댐붕괴에 의해 발생하는 홍수파는 초기수심의 깊이에 따라서 하류부로 전달되는 수리학적 특성이 다르게 나타나며, 수치모의 시 흐름저항응력은 충격파의 전파 속도, 도달 거리 및 접근 수심 등에 영향을 미친다. 본 연구에서는 천수방정식을 SU/PG 기법으로 이산화한 모형을 개발하고 해석해를 이용하여 모형을 검증한 후, 초기수심 및 흐름저항응력에 따른 댐붕괴류의 전파특성을 분석하였다. 바닥마찰력을 적용한 경우 수심은 상대적으로 컸으나 충격파의 도달거리는 짧게 나타났다. Coulomb 응력을 적용한 경우 댐붕괴 후면에서의 유속이 상대적으로 작게 나타났으나, 충격파가 도달하는 영역에서는 바닥마찰력을 적용한 값과 흐름저항응력을 고려하지 않은 값 사이의 유속을 보였다. 또한 초기수심에 관계없이 흐름 저항응력을 고려하지 않은 경우의 불연속면에서의 Fr 수가 1.0에 가장 근사하였다. 초기수심이 얕은 경우 Coulomb 응력에 의한 모의결과가 난류응력을 적용한 경우에 비해 우수한 모의결과를 도출하였으나, 초기수심이 깊어지는 경우 흐름저항항의 영향력이 소멸되므로 반대의 양상이 나타났다.

Seaweeds are received high attending as one of new and renewable energy sources. In this study, the effects of organic loading rate (OLR) and hydraulic retention time (HRT) on anaerobic digestion with Laminaria japonica were investigated using labrotory-scale semi-continuous stirred type reactors. The results demonstrated that anaerobic digestion of Laminaria japonica performed stably with OLRs in the range of 1.00 ~ 1.50 g-VS/L⋅d and HRTs in the range of 27 ~ 40 days. The maximum methane production obtained was 251.33 mL-CH4/L⋅d, which was achieved for an OLR of 1.50 g-VS/L⋅d and a HRT of 27 days. However, an OLR of 1.75 g-VS/L⋅d and a HRT of 23 days brought about a decrease in the pH and volatile fatty acids (VFAs) accumulation, causing the destabilization of the reactor and process failure. The reactors operated at a constant influent substrate concentration, i.e., 40 g-VS/L, thus OLR and HRT could not be treated separately and independently. According to the limited results of this study, it seems that the suitable OLR of anaerobic digestion of Laminaria japonica was lower than 1.50 g-VS/L⋅d and suitable HRT was higher than 27 days.

Due to tidal force, it is very difficult to estimate the hydraulic parameters of high permeable aquifer near coastal area in Jeju Island. Therefore, to eliminate the impact of tidal force from groundwater level and estimate the hydraulic properties, tidal response technique has been mainly studied. In this study we have extracted 38 tidal constituents from groundwater level and harmonic constants including frequency, amplitude, and phase of each constituent using T_TIDE subroutine which is used to estimate oceanic tidal constituents, and then we have estimated hydraulic diffusivity associated with amplitude attenuation factor(that is the ratio of groundwater level amplitude to sea level amplitude for each tidal constituent) and phase lag(that is phase difference between groundwater level and sea level for each constituent). Also using harmonic constants for each constituent, we made the sinusoidal wave and then we constructed the synthesized wave which linearly combined sinusoidal wave. Finally, we could get residuals(net groundwater level) which was excluded most of tidal influences by eliminating synthesized wave from raw groundwater level. As a result of comparing statistics for synthesized level and net groundwater level, we found that the statistics for net groundwater level was more insignificant than those of synthesized wave. Moreover, in case of coastal aquifer which the impact of tidal force is even more than those of other environmental factors such as rainfall and groundwater yield, it is possible to predict groundwater level using synthesized wave and regression analysis of residuals.

상대습도 데이터를 이용하여 벤토나이트 완충재 블록의 불포화 수리전도도 변화를 평가하였다. 불포화 매질에서의 물의 흐 름을 나타내는 일반적인 분석해를 통해 상대습도를 통한 불포화 수리전도도 계산방안을 도출하였고, 이를 실제 수행한 실 내 물 유입 실험 결과에 적용하여 포화가 진행됨에 따라 변화하는 완충재 불포화 수리전도도 양상을 확인하였다. 일반적인 포화 상태와는 확연히 다르게 수두 구배와 물의 유출량이 시간에 따라 불규칙하게 변화하는 결과를 나타냈으며, 벤토나이 트 완충재의 불포화 수리전도도는 시간에 따라 증가하는 경향을 보였다. 수분 흡수로 인한 벤토나이트 입자 팽창 때문으로 인한 매질 내 공극의 부피 및 크기 확대가 불포화 수리전도도값의 증가를 야기하는 것으로 판단되었고, 이러한 결과는 완 충재 블록의 팽창 정도와 수리전도도의 상관성에 관한 추후 연구의 필요성을 제시하였다. 본 연구에서 수행된 불포화 수리 전도도 평가 방안은 방사성폐기물 처분 시 완충재의 장기적인 수리학적 성능평가에 유용한 기술로 사용될 수 있을 것이다.

