• 지질공학
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• 제20권4호
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• pp.449-459
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• 2010

수치모델링은 지하굴착 지역의 지하수 유입량과 주변 지역의 지하수위 변회를 평가하기 위해서 수행하게 된다. 본 연구에서는 경기편마암복합체로 이루어진 경기도 용인시 기흥터널 지역의 터널 건설에 따른 지하수위 변동과 터널내 지하수 유출량을 평가하였다. 이를 위하여 수리지질학적 및 지질학적 자료와 전기비저항 탐사 자료를 이용하였으며, 특히 기흥터널의 남부에 위치하는 주향이동단층이 터널 내 지하수 유입량에 미치는 영향을 고려하였다. 부정류 수치 모델링 결과 그라우팅 효율이 40%일 때, 지하수 유출량은 약 $306\;m^3$/day로 평가되었으며, 이때 관측된 지하수위 변동폭(6.30 m)과 계 된 지하수위 변동폭(6.20 m)은 서로 비슷하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.58-65
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• 2020

3D CAD 시스템으로 설계된 해양플랜트 배관재 모델들은 2D 배관 제작도와 설치도의 형태로 생산 공정에 제공되고, 기본 엔지니어링 정보와 함께 통합 공정관리시스템에서 원자재의 구매, 조달, 제작, 설치 및 검사가 체계적으로 관리되어 진행된다. 기존의 통합 공정관리시스템은 자원의 흐름 및 진행 상황을 체계적으로 관리하여 공정 시수 절감에 많은 기여를 하고 있지만, 3D 설계 형상 모델 정보를 포함하고 있지 않기 때문에 배관 설치 작업 전에 복잡한 배관 구조를 파악하거나, 잦은 설계 변경으로 인해 연관된 도면을 찾을 때 상호간 신속한 정보 교류가 어려운 단점을 가지고 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 3D 모델을 기반으로 하는 해양플랜트 배관 공정 모니터링 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 3D 모델 기반 배관 모니터링 시스템은 Visual Studio 2017 C#과 UNITY3D를 기반으로 배관 공정 작업 정보가 3D CAD 모델과 실시간 연동될 수 있도록 구성하였다. 그리고 블록, 크기, 재료에 따른 배관 설치 공정 진행 흐름 뿐만 아니라, 청소, 수압검사, 공압검사 등 기능 검사 항목별 진행 흐름을 3D 모델상에서 실시간으로 확인할 수 있도록 하였다. 작업자는 개발된 시스템을 통해 생산 현장에서 실시간으로 배관 공정 진행 흐름을 포함한 3D CAD 모델을 쉽게 파악함으로써 작업 효율성 향상에 많은 기여를 할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권9호
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• pp.823-833
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• 2010

침수식생 개수로 흐름은 식생영역과 상부영역에 서로 다른 흐름구조를 보인다. 즉, 식생영역에서 전단으로 인해 생성되는 난류는 억제되며 비교적 균일한 유속 분포를 보이며 상부영역에서는 일반 개수로 흐름과 유사한 흐름구조를 보인다. 이와 같이 두 상이한흐름구조가 결합된 복잡한 흐름특성으로 인해 침수식생 개수로흐름은 공학적인 관심의 대상이 되어왔다. 본 연구에서는 침수식생 개수로 흐름의 층적분 모형의 비교 분석을 수행하였다. 일반적으로 식생흐름의 층적분 모형은 층의 수에 따라 2층 및 3층모형으로 구분한다. 즉, 전체 수심을 식생영역과 상부영역으로 구분하는 2층모형과 식생영역을 바닥 조도의 영향 유무에 따라 내부 및 외부 식생영역으로 구분하는 3층모형으로 분류된다. 본 연구에서는 2층모형과 3층모형을 비교하였다. 다양한 실험조건에 적용한 결과, 3층모형이 식생영역에서 유속의 변화를 고려할 수 있으나 결과는 레이놀즈응력 분포에 민감하며, 적분된 유속은 2층모형에 의한 예측 결과가 더욱 정확한 것으로 나타났다. 3층모형에서 내부 식생영역의 결과가 전체 흐름구조에 미치는 영향이 무시할 수 있으므로 이 점을 착안하여 식생영역에서 유속 변화가 고려되는 수정 2층모형을 제시하였다. 수정 2층모형에서 가정하는 레이놀즈응력 분포는 상부영역에서는 선형, 식생영역에서는 멱함수 형으로 변화한다. 다양한 조건에 적용한 결과, 수정 2층모형이 대체로 기존의 모형과 비슷한 정도의 예측을 수행하나 식생밀도가 매우 작은 흐름의 경우 예측 결과가 불량한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권10호
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• pp.865-881
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• 2010

