상수관은 급격한 기온 변화나 지진에 의한 지반의 변이 및 노후화에 의해 파단이 일어나게 된다. 관의 파단은 상수관망에서 발생할 수 있는 가장 흔한 파괴 상황 중 하나로 시스템으로 공급되는 전체 유량과 관망 내 수두 손실을 증가시킨다. 이러한 변화는 시스템 내에 설치된 압력 및 유량계의 측정값에 영향을 주며 사용성을 저하시킨다. 관 파괴 탐지가 지연되면 주위 지반의 액상화에 의해 싱크홀이 발생하게 되어 복구 시간 및 비용 (사회적 비용 포함)의 증가를 야기하기도 한다. 따라서, 관 파단의 정확하고 신속한 탐지가 필요하다. 본 연구에서는 공정관리 및 품질공학에서 적용되어온 통계적 공정관리 방법을 관 파단 탐지에 적용하였다. 시스템 내에 설치된 압력 및 유량계로부터 측정된 시계열 값을 과거 통계 값과 비교하여 관 파단 여부를 결정하였다. 실제 네트워크에서 수요량의 변동성을 고려해 발생시킨 압력 및 유량 자료를 이용하여 단변량과 다변량 방법을 포함, 총 여섯 가지 통계적 공정관리 방법의 성능을 비교하였다.

2014년 8월 태풍 “나크리”가 북상하여 제주도의 윗세오름에 146.5 mm/hr 강수가 발생하였으나, 별다른 큰 피해는 없었고, 이달 말 부산에서는 130 mm/hr 집중호우로 인해 사망자 5인 등, 피해액 1,200억원으로 특별재난지역으로 선포되는 등 많은 피해를 야기시켰다. 이는 해당지역의 방재취약성에 따라, 동일한 호우사상에 대한 피해정도가 매우 다를 수 있다는 것을 의미한다. 이와 같은 상황에서 기상청 호우특보 발표는 전국적으로 획일화된 기준으로 “호우주의보･경보”를 발표하나, 실제 전국적인 피해양상은 해당 지역별 지형특성, 인공적인 치수사업 개발정도 등의 사회·인문학적 재해발생요소에 따라 달라진다. 이에, 전국 46개 지자체의 지역별 방재역량을 산정하고 평가하기 위해, 자연재난 발생시 위험지표를 위험성 및 취약성 부문으로 구분하였다. 직접영향 요인, 자료의 공공신뢰성 등을 지표 선정 원칙으로 설정하여 과거 10년 동안 누적 재산피해액, 불투수면적비 등 세부지표 10개를 선정하였고, 이를 근거로 풍수해위험지수(H-index)를 개발하였다. 지표항목의 가중치는 설문조사 및 엔트로피 방법으로 비교·검토한 결과, 불확실성의 정량적 평가가 용이한 엔트로피 방법에 의해 가중치를 설정하여 대상지역의 지형특성과 위험등급의 적정성을 검토하였다. 전국 46개 지자체를 대상으로 기 발표된 과거 10년간의 호우특보 발표기간 및 강수량의 편차를 조사하여 평균오차에 의한 특보차등화계수를 도출하였다. 지역특성에 맞는 방재역량을 고려한 H-index와 토양의 함수조건을 알 수 있는 AMC를 활용하고, 기준강수량의 편차를 정량화한 특보차등화계수에 의해 침수피해 및 토사재해의 위험매트릭스를 사용하여 사전에 인지할 수 있는 지역별 방재기상특보 설정기법을 제시하였다.