해수의 사용은 해수담수화, 원자력발전소, 해양심층수, 어항의 어시장 등 다양한 분야에서 사용하고 있으며 그 수요가 점차 커지고 있다. 이때 사용되는 해수 취수는 해수를 관으로 직접 취수하는 방식과 대수층에 관정 등을 이용해서 취수하는 간접 취수방식으로 구분할 수 있다. 본 연구에서 수리모형실험에 의해 분석한 매설식 해수취수시설은 다양한 해수취수방법중 항내에서 직접해수를 취수하는 방법이다. 매설식 해수취수시설은 여과사를 이용한 전처리를 통해 부유물질을 저감시킨 후 폐색을 방지하는 이중관에 의해 물을 공급하므로서 수질을 개선하고, 최저 약조위 이하로 항내 매설되어 있어 풍부한 수량을 확보하며, 항내에 설치되어 있어 외해를 기상조건에 영향을 받지 않으므로 유지관리가 용이하고 구조적 안전성이 크다는 장점을 가지고 있다.본 연구에서는 매설식 해수취수시설의 취수관에 대한 성능을 분석하였다. 여과사가 없는 경우에 단일관과 이중관의 성능을 조위를 바꾸어가면서 수리모형실험에 의해서 검증하였으며, 여과사가 있는 경우에 취수관의 연장과 조위를 바꾸어 가면서 수리모형실험을 수행하여 최적의 취수관의 연장을 제시하였다. 수리모형실험 결과 여과사가 없는 경우 스트레이너 형태의 외관을 갖는 이중관의 경우에도 단일관과 거의 동일한 유량공급이 가능한 것으로 나타났다. 또한 하류단의 경계조건인 조위를 변화시켜가며 실험한 결과 조위에 따른 유량변화는 거의 없는 것으로 나타났다. 여과사가 있는 경우 이중관에 대해서만 실험을 수행했으며 실험결과 여과사나 조위에 의한 유량변화는 미미한 것으로 나타났다. 이에 따라 스트레이너 형태의 외관을 갖는 이중관의 경우에 충분한 유량공급이 가능할 것으로 판단되었다. 취수관의 연장이 20m인 경우에 충분한 안전율을 갖고 있는 것으로 나타났다.

습지는 생태자원의 보고로서 다양한 생물종의 서식지를 제공하고 생활환경으로 이용함과 더불어서 탄소를 저장하고 수질을 정화하는 등의 2차적인 기능도 기대할 수 있으므로 그 활용성은 나날이 증대되고 있다.<br> 이에 정부에서도 이러한 필요성을 인지하여, 4대강 살리기 사업에서 인공습지의 복원 및 조성을 주요한 한 축으로 제시하였고, 수질개선 및 생태복원 계획으로 습지를 조성하였다. 이를 통해 한강 22개소, 낙동강 49개소, 금강 32개소, 영산강 44개소로 총 147개소의 인공습지를 조성하여 생태계 다양성을 확보하고 있지만, 이러한 습지를 유지하고 관리하기 위한 습지의 생물 및 서식환경에 대한 연구사례가 상대적으로 적어 관리상의 문제점이 대두되고 있다. 특히 이러한 하천에 조성된 인공습지는 유지를 위해서 하천의 수위에 따른 서식환경의 변화를 분석하는 것이 중요하다. 홍수가 발생했을 경우 습지의 침수범위와 평상시 침수범위에 따라서 습지의 생태환경 변화에 큰 영향을 미치기 때문에 습지의 고유 특성을 파악하기 위해서는 범람해석을 통한 유황변화에 따른 향후 습지의 침수구역을 모의할 필요가 있다.이에 본 연구에서는 충분히 자연생태환경으로 복원되었다는 결과를 얻을 수 있고 자연생태계가 잘 발달되어 있어 다양한 생물종 서식에 유리할 것으로 판단되는 비내섬습지에 대해 각 유황에 따른 침수구역을 모의하고, 여러 생물군 중 침수심에 영향을 많이 받는 식물상에 대한 영향을 분석하도록 한다. 이를 통해 수리수문학적 분석을 통한 습지의 서식환경 유지관리 방안을 제시하도록 한다.