미래기후에 대한 수환경 평가는 기후자료를 입력 값으로 요구하는 강우-유출모형을 이용하거나 유량 이외에 유사, 영양물질과 같은 수질인자를 동시에 모의할 수 있는 유역모형을 이용하여 평가하는 것이 일반적이다. 따라서 본 연구에서는 유역 모형으로 SWAT를 선정하고 낙동강 유역을 대상 유역으로 하여 기후변화로 인한 하천 유량의 영향을 분석하였다. 전지구기후모형(GCM: Global Climate Model)중 비교적 한반도의 기후 특성을 잘 재현하고 있는 호주(CSIRO: Mk3.0, 즉 CSMK) 모형과 캐나다(CCCma: CGCM3-T47, 즉 CT47) 모형의 A2, B1, A1B 시나리오를 SWAT 모형의 입력 자료로 활용하였다. 각 시나리오의 미래의 기온과 강우의 증가율을 분석하고 현재와 미래기후변화 시나리오에 따른 유량과 유량변동성을 연, 계절, 중기간으로 나누어 비교, 분석하였으며, 대부분의 지점에서 기온 및 유량이 증가하였으며 기후변화는 하천 및 호소의 수온상승과 유량변화에 큰 영향을 줄 것으로 예상되기 때문에 향후 본 연구의 결과를 토대로 기후변화에 따른 낙동강 유역의 유출량 증대로 인한 수공 구조물의 치수능력 증대 방안을 세워야 할 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권3호
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• pp.263-272
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• 2018

수공구조물 설계시 실측 유량의 자료 부족으로 홍수량의 빈도해석 결과보다는 강우자료를 수집하여 강우-유출 관계에 따라 산정된 설계강우량을 이용하여 특정 빈도에 해당하는 설계 홍수량을 사용하는 것이 일반적이다. 과거에는 첨두유량 산정을 위하여 합리식과 같은 경험식을 이용하였으나 지속기간이 장기화됨에 따라 실제 사상과는 다른 유출양상이 나타나게 되므로 확률강우량 시간분포의 정확성이 중요하게 되었다. 현재 실무에서는 설계강우량의 시간분포 방법으로 Huff의 4분위 방법 중 3분위를 사용하고 있으며 분위별 곡선에 대한 회귀식은 지속기간 전반에 걸쳐 정확도가 높은 이유로 6차식을 적용하고 있다. 그러나 통계 모델링에서는 간결함의 원리에 따라 회귀식이 간결할 필요가 있으며, 통계적 유의수준에 기초하여 회귀계수를 결정할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 기상청 관할 69개 강우관측지점을 대상으로 설계강우량의 시간분포 방법으로 사용되고 있는 Huff 4분위 방법의 시간분포 회귀식에 대한 유의성 검정을 실시하였다. 기상청 관할 69개 강우관측지점의 Huff 4분위 방법의 시간분포 회귀식의 유의성 검정결과 대부분의 지점에서 4차식까지 회귀계수가 유의한 것으로 나타나 통계학적으로 Huff의 4분위 방법의 시간분포 회귀식은 4차까지만 고려하여도 무방한 것으로 분석되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.696-706
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• 2017

