• 한국수자원학회논문집
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• 제52권5호
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• pp.361-372
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• 2019

본 연구의 목적은 운동량방정식에서 이송가속도항을 제외한 지배방정식을 이용하여 정형 사각 격자 기반의 2차원 지표면 침수해석 모형을 개발하는 것이다. 공간적 이산화는 유한체적법을 이용하였으며, 시간적 이산화는 음해법을 적용하였다. 모형의 실행시간을 단축하기 위해서 CPU를 이용한 병렬계산 기법을 적용하였다. 개발된 모형의 검증을 위해서 해석해와 비교하고, 가상 도메인에서 수치실험을 통해 모형의 거동을 평가하였다. 또한 국내의 장호원 지역과 모로코의 Sebou 강 지역에 대해서 각기 다른 공간해상도로 침수해석을 수행하고, 그 결과를 CAESER-LISFLOOD (CLF) 모형을 이용한 해석 결과와 비교하였다. 모형의 검증 결과 해석해와 잘 일치된 모의 결과를 나타내었고, 가상 도메인에서의 흐름 해석도 타당한 것으로 평가되었다. 장호원 지역과 Sebou 강 지역에 대한 본 연구와 CLF 모형의 침수모의 결과는 침수심과 침수범위에서 서로 유사하게 나타났으며, 장호원 지역의 경우 홍수위험지도의 침수범위와도 유사한 값을 보였다. 본 연구와 CLF 모형의 모의결과에서 상이한 부분에 대해서는 각각의 모의결과를 비교 평가하였다. 연구결과 본 연구에서 제시된 모형은 홍수터에서의 침수 양상을 잘 모의할 수 있는 것으로 평가되었다. 그러나 본 연구에서 제시된 모형을 이용하여 침수해석을 할 경우에는 도메인 구성 방법과 지배방정식 및 해석 방법에 의한 모형의 특징과 한계점을 충분히 고려해야 할 것이다.

• 지질공학
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• 제33권1호
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• pp.105-119
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• 2023

기후 변화에 따라 용수 공급량은 줄어들고 있으며, 해안 및 도서지역은 지하수의 의존도가 높아 활용 가능한 용수의 양이 줄어들고 있다. 지속 가능한 해안 도서 지역의 물 공급을 위해 현재의 상태를 정확히 진단하고 효율적인 용수의 배분 및 관리가 필요하다. 해안 도서 지역의 지하수 흐름의 정밀한 분석을 위해 제주 동부의 성산유역을 대상으로 해안 담지하수 유출량을 산정하였다. 중요 매개변수인 담수층의 두께의 산정은 다심도 관측공에서 측정되는 전기전도도를 이용하여 수직적인 보간을 통해 추정하는 방법과 Ghyben-Herzberg의 이론적인 비율을 이용하여 추정하는 방법을 사용하였다. Ghyben-Herzberg의 비율을 사용한 값은 변화하는 담-염수 경계면의 정밀한 추정이 불가능하며, 전기전도도로 분석한 값은 담-염수 경계면의 현재 상태를 나타낼 수 있다. 매개변수는 가상의 격자에 분포시키고, 각각의 격자에 대한 해안 담지하수 유출 유량의 평균을 유역 대표 유량으로 결정하였다. 유역 규모의 연도별 해안 담지하수 유출량 산정과 유량 분포를 나타냈으며, 2018년에서 2020년까지의 해안 담지하수 유출량은 전기전도도로 추정한 담수층의 두께를 적용한 방법은 6.27 × 10⁶ m³/year, Ghyben-Herzberg의 비율을 적용한 방법은 10.87 × 10⁶ m³/year로 나타났다. 본 연구에서 나타낸 결과는 해안 도서지역의 정밀한 물수지 분석 등을 이용하여 지속가능한 용수의 공급을 결정하는 정책의 근거 자료로 활용할 수 있다.