제방을 유수에 의한 침식으로부터 보호하기 위해 설치되는 호안의 덮기 재료는 호안블록과 같은 콘크리트가 주를 이루고 있어 하천의 오염과 경관 훼손의 원인으로 지적되고 있다. 이에 따라 최근 이런 콘크리트 재료의 단점을 보완한 다양한 재료들이 호안 덮기 재료로 대두되고 있다. 그 중에서 코코넛섬유 및 황마, 생분해성 합성섬유 등의 친환경 재료를 주로 사용하는 식생매트공법은 식생의 자연적인 활착을 통해 지반의 안정성을 확보하여 제방을 보호하는 공법으로 강한 수류가 발생하는 지점이나 수충부 등의 하천구간에서 사용하기 어려운 단점을 가지고 있지만 그 이외의 구간에서는 친환경적으로 제방을 보호할 수 있기 때문에 최근 각광받고 있는 공법이다. 식생매트공법은 식생이 활착하기 이전까지는 호안블록에 비해 매우 낮은 제방보호기능을 가지기 때문에 무식생 상태에서 식생매트의 제방보호기능의 판단 기준이 되는 식생매트 수리 안정성의 평가는 매우 중요하다. 그러나 아직까지 국내에서는 식생매트의 기본적인 물성치 외에 치수 안정성과 직접적인 관련이 있는 식생매트의 허용유속 등에 대한 수리 안정성 평가는 미흡한 실정이다.이에 본 연구에서는 현재 실재 하천에 사용되는 식생매트 1종을 선별하여 소하천을 재현한 실규모 실험수로에 설치하고, 국내에는 아직 식생매트의 평가기준이 없으므로 미국의 재료시험학회의 시험기준 ‘ASTM D 6040’을 참고하여 실험을 수행한 뒤 수리량에 따른 식생매트의 상태와 하부 기반층의 유실량 등을 측정하여 식생매트의 수리 안정성을 평가하였다.

도시의 발달은 도시의 인구집중, 산업화 등을 가져오며 특히 도심주변을 흐르는 하천에 많은 영향을 주곤 한다. 특히 도시개발을 위한 택지개발, 상업지구개발 등에 의해 인위적으로 하천의 유로를 변경하거나 복계하여 사용하는 지자체가 늘어나고 있다. 강원도 삼척시에 위치한 오십천도 예외는 아니다. 본 연구 대상지역은 오십천 하류부에 위치하고 있으며 1962년 오십천 수로변경공사로 인하여 하천의 직선화 되었다. 하천의 직선화로 인해 현재의 시가지가 발전하게 되었으며 인구의 변화, 토지의 이용 등 많은 변화가 생겼다. 하지만 여전히 2002 태풍루사, 2003 태풍매미 등 대형태풍이나 집중호우 기간 동안 침수피해가 발생하고 있다. <br> 본 연구에서는 국토지리정보원을 통하여 시대 별 지도를 획득하여 GIS를 통하여 유로변경 전·후의 고지도와 현재의 모습을 비교하고 1957년 고지도를 통하여 하폭을 결정하였다. 홍수터 개념을 적용하여 하폭을 다양한 경우의 수를 고려하여 산정한 후 하천정비기본계획에 제시된 표고 값으로 과거 지형을 재현하여 하류부에서 유로변경 전·후의 유속, 수위 등 수리특성의 변화를 비교 분석하였다.

하도육역화는 상류로부터 내려온 유사가 고수부지 또는 하도에 쌓여 하상이 상승하여 수역이 육역으로 변화하는 것을 말한다. 육역화는 통수단면의 감소로 인해 홍수위 상승이라는 문제를 야기한다. 홍수위가 상승하면 홍수위험도 함께 증가하기 때문에 하도육역화에 대한 관리가 필요하다. 이러한 하도육역화 방지 기술을 시험구간에 적용하여 실제 효과를 직접 검증하는 모니터링 연구가 진행중이며 본 연구에서는 수치모의를 통해서 모니터링으로 확인하기 힘든 유속의 분포와 유사의 이동경로 등을 확인하고자 한다. 유량조건은 평수기와 홍수기의 하천 모니터링 결과를 이용하였으며 동수역학적 특성은 유속분포와 난류강도 와도 등을 분석하였으며 유사이송적 특성은 FLOW-3D 상에서 입자(Particle)를 유하시켜 퇴적이 되는지 그대로 배제되는지를 분석하였다. 이 때 입자의 직경은 실제 하천에서의 중앙입경(d_50)으로 선정하였다. 본 연구에서는 하도육역화 방지기술의 설치 전후에 대한 비교를 통해 하도육역화 방지기술의 수리학적 성능을 검토하였다. 그 결과 현장적용된 하도육역화 방지기술은 고수부지 내 퇴적을 저감시키는 효과를 나타냈으며 유사의 연속성증진에 효과가 있는 것으로 나타났다. 추후 현장 모니터링 결과와 비교검증을 실시하면 보다 명확한 하도육역화 방지기술에 대한 수리학적 성능 검증뿐만아니라 수생태 건강성 증진에 대한 효과까지 검증이 될 수 있을 것이다.

