• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.367-367
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• 2020

최근 전세계적으로 기후변화로 인해 가뭄의 발생 가능성이 높아지고 있으며 그에 대한 인적피해와 경제적 손실로 인한 피해액은 증가하고 있다. 특히, 국내의 충남지역은 최근 강수량이 평년 대비 75% 수준으로 감소하고 있으며, 지속적인 가뭄이 발생하여 용수 확보에 어려움을 겪고 있다. 또한, 2015년에는 강수량 감소로 인해 보령댐을 상수원으로 사용하고 있는 충남 서북부지역 8개 시군의 용수공급에 큰 차질이 있었다. 지속적인 가뭄 상황이 반복되면서 기후변화의 영향에 따라 미래의 물공급량 변화 및 물부족에 대한 연구와 이를 분석하여 정확성을 높이는 물수지 분석모형이 지속적으로 개발되고 있다. 이에 본 연구에서는 가뭄이 발생한 충남지역을 대상으로 기후변화에 따른 미래 물부족 변화에 대한 경향성을 파악하고자 한다. 미래의 물부족 변화를 파악하기 위해 기상청 RCP 8.5 시나리오의 40년(2008~2047년) 중권역별 강수량과 잠재증발산량 일단위 자료를 수집하였다. 수집된 중권역별 기상자료를 하천유역별 일단위 기상자료를 활용하여 TANK 모델을 이용한 하천 일유출모의와 비유량법을 이용하여 저수지의 일유량을 산정하였다. 미래의 수혜면적변화와 생활/공업/농업 수요량 추정을 통해서 하천 및 저수지 물수지 분석을 진행하여 미래기간 30년에 대한 일단위 물수급을 산정하였다. 미래기간에 대한 분석은 기준기간 R0(2008~2017년) 대비, 미래기간 S1(2018~2027년), S2(2028~2037년), S3(2038~2047년)에 대한 연평균 물부족량과 경로별 경향성을 파악하였다. 대상지역의 물부족량에 대한 분석결과, 기준기간 대비 S1, S2, S3 기간에 각각 27.8%, 10.8%, 23.1% 감소하는 경향이 나타났다. 이는 미래의 강우량이 점차 증가하는 경향과 수혜면적 변화시 논과 밭 면적이 지속적인 감소로 인해 수요량에 영향을 받았을 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 바탕으로 장래 하천유역의 가뭄에 대한 피해 예측 및 물수급 파악에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.23 no.3
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• pp.201-216
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• 2013

Ground penetrating radar (GPR) surveys were conducted in a sand tank model in a laboratory and at an alluvial field site to detect the groundwater table and to investigate the influence of saturation on GPR response in the unsaturated zone. In the sand tank model, the groundwater table and saturation in the sand layer were altered by injecting water, which was then drained by a valve inserted into the bottom of the tank. GPR vertical reflection profile (VRP) data were obtained in the sand tank model for rising and lowering of the groundwater table to estimate the groundwater table and saturation. Results of the lab-scale model provide information on the sensitivity of GPR signals to changes in the water content and in the groundwater table. GPR wave velocities in the vadose zone are controlled mainly by variations in water content (increased travel time is interpreted as an increase in saturation). At the field site, VRP data were collected to a depth of 220 m to estimate the groundwater table at an alluvial site near the Nakdong river at Iryong-ri, Haman-gun, South Korea. Results of the field survey indicate that under saturated conditions, the first reflector of the GPR is indicative of the capillary fringe and not the actual groundwater table. To measure the groundwater table more accurately, we performed a GPR survey using the common mid-point (CMP) method in the vicinity of well-3, and sunk a well to check the groundwater table. The resultant CMP data revealed reflective events from the capillary fringe and groundwater table showing hyperbolic patterns. The normal moveout correction was applied to evaluate the velocity of the GPR, which improved the accuracy of saturation and groundwater table information at depth. The GPR results show that the saturation information, including the groundwater table, is useful in assessing the hydrogeologic properties of the vadose zone in the field.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.33 no.2
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• pp.521-528
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• 2013

