• 화약ㆍ발파
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• 제41권3호
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• pp.38-61
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• 2023

발파의 영향으로 생기는 굴착손상대(Excavation Damaged Zone, EDZ) 영역은 응력재분배 등으로 응력이 변화하며 처분장이 위치하는 깊은 심도에서는 그 영향이 두드러진다. 특히 균열생성으로 인한 투수특성 증가는 지하수 유입량 증가 및 방사성 핵종의 유출 가능성을 증가시키므로 반드시 고려되어야 하는 영역이다. 본 연구에서는 FLAC2D Version 7.0을 이용하여 EDZ가 없는 경우(No EDZ), EDZ가 있으며 거리에 따라 일정한 물성을 갖는 경우(Uniform EDZ), EDZ가 있으며 거리와 위치에 따라 무작위 물성을 갖는 경우(Random EDZ) 3가지로 나누어 비교하여 손상대 유무에 따른 수리-역학적 복합거동 분석을 통해 안정성 해석을 진행하였다. 그 결과 터널 변위의 경우 Random EDZ에서 No EDZ에 비해 평균 423 %, Uniform EDZ에 비해 16 % 크게 나타났다. 지하수 유입량은 Random EDZ에서 No EDZ에 비해 최대 17.3 %, Uniform EDZ에 비해 10.8 % 증가하였다. 굴착 후 응력재분배에 의해 터널 주변의 투수계수는 터널 벽면 모서리 부분과 터널 천정 부근에서 최대 10배 이상 증가하는 것으로 나타났다. 측압계수가 증가함에 따라 터널 벽면 주변의 투수계수는 부분적으로 증가하지만 터널 전면에서의 지하수 유입량은 감소하는 경향을 보였다. FLAC3D를 이용한 역학적 해석에서도 FLAC2D와 유사한 결과를 보였으며 터널 굴착 진행에 따른 소성대의 발생으로 인한 약간의 차이를 확인할 수 있었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제41권6호
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• pp.451-466
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• 2017

원양어선 제501 오룡호는 황천 중인 베링해에서 조업 후 피항하던 중 개구부를 통한 침수로 인하여 침몰하였으며 많은 선원들이 사망하고 실종되었다. 본 연구에서는 유체-구조 연성(Fluid-Structure Interaction, FSI) 해석기법의 고도 정밀 M&S(highly advanced Modeling & Simulation) 시스템을 사용하여 실선 침수 침몰 시뮬레이션을 수행하여 침몰사고의 과정을 정확하고 과학적으로 분석하고자 하였다. 베링해 침몰사고 시의 기상 및 해상상태를 객관적으로 확보하기 위하여 침몰사고 지역의 시간대별 기상 및 해상 시뮬레이션을 수행하여 침몰사고 당시 파랑과 강풍 등을 분석하고, 불규칙 파랑과 강풍 스펙트럼을 사용하여 구현하였다. 사고선박의 선체 도면 등을 통하여 선박의 선형, 배치 및 중량 분포와 외부 해수 침수 개구부 및 선내 침수 경로를 분석하고 주요 탱크들의 용적과 그들의 중량 분포를 추정하여 침수 침몰 시뮬레이션을 위한 시나리오를 작성하고, 사고선박의 전선과 유체(공기 및 해수)를 상세 모델링을 하였다. 본 연구를 통하여 침수 침몰사고는 단순한 복원성의 부족으로 인한 일반적인 전복 침몰사고와는 다소 차이가 있다는 것도 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.637-644
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• 2016

