로부터 유입된 유사가 보 하류로 배출되지 못하고, 하상이 높아지면서 저수용량이 감소되어 점차 보의 기능을 상실하게 된다. 이와 같은 토사 퇴적 및 보의 유지관리 문제를 해결하기 위해 수문을 가진 하단방류형 보가 건설되기 시작하였다. 하지만 최근 건설된 하단방류형 보의 설계상의 문제점으로 인하여 보 하류부의 하상이 세굴되고, 세굴된 하상 때문에 구조적인 문제점이 발생되고 있다. 본 연구에서는 보의 효과적인 설계 및 운영방법을 위해 월류형 보와 하단방류형 보의 흐름의 특성, 하류부 수위 변화에 따른 도수길이분석, 보 형태에 따라 단위거리당 발생되는 비에너지 손실량을 비교 및 분석하였다. 실험분석 결과 하단방류형 보와 월류형보의 상류 조건을 동일하게 유지 시 하단방류형 보에서 도수의 길이가 Fr 값(Froude number) 3.5에서 최대 2배 길게 나타났으며, 하류 수위가 증가 할수록 도수의 길이는 점차 감소하게 되었다. 단위 거리당 발생되는 비에너지 손실량 비교 분석 결과 단위 거리당 에너지 손실량이 하단방류형 보에 비해 월류형 보가 약 2배 높게 나타나는 것으로 판단되었다. 따라서 하단방류형 시설의 경우 수공 구조물의 안전을 위해 별도의 에너지 감세시설을 별도로 검토하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제39권3호
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• pp.269-284
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• 2006

지하수위와 하천수위와의 상호반응과 수리적으로 다른 특성을 가지는 각 층별(실트질 모래층, 자갈모래층, 풍화대층) 반응관계를 알아보기 위하여 시계열 분석에서 많이 사용되어 온 방법인 자기상관분석과 교차상관분석방법을 이용하였다. 만경강 하천부지에 각 층을 대표하는 깊이에서 지하수위를 관측한 결과, 지하수위가 강수량보다는 하천수위변동에 민감하게 반응하고 있었다. 연구지역의 하천수위변동은 만경강 제수문의 조절과 조석의 영향을 받아 주기적인 수위변동이 우세하기 때문에 강수량과의 상관성은 낮다. 다심도 관정에서 각층별 하천수위에 대한 지하수위 반응은 시간지연 없이 서로 같이 변동하는 것으로 나타났으며, 반응시간은 하천과 가까운 관정에서 30-60분 이내로 빠르며 하천에서 거리가 멀어지면서 반응시간은 대체로 늦게 나타났다. 그러나 하천과 멀리 떨어져 있는 관정이더라도 하천수위에 대하여 빠른 반응을 보이는 관정이 있으며, 이는 하천과 대수층과의 높은 수리적 연결성을 나타낸다. 지하수위의 하천에 대한 반응양상이 다르게 나타나는 것은 대수층의 수리적 불균질성에 의한 것으로 사료된다. 연구지역의 하천은 대체로 지하수위가 하천수위보다 높게 관측되고 있기 때문에 지하수가 하천으로 유출되는 이득하천의 성격을 가지고 있다고 판단되나, 하천의 급격한 수위상승에 따라 역으로 하천의 물이 지하수로 공급되는 손실하천의 성격도 보여주었다. 하천수위와 대수층이 연결된 시스템에서 시계열분석으로서의 자기 및 교차상관분석은 수리적 상호관계를 파악하기 위한 유용한 도구로 활용될 수 있다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.101-101
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• 2011