Urban drainage systems are generally designed as open channel flow. The system, however, shows a partially surcharged flow in its body, especially at junctions or manholes. Thus, a special case of this condition needs to be explained as pressurized flow condition for designing the sewer system. This study considered the surcharged manhole flows during an unexpected rainfall event or an excess of design frequency. Overflows from surcharged manholes and urban flooding can occur from the effect of surcharged flows. Thus, sewer systems should be designed with the concept of open channel flow and pressurized flow. Also, energy losses in a manhole need to be considered. The aim of this study is to develop the numerical model which can evaluate the effect of the energy losses at the manhole. The numerical model was verified and compared with hydraulic model and SWMM. The results showed that the water depth of numerical model was in good agreement with hydraulic model at the each manhole. However, the SWMM underestimated the water depth because that model ignored the energy losses at manholes. Thus, the developed numerical model in this study could be a useful tool for the assessment of a conveyance of urban drainage system.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.211-211
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• 2017

장기유출해석 모델은 수자원의 안정적인 확보와 이용, 유역단위 기초자료 조사관리 등을 위하여 수자원 장기종합계획 및 전국유역조사사업 등에 활용되고 있다. 주로 국외에서 개발된 모형이 활용되고 있어, 국내의 여건에 맞추어 편의성이 개선된 모형을 찾는 것은 매우 어려운 일이다. 또한, 유출해석을 수행하기에 앞서 지속적으로 업데이트된 모델에 대한 객관적인 평가를 수행한 사례는 드물다. 따라서, 본 연구에서는 국내에서 주로 활용되고 있는 장기유출해석모델(TANK, SWAT, SSARR, PRMS 등)에 대한 비교검토를 토대로 각종 사업과의 연계성, 계산의 효율성, 정확도 등을 고려하여 USGS에서 개발한 PRMS v.4.0.2를 기반으로 국내유역에 활용이 가능하도록 개선한 $K-BASIN^{RR}$ 및 입력자료 전처리기를 개발하였다. PRMS 모형은 융설 및 지하수 흐름 등 다양한 기능을 포함하여 강우유출 분석에 활용성 높은 모형으로 평가받고 있으나, 국내 OS환경 및 활용 단위계에서 활용성이 떨어지는 단점이 있다. 본 연구에서는 소스코드 개선 및 GUI구축을 통하여 PC 환경에서 구동이 쉽도록 재구성하였고, 사용자 편의성 확보를 위한 입력자료 전처리기를 개발함으로써 수자원단위지도 3.0, 임상도 재분류 테이블, 토양도 재분류 테이블의 DB화 및 모형의 구동을 위한 HRU분할, 입력자료 생성이 가능하도록 하였다. 매개변수 최적화를 위하여 하천 유량뿐만 아니라 기저유출량을 대상으로 Monte-Carlo 시뮬레이션 기반의 매개변수를 최적화 기능을 탑재하였다. 개발된 모형의 적용성 평가를 위하여 용담댐 시험유역을 대상으로 11년 간(2005-2015)의 강우 및 온도자료를 입력자료로 활용하여 모의한 결과 샘플의 개수에 따라 NSE(Nash-Sutcliffe Efficiency)를 0.9까지 추정이 가능함을 파악하였다. 또한, 유출량과 기저유출에 대하여 동시에 최적화를 수행하는 경우 NSE를 유출량에 대하여 0.8, 기저유출량에 대하여 0.6까지 추정이 가능하였다. 최적화된 모의 결과에 대한 검토를 위하여 계산증발산량을 측정증발산량과 비교한 결과, 유사한 패턴을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 개발한 $K-BASIN^{RR}$을 활용하는 경우 장기유출해석 업무에 효율성 및 정확도를 향상할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.35-35
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• 2017

