• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.12
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• pp.1275-1284
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• 2021

This paper presents a machine learning technique applied to prediction of time-dependent local scour around bridge piers in both non-cohesive and cohesive beds. The support vector machines (SVM), which is known to be free from overfitting, is used. The time-dependent scour depths are expressed by 7 and 9 variables for the non-cohesive and cohesive beds, respectively. The SVM models are trained and validated with time series data from different sources of experiments. Resulting Mean Absolute Percentage Error (MAPE) indicates that the models are trained and validated properly. Comparisons are made with the results from Choi and Choi's formula and Scour Rate in Cohesive Soils (SRICOS) method by Briaud et al., as well as measured data. This study reveals that the SVM is capable of predicting time-dependent local scour in both non-cohesive and cohesive beds under the condition that sufficient data of good quality are provided.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.27 no.4
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• pp.391-396
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• 2011

Recently it revealed that urban runoff was one of the major source that contaminates the river, lake and estuary because it contains toxic compounds such as heavy metals and Poly Aromatic Hydrocarbons (PAHs) as well as suspended solids, organic compounds and nutrients. The engineered polymetric media in this research were developed for reducing pollutants in urban runoff and would be used to be charged in the storm water treatment equipment. The engineered media that were composed of the polypropylene was foamed to have the buoyancy and then shattered by mechanical for the efficient filtration. In this study, Spherical Expanded Polypropylene Media (SEPM), Crushed Polypropylene Media (CPM), Large Crushed Expanded Polypropylene Media (LCEPM), Small Crushed Expanded Polypropylene Media (SCEPM) were made from polypropylene. Surface characteristics of the developed media were determined by scanning electron microscopy analyses. Also, removal efficiencies of SS, $COD_{Cr}$ in the artificial road runoff and the bed headloss by media and particle pollutants captured by media were examined. Results on the surface characteristics of media indicated that SCEPM had the largest specific surface area, $0.80m^2/g$, the lowest specific gravity, 0.091, and the biggest porosity, 0.63, because of crushing the media at the process of manufacturing. And the SCEPM's removal efficiencies of TSS and $COD_{Cr}$ in the artificial road runoff were 92.9% and 83.6%, respectively and the headloss of SCEPM was the least of them.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.45-45
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• 2020

하천 횡단구조물 하류부에서는 고유속 및 ±압력에 의해 하상재료가 유실되는 세굴현상이 발생한다. 이러한 세굴을 방지하기 위해 횡단구조물 하류부에는 석재, 콘크리트 및 콘크리트 블록 등을 설치 및 포설하여 하상보호공을 설치한다. 하상보호공을 설치하면 설치된 부분은 세굴이 방지 되지만, 하상보호공 끝단 이후에는 지반이 노출되어 있어 노출된 지반에서 고유속 흐름 및 압력변화에 의한 세굴이 발생하는 경우가 많다. 이에 본 연구에서는 하상보호공 끝단 즉, 하상이 노출된 지반에서 압력변화에 따라 하상재료가 유실되므로 압력에너지를 감쇄시키기 위한 하상보호장치를 개발하였다. 개발한 하상보호장치는 본래 다수개가 열을 지어 메트릭스 형태로 설치되도록 하여야 하지만 실험 여건상 단일체로 수리실험을 진행하였다. 하상보호장치는 상판과 하판이 조립된 형태이며 상판과 하판 사이에 이격공간이 구비되어있다. 하상보호장치 검증을 위해 상판과 하판에 쓰이는 판은 수로재질과 같은 아크릴로 제작하였으며, 하상재료의 공극률을 반영하여 다공성 판으로 제작하였다. 다공판의 전체 구멍 면적 대비 판 면적은 35 % 로 동일하다. 상판 구멍 지름 15.0 mm, 4.5 mm 2가지로 제작하였으며, 하판 구멍 지름 3.0 mm 으로 동일하다. 압력변화가 큰 곳에서 작은 곳으로 물이 이동하게 되므로 고유속 수리조건에서 상판과 하판 사이에서의 압력변화를 측정하기 위해 판 중간에 압력계를 설치하였다. 하상보호장치 설치지점 앞 0.3 m 부근에 PIV를 설치하여 유속을 측정하였다. 실험결과 상판의 구멍 직경(15.0 mm)이 클 경우 상판부 압력이 하판부로 전달되어 하판에서 측정되는 압력이 증폭 되었으며, 상판의 다공성 구멍 직경(4.5 mm)이 작을 경우 상판부에서 하판부로 전달되는 압력이 감소하여 하판에서 측정되는 압력이 감소하였다. 상판과 하판의 다공성 구멍의 직경을 적절한 사이즈로 조절하면 상판부의 압력이 하판부로 전달되는 것을 막고 압력에 의해 하상에서 흡출되는 유사를 막을 수 있는 것으로 판단되며 추후 상판과 하판의 다공성판 구멍 직경의 상대적 차이에 따른 압력 감소효율에 관한 연구가 필요하다고 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.456-456
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• 2021