본 연구에서는 파랑에너지 감소에 가장 큰 영향을 미치는 호안의 물리적 특성치인 마찰면적과 공극률이 증가된 다양한 호안의 형태와 배열을 도출하였으며 연안의 범위에 포함되는 다양한 수리조건에 대해 수리모형실험을 실시하여 반사파 감쇄효과를 분석하였다. 일반적으로 호안 피복으로 많이 시공되는 사석의 형태와 형상이 비슷한 구형(원형)형상과 단위 부피안에 마찰면적과 공극률을 극대화 시킬 수 있는 이상적인 형상에 대해 연구하였다. 표면적/부피 비율이 큰 형상이 단위 부피안에 마찰면적과 공극률 증가시킬 수 있는 사석형상으로 원기둥(Cylinder)과 얇은 판(Thin Plate) 형상의 경우 원형사석 대비 마찰면적이 2~17배 증가하였다. 이렇게 도출한 사석형상을 이용하여 총 33 종류의 실험모형을 제작하여 다양한 조건에서 규칙파 및 불규칙파 수리모형실험을 실시하였다. 실험 결과 파랑에너지 저감에는 마찰면적 보다는 공극률의 영향이 컸으며 마찰면적과 공극률이 같이 증가되는 것이 파랑에너지 저감 효율이 가장 높은 것으로 분석되었다. 최대 25%의 반사율 저감율을 보였으며 파도의 진행방향과 연직방향으로 접촉 면적이 작을수록 파랑에너지 감소 효과가 커 파도의 방향에 대한 사석의 배치도 파랑에너지에 큰 영향을 미치는 인자인 것으로 분석되었다. 또한 경사에 따른 영향 분석 결과 완경사(1:3.0)가 급경사(1:1.5) 보다 최대 49% 반사파 감쇄효과가 있는 것으로 측정되어 호안 경사가 완만할수록 파랑에너지 감소 효과가 좋았으나 급경사 충진형 호안구조 형식의 경우 최대 66% 반사율 저감율을 보여 급경사라도 마찰면적과 공극률을 극대화하면 파랑에너지 감소에 효과적이며 이를 활용하면 친환경성 및 경제성을 갖춘 호안구조물 설치가 가능 할 것으로 판단된다.

Recently, as the level of market competition in the structural engineering field continues to rise, structural designers are finding other ways to make their designs stand out. One way of doing that is to make the designs more economical without sacrificing efficiency. As a result, the use of stepped beams and the studies involving it has become more common. Stepped beams are beams that have a sudden increase in cross section along its length. The change in cross section is made by increasing the width and/or the thickness of the flanges along a certain length while maintaining the dimensions of the web. Most of the studies involving lateral torsional buckling of stepped beams are focused on developing equations and studying the effects of symmetry. However, the studies involving actual test experiments are still very limited. Thus, this study has three main objectives. The first objective of this study is to give a brief historical overview on the series of studies involving the lateral torsional buckling capacity of stepped beams and give an idea on its current state of the art. The second objective is to determine if the intuitive expectation that the lowest critical moment always corresponds to uniform bending moment holds true for stepped beams. The degree of symmetry is varied and several loading conditions are observed. The third objective of this study is to determine the actual inelastic lateral torsional buckling capacity of doubly stepped singly symmetric I-beams having compact and non-compact flange sections subjected to two point loading condition and to use the results obtained to determine the applicability of previously proposed equations in predicting the buckling strength of stepped beams. The results are obtained by conducting actual destructive tests on doubly stepped I-beams using a universal testing machine and running simulation tests using the finite element program, ABAQUS. The main factors that are considered for the experimental and finite element analysis are the degree of beam symmetry, the loading condition, the supports, the stepped beam factors and the unsupported length. The degree of symmetry of all the stepped beams analyzed is fixed at 0.7. The unsupported lengths of the beams analyzed are 3 meters and 4 meters. The results obtained from the analysis are compared with the results from design specifications to determine the effects of steps and from proposed design equations to determine the equations’ applicability and safety. Finally, the results revealed that the stepped beams did have an increase in lateral torsional buckling capacity in comparison with the prismatic beams and that the proposed equations are suitable to be used in predicting the strength of stepped beams having compact flanges under the observed loading condition. However, for beams having non-compact flanges, the previously proposed equations produced over conservative results. Further study can also be made on stepped beams with varying degree of symmetries, loading conditions, boundary conditions and stepped beam parameters.

Geosynthetics have been widely applied in waste landfill site for reinforcement, filtration, drainage, protection, and separation. Geosynthetics inevitably contact soil particle directly, composing a geosynthetic-soil interface corresponding to external conditions. In this study, particularly, the effects of chemical aggressors on the geosynthetic-soil interface were investigated under cyclic shear loading, based on the experimental approach. The Multi-purpose Interface Apparatus (M-PIA) was newly manufactured and modified for better performance. The Disturbed State Concept (DSC) and disturbance function were introduced and employed to estimate shear stress degradation based on the experimental study, quantitatively. New disturbance functions and parameters were mathematically evaluated. Microscopic observation by Focused Ion Beam (FIB) was utilized to clarify the reason of the variation of interface damage subjected to the chemical conditions. As a result, the variation of the cyclic shear behavior at the geosynthetic-soil interface was due to the different damage patterns of the soil particle surface. Furthermore, the numerical back-prediction based on the DSC parametric study of the cyclic shear stress-strain behavior was performed and verified the accuracy and applicability of the DSC parameters. Consequently, a general methodology to estimate the cyclic shear stress degradation of geosynthetic-soil interface considering chemical effects has been established and verified.