유역 물순환 개선 기술은 기후변화 및 토지이용변화가 진행 중에 있거나 예상되는 지역에 대하여 강우-유출수를 지연, 저류, 침투시켜 지속가능한 물순환체계를 유지?회복하도록 하는 기술이라 할 수 있다. 기후변화 및 토지이용변화에 따른 영향을 평가하고, 지속가능한 유역 물순환체계를 구축하여 적응 전략을 체계적으로 수립하기 위해서는 물순환 개선 기술의 정립 및 개발이 필수적이다. 그러나 현재 유역 물순환 개선기술은 일부 시가화 지역에 국한되어 있어 유역 규모의 개선 전략을 수립하는데 한계가 있다. 또한, 물순환계의 변화량을 평가하기 위한 모형화 기법 역시 해외에서 개발된 기술을 여과 없이 도입하여 국내의 환경을 충분히 반영하기는 어렵다. 개발된 유역 물순환 개선 및 평가시스템은 기존 국가연구개발사업을 통해 개발되고 사업화에 성공한 바 있는 유역 물순환 평가 모형인 CAT(Catchment hydrologic cycle Assessment Tool)을 수정 및 개선하여 기후변화에 따른 영향을 평가하고 적응 대책을 수립하기 위한 실무적인 소프트웨어이다. 침투트렌치, 식생침투트렌치, 습지, 저류지, 빗물탱크 등의 물순환개선시설에 대한 효과를 평가할 수 있도록 개별시설의 제원에 따른 물순환개선 효과를 정량적으로 평가하여 제시한다. 기후변화에 따른 장기간의 유역 물순환을 평가하기 위해서는 물리적 매개변수 기반의 수문해석 보다는 단순환된 개념적 매개변수 기반의 집중형 장기유출 해석이 필요할 수 있다. 따라서 국내외에서 많이 사용되고 있는 장기 일유출 모형(GR4J, GSM, HBV, SYMHYD, TANK, TPHM 등)을 유역 물순환 개선 평가 플랫폼에 탑재함으로써 소유역의 특성을 반영한 기후변화 적응 일유출 해석이 가능하도록 하였으며, 각 모형들의 매개변수는 수동보정 외에도 SCE-UA를 이용한 자동보정이 가능하도록 시스템으로 구축하였다. 개발된 유역물순환 개선 및 평가시스템은 실무적 차원에서 기후변화에 따른 유역 물순환 개선 기술을 적용하고 평가하는데 있어서 매개변수 입력자료 구축에 따른 자원 소요 시간 및 시스템 개발 비용을 획기적으로 단축시켰으며 국외 의존도가 높은 수문 해석모형을 국내 기술로 개발함으로써 기술자립도를 높이고 국내 및 해외의 유역의 성공적인 적용을 통하여 성능을 입증하였다. 기후변화에 따른 수자원의 재평가, 개선시설의 정량적 평가 및 하천유역의 수자원관리 실무에 적용성이 높을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.21 no.4
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• pp.5-12
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• 2005

Recently, geophysical prospecting methods have played very important roles in civil and environmental engineering problems. Technical advances in geophysical instruments and computer system made it possible to get underground images with very high resolution far purposes to resolve those problems. It was possible partly due to ever increasing demand for development of technologies needed to precisely detect polluted areas and prevent ground-related accidents. Based on the same demand, integrity tests of cast-in place piles draw more attention and development of accurate test procedures is required. Ultrasonic methods is one of most advanced non-destructive procedures. In the paper, a geotomography method is employed for the cast-in place pile integrity test using ultrasonic waves. The image of pile interior is scanned and scrutinized far better and more accurate decision in the cast-in place pile integrity. In this study, we firstly examined the accuracy fur tomography program with idealized synthetic models built in water tank: their position and size were changed in the tank and each case was studied. In the next stage, real concrete pile models were fabricated and images of anomaly areas inside the pile were scanned to successfully locate those areas.