본 연구에서는 낙동강수계 다목적댐의 용수공급능력을 재평가해보고, 감소된 공급능력을 보완하기 위한 방안으로 '보'를 포함한 용수공급능력과 연계운영 방안을 검토하였다. 연구 대상은 낙동강 5개 다목적댐(안동, 임하, 합천, 남강, 밀양)과 8개 보(상주, 낙단, 구미, 칠곡, 강정고령, 달성, 합천창녕, 창녕함안)로 하였다. 먼저, 기존댐의 용수공급능력 재평가는 각 댐의 설계당시 평가 기준을 준용하여 HEC-5로 모의하였으며, 입력 자료는 준공 이후 각 댐별로 축적된 유입량 자료를 활용하였다. 모의 결과, 3개 댐의 공급능력이 73~87% 수준으로 감소했음을 확인할 수 있었다. 보를 포함한 용수공급능력의 효과를 확인하기 위해서, 각 댐별 모의, 댐간 연계운영 모의, 댐-보 연계운영 모의 등 세가지 case에 대해 HEC-ResSim 모형을 활용하여 비교 검토하였다. 이수안전도 95%를 적용하기 위해 20개년(1992~2011년) 중 1회 물부족을 허용하는 것으로 하였으며, 보는 축적된 유입량 자료가 없어, 전국유역조사(국토교통부)의 장기유출 모의자료(PRMS)에 댐 방류량 자료를 결합하여 활용하였다. 연계운영 모의시 왜관 수위표 지점을 기준으로 낙동강 상 하류를 구분하여 연계운영 네트워크를 구성하였다. 3가지 case에 대한 모의 결과, 댐별 운영시 24억$m^3$/년, 댐간 연계운영시 26억$m^3$, 댐-보 연계운영시 27억$m^3$/년의 용수공급이 가능한 것으로 평가되었다. 즉, 보를 포함하여 용수공급을 할 경우 연간 1.2억$m^3$ 가량의 추가 공급이 가능하여, 댐 설계당시 용수공급 계획량(27억$m^3$/년)과 같은 수준의 공급이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.659-667
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• 2017

본 논문에서는 하천의 지류와 본류가 만나는 합류부를 대상으로 유량변화에 의한 수리특성 변화를 2차원 수치모의를 통해 분석하였다. 대상 구간은 각각 본류와 지류에서 유입되는 유량으로 인해 복잡한 흐름이 형성되는 낙동강과 금호강 합류부를 대상으로 하였다. 대상 구간은 단순히 합류각이나 하폭비 등으로 일반화하여 흐름 양상을 정의할 수 있는 구간이 아닌 본류의 만곡과 지류의 유입이 동시에 나타나는 특성을 갖고 있는 구간이다. 수치모의 조건은 해당구간에서 2012년에 실제 발생한 홍수사상을 모의조건으로 선정하였다. 급격한 변화가 예상되었던 합류부 구간에 비해 합류 후 만곡부 구간에서의 가장 큰 유속이 발생하였으며 유속 및 하상변화 또한 동일한 구간에서 가장 크게 발생하였다. 유량 변화에 의한 영향으로는 홍수에 의한 변화보다는 평수시 흐름이 이 구간의 흐름과 하상변화에 더 지배적인 영향이 있음을 알 수 있었다. 이로 인해 본 연구의 대상구간에서는 하도 안정화를 위한 대처가 필요한 구간이 합류부 구간보다는 합류 후 만곡부 구간임을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.841-847
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• 2014

도시홍수에 대한 관심과 함께 도시유출모형은 지속적으로 발전해왔다. 최근에는 1차원 우수관망 해석 모형과 2차원 지표면 흐름 모형을 연계하는 방법으로 지하 우수관으로부터의 월류량으로 인한 지표면 침수를 정량적으로 해석할 수 있는 모형이 개발되기도 하였다. 그러나 현재까지 개발된 도시유출모형은 지하 우수관으로부터의 월류량으로 인한 침수만 해석할 수 있으며, 지하 우수관로 시스템으로 유입되지 못한 노면류에 의한 침수는 해석할 수 없는 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위하여 도시유출모형 구성 시 지하 우수관로 시스템으로의 유입효율을 고려할 수 있는 가상의 1차원 우수관망 레이어를 추가하는 유역중첩법을 고안하였다. 도시유출모형으로는 XP-SWMM 2011 모형을 이용하였으며, 2011년 7월 27일에 급경사 분지지형인 서울시 사당천 유역에서 발생한 홍수사상을 분석 대상으로 하였다. 모의결과 유역중첩법으로 모의한 경우가 일반적인 방법으로 모의한 경우에 비해 측정된 침수현상을 유사하게 구현하였다. 노면 유출수로 인한 침수를 저감하기 위해 배수시설 개선이 필요함을 밝혔으며, 분지형 도시유역의 치수계획규모 설정 시 고려사항으로 활용될 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제32권3호
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• pp.281-289
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• 1999