Climate change has been a global issue since the 19th century. The increase in rainfall variability, which covers the increase in the earth’s total precipitation, will definitely lead to frequent and more severe flood disasters. As the damage increases year after year with floods as the most chronic and costly disaster among these hazards, Korea has to improve its technological responses and countermeasures to better visualize the hazards brought about by such disasters. Gunsan City ranked number eight in the country’s most susceptible region to floods. From 2004 to 2013, Korea has experienced a total of 174 flood disasters which were estimated to cost USD 7.32 billion. But reports showed that the total expenditure of the government amounted to 1.4 times the estimated losses and damages and the private companies have spent twice the said estimated amount. To summarize, the post-disaster loss and damage reports showed underestimated values. This study aims to develop a semi-parametric geographically weighted regression which can implement a flood damage estimation model of Gunsan City. The model building process include parameters like flood depth, flood duration, inundated area, family income and land price. The datasets are composed of both untransformed and transformed data (using Box-Cox Method). Both Ordinary Least Squares (OLS) Regression and Geographically Weighted Regression (GWR) were evaluated in this study, but the search for best fit resulted to the use of GWR.

기후변화 모델을 통해 미래 전망에 대한 연구를 수행하는 것은 다양한 분야에서의 적응과 대응 전략을 수립하고 이상기후에 대한 영향을 최소화하고자 하는데 그 목적이 있다. 본 연구에서는 총 20개의 기후변화 모델 자료(1981∼2100년)를 수집하였으며 미래 시나리오는 RCP 4.5와 8.5시나리오를 사용하였다. 한강유역을 대상으로 지역오차보정을 통해 지역적인 스케일의 불일치를 개선하고 특히, 미래 시나리오에 대해서는 비정상성 분위사상법을 통해 미래 시나리오의 추세가 왜곡되지 않도록 하는 NSQM기법을 제안하였다. 베이지안 모델 평균기법(BMA)을 적용하여 각 관측소별로 가중치가 높은 모델만을 선별한 최적의 모델 조합을 통해 강우자료의 정확성과 신뢰도를 확보하였다. 베이지안 앙상블 강우의 R2=0.54, NSE=0.53, RMSE=90.49 mm로 단일모델에 비해 상대적으로 개선된 결과를 나타내었다. 미래 시나리오에 대한 전망결과 온실가스 배출농도가 높은 RCP 8.5 시나리오의 증가율이 RCP 4.5 시나리오에 비해 더 크게 나타났다. 또한 극치수문사상분석을 위해 GEV Scaling과 SPI가뭄지수를 이용한 홍수 및 가뭄의 IDF와 SDF곡선을 전망하였다. 확률강우량 산정 결과 관측기간의 500년 빈도, 지속시간 10분에 해당되는 강우강도가 224.1 mm/hr인 것에 비하여 RCP 4.5, RCP 8.5 시나리오 각각 279.8 mm/hr, 299.7 mm/hr로 기준 시나리오에 비해 증가하는 전망 결과를 나타냈다. 가뭄의 경우, 한강유역은 가뭄에 대한 민감도가 낮은 것으로 전망되었다. 본 연구를 통해 불확실성을 줄이고 다양한 통계적인 분석결과를 제시함으로써 극치수문사상의 전망이 가능하였다. 이를 통해 수자원 변동성과 취약성을 파악하고 수자원 계획 및 운영을 위한 정보 제공에 도움을 줄 것으로 판단된다.