• Journal of Navigation and Port Research
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• v.41 no.6
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• pp.365-372
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• 2017

The rolling motion of a floating body makes crews and passengers exhausted and/or applies forces to the structure to cause damage; it might even upset the body. Therefore, almost all ships are equipped with bilge keels for anti-rolling; in special cases, an anti-rolling tank(ART) or fin stabilizer or gyroscope could be installed. But an ART requires a large capacity to install it, and a fin stabilizer and gyroscope need great costs to install and also many expenses to operate. The authors suggest the use of an anti-rolling pendulum(ARP), and they showed that the ARP is effective to reduce rolling by experiments and via a Runge-Kutta analysis. This paper introduces the linearized 2 degrees of freedom with a viscous damping system for a ship equipped with ARP; it also shows the validation of the linearized analysis for the ship's roll motion. The paper proposes an optimum ARP on the basis of the justified model. The case of the 7.7kg model with ship 20g ARP of a mass ratio of 0.26%, is the most effective for reducing roll motion. The paper shows the ARPs with various mass ratios are effective for reducing the roll motion of a ship by free decaying roll experiments.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.34 no.11
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• pp.81-92
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• 2018

For a marine bridge foundation construction, a large-circular-steel-pipe has been proposed for supporting vertical load and preventing water infiltration. However, a ship collision can adversely affect the structural stability. This paper presents a fundamental study on dynamic responses of the large-circular-steel-pipe by an impact load. In laboratory experiments, small-scaled steel pipe is installed in a soil tank. The soil height and water level are set to 23 cm and 25~70 cm, respectively. The upper part of the steel pipe is impacted using a hammer to simulate the ship collision. The dynamic responses are measured using accelerometers and strain gauges. Experimental results show that the strain decreases as the measured location is lowered. The higher frequency components appear in the impact load condition compared to the microtremor condition. However, the higher frequency components measured at the strain gauge located below the water level do not appear. For the accelerometer signal, the maximum frequency under the impact load is higher than that of the microtremor. The maximum frequency decreases as water level increases but it is larger than the maximum frequency of the microtremor. This study shows that strain gauge and accelerometer can be useful for evaluating the dynamic responses of large-circular-steel-pipes.

• Journal of Navigation and Port Research
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• v.47 no.6
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• pp.305-314
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• 2023

In this study, a mathematical model of a 9.77 G/T small fishing vessel was established based on captive model tests. The powering and manoeuvring performances of the vessel in the harbor and coastal sea were focused on, so captive model tests were conducted up to the full-scale speed of 8 knots. Propeller open water, resistance, and self-propulsion tests of a 1/3.5-scaled model ship were performed in a towing tank, and the full-scale powering performance was predicted. Hydrodynamic coefficients in the mathematical model were obtained by rudder open water, horizontal planar motion mechanism tests of the same model ship. In particular, in static drift and pure yaw tests which were conducted at a speed of 2 to 8 knots, the linear hydrodynamic coefficients varied with the ship speed. The effect of the ship speed on the linear coefficients was considered in the mathematical model, and manoeuvring motions, such as turning circles and zig-zags, were simulated with various approach speeds and analyzed.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.9 no.4
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• pp.182-193
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• 1997

The interaction of monochromatic incident waves with a horizontal flexible membrane is investigated in the context of two-dimensional linear hydro-elastic theory. First, analytic diffraction and radiation solutions for a submerged impermeable horizontal membrane are obtained. Second, the theoretical prediction was compared with a series of experiments conducted in a two-dimensional wave tank at Texas A & M University. The measured reflection and transmission coefficients reasonably follow the trend of predicted values. Using the developed computer program, the performance of surface-mounted or submerged horizontal membrane wave barriers is tested with various system parameters and wave characteristics. It is found that the properly designed horizontal flexible membrane can be an effective wave barrier.