하상 변화는 유량이나 유사의 흐름에 따라 침식, 운반, 퇴적되어 변화하며, 하상변동에 의한 결과는 하천의 형태 (직렬,복렬, 곡렬 등)나 서식처의 구조 (여울과 소, 웅덩이, 습지 등) 형성 로 나타난다. 이어서 서식처 구조의 다양성은 생물다양성에 긍정적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 수리 (유량이나 유사량)-지형(서식처 구조)-생태 (생물다양성)을 연계하여 관리하기 위한 생태적인 하천관리 프레임을 제시하기 위하여, 지형과 생물상의 관계를 우선 파악하고자 한다. 국내 하천은 수생태 건강성 평가 중 서식 및 수변환경 지수(HRI, Habitat and Riparian Index)를 활용하여 하천의 형상 및 자연성을 평가한다. 해당 지수는 하천의 자연성을 판단할 수 있으나 유량이나 유사량 등과 같이 수리적 조건과 연계하여 하천환경 변화를 예측하기 어렵기 때문에, 본 연구에서는 하천의 자연성을 판단하는 지형변수들을 제안하고, 생물상과 상관관계를 분석한다. 수질 변화가 급격하지 않는(년간 변화폭이 일정한) 금강 유역의 지천 (갑천, 미호천, 논산천, 유구천 등) 중 생태계 건강성 평가 지수가 산정되어 있는 지점을 기준으로 상·하류 약 5 km 구간들을 대상으로 한다. 지형 변수로는 (항공사진을 이용한)사주 비율(사주면적/제방 내 홍수터 면적), 사주 식생비율(식생면적/사주면적)과 사주 변동량(연간 사주 이동량), 서식처 구조의 다양성(여울, 소, 웅덩이 등), 기존의 서식 및 수변환경 지수 등을 활용하고, 생물 변수로는 저서동물지수(BMI, Benthic Macroinvertebrate Index), 저서동물의 우점도, 어류생물지수(FAI, Fish Assessment Index), 어류생물지수에 활용하는 국내종의 총 종수, 여울성 저서종수, 민감종수 등을 활용한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.21-21
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• 2021

효과적인 하천의 유지 및 관리를 위해서는 준설과 각종 수리시설물 영향에 의한 하상변화 양상을 파악하는 것이 필수적이다. 일반적으로 하상변화 분석을 위해서는 하도지형, 하상재료, 유사량 등 현장계측자료가 요구되지만, 대하천 주요 지점이나 정기조사가 이루어지는 일부 지점이 아니라면 하상변화 분석을 위한 현장계측자료가 부족한 실정이다. 따라서 하천을 효율적으로 관리하고 운영하기 위해서는 장래 하상변화 양상을 분석하는데 필요한 충분한 공간적 해상도를 가지는 지형정보와 하상재료 및 유사량 계측자료가 필요하며, 이를 기반으로 중기 및 장기 하상변화를 예측하고 그에 따른 하천관리계획을 수립하게 된다. 본 연구에서는 하도지형 현황자료의 공간해상도가 하상변화의 양적 규모 평가에 미치는 영향을 평가해보고자 한다. 현행 낙동강과 같은 대하천 하도의 하상변동 관련된 조사 및 연구 분석에는 500 m 간격을 기준으로 설정된 기준상의 측선 자료를 이용한다. 본 연구방법으로는 기존 측선을 이용하여 산정된 체적하상변동량과 기준 측선 사이 구간에 대해 측정된 보조측선에 대한 지형정보를 함께 활용하여 산정한 체적하상변동량을 비교함으로써, 하도지형자료의 해상도에 따른 체적변동량 산정결과의 차이와 영향을 평가하였다. 비교를 통해 기존 측선기준 하상변동량 산정치가 실체 하상변동량과 큰 차이를 보일 수 있음을 확인하였다. 따라서 효과적인 하천의 유지 및 관리와 계획 수립을 위해서는 보다 높은 공간해상도의 하도지형자료를 기반으로 한 하상변동 평가 및 분석의 정확도 제고가 필요한 것으로 판단된다. 향후 본 연구 성과를 장래의 하상변화조사의 기초자료로 활용시 상기의 문제점(자료 품질, 추정 자료 사용 등)을 해결하여 모의의 정확성과 정밀성을 제고할 수 있을 것으로 기대되는 바이다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.6B
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• pp.537-542
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• 2009