본 연구는 소하천에 설치된 암거를 대상으로 유송잡물 집적 빙지를 위한 저감시설에 대한 실험검증 연구이다. 암거는 도심지 내부나 도심을 통과하는 도로와 철도 아래에 인공수로를 만들기 위해 매설하는 구조물로 정의되며, 일반적으로 도로암거와 수로암거로 구분된다. 이중 수로암거는 유수를 하천으로 배출하기 위해 인공적으로 조성되는 구조물로 홍수시 토사 또는 나뭇가지나 잡풀과 같은 유송잡물의 집적으로 인해 구조물의 안정성을 저해하고 단면폐색으로 인한 월류위험성에 노출되어 있다. 이러한 유송잡물로 인한 피해를 예방하기 위해서는 유송잡물 저감시설은 반드시 필요하다. 본 연구에서는 수리실험을 통해 기존 재시된 3가지 유송잡물 저감시설의 효과를 검토하였다. 실험결과 유송잡물을 우회시키는 방식인 수직분리대를 설치할 경우 설치전에 비해 집적률은 27.65% ~ 31.39% 감소하는 효과가 있었으며, 유송잡물 차단이 목적인 스크린과 우회스크린은 유송잡물의 종류에 관계없이 높은 차단효과를 보였다. 그러나 수위상승에 대한 영향을 복합적으로 검토하였을때 우회스크린방식이 우수한 효과를 보이는 것으로 나타났다. 이러한 스크린빙식은 차단 효과는 좋으나 집적으로 인한 수위상승 위험성이 높아 지속적인 유송잡물의 회수를 고려해야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.419-419
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• 2011

이상호우, 사막화, 빙하융해, 생태계 먹이사슬 변화, 이상기온 등 기후변화의 행태는 지구 곳곳에서 다양하게 발발되고 있으며 그로인해 발생되는 인적 물적 피해가 심각하다. 1996년 집중호우에 의한 연천댐체 파괴, 2002년 8월의 낙동강 유역 장기홍수, 2002년 태풍 루사 및 2003년 태풍 매미 등 국내에서는 기후변화 중에서도 주로 이상호우로 인해 발생하는 피해가 많았으며 이들은 주기성이나 특성을 갖지 않아 예측이 어려운 관계로 망양보뢰 식의 후처리에 급급한 실정이었다. 최근 기후변화에 따른 지역별 홍수량, 가뭄량 등에 관한 연구가 가속화되고 있으며, 이와 더불어 해당 기후모델 발현 시 기존 구조물에 미치는 영향에 대한 연구도 필수적이다. 나아가 기존 구조물 뿐 아니라 새로 시공되는 구조물의 설계에서 기후변화에 대한 안정성을 위해 추가적으로 포함해야 할 요소가 있는지에 대한 연구도 필요하다. 본 연구에서는 가상 기후모델에 대해 그 모델이 예측하는 홍수량이 실제 발현되었을 경우를 가정하여, 기존 수공구조물의 안정성에 미치는 영향을 살펴보고 영향인자의 민감도를 분석하고자 한다. 대상 수공구조물은 붕괴 시 영향력이 큰 정도를 기준으로 필댐, 콘크리트차수벽형석괴댐(CFRD), 콘크리트중력식댐, 제방으로 그 범주를 제한 하였으며 대상유역은 한강으로 가정하였다. 구조물의 안정성 검토방법은 각 구조물의 종류에 따라 상이하다. 흙이 주 재료인 제방과 필댐의 경우, 침투(Piping)와 비탈면(Sliding)에 대한 안정성 평가가 이루어지며 CFRD는 댐체와 벽체로 나누어 안정성평가를 하며 댐체 안정성 평가방법은 필댐과 유사하다. 본 연구에서는 하천설계기준(2009)과 댐설계기준(2005)에 따라 각 구조물의 기준안전율을 책정하였으며 점착력, 내부마찰각, 단위중량 등의 물성치는 해당 지역의 토질특성에 따라 여러 문헌을 참고하여 설정하였고 이를 SEEP/W, SLOPE/W 프로그램을 이용하여 구조해석을 실시하였다. 콘크리트중력식댐은 활동, 전도, 지지력에 대해 각각 안정성을 평가하며 MIDAS와 ABAQUS 프로그램을 병행하여 해석하였다. 민감도(Sensitivity)란 안정성에 영향을 미치는 설계인자들의 변화에 따라 안정성이 어떻게 변화하는 지를 말한다. 기후변화에 의한 수공구조물 설계인자 민감도 연구를 통해 기존 설계과정 또는 안정성 검토 시 해당인자의 기여도를 높이거나 새로운 설계인자를 추가하여 미래 상황에 대한 구조물의 위험 정도를 과거대비 상세히 예측할 수 있으며 나아가 적절한 대응 방안 제시에 기여하여 기후변화에 따른 피해를 감소할 수 있을 것이라고 생각된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권12호
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• pp.1187-1198
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• 2014

