• 한국수자원학회논문집
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• 제43권11호
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• pp.967-976
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• 2010

우수관의 성능이 한계상태(performance limit state)에 도달할 확률을 정량적으로 산정할 수 있는 FORM(First-Order Reliability Model)의 AFDA(Approximate Full Distribution Approach) 신뢰성 모형을 개발하였다. 우수관망에서 각각의 관으로 유입하는 유량이 그 관의 허용 가능 배출량을 초과하여 성능한계상태에 도달할 때 이를 파괴상태(failure state)라 정의하여 신뢰함수를 수립하였다. 우수관거로의 유입량은 합리식, 유출량은 Manning의 공식을 적용하였다. 또한 신뢰성 해석을 위한 관련 확률변수들에 대한 통계적 특성과 분포함수에 대한 해석이 수행되었다. 강우자료의 불확실성 해석에서 우리나라 여러 중소도시에 대한 연 최대강우강도의 확률분포가 Gumbel 극치분포함수와 일치함을 확인하였다. 개발된 신뢰성 모형을 Y자형 우수관망에 적용하여 성능한계상태가 발생할 확률, 즉 파괴확률(probability of failure)을 정량적으로 산정하였다. Manning의 공식을 이용하여 우수관의 직경 변화에 따른 파괴확률의 거동특성을 분석하였다. 특히 문경과 대전의 50년 재현기간을 갖는 설계 강우강도에 대한 우수관의 파괴확률을 산정한 결과에 의하면, 관의 직경이 특정수치 이하일 경우 파괴확률이 급격히 커지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 실제 우수관의 유효직경이 설계직경에 가깝도록 항상 관내 불순물을 제거하는 것이 파괴확률을 줄이는 최선의 방법임을 의미하는 것이다. 또한 우수관 시스템의 경우 여러 개의 관이 모여 하나의 관으로 흘러 들어가는 경우가 많으며 이 경우 다중파괴유형(multiple failure mode)을 적용하여 시스템이 파괴상태에 도달할 확률을 정량적으로 산정하였다. 본 연구에서 개발된 신뢰성 모형은 우수관의 운용, 관리, 감독은 물론 설계에 활용이 가능 할 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권12호
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• pp.5151-5156
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• 2010

우수관망의 설계에 대한 기존의 연구들에서 관망의 노선은 최소의 건설비용을 목적으로 결정하게 되며, 기존의 연구들에서는 관망의 노선 변경에 따른 관거 내 흐름의 중첩효과는 관망 노선 결정에서 고려되지 않고 있다. 그러나 본 연구에서는 관망의 노선 결정에 있어서 관거 내 흐름의 변화를 고려하였으며, 관망 전체의 흐름을 제어 및 분산시킴으로써 내수침수 위험도를 감소시키고자 하였다. 이것은 관망 구성에 따른 관거 내 흐름의 중첩효과를 제어함으로써 가능하며, 이러한 흐름의 제어를 통하여 우수관망에서의 내수침수 위험도가 저감될 수 있다. 본 연구에서는 우수관망에서의 노선 결정에 따라서 달라지는 관거 내 흐름의 중첩효과와 그 결과로서 나타나는 유출구에서의 첨두 유출량 변화를 분석하였다. 관망의 노선 결정은 유전자알고리즘을 이용하였으며, 이때 목적함수는 유출구에서의 최소첨두유출량이 된다. 가상의 우수관망에 대하여 노선 결정에 따른 첨두유출량 변화를 분석한 결과 10년 빈도의 설계강우량에 대하여 강우지속시간 30분의 경우 관망 노선에 따른 최대 및 최소 첨두유출량 차이는 약 5.6%이며, 초과강우에 대한 내수침수 발생 분석을 위하여 2002년에 발생한 태풍 '루사'에 대한 적용 결과 월류량이 약 31% 감소되는 결과를 나타냈다.

• 농업과학연구
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• 제47권3호
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• pp.509-517
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• 2020

Geographic information system (GIS) sewer network data are a fundamental input material for urban inundation modeling, which is important to reduce the increasing damages from urban inundation due to climate change. However, the essential attributes of the data built by a local government are often missing because the purpose of building the data is the maintenance of the sewer system. Inconsistent simplification and supplementation of the sewer network data made by individual researchers may increase the uncertainty of flood simulations and influence the inundation analysis results. Therefore, it is necessary to develop a basic algorithm to convert the GIS-based sewage network data into input data that can be used for inundation simulations in consistent way. In this study, the format of GIS-based sewer network data for a watershed near the Sadang Station in Seoul and the Oncheon River Basin in Busan was investigated, and a missing data supplementing algorithm was developed. The missing data such as diameter, location, elevation of pipes and manholes were assumed following a consistent rule, which was developed referring to government documents, previous studies, and average data. The developed algorithm will contribute to minimizing the uncertainty of sewer network data in an urban inundation analysis by excluding the subjective judgment of individual researchers.