계절별 유량의 연간 변동성은 열대지역의 해수면 온도와 같은 기후요소들을 사용하여 예측될수 있으며, 일 유출량의 변동성은 기상요소들을 사용하여 예측할 수 있다. 또한, 유출량은 하천에서 비점오염원으로부터의 오염물질 부하량과 밀접한 관계를 가진다. 이러한 관계에 기초하여, 이 연구에서는 기후 및 기상 예측 값들을 활용하여 계절별 그리고 일별 영양물질 부하량을 예측한다. 영양물질으로는 총질소(TN)의 부하량을 예측하였으며, 미국 동남부 지역에 위치한 18개 관측 지점을 대상으로 하였다. 계절별 영양물질 부하량 예측을 위해서는, 우선 기후 예측값을 사용하여 계절별 유출량을 모의하고, 모의된 유출량값들을 사용하여 다시 영양물질 부하량을 예측 하였다. 이를 위해 겨울동안의 계절별 영양물질 부하량을 예측하기 위해 개발된 로그-선형 주성분 회귀분석 모형은 예측 강우량과 관측 강우량 사이의 유의한 관계를 나타내었으며, 예측 강우량을 사용하여 유출량을 성공적으로 예측할 수 있었다. 일 영양물질 예측을 위해서는 기상조건을 대표하는 일일 선행 강우 예측값과, 초기 유역 조건을 대표하는 과거 3일의 일유량 평균값을 두개의 예측치로 사용였으며, 모형으로는 비모수 재표본 방법을 사용하였다. 이상으로부터 예측 모의된 계절 그리고 일 영양물질 부하량은 해당 유역에서의 기준 영양물질 부하량을 초과하지 않도록 하는 영양물질 배분 모형에 활용될 수 있으며, 수질 관리 계획을 위한 영양물질 배분 모형의 잠재적 유용성에 대해서 논의 하였다.

The impacts of climate change and land use change are still causing changes in natural patterns as increase of temperature, rainfall intensity, and frequency of rainfall. Also, urbanization is well known to impact hydrology of basins because of its creation of impervious surfaces. This study has been investigated developing method being able to estimate changes of hydrological properties and assessing these changes on each city. For this study, it used three land use scenarios in 1975, 1990, and 2009 for considering impervious changes and future climate change scenario based on RCP 8.5 for impacts of climate change. Three clusters by k-means clustering method were formed by variables shown high correlations from results of Spearman’s order-rank method and Kendall Tau for various variables as rate of each land cover over area of each subwatershed on 145 subwatersheds in Nakdong River, difference of rate of land cover area and CN (Curve Number) between scenarios based on scenario in 1975, and rate of hydrological properties like rate of evaporation, surface runoff, and groundwater. An assessment method using the results from correlation and cluster analysis was developed for deriving the weighted index in accordance with sensitive degree of hydrological property and increase of impervious area. The assessment method for sensitive city applied principal component analysis (PCA) method. Results show that Daegu is greatly sensitive on impacts of hydrological property and increase of impervious area. Consequently, linear regression equations on Daegu are derived by analysis of hydrologic response unit. Urbanization appeared to increase of surface runoff and decrease of evaporation and groundwater in accordance with change of land uses, also the results are considerably important and useful in case of development and design of city.

보가 건설된 하천은 취수가 용이하고 주운 등을 위한 수위조절이 가능한 이점이 있으나 유속감소로 인한 유사이송능력 저하로 보 상류구간에 퇴적되어 하상의 불안정화를 초래한다. 행정중심복합도시를 통과하는 국가하천 금강에 설치된 세종보 우안 소수력발전소에 인접한 가동보 상류구간에 토사가 퇴적되어 수문운영에 지장을 초래한 바 있다. 세종보 상류의 토사퇴적 문제점 분석과 하상안정화 방안수립을 위해 하상변동의 정량적 분석과 예측이 필요하다. 본 연구에서는 금강 중·하류부에 건설된 세종보 상류 약 600m 구간에 대해 홍수기 전·후의 하상단면을 측정하여 하상변동을 분석하였고 실측 결과와 수치모형 결과를 비교하여 대상구간에 수치모형의 적용성을 평가하였으며 대상구간의 단·장기하상변동을 예측하고 시나리오별 수문운영에 따른 하상변동 양상을 파악하여 하상변동으로 인한 문제점 해결을 위한 적정 수문운영방안을 제시하였다. 그 결과 SED-2D 모형으로 모의한 하상변동의 정량적인 결과와 하상변동 양상이 하상단면 측정에 의한 실측한 하상변동 결과와 유사한 경향을 보여 연구 대상구간의 SED-2D 모형의 적용성이 높은 것으로 평가되었다. 세종보 건설 1년 후 연구대상구간에 169,263㎥의 토사가 퇴적되었으며 세종보 건설 5년 후에는 164,652.0㎥의 토사가 퇴적되었으며 세종보 건설 10년 후에는 63,713.5㎥의 토사가 퇴적되었다. 가동보 수문운영에 따른 하상변동량은 우안문비 방류 시 하상변동량은 154,740.0㎥, 중앙문비 방류 시 하상변동량은 149,023.0㎥, 좌안문비 방류 시 하상변동량은 163,841.0㎥, 전문비 방류 시 하상변동량은 63,713.5㎥로 분석되어 하상변동량이 가장 적은 전수문 개방이 보 상류의 퇴적현상을 최소화할 수 있는 수문운영방안으로 분석되었다.