현재 국내에서 시행되고 있는 '4대강 살리기 사업'은 하천에서 발생하는 홍수 및 가뭄재해방지를 위한 다양한 공학적 노력을 시도하고 있다. 특히 안정적인 수위 및 유량확보와 홍수방지를 위한 보(weir)가 4대강 유역에 16개 설치되고 있다. 이러한 보 구간에는 고정보와 가동보가 복합적으로 설치되고 있으며 가동보는 그 형상과 운영방식에 따라 다양한 설계방안이 적용되었다. '4대강 살리기 사업' 중 낙동강 23공구의 강정보 공사 구간에는 원호형태의 측면 형상을 갖는 라이징 섹터게이트(Rising sector gate)가 적용되었다. 라이징 섹터게이트는 구조물의 높이가 낮고 수문의 개폐장치가 수문피어 구조물 내에 설치되어 경관이 우수하며, 구조가 간단하여 비체와 수류의 안정성이 뛰어나기 때문에 4개의 공사구간에 적용되었다. 따라서 본 연구에서는 강정보의 가동보 구간 2문 중 1문을 1/100 축척으로 제작하여 가변경사 개수로에 설치하고, 홍수 빈도별 상류 유량 조건과 하류단 수위조건으로 케이스를 정하여 실험을 수행하였다. 본 실험에서 사용한 개수로 장치는 너비 0.6 m, 높이 0.8 m, 그리고 길이 15.0 m(측정가능 구간, 헤드탱크와 테일게이트 부제외)의 개수로 실험장치이다. 측부는 모두 강화유리로 되어 육안관찰 및 계측 시 용이하게 제작되었으며, 순환식 유량 공급장치를 구축하여 수로의 하부에 설치된 유량탱크로부터 계속적으로 순환하도록 설계되었다. 또한 수로 하단으로부터 상단방향으로 약 33 m 지점에 전동 유압식 Jack screw 2기가 설치되어 경사도를 조절할 수 있도록 제작되었다. 유량조절용 판넬의 제어기판에는 디지털 경사계가 설치되어 있기 때문에 보다 정확한 경사도의 조절이 가능하다. 보 모형의 총연장은 53 cm이며 폭은 45 cm이다. 섹터게이트의 게이트부분은 직경 15 cm로 설계하였다. 문주부분을 포함한 모든 모형은 아크릴로 제작하며 레이저의 주사를 방해하지 않으며 투과율을 최대로 할 수 있도록 고강도의 아크릴을 가장 얇게 하여 중공형태를 채택하였다. 실험조건은 우선 보의 운영방안에 따라 게이트의 4가지 개방도를 설정하였고, 특히 평수위조건에서는 보의 상류부에 퇴적된 퇴적물의 세척을 위한 flushing 운영개방도 포함되어 있다. 홍수시에 대한 유량조건은 2년 빈도에 해당하는 유량을 수문의 비율과 상사법칙에 따라 설정하였으며 하류단 수위조건도 동일한 조건에 대한 값을 채택하여 적용하였다. 유동장의 해석을 위해서는 비접촉식 계측방법인 PIV(Particle Image Velocimetry) 시스템을 채택하여 2차원(x-z 방향) laser sheet를 생성하고 주입된 particle에서 반사된 변위(displacement) 정보를 상호상관(cross-correlation)기법으로 유동장을 계산하였다. 또한 수리모형과 동일한 지형격자를 구축하여 3차원 CFD 프로그램인 FLOW-3D로 계산하여 결과를 비교하였다. 특히 flushing 운영방안에 대한 게이트부의 개방도를 세가지(30, 45, $60^{\circ}$)로 구분하여 모의하였고, 적절한 개방도를 제안하고자 하였다. 실험결과는 우선 4가지 운영방안에 대한 가동보 주변에서의 유속장을 파악하였고, 최대유속의 발생위치의 변화를 확인할 수 있었다. 그리고 이에 따른 보의 바닥에서 최대유속이 발생할 경우, 하상보호공 위치와 거리 등에 대해서 분석하였다. 이를 통해 가동보 운영에 따른 다양한 유속구조를 파악할 수 있게 되며 구조적 안정성 확보를 위한 검증자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 향후, 가동보 운영방안 중 수세효과(flushing effect)에 대한 효과분석을 위해 게이트부 상류구간에 적절한 입경과 비중의 퇴적물질을 설치하는 연구와 상류부에서의 유입유사농도 및 시간변화에 따른 퇴적에 관한 연구를 수행할 계획이다.

• 한국농공학회논문집
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• 제62권3호
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• pp.1-13
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• 2020

The management of agricultural water can be divided into management of agricultural infrastructure and operation to determine the timing and quantity of water supply. The target of water management is classified as water-supply facilities, such as reservoirs, irrigation water supply, sluice gate control, and farmland. In the case of agricultural drought, there is a need for water supply capacity in reservoirs and for drought assessment in paddy fields that receive water from reservoirs. Therefore, it is necessary to analyze the water supply amount from intake capacity to irrigation canal network. The analysis of the irrigation canal network should be considered for efficient operation and planning concerning optimized irrigation and water allocation. In this study, we applied a hydraulic analysis model for agricultural irrigation networks by adding the functions of irrigation canal network analysis using the SWMM (Storm Water Management Model) module and actual irrigation water supply log data from May to August during 2015-2019 years in Sinsong reservoir. The irrigation satisfaction of ponding depth in paddy fields was analyzed through the ratio of the number of days the target ponding depth was reached for each fields. This hydraulic model can assist with accurate irrigation scheduling based on its simulation results. The results of evaluating the irrigation efficiency of water supply can be used for efficient water distribution and management during the drought events.