• 상하수도학회지
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• 제34권3호
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• pp.211-220
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• 2020

When domestic sewage and rainwater runoff are discharged into a single sewer pipe, it is called a "combined sewer system." The sewage design standards in Korea specify the flow velocity based only on the volume of rainfall; therefore, sedimentation occurs on non-rainy days owing to the reduced flow rate and velocity. This sedimentation reduces the discharge capacity, causes unpleasant odors, and exacerbates the problem of combined sewer overflow concentration. To address this problem, the amount of sewage on non-rainy days, not just the volume of rainfall, should also be considered. There are various theories on sedimentation in sewer movement. This study introduces a self-cleansing velocity based on tractive force theory. By applying a self-cleansing velocity equivalent to the critical shear stress of a sand particle, sedimentation can be reduced on non-rainy days. The amount of sewage changes according to the water use pattern of citizens. The design hourly maximum wastewater flow was considered as a representative value, and the velocity of this flow should be more than the self-cleansing velocity. This design method requires a steeper gradient than existing design criteria. Therefore, the existing sewer pipelines need to be improved and repaired accordingly. In this study, five types of improvement and repair methods that can maximize the use of existing pipelines and minimize the depth of excavation are proposed. The key technologies utilized are trenchless sewer rehabilitation and complex cross-section pipes. Trenchless sewer rehabilitation is a popular sewage repair method. However, it is complex because the cross-section pipes do not have a universal design and require continuous research and development. In an old metropolis with a combined sewer system, it is difficult to carry out excavation work; hence, the methods presented in this study may be useful in the future.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.485-489
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• 2008

To achieve the optimal sewer layout design, most developed models are designed to determine pipe diameter, slope and overall layout in order to minimize the least cost for the design rainfall. However, these models are not capable of considering the superposition effect of runoff hydrographs entering each junction. The suggested Optimal Sewer Layout Model (OSLM) is designed to control flows and distribute the node inflows while taking into consideration the superposition effect for reducing the inundation risk from the sewer pipes. The suggested model used the genetic algorithm to determine the optimal layout, which was connected to the SWMM (Storm Water Management Model) for the calculation of the hydraulic analysis. The suggested model was applied to an urban watershed of 35 ha, which is located in Seoul, Korea. By using the suggested model, several rainfall events, including the design rainfall and excessive rainfalls, were used to generate runoff hydrographs from a modified sewer layout. By the results, the peak outflows at the outlet were decreased and the overflows were also reduced.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.282-286
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• 2017

급격한 산업화 및 도시화로 인해 불투수 지역이 증가됨에 따라 유출량 또한 증가되어 도시지역에 침수를 발생시켜 피해를 주고 있다. 본 연구에서는 관 조도계수의 개선이 유출 및 월류에 미치는 효과를 강우-유출 모의를 통하여 분석하였다. 이를 위해 총 관로 연장 대비 조도계수 개선 비율에 따른 효과, 관경별 조도계수 개선 적용 효과, 주요 관거 중심의 조도계수 개선 효과 등 3가지 시나리오로 구분하여 모의하였으며, 도시지역에서의 강우-유출 해석 모의에 많이 사용되는 SWMM모형을 이용하여 분석하였다. 연구 결과 관로연장이 길고, 관경이 큰 주요 간선을 우선적으로 개선하는 것이 월류저감에 효과적인 것으로 나타났다. 대부분의 간선 관거의 특성상 관의 크기 및 길이가 길기 때문에 유출구로 유출되기까지의 유속을 증가시켜 관의 통수능 확보 및 월류저감에 효과가 있는 것으로 판단된다. 또한, 본 연구 결과는 관거 교체의 우선순위 선정에 참고가 될 것으로 판단된다. 향후 조도계수 개선을 위한 경제성을 고려한 최적화 분석이 이루어진다면 최적의 홍수재해저감에 기여할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2D호
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• pp.147-157
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• 2012

최근까지 분류식 하수관거에 대한 서비스수준 평가지표 구축에 관한 연구들은 기능에 대한 고려가 없이 단순하게 사용자의 관점 및 재무/사회/환경적 관점에서 상위 개념의 서비스 수준을 도출하여 실제 유지관리 업무와의 연결성이 떨어지는 단점이 있었다. 본 연구에서는 기능 중심적인 서비스수준 평가항목의 도출을 위하여 가치공학(Value Engineering)에서 적용되는 기능분석 기법인 기능계통도(Function Analysis Systems Technique)를 활용하여 분류식 하수관거에 대한 분석을 수행하였다. 본 연구에서 제시한 부위별 평가항목은 하수관거의 기능을 모두 포괄하며, 기능을 중점적으로 유지 관리하는데 유리하다. 또한 이력관리에 용이하며, 구간별 개 보수 판단기준으로써 적용이 가능하여 자산관리를 효율적으로 수행할 수 있다는 장점을 지니고 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.33-38
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• 2017