본 연구에서는 비닐하우스의 적설심 기준을 개선하기 위하여 현행 적설 설계기준의 적적성을 평가하고 이에 따른 개선방안을 제시하였다. 현행 비닐하우스의 설계 적설심은 빈도분석 시 우리나라에 가장 적합한 확률분포형을 선정하는 적합도 검정을 거치지 않고 Gumbel분포를 통해 빈도분석을 수행하였기 때문에 우리나라에 가장 적합한 확률분포형을 선정하고 매개변수 추정방법을 선정하였다. 선정 결과 최적확률분포형으로는 Generalized Extreme Value(GEV), 매개변수추정방법으로는 확률가중모멘트법이 선정되었다. 선정된 확률분포형과 매개변수 추정방법을 적용하여 우리나라 69개 기상관측소별 적설심 빈도 분석을 수행하고 현행 적설 설계기준과의 비교·분석을 실시하였다. 비교·분석 결과 232개 시·군·구중에서 155개 시·군·구에서 본 연구에 의한 30년 빈도 적설심이 현행 적설심 기준보다 상회하여 설계기준 상향이 요구되었다. 또한 비닐하우스는 적설심보다는 적설의 단위중량이 고려된 적설하중에 영향을 받기 때문에 동일한 적설심이 예측되어도 지역별 강설 특성에 따라 적설의 하중이 달라지기 때문에 이를 고려할 필요가 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 본 연구에 의한 적설심과 지역별 눈의 단위중량을 산정하여 보다 현실적인 설계하중을 산정하였고 이를 바탕으로 232개 시·군·구를 대상으로 지역별 설계 적설기준 개선방안을 제시하였다.

본 연구에서는 확률 대응법의 적용성을 평가하고, 이를 적용하여 실제 호우사상에 적합한 레이더 강우 추정관계식을 결정하였다. 먼저, 확률 대응법의 과정을 새로 정리하여 zT나 rT 등의 임계값을 결정하였다. 둘 째, 확률 대응법에 적용할 자료의 수가 매개변수 결정에 미치는 영향에 대하여 모의 자료를 이용하여 민감도 분석을 수행하였다. 셋 째, 확률을 나타낼 반사도와 강우강도 히스토그램의 구간 간격이 매개변수 결정에 미치는 영향에 대해 민감도 분석을 수행하였다. 그 결과, 확률대응법으로 매개변수를 결정할 경우 확률대응법에 2시간 정도 누적된 반사도와 강우 쌍을 적용하는 것이 적합함을 확인하였다. 아울러 확률대응에는 반사도와 강우강도의 누가확률 차이보다 1차 모멘트 차이를 이용하는 것이 양호한 결과를 얻을 수 있고, 30~100% 구간을 대응하는 것이 적합하다는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 이러한 결과를 바탕으로 비슬산 레이더로 관측한 실제 호우사상에 대해 확률대응법으로 매개변수를 결정하였다. 또한, 매개변수를 이용하여 레이더 강우를 추정하였고, 이를 지상강우와 비교하였다. 전체적으로 레이더 강우가 지상강우보다 크게 산정되었지만, 레이더 강우와 지상 강우를 쉽게 대응하기 어려운 기존의 연구 결과를 고려하여 본 연구에서 평가한 확률대응법이 비교적 호우사상에 적합한 레이더 강우를 산정할 수 있다고 판단하였다.