하천의 흐름을 파악하기 위해서는 일반적으로 수치모형 해석을 이용한다. 흐름특성을 파악하기 위해서는 수리모형 실험을 통하여 결과를 분석하는 것이 이상적이나 비용과 시간이 많이 소요되는 어려움이 있다. 이러한 이유로 원형에 대해 모형 법칙을 적용하여 정확하고 신뢰할 수 있는 결과 값을 도출하기 위해 수리모형 실험을 수행한다. 만곡부 흐름은 원심력의 영향을 받아 외측으로 향하는 2차류가 발생하고, 외측의 수위가 내측의 수위보다 높아져 횡방향으로 수면경사 상승이 발생한다. 이런 현상 때문에 1차원 수치모형을 적용하는 경우 제방의 안정성 문제가 발생하게 된다. 본 논문에서는 경기도 의정부에 있는 백석천 만곡부 경사형 낙차공의 흐름특성을 수리모형 실험 결과 값과 1, 2차원의 수치모형 해석 결과 값을 비교하였다. 100년 빈도 설계홍수량에 대해 비교해 본 결과 수리모형 실험과 수치모형 해석의 결과 값은 지점에 따라서 5~10%의 유속 및 수심이 상이하게 나타났다. 불균등한 유속분포에 의해 세굴과 퇴적현상이 예상되는 경우에는 수치모형 해석의 결과 값을 수정하여 적용할 필요성이 있으며 본 논문에서는 이러한 보정에 필요한 값을 제시하였다. 1, 2차원이 아닌 3차원 수치모형 해석을 추가적으로 비교분석한다면 유효한 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

최근에 들어 지구온난화에 따른 기후변화의 영향으로 단시간에 집중되는 국지성 호우와 돌발성 호우로 인하여 많은 인명 및 재산피해가 날로 증가하고 있는 추세이다. 이에 본 연구에서는 낙동강 유역을 대상으로 국지적 집중호우와 돌발홍수의 특성을 연구하고 이를 데이터 마이닝 기법에 의한 홍수예측에 관한 연구를 적용하여 낙동강 유역의 국지적 집중호우와 돌발홍수에 대처할 수 있는 홍수예측모형을 구축하였다. Data Mining 기법인 신경망 이론과 하도의 수리학적 홍수추적을 사용한 모형을 구축하여 1989년 7월에서 1999년 9월 사이의 홍수사상을 대상으로 낙동 지점과 일선교 지점에서의 관측수위와 경사면적법의 홍수위를 비교하여 검증하였다. 본 연구에서는 대상유역을 3가지 Case로 구분하여 각 지점에 따른 홍수량, 수위에 의한 수리학적 홍수추적 모형을 구성과 간단한 입력자료만으로 홍수예측이 가능한 인공지능 기반의 신경망 모형을 이용하여 수위곡선을 비교분석하였으며, 실측 수위와 모형에 의해 예측 수위를 비교평가였다.

기존 수행되는 제방붕괴관련 연구는 댐붕괴 형태로 가정하여 해석하기 때문에 하도 내의 흐름을 반영하지 못하였다. 이러한 단점을 보완하기 위해 하도 내의 흐름을 반영할 수 있는 수리모형실험이 진행되었다. 하지만 붕괴부 내의 흐름을 파악하기에는 붕괴부가 발달함에 따라 측점이 이동하기 때문에 계측장비를 이용한 측정이 어려웠기 때문에 수리모형실험에서는 붕괴부의 유량이나 폭에 대한 연구가 대부분이였다. 따라서 본 연구에서는 하도흐름과 붕괴부 형상을 수치모의를 통해 재현한 후 붕괴부의 흐름특성을 분석하고자 하였다. 수치모의는 기존에 수행된 수리모형실험과 동일한 조건으로 수행하였으며 제방의 제원은 제방고 0.3 m 제방경사 1:2(H:L) 마루폭 0.3 m이다. 수리모형실험 결과를 이용하여 시간에 따른 붕괴형상을 FLOW-3D의 GMO(General Moving Object)의 기능을 이용하여 구현하였다. 수치모의와 수리모형실험에 대해서 붕괴유량과 하도수위를 비교하여 수치모의가 수리모형실험을 유사하게 재현함을 확인하였고 수치모의를 통해 도출된 유속분포를 이용하여 제체에 가해지는 외력을 분석함으로써 제방 붕괴의 발달 매커니즘을 분석할 수 있었다. 본 연구에서 도출된 결과를 이용하여 제방붕괴를 발달시키는 주요변수를 파악하면 제방붕괴에 대한 이론을 확립하는데 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 추후 붕괴부내 흐름뿐만 아니라 홍수터를 전파하는 흐름까지 재현하여 보다 정확한 침수면적을 예측하여 홍수 피해를 감소시키는 데 주요한 역할을 할 수 있을 것이다.