• 한국항해항만학회지
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• 제43권6호
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• pp.369-376
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• 2019

선박이 제한수로를 운항할 때에는 기존 심수 및 천수 중을 운항하는 선박의 조종특성과 일반적으로 다르기 때문에 선박의 안전한 항해를 위해 달라지는 선박의 조종특성 추정이 중요하다. 본 연구에서는 제한수로를 운항하는 선박의 조종성능을 추정하기 위해 조종운동 방정식과 가상 구속모형시험 시뮬레이션을 통한 유체력 미계수를 이용하여 조종성능을 추정하였다. 조종 수학 모델 중 선체, 프로펠러, 타를 분리하여 유체력을 모델링하는 방식인 모듈형(modular type) 모델에 제한수로의 영향을 고려하는 항을 추가하여 제한수로 중 조종성능을 추정 연구를 수행하였다. 제한수로 중 선체에 작용하는 유체력 미계수를 도출하기 위하여 상용 CFD 프로그램을 이용한 가상 구속모형시험 시뮬레이션을 수행하였다. 최종적으로 제한수로 중 직진 시뮬레이션과 Zig-zag 시뮬레이션을 수행하여 제한수로의 영향이 고려된 조종 시뮬레이션을 수행하였다. 특히 선박의 침로 안정성능을 평가하기 위해 Zig-zag 시험을 수행하는데, 측벽으로 인한 선박 주위의 비대칭 유동이 좌현과 우현에 압력차이를 발생시켜 선박의 궤적에 큰 영향을 미침을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권11호
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• pp.923-929
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• 2022

춘천 물로리 지역은 지방상수도가 보급되지 않은 물복지 소외지역으로 복류수 및 지하수를 수원으로 하는 소규모 급수시설로 마을에 물을 공급하고 있다. 최근 극심한 가뭄 발생시 물부족으로 인해 급수차에 의존하는 등 물공급 여건이 열악한 지역이다. 따라서 가뭄시 물부족 문제를 해결하고 증가하는 물수요에 대비하기 위해 계곡에 연하여 샌드댐을 설치하였으며, 2022년 5월부터 이 시설을 운영하고 있다. 본 연구에서는 2020년 3월 중순부터 2022년 3월 중순까지 약 2년 동안의 유입량 조건에 대해 채움재의 수리전도도와 저류계수 값 조건에 따라 반복 모의를 수행하였고, 각각의 경우에 대해 유공배수관을 통한 방류량을 산정하였다. 전반적으로 수리전도도가 증가할수록 방류량과 그 비율이 증가하나, 2층의 수리전도도가 상대적으로 가장 낮은 경우에는 3층의 수리전도도가 증가할수록 방류량이 증가하다가 작아지는 특이한 양상을 보였다. 이는 3층의 투수성과 배수관의 배수계수 값이 커서 3층으로의 순유입보다 빠른 배수로 인해 수위가 낮게 유지된데서 기인한 것으로 판단된다. 샌드댐 상부 개수로 흐름을 수리전도도가 매우 큰 가상의 지하수층으로 모사한 결과 가상층 수리전도도 증가율에 비해 방류량 감소는 둔화되지만, 가상층 수리전도도가 커짐에 따라 상대적으로 방류량이 줄어드는 양상은 명확하게 나타났다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.43-49
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• 2011

최근 친환경항만(Eco-port)을 건설하려는 노력과 쾌적한 워터프론트 개발에 관한 관심이 고조되면서, 항만의 방파제를 중심으로 수질개선을 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 이러한 항 내의 수질개선을 위한 연구로서 최근 해수교환방파제가 주목받고 있지만, 여전히 항 내 안쪽의 영역에서는 해수교환방파제로부터 유입된 해수가 도달하지 못하여 해수의 순환이 잘 안 되는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 해수교환방파제의 단점을 보완하고자, 다기수로라는 새로운 개념의 해수교환방파제를 도입하여, 항 내 안쪽 영역까지 해수의 순환을 촉진할 수 있는 방법을 모색하였다. 이를 위해서 현재 해수교환방파제가 설치된 주문진 항에 가상의 다기수로를 설치하고, 수중유출구의 위치, 크기, 방향을 제어하여 해수유입에 따른 항 내 유동패턴을 비교 검토하고, 해수순환을 촉진시킬 수 있는 방법을 모색하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.295-304
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• 2012