원위치에서 공학적 정수의 산정을 위하여 지반특성에 따라 표준관입실험(SPT), 동적 콘관입실험(DCPT), 정적 콘관입실험(SCPT) 등 다양한 실험방법들이 적용되어 왔다. SPT 및 DCPT의 경우 실험방법이 간단한 반면 결과의 신뢰도는 낮으며, SCPT의 경우 실험결과의 신뢰성은 높으나, 대상현장에 따라 관입장비의 적용에 한계가 있어 왔다. 본 연구에서는 계장화된 동적 콘관입기(Instrumented Dynamic Cone Penetrometer, 이하 IDCP)를 개발하여 CPT의 적용이 어려운 현장의 지반특성을 파악하고자 하였다. IDCP는 원추형 선단부와 연결롯드, 그리고 두부로 구성되어 있으며, 선단부 및 두부에는 변형률계와 가속도계를 설치함으로써, 각 부분에서의 힘, 속도, 변위, 그리고 전달된 에너지를 측정할 수 있도록 하였다. IDCP의 관입을 위한 해머 및 관입장비는 대상현장에 따라 SPT 및 DCPT와 동일한 방식으로 적용되었다. IDCP를 이용한 실내 및 현장적용 실험결과, 동적관입에 따라 측정된 선단의 저항력은 두부로부터 선단으로 전달된 에너지의 손실에 대한 영향없이 대상지반의 강도분포를 우수하게 나타내고 있음을 보여주었다. 본 논문에서 개발된 IDCP는 기존 실험법의 한계점을 보완함으로써, 현장적용성이 우수하고, 정량적인 강도분포의 도출이 가능한 지반조사장비로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

최근 세계 곳곳에서 강우량증가에 의한 홍수피해가 속출하고 있다. 돌발적으로 집중되는 강우에 의해 하천이 범람하고 제방이 붕괴되는 피해가 증가하는 추세이다. 하도 내 홍수위가 증가하여 제방이 월류하면 제방은 그 기능을 상실하여 점진적인 붕괴가 진행된다. 제방의 점진적인 붕괴는 많은 연구가 진행중이나 복잡한 붕괴 메커니즘과 다양한 영향인자들로 인해 이론적으로 명확게 규명되지 않았다. 또한 대부분의 기존연구들이 제방의 붕괴를 댐붕괴와 동일하게 가정하거나 급격한 붕괴 또는 하도의 흐름에 횡방향으로 분류가되는 횡월류 위어와 동일하게 가정하여 실제 제방붕괴 양상과는 상이측면이 있다. 따라서 본 연구에서는 비점착성 재질로 제방을 축조하고 하도의 흐름이 존재할 때, 하도의 횡방향으로 제방이 월류하는 수리실험을 수행하여 하도의 Froude 수와 제방의 붕괴폭 및 붕괴유량과의 관계를 분석하였다. 그 결과 제방의 붕괴유량은 횡월류 위어와는 다르게 하도의 흐름과 제방 단면의 충돌에 의한 2차적인 영향이 발생하였고 이로 인해 붕괴유량의 차이가 발생하였다. 또한 붕괴유량이 수평한 제내지를 전파하는 실험을 수행하여 하도조건에 따른 붕괴홍수파 전파각의 시간적인 변화를 분석하였다. 붕괴홍수파 전파각은 붕괴의 발달 정도에 따라 상류 또는 하류전파각이 변화하는 것을 확인하였다. 본 연구 결과는 댐붕괴나 횡월류 위어와는 구분되는 제방의 붕괴특성을 규명하였으며 이러한 특성이 제방붕괴에 대한 비상대처계획 수립 시에 적용한다면 최종 침수면적이나 침수심을 고려한 공간적인 계획뿐만 아니라 붕괴양상에 따른 시간적인 인자를 함께 고려한 계획이 수립될 수 있을 것으로 기대된다.

최근 몇 년간 신재생에너지에 관심이 증가하고 있는 가운데 초기 투자비용이 높고 부정적 여론으로 인해 소수력발전소 개발이 부진한 실정이다. 그러나 소수력발전은 다른 신재생에너지에 비해 에너지 변환효율 및 밀도가 높고 이산화탄소를 배출하지 않아 대체에너지로써 개발 및 확대가 필요하다. 본 연구의 목적은 GIS를 기반으로 한 소수력 발전 가능 지역을 나타내는지도 애플리케이션 개발이다. 애플리케이션을 통해 소수력발전소 건설 예상 지점을 선택하고 사용수량과 발전용량을 산출한 후 경제성 평가를 수행하여 지점의 타당성을 검토할 수 있다. 강수량 등 관련자료가 풍부한 강원도 영월군을 대상지역으로 하여, 국가 수자원관리 종합정보에서 제공되는 수위관측소의 수위 자료와 강우관측소의 강우자료를 통해 산출한 유출량자료를 비교·분석하여 사용유량을 산출하였다. 이를 토대로 소수력 발전소 예상 설치 지점의 예상발전용량과 연간전기생산량을 산정하였으며, 비용편익비를 통한 경제성 분석을 실시하였다. 본 연구 결과의 활용 측면에서 유효낙차 별로 예상발전량, 연간전기생산량, 경제성분석 등을 단시간에 평가할 수 있고, 전국을 대상으로 잠재되어 있는 소수력 발전 가능지역을 선별하는데 활용될 것으로 기대된다. 또한 장소의 제약 없이 현장에서도 간편하게 소수력 발전 가능지역을 선별할 수 있는 장점이 있다.