서북태평양에서 발생하는 태풍은 돌풍 및 강우를 동반하여 한반도뿐만 아니라 동아시아에 상당한 인적 및 물질피해를 야기함에 따라 이에 대한 수방대책 및 치수정책 수립이 시급한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 태풍의 경로 및 규모를 고려한 태풍강우량 추출기법을 제안하고 과거 태풍 감시구역을 이용한 태풍강우 추출기법과 비교하여 적용성을 검토하였다. 태풍규모를 결정하기 위해 본 연구에서는 평균 태풍강우량을 산정하였으며, 산정결과 태풍 규모가 반경 700 km일때 평균 태풍강우량이 최대로 나타났다. 또한, 본 연구에서 제안하는 태풍의 경로 및 규모를 이용한 태풍강우량 추출기법은 과거 태풍 감시구역을 이용한 강우량 추출기법의 한계를 보완할 수 있을 것으로 판단되며, 유역별, 행정구역별로 태풍이 야기한 직접적인 강우를 추출할 수 있으며 주관적인 판단에 의해 발생할 수 있는 태풍강우의 과대 및 과소평가의 위험성을 최소화 할 수 있다. 본 연구의 결과는 향후 태풍과 집중호우의 특성분석과 기상인자를 활용한 강우예측, 수공구조물 설계, 산사태, 토석류에 대한 사전 대비책 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2A호
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• pp.123-130
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• 2012

증기를 발생시켜 터빈(turbine)을 회전시키는 화력 및 원자력 발전 계통에서 냉각시설은 필수적인 구조물이며, 냉각수 순환 계통은 일반적으로 해수를 취수하여 발전소 내의 복수기까지 유입시켜 증기와 열 교환 후 다시 외해로 배출시키는 형태를 취하고 있다. 최근 냉각수 취 배수 방식을 표층 취 배수 방식이 아닌 심층 취 배수 방식으로 변경하고 있는데, 기존 원전의 재순환 온도에 대한 영향을 최소화 하고, 온배수 방류시 밀도차로 인한 부력으로 온배수 혼합효과를 높여 온배수에 의한 환경피해 범위를 최소화하기 위해서이다. 특히, 하절기에 저층의 저온 냉각수를 취수할 수 있다는 이점 때문에 향후 계획되는 발전소들도 심층 취 배수 방식을 도입할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 원자력 발전소의 냉각시설 중 심층 취 배수 구조물의 입구 주변을 3차원 전산유체역학 코드인 $FLOW-3D^{(R)}$로 모사하여 그 흐름특성을 분석하였다. 취수구(intake)의 경우 연직취수 조건에서 유속 덮개(Velocity cap), 배수구(diffuser)의 경우 방류수의 분사방향에 변화를 주어 모의하였으며, 그 결과 취수구의 경우 유속덮개에 의한 연직 유속성분의 현저한 감소로 인한 어류 유입영향을 최소화할 수 있을 것으로 판단되며, 배수구 희석효과는 Jirka 및 Harleman이 제시한 2차원 온배수 프룸(frume)과 잘 일치 하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권8호
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• pp.719-729
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• 2016

최근에 기후변화로 인해 극치호우사상들이 증가하고 있으며 이는 토지이용의 증가와 더불어 심각한 홍수를 야기 시키고 있다. 이에 따라 생명과 재산의 안전을 담보하기 위해 건설되는 댐 및 제방 등의 수리구조물에 대한 적절한 설계홍수량의 산정이 매우 중요한 부분으로 평가되고 있다. 본 연구에서는 기상수문에 미치는 기후변화의 영향을 고려해서 남강댐 유역의 홍수량을 재산정하였다. 이를 위해서 시간강우로 상세화 시킨 RCP 4.5와 RCP 8.5의 기후변화 시나리오를 사용하였다. 현재 설계 빈도 값인 200년 빈도와 최대홍수량(PMF)인 10,000년 빈도의 홍수량에 초점을 맞춰 재산정하였다. 기후변화를 반영한 시나리오 값이 현재만을 고려한 값보다 현저히 큰 값을 보여주고 있음을 알 수 있었으며, 특히 RCP 8.5값에서 가장 큰 값을 보여주고 있다. 본 연구결과는 남강댐지역의 안정성이 기후변화에 취약하다는 것을 보여 주었으며 향후 하류지역인 사천만의 피해를 감소시키는 방안을 함께 고려하여 대책이 마련되어져야 할 것으로 판단된다.