본 연구는 지진해일의 전파과정을 수치모의할 수 있는 비선형수치모델을 구축하고, 이로부터 최근 일본 태평양 연안에서 발생 가능성이 제기되고 있는 리히터 규모 9.0의 Tokai, Tonankai 및 Nankai의 3연동지진으로 인한 지진해일이 제주도 연안에 미치는 영향을 검토하였다. 수치해석에 있어서는 천해역에서의 천수효과를 충분히 재현하기 위해 격자접속기법을 이용하였으며, 2011년에 발생한 동일본지진과 1983년 동해중부지진에 의한 지진해일에 대한 수치계산을 수행하여 수위변동, 전파시간, 침수계산 등에 대한 기존의 계산치 및 관측치와의 비교로부터 본 수치모델의 타당성을 검증하였다. 3연동지진에 대한 수치모의는 지진해일의 영향을 충분히 고려할 수 있도록 지진 발생으로부터 10시간 동안 계산을 수행하였다. 수치모의를 통해 지진해일의 전파과정에서의 수위변동은 해저수심변화, 굴절, 회절, 반사 등의 영향에 의해 크게 좌우되며, 우리나라 제주도 연안에서는 사계항에서 1.6 m의 최대지진해일고가 추정되었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제10권3호
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• pp.51-63
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• 2023

하천내 수목관리는 홍수와 생태 관리의 균형점을 찾는다는 점에서 매우 중요하며 이를 위해서는 수목이 하천 수위에 미치는 영향을 정확하게 평가할 필요가 있다. 본 연구에서 수목에 작용하는 항력을 고려하는 수목조도공식 8개에 대해 검토하여 실무 수리계산의 관점에서 수목 조도계수 공식의 특성과 적용성을 평가하였다. 개별 수목 조도계수 공식의 수심별 조도계수 산정 특성을 비교하고, 수관부 영향, 수목밀도와 직경 영향, 수목 강성계수 영향, 수위 산정 결과 등을 분석하였다. 동일 조건 수심별 조도계수 비교를 통해 Kouwen and Fathi-Moghadam 공식과 Fischenich 공식은 타 공식에 비해 과도한 조도계수를 산정하였다. 수관부, 수목 직경, 수목 밀도 등은 공식에 따라 상이한 경향을 나타내나 과도한 특이점은 없는 것으로 나타났다. 수목 강성계수를 고려하는 Freeman et al. 공식과 Whittaker et al. 공식은 강성계수에 따라 조도계수가 매우 큰 차이를 나타낸다. 8개 공식의 조도계수 산정 결과를 이용하여 국내 중소규모 가상 하천에 적용한 결과 최대 약 0.2 - 0.4 m 정도의 수위 상승효과를 나타내고 있다. 이상의 검토를 통해 유사한 특성을 가지며 입력자료의 불확실성이 낮은 Baptist et al., Huthoff et al., Cheng, Luhar and Nepf 등의 4개 공식이 실무 적용에 적합한 것으로 판단하였다.

• 농업과학연구
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• 제36권1호
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• pp.87-98
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• 2009