기존 농업용 댐에서의 소수력발전 사업은 기존 저수지로부터의 방류량을 효율적으로 이용함으로써 전력의 추가 확보에 기여할 수 있다. 본 연구에서는 기존 농업용 댐에서의 부존 수력발전량을 추정하기 위하여 관개용수를 근거로 한 관개수량의 유황, 저수지 발전모의운영 및 비선형계획 모형을 적용하여 기존 농업용 저수지에서의 부존 수력발전량을 추정하였다. 비선형계획법은 소요관개용수 제약조건아래 최대발전량을 찾는 것으로 하였다. 유입량과 관개용수량이 주어진 표본 저수지에서, 채택된 방법 중 최적화 모형의 최적해에 의한 발전량이 가장 많았으며 저수지의 유입량에 관한 발전용수도 최적화 모형이 가장 많이 사용하였음을 알 수 있었다. 저수지 관리수위 상승으로 확보되는 저수량에 따른 발전량의 변화를 분석하기 위하여 연평균발전량을 추정한 결과, 관리수위 증가에 의한 발전량의 증가는 미미함을 알 수 있었다. 본 연구에서 제안한 부존발전량 추정 절차와 최적화 모형은 기존 농업용댐의 부존 발전량 추정에 적용할 수 있으며, 소수력발전 사업 경제성분석에 필요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제22권3호
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• pp.68-75
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• 2014

하수슬러지를 혐기성 소화하는 과정에서 용출되는 용존성질소는 다시 수처리시설로 반송되어 질산화 효율이 떨어지는 동절기 법적 방류수 질소 수질기준에 영향을 준다. 컴퓨터 시뮬레이션 소프트웨어(GPS-X)를 이용하여 A하수처리시설을 대상으로 소화조에서 발생하는 용존성질소의 영향을 조사한 결과, 소화조가 있는 처리시설에서의 총 반송수와 1차침전지 유입수 용존성질소 농도는 소화조가 없는 시설에서의 농도보다 각각 214.1 mg/L, 6.2 mg/L 높게 산출되었다. 슬러지 처리시설에서의 반송수를 처리하는 반송수처리시설(부상분리조)을 설치하는 경우 총반송수 용존성질소 농도는 반송수처리시설이 없는 경우보다 6.0 mg/L 높게 나타났으며 1차침전지 유입수 용존성질소 농도를 0.7 mg/L 낮게 산정되었다. 시뮬레이션 결과, 하수슬러지를 혐기성소화하여 에너지자립화율을 향상시키는 사업에서 슬러지 처리시설에서 발생하는 여액과 상등액의 용존성질소($NH_3-N$)를 처리할 수 있는 시설이 필요한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권6호
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• pp.443-452
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• 2021

혼합정수 계획의 최적화 기법으로 유도한 '용수 감량 공급 기준'은 용수를 미리 감량 공급함으로써 가뭄 기간에 상대적으로 많은 물을 확보하여 저수지를 운영하는 기준이다. 우리나라의 다목적 저수지 운영에 적용하고 있는 현행 기준은 모의 운영 기법으로 유도된 '용수공급 조정기준'이다. 2003-2018년 기간의 저수지 유입량을 입력 자료로 하여, 합천 다목적댐 저수지의 모의 운영에 두 방법을 적용한 결과, 두 방법 모두 2015년부터 2018년까지 지속된 가뭄에 장기간 물 공급 부족이 발생하였다. 특히 2017년 하반기에 물을 전혀 공급하지 못하거나 간헐적으로 공급하는 기간이 지속해서 나타났다. 용수공급 조정기준은 '정상 용수공급 환원 기준 저수량'을 둠으로써, 2017년 7월에 용수공급 불가 상태에 이른 다음, 저수량이 정상 용수공급 환원 기준 저수량 보다 커지는 2018년 1월까지 용수공급을 중단하는 결과를 낳았다. 저수지에 물이 유입되어 저수량이 증가하는 상태에도 불구하고 물 공급을 중단하는 결과는 실행 상 개선이 필요하다. 현행 용수공급 조정기준과 용수 감량 공급 기준 모두 가뭄 단계별 용수의 감축 공급 개념을 과학적 수치로 나타낸 저수지 운영 기준으로서 유용하고 현실적이다. 그렇지만 위와 같이 몇 개월간 물을 전혀 공급하지 못하거나 간헐적으로 공급하는 저수지 모의 운영 결과를 개선하기 위하여, 현재 적용 중인 가뭄 단계별 물의 공급 축소량을 증가시킬 필요가 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권10호
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• pp.667-678
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• 2023