최근 빈번하게 발생하고 국지성 집중호우와 같이 갑작스럽게 발생한 높은 강도의 강우에 의한 유출량에 적절하게 대처하기 위하여 실시간 배수펌프장 운영기법의 개발 및 내수침수 예측이 가능한 시스템 개발이 요구된다. 본 연구의 목적은 최근 빈번하게 발생하고 있는 도시지역에서의 집중호우로 인한 내수침수에 대비하기 위하여, 내배수 시설의 실시간 운영 알고리즘을 개발하고 이러한 도시홍수 대책의 효과를 분석 및 향후 내수침수 예측을 위하여 내수침수 해석 모형을 개발하고자 한다. 개발한 모형의 적용성을 검증하기 위하여 마포배수구역에 발생한 2010년 9월 호우사상에 대하여 적용하였다. 뉴로-퍼지 모형은 불필요한 입력자료의 수는 모형의 규칙수를 증가시키고 오차를 유발하므로 최소한의 입력자료를 구성하기 위하여 크게 시간적 매개변수와 공간적 매개변수로 나누어 모형을 개발하였으며 가장 작은 오차과 큰 결정계수를 가지는 모형을 최종적으로 선택하였다. 이전 시간의 입력자료로부터 현재 시간의 수위를 예측하고 예측된 현재 시간의 수위를 바탕으로 작동 펌프의 수를 산정해야 한다. 이 과정에서 최적의 작동 펌프의 수를 계산하기 위하여 최적화 기법으로 수정된 유전자 알고리즘을 적용하였으며 여러 제약조건과 목적함수를 만족시키는 작동 펌프의 수를 도출하였다. 계산된 작동 펌프의 수는 뉴로-퍼지모형의 입력자료가 되어 다음 시간의 수위 예측이 가능하도록 한다. 마포배수구역에 적용결과 모든 배수펌프장에서 최고수위와 최저수위를 만족하는 결과를 얻을 수 있었으며, 잦은 펌프의 작동과 정지상태를 피하여 운영비 측면에서도 효과적인 결과를 얻을 수 있을 것으로 예상된다. 또한 뉴로-퍼지를 이용한 실시간 배수펌프장 내수위 예측 값을 경계조건으로 하여 개발한 2차원 통합침수해석 모형의 적용성을 검증하였다. 모의결과의 검증을 위해 침수실적도와 2차원 통합침수해석모형에 의해 계산된 침수면적간의 적합도 비교 결과 70~80% 범위를 보였다. 뉴로-퍼지 모형을 직접 가동 배수펌프의 수 혹은 토출량을 결정하도록 알고리즘을 구성하지 않음으로서 데이터 기반모형이 가지는 한계점을 극복하고자 우선 배수펌프장의 내수위를 예측하였고 예측된 수위로부터 운전자의 판단이 반영될 수 있으며 배수펌프장의 재난 비상상황시 재해정보지도를 구축함으로서 주민들에게 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

Hydraulic habitat analysis of Benthic Macroinvertebrates was performed at Gapyeong stream. Among the kinds of the Benthic Macroinvertebrates, the most representative ones are the Ecdyonurus kibunensis from the clingers, Paraleptophlebia cocorata from the swimmers, Chironomidae spp from the burrowers, Psilotreta kisoensis iwata from the sprawlers. They showed different habitat types by the hydraulic conditions such as flow velocity, depth and particle size of riverbed materials. Habitat conditions of swimmers were determined mainly by the flow velocity rather than flow depth or riverbed materials. Burrowers prefer sand and silt, and inhabited at the riverbed. Sprawlers prefer cobble or boulder and inhabited for velocity of 0.05～0.15 m/s. Clingers prefer pebble or cobble and inhabited for velocity of 0.06～0.15 m/s. Although the habitats of each groups are different by the hydraulic properties, they were found to be different mainly by the water velocity.