대전 3대 하천의 하나인 갑천의 유등천 합류전 지점의 하천유지유량 확보를 위해 상류 유역에 금곡지와 괴곡지를 각각 설치하는 경우 각각 장안지, 방동지의 기존 저수지를 포함하여 직렬, 병렬 연계 운영을 반영하여 목표 지점의 유량을 1966년부터 2007년까지 모의하여 효과를 분석한 결과 다음과 같다. 첫째, 방동지-금곡지 직렬 연계에 의해 금곡지로부터 용수공급능력을 분석한 결과 연평균하여 하천유지유량 공급량은 6.83백만 $m^3$, 용수공급량/유역면적은 403.4 mm, 단위유역 용수공급량/강우량 비율은 33.0 %, 용수공급량/유입량 비율은 96.4 %, 용수공급량/저수량 비율은 81.9 %, 유입량/저수량 비율은 112.3 %였다. 둘째, 장안지-금곡지 병렬 연계를 고려한 갑천지점의 유량을 분석한 결과 유황은 연평균하여 풍수량 $4.806m^3/s$, 평수량 $2.217m^3/s$, 저수량 $1.140m^3/s$, 갈수량 $0.887m^3/s$로 분석되었으며, 평균갈수량은 목표유량 $1.486m^3/s$보다 $0.599m^3/s$ 적게 나타났다. 셋째, 장안지-방동지 병렬 연계에 의해 괴곡지 유입량을 모의하였고, 괴곡지로부터 용수공급능력을 분석한 결과 연평균하여 하천유지유량 공급량은 49.60백만 $m^3$, 용수공급량/유역면적은 246.5 mm, 단위유역 용수공급량/강우량 비율은 19.4 %, 용수공급량/유입량 비율은 40.8 %, 용수공급량/저수량 비율은 412.1 %, 유입량/저수량 비율은 1,189.8 %였다. 넷째, 괴곡지 방류를 고려한 갑천 지점의 유량을 분석한 결과 유황은 연평균하여 풍수량 $4.501m^3/s$, 평수량 $2.277m^3/s$, 저수량 $1.743m^3/s$, 갈수량 $1.564m^3/s$로 분석되었으며, 평균갈수량은 목표유량 $1.486m^3/s$보다 $0.078m^3/s$ 높게 나타났다. 요약하면 괴곡지를 설치하는 것이 금곡지를 설치하는 것보다 갑천 지점의 하천유지유량을 확보하는데 효율성이 높은 것으로 분석되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.93-100
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• 2011

박 등(2010)의 연구에서 적용성이 입증된 조석-해일 결합모형을 이용해 목포시에서 범람모의를 수행하였다. MIKE21 모형을 결합모형으로 활용하였으며, 적용영역은 박 등(2010)의 연구와 동일하게 선정하였고 범람모의를 위해 목포시에 대한 정밀역을 추가하였다. 하절기의 대조기 고조시에 맞춰 가상태풍이 목포해역에 직접적인 영향을 주는 경우에 대하여 해석하였으며, 이 경우 발생된 고조위 556 cm는 100년 빈도 정도로 평가된다. 계산된 최대 범람영역을 살펴보면 목포시 내항 및 북항 인근에서 50~100cm 가량 침수되는 것으로 나타나고 있으며, 이를 토대로 내항에서 해안침수예상도를 작성하였다.

• 한국물환경학회지
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• 제36권4호
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• pp.300-313
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• 2020

The Bayesian approach can be used to estimate hydrologic model parameters from the prior expert knowledge about the parameter values and the observed data. The purpose of this study was to compare the performance of the two Bayesian methods, the Metropolis-Hastings (MH) algorithm and the Generalized Likelihood Uncertainty Estimation (GLUE) method. These two methods were applied to the TANK model, a hydrological model comprising 13 parameters, to examine the uncertainty of the parameters of the model. The TANK model comprises a combination of multiple reservoir-type virtual vessels with orifice-type outlets and implements a common major hydrological process using the runoff calculations that convert the rainfall to the flow. As a result of the application to the Nam River A watershed, the two Bayesian methods yielded similar flow simulation results even though the parameter estimates obtained by the two methods were of somewhat different values. Both methods ensure the model's prediction accuracy even when the observed flow data available for parameter estimation is limited. However, the prediction accuracy of the model using the MH algorithm yielded slightly better results than that of the GLUE method. The flow duration curve calculated using the limited observed flow data showed that the marginal reliability is secured from the perspective of practical application.