최근 기후변화로 인해 국지성 집중호우가 지역을 불문하고 빈번히 발생하는 등 강수량 및 홍수량이 점차 증가하는 추세이다. 본 설계에서 광주호 유역의 강우사상을 검토해 본 결과 광주댐의 설계강우량 보다 38mm/hr 더 크게 분석되어 홍수량 증가로 인한 광주댐의 치수안정성 확보가 필한 것으로 검토되었고 질소, 인 등 영양염류로 인한 수질악화가 진행되고 있어 그에 따른 수질개선이 필요하여 광주댐 보완 설계를 하였다. 홍수량 재산정 결과 165m3/sec 증가하였으며 HEC-5를 이용하여 치수안전대책이 필요한 것으로 분석되었다. 기존 7m×7.5m×4개수의 여수로게이트를 7m×8m×7개수의 여수로게이트로 확장하였다. 또한, 영향염류로 인한 수질악화는 기존의 생태공원을 활용해 습생식물인 미나리, 갈대로 인공습지를 조성하여 수질개선을 하였다. 본 설계는 여수로게이트 확장설계를 통한 치수안정성을 확보와 인공습지 조성으로 인한 수질개선이 될 것으로 기대되며 습지농장조성으로 생태학습장과 습생식물 판매를 통한 수입창출으로 지역경제활성화에 도움이 될 것으로 예상된다.

개발부지조성에 따른 산지의 도로개설로 인하여 발생할 것으로 예상되는 생태계 단절과 Road Kill로 인한 2차 피해를 최소화하기 위하여 생태이동통로의 설치가 요구되었다. 이를 해결하고자 본 논문에서는 효율적인 단면의 생태이동통로를 설계를 위하여 W형 거더를 개발하였고 기존 11개의 교량형식과 비교하여 실효성을 검토하였다. 비교대안으로는 1경간 단순보, 2,3,4경간 연속보 2,3경간 슬래브교, 1,2연 라멘, 파이형라멘, 아치교, 2경간 PSC 거더교가 선정되었다. 12개의 교량형식에 대하여 도로의 구조 시설 기준에 관한 규칙(국토 교통부, 2014), 생태통로 설치 및 관리지침(환경부, 2010), 지역 동물 분포 현황(환경종합정보제공시스템), 최대 적설량 통계자료(기상청, 2014), 그리고 동물이동통로 설계기준(한국도로공사, 2012)에 의한 각종 설계 제반조건을 적용하여 단면을 결정하였고 도로교설계기준(국토해양부, 2012)에 의거하여 강도를 검토하였다. 1차 평가로 3D MAX 프로그램을 이용한 모델링을 통하여 구조물의 두께와 차폐 단면적, 교각의 개수를 고려하여 심미성을 평가하였고 12가지 교량 형식중 1차적으로 6가지의 교량을 선별하였다. 2차 평가로 표준품셈표, 물가정보지를 이용하여 경제성을 평가하였고 2경간 W형 거더교와 1연라멘교, 파이형 라멘교를 선정하였다. 3차 평가로 안전성, 시공성, 사회성, 환경성, 윤리성을 평가하였고 최적대안으로 2경간 W형 거더교가 선정되었다. 본 논문에서 개발한 W형 단면은 기존 11개의 교량형식과 비교하여 차폐 단면적의 감소로 구조물의 심미성이 뛰어나고 경제적이며 자연스러운 배수공간을 창출할 수 있는 것으로 확인되었다.