To improve stage-discharge curve equation considering water level's function, this study suggested the method that can efficiently compute rivers discharge based on hydraulic characteristics such as river width, area, channel bed slope and entropy concept adopting probabilistic approach. This scheme is proposed to estimate discharge from the velocity formulation based on the entropy function in the equilibrium state derived from the relation between mean and maximum flow velocity. It has been tested using field and laboratory hydraulic data collected from the Alberta university in Canada. As a result it was found that the method proposed in this study was more efficient and accurate comparing with the traditional stage-discharge curve equation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.204-204
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• 2022

하천 내에서 하상변동은 치수나 생태계에 직간접적인 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다. 하상변동의 예측을 위한 여러 가지 모델들이 존재하지만 하상변동의 양상을 직관적으로 파악하기에는 어려움이 있다. 최근 수행된 연구 결과에 따르면 하천의 수리 기하학적 형상이 부유사 농도와 유량과의 관계와 관련이 있는 것으로 밝혀졌다(Kim et al., 2018). 본 연구에서는 수리기하(Hydraulic Geometry) 이론을 이용하여 하천의 형상에 따른 유사거동과의 상관관계를 통해서 하상의 장기적 변동성을 직관적으로 유추할 수 있는 기법을 제시하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 수리기하 이론에서의 수심과 폭을 나타내는 인자들을 이용하여 하천의 형상을 넓고 얕은 하천, 좁고 깊은 하천, 중간 정도의 하천으로 분류하였으며 흐름조건을 정상류와 부정류조건으로 분류하였다. 또한 하상경사와 하상재료의 입경 분포를 고려하여 자연하천에서 존재할 수 있는 다양한 하천형상에 대해 수치모의를 진행하였다. 기존의 Manning 공식에 수심, 유속만 고려한 것이 아닌 조도계수까지 고려하여 수리기하 이론을 접목시킴으로서 유속과 수심의 수리기하적 인자로 계산된 하상전단력의 수리기하적 인자가 수치모의를 통해 구한 값과 거의 일치하는 것을 확인하였다. 하천의 형상이 넓고 얕을수록 수리기하 관계로 표현한 하상전단력 인자가 작은 값을 나타냈으며 수리기하 관계로 표현한 부유사농도인자와 하상전단력 인자가 비슷한 양상을 띄는 것이 확인되었다. 이를 통해 하천이 기하학적 형상으로부터 하상의 변동성을 유추할 수 있었다. 실제 하천에 대한 검증은 금강 수계에 있는 미호천과 갑천을 대상으로 수행하였다. 수리기하적으로 표현하였을때 갑천은 미호천에 비해 넓고 얕은 하천에 속하는데 현재까지 관측된 자료를 이용하여 두 하천의 하상변동량을 비교해본 결과 갑천이 미호천에 비해 변동량이 적었으며 이는 위의 내용과 일치한 결과를 나타냈다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.15 no.1
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• pp.149-157
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• 2013