본 연구에서는 단순한 형상의 지하역사를 대상으로 준3차원 침수 흐름 시뮬레이션을 수행하였으며, 우수유입지점 수와 우수 유입량 변화에 따른 침수 흐름 특성 및 침수 위험도를 분석했다. 침수 해석 결과로부터 보행 안정성 평가를 위한 한계유속을 계산하여 미끄러짐 및 전도 사고 발생 가능 영역을 분석했다. 그 결과, 미끄러짐 사고는 침수계단에서 발생할 가능성이 있고 전도 사고는 침수계단과 지하2층 계단 주변에서 발생할 우려가 있었다. 침수 위험도에 대한 세부적 판단을 위해 4단계로 침수 위험도를 평가하는 Flood Hazard Degree (FD)와 3단계로 평가하는 Flood Intensity Factor (FIF)를 적용했다. 그 결과, FD가 FIF에 비해 더 넓은 영역에서 침수 흐름에 의한 위험이 있는 것으로 판단했다. 한계비력, 미끄러짐 및 전도 사고 발생 한계유속, FD, FIF 방법으로 평가한 침수 위험 발생 영역을 비교했을 때 한계비력은 다른 평가 방법에 비해 침수 위험 영역을 과대 산정했고, FIF는 과소산정하는 결과를 나타냈다. 또한 모든 평가 방법을 고려했을 때 우수 유입량이 우수유입지점 수보다 침수 위험도 평가 결과에 지배적 영향을 미쳤다. 또한 동일한 방향으로 침수 흐름을 일으키는 우수 유입 조건 보다 서로 충돌하는 침수 흐름을 일으키는 조건에서 침수 위험도가 증가했다.

• 한국농공학회논문집
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• 제52권5호
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• pp.61-68
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• 2010

Jangchan reservoir is located in Okcheon county, Chungbuk province, of which watershed area is $29.4\;km^2$ from outside, and $5.1\;km^2$ from inside watershed, effective storage capacity is $392{\times}10^4\;m^3$, paddy area to be irrigated is 474 ha. To determine inflows from Keumcheon weir located in outside watershed on an optimum level, a repeated procedure which is composed of simulation of inflows to Keumcheon weir, setting of range of water taking at Keumcheon weir, simulation of inflows to Jangchan reservoir, estimation of paddy water from Jangchan reservoir, and simulation of water storages in Jangchan reservoir was selected. Parameters of DAWAST model for simulating inflows to Jangchan reservoir were determined to UMAX of 315 mm, LMAX of 21 mm, FC of 130 mm, CP of 0.018, and CE of 0.007 with absolute sum of errors in reservoir water storages minimized using unconstrained Simplex method because of no inflows data. Inflows to Keumcheon weir were simulated to $2,132{\times}10^4\;m^3$ on an annual average. Optimal range of water taking at Keumcheon weir to transfer to Jangchan reservoir were $0.81{\sim}50\;mm/km^2/d$, which were summed up to $1,397{\times}10^4\;m^3$ in 66% of total on an annual average. Inflows to Jangchan reservoir were simulated to $1,739{\times}10^4\;m^3$ on an annual average of which were 80 % from Keumcheon weir of outside watershed. Requirements to paddy water from Jangchan reservoir were estimated to $543{\times}10^4\;m^3$ on an annual average.