투수계수는 지반의 안정성 평가에 중요한 인자로 사용되며, 다양한 실험방법을 통해 유추되고 있다. 본 연구는 기존 방법 외에 물리탐사 기법 중에 하나인 탄성파 속도로 투수계수를 산정할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 탄성파 속도를 이용한 투수계수는 기존에 활용되고 있는 Hazen과 Kozeny-Carman 방정식을 이용하였으며, 각각의 수식에 대입되는 입력변수는 문헌값을 선택하였다. 기존방법과 탄성파 속도를 함께 측정 후 결과값을 비교하기 위하여 탄성파 센서가 장착된 새로운 압밀셀(oedometer)을 활용하였다. 새로운 압밀셀은 탄성파 센서가 추가로 장착되어 기존 압밀셀보다 직경은 확장되었지만 시료 직경 대 높이 비율을 2.5로 고정하여 ASTM에서 추천하고 있는 비율을 만족시켰다. 시료는 원형성이 높은 글라스비즈를 선행적으로 선택하였으며, 측정 데이터의 신뢰성을 확보한 후 주문진사와 점토도 함께 적용하였다. 압밀실험 결과 하중이 증가함에 따라 시료의 침하량은 감소하였으며 탄성파 속도는 증가하는 것으로 나타났다. 탄성파 속도는 일반적으로 입자의 접촉면에 의존하므로 재하 응력이 증가할수록 접촉면적이 커져 그 값이 크게 나타난 것으로 판단된다. 압밀실험에 의해 도출된 투수계수와 탄성파 속도를 도출된 투수계수 값을 비교하였으며, 그 결과 거의 유사한 값을 보이는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구는 물리탐사기법을 활용하여 지반의 설계상수를 도출한 것에 의의가 크며, 추후 다양한 조건을 변화하여 현장의 적용성을 극대화 시키고자 한다.

최근 초고층 건물의 수가 증가하면서 건축 및 토목 구조물의 내진 및 내풍 설계의 중요성이 점차 강조되고 있다. 본 연구에서는 중력하중을 지지하는 대상 구조물에 대하여 지진하중 및 풍하중의 작용 전후를 비교하고 그 영향을 요구 강재량으로 평가 하였다. 본 연구에서는 서로 다른 높이를 갖는 다수의 철골 중간모멘트 골조를 대상으로 내진 및 내풍 설계를 수행하여 높이에 따른 영향을 평가 하였다. 본 연구를 진행함에 있어 평면의 형상은 SAC Project (Gupta and Krawinker, 1999)를 참고하였다. 3, 6, 9, 12, 15층 총 5가지 높이의 구조물에 대하여 해석을 진행하였으며 층고는 4m로 하였다. 사용한 지진하중은 등가정적해석법을 이용하여 정적 지진하중을 사용하였고 풍하중은 KBC2009에 따른 정적 풍하중을 사용하였다. 각각의 대상구조물의 강재량을 비교해본 결과, 구조물의 높이가 증가함에 따라 풍하중과 지진하중의 영향이 커지는 경향을 보이고, 풍하중 영향의 증가폭이 더 빠르게 커짐을 알 수 있다. 이는 높이가 높아질수록 지진하중에 대한 고려와 함께 풍하중에 의한 효과를 고려해야할 필요가 있음을 의미한다.

최근 다양한 평면 형태의 건물이 늘어나면서 질량중심과 강성중심이 일치하지 않는 수평 비정형 구조물이 증가하고 있다. 이러한 수평 비정형 구조물은 지진 발생 시 비틀림 변형을 유발하여 예상하지 못한 지진 피해가 발생하므로 수평 비정형 구조물의 거동을 예측하는 것이 중요하다. ASCE/SEI 7-10에서는 수평 비틀림 비정형 구조물에 대해서 추가적인 기준을 적용하여 설계를 수행하도록 요구하고 있다. 본 연구에서는 지진 발생 시 편심의 영향을 평가하기 위하여 높이가 3층인 정형과 비정형 철골 모멘트 골조의 지진응답평가를 수행하였다. 정형구조물은 ASCE/SEI 7-10에 따라 응답스펙트럼해석법을 이용한 내진설계를 수행하였다. 그리고 비정형 구조물은 모멘트골조의 위치를 조정하여 편심을 갖도록 모델링하였다. 대상 구조물의 지진하중에 대한 해석을 수행하기 위하여 FEMA P695에서 사용된 원거리 지진기록 중 3가지 지진 데이터를 선정하여 탄성시간이력해석을 수행하였다. 대상 구조물의 층간변위비를 비교해본 결과, 정형과 비정형 구조물의 층간 변위비는 3층에서는 유사하였지만 1층에서 큰 차이를 보였다. 이를 통해 지진이 발생하였을 때, 편심의 영향이 층마다 다르다는 사실을 알 수 있었다.