The weirs built so far are mainly overflow type weirs overflowing to the upstream. Main advantages of overflow type weirs are, effective water resources management and easy design, construction and maintenance due to many accumulated studies. However, due to the special feature of the overflow type weir where water overflows through the upstream of the weir, the silt coming from the upstream is not discharged to the downstream of the weir. This increases the river bed and reduces the reservoir capacity, and as a result, the weir loses its function. A underflow type weir with a water gate has been implemented in order to solve such sediment deposit and weir maintenance problems. However due to the design problem of recently constructed underflow type weirs, the river bed of the downstream of a weir has been scoured. And this leds to a structural problem. In this study, the flow characteristics of overflow type weirs and underflow type weir, hydraulic jump length analysis depending on change of water depth and the amount of specific energy loss generated per unit length depending on a weir type have been compared and analyzed, for the effective design and management of the weirs. The experiment results show that, when identical upstream conditions of underflow type weir and an overflow type weir were maintained, the hydraulic jump length was up to twice longer with Fr(Froude number) 3.5 of the hydraulic jump length at the underflow type weir, and the hydraulic jump length gradually decreased as the downstream water depth increased. The comparative analysis result of the amount of specific energy loss generated per unit length showed that the amount of energy loss per unit length was twice higher for an overlfow type weir than a underflow type weir. Therefore, in case of a underflow type facility, an additional energy reduction facility is determined to be necessary for safety of water construction structures.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.13 no.3
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• pp.93-105
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• 1993

In this paper, the maximum scour depths at piers located in the Bo Cheong Stream, which is a tributary in the Geum River System, were calculated and compared using 24 local pier scour equations. The equations were classified as six groups by non-dimensional types of equations. The geometric data in the stream bed and pier data at San Seong, Yi Pyung and San Gye, which are IHP data collection stations, were utilized for applying the scour equations. The geometric data in the stream bed were obtained by analyzing the bed material sampled in three stations which are in the left side, middle and right side for stream direction. The maximum flow velocities at maximum flow depths which were measured from 1982 to 1991, were used as the hydraulic flow data. The pier data for predicting pier scour depths were measured in the fields. The maximum pier scour depths calculated using the equations were compared with the held scour depths measured in the streams or rivers in the world. Arunachalam, Shen-Karaki III, Jain-Fischer equations are selected as the proper local scour equations for predicting the maximum local scour depths at piers in the Bo Cheong Stream. Inglis-Lacey and Shen-Karaki II equations are applicable in case of rapid flows conditions in which Froude number is over 0.3. Froehlich, Laursen I, Laursen II, Neill, Melville equations are applicable in the slow flow conditions in which Froude number is less than 0.3. Blench equation or Inglis-Poona equation varies rapidly by changing Froude numbers. Therefore the equations should not be used without careful considerations in selecting the applicable ranges. The maximum local scour depths calculated using Sarma-Krishnamurthy, Ahmad, Coleman, Varzeliotis, Larras, Bata, Chitale, Venkatadri, Basik-Basamily-Ergun, U.S.G.S., Shen I equations are usually less than the scour depths measured in the fields.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.15 no.4
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• pp.2343-2348
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• 2014

Main ground net of power plant is formed to protect human body from increase in potential gradient caused by grounding current during ground fault. Calculations during ground design are generally performed according to IEEE Std-80-2000 (Kepco Design Standard 2602). However, it is difficult to apply this Standard to water environment, and a grounding technology is required to secure grounding resistance of floating photovoltaic system. Therefore the aim of this paper is to investigate and analyze ground resistivity on the water surface and underwater of reservoir using Wenner 4-pin method, a general method of measuring ground resistivity. Also, grounding resistance of floating photovoltaic systems currently in operation was measured and analyzed using the voltage drop method suggested in the international standard (IEEE Std-81) to propose a grounding method for stable grounding of floating photovoltaic system. The resistivity at 1m below the surface of water ($126.3969[{\Omega}{\cdot}m]$) is mostly higher than resistivity at the river bed ($97.5713[{\Omega}{\cdot}m]$). Also the proposed grounding anchor method was determined as the most effective method of securing stable grounding resistance in floating photovoltaic systems and is expected to be utilized as a ground method for future floating photovoltaic generation systems.