지진 발생시 도시 고도화에 따른 라이프라인 시설물의 피해가 증가하고 있다. 피해 예측을 위해 피해예측기술을 통한 라이프라인 시설물의 피해저감기술 분석이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 라이프라인 시설물중 하수도관의 피해예측즉기술개발을 위한 일환으로서써 지진취약도 평가를 통해 지진발생시 구조물의 취약 정도를 확률론적으로 평가하였다. 실제 도시지역 지반의 응답을 도출하기 위해서 서울시 지역 158개의 시추공데이터와 7개의 실측지진파를 통해 부지응답해석을 수행하였고, 총 29822번의 시간이력해석을 통해 지진취약도를 도출하였다. 그리고 내구연한이 지난 하수도관 평가를 위해 황산염침식에 의한 강도 감소 연구결과를 적용하여 평가하였다. 결과적으로 대표단면 중 관경이 가장 작은 관 300과 800의 파괴확률 차이가 약 2배정도 차이가 나는 것을 확인하였고, 관경의 크기가 지진취약도 함수에 미치는 영향이 크다는 것을 알 수 있었다. 그리고 강도감소율이 커짐에 따라 지진하중에 대한 파괴확률이 최대 10배 이상 높아지는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 결과를 이용하여 하수도관의 피해 예측 및 대응방안에 대한 수단으로 활용될 수 있으며, 지하 시설물에 대한 내진설계에도 반영될 수 있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권4호
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• pp.421-431
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• 2023

하수관로 열화모델은 하수관망을 관리하는 의사결정자에게 자산의 미래 상태 예측에 대한 중요한 정보를 제공할 수 있다. 본 연구에서는 CCTV 조사를 통해서 확보한 구조적 상태평가 이력자료를 기반으로 마르코프 연쇄 모델을 이용하여 하수관로의 노후도를 추정하였다. A시의 3개 배수분구에서 1998-1999년과 2010-2011년에 CCTV 조사에 의해 수집된 관경 450 mm와 600 mm의 흄관 자료를 이용하여 분석하였다. EM 배수분구의 450 mm 관로와 600 mm 관로에서 주요 결함 발생이 다른 두 배수분구보다 빠르게 발생하는 것으로 나타났다. 관로 설치 이후 35년이 지난 시점에는 450 mm 관로의 약 29%, 600 mm 관로의 약 38%가 주요 결함이 발생했으며, 100년 후에는 각각 62%와 74%의 관로가 주요 결함으로 관로 기능을 상실하는 수준으로 나타났다. 관로설치 35년 후, SN 배수분구는 450 mm 관로의 약 26%, 600 mm 관로에서 약 35%, HK 배수분구에서는 450 mm 관로의 약 27%, 600 mm 관로에서 약 37%의 주요 결함이 발생한 것으로 예측되었다. 또한 600 mm 관로가 450 mm 관로보다 평균 12년 정도 빨리 기능 저하가 일어나는 것으로 나타났다. 한편, 관로의 주요 결함등급 비율을 40%로 설정하여 관로의 유효사용수명으로 적용할 경우, 450 mm 관로는 SN배수분구에서 60년, EM배수분구에서 42년, HK배수분구 59년이며, 600 mm 관로에서는 각각 43년, 34년 39년으로 나타났다.

• Computers and Concrete
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• 제20권4호
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• pp.483-490
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• 2017

This paper studies on the behavior of reinforced concrete (RC) pipes used in basic sanitation in the conduction of storm water and sanitary sewer. Pipes with 800 mm and 1200 mm in diameter were analyzed. The 800 mm pipes were built with simple reinforcement and the 1200 mm pipes with double reinforcement. For the two diameters of pipes the presence or absence of the pocket was evaluated, and the denomination of each one is spigot and pocket pipe (SPP) and ogee joint pipe (OJP), respectively. The 3D numerical models reproduce the three-edge-bearing test that provides information about the strength and stiffness of the reinforced concrete pipes. The validation of the computational models was carried out comparing the vertical and horizontal displacements on the springline and crown/invert and it was also evaluated the reinforcement strains and the crack pattern. As a main conclusion, the numerical models represented satisfactorily the behavior of the pipes and can be used in future studies in parametric analysis.