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.

최근 도심지에서 발생된 급경사지 붕괴로 인하여 인명 및 재산 피해가 꾸준히 증가하고 있다. 급경사지 붕괴에 의한 피해 저감을 위하여 많은 연구가 진행되고 있으며 국내 주요 관련 기관에서는 다양한 급경사지 관련 연구 추진 계획을 수립하고 있다. 그동안 수행된 연구를 통하여 많은 가시적인 성과가 도출되었으나 아직까지 많이 부족한 편이라고 볼 수 있다. 많은 연구가 진행되었음에도 불구하고 연구 성과가 많이 부족한 것은 다양한 원인에서 기인한다고 판단된다. 급경사지와 같은 지반(자연) 구조물의 불확실성, 연구 인프라의 부족, 연구목표 설정 미흡 등의 여러 요인 있으며 그 중에서도 연구 대상에 대한 개념 및 이해가 부족하고 관리 체계가 정립되지 않은 점이 크다고 판단된다. 본 연구에서는 급경사지 관리 체계의 효율성을 향상시키기 위하여 국내 급경사지 관리체계의 문제점을 도출하고자 한다. 현재 국내 급경사지 관련 법률, 관리부서, 관련 담당자와 연계되어 발생되는 여러 가지 문제점을 도출하고 개선방안을 제시하고자 한다.

지형자료를 활용하여 지표수의 흐름 경로를 탐색하고 하천 네트워크를 추출하는 것은 수문 해석의 주요한 과정이다. 오늘날, DEM (digital elevation model)을 활용하여 유역 내 각 지점의 흐름 방향을 탐색하고 추가적인 특성인자를 산정하는 작업이 보편화되었다. DEM을 바탕으로 한 하천망의 추출에서 어려운 문제의 하나는 하천의 시점을 결정하는 것이다. 하천시점을 결정하는 정량적인 방법에는 하천이 생성되기 위한 최소한의 유역면적(upslope area)을 의미하는 유원면적(source area)을 가정하여, 각 지점의 유역면적이 유원면적보다 크면 해당 지점을 하천의 유로로 선택하는 방법이 있다. 보통 유역 전체에 일정한 값의 유원면적을 적용하여 하천의 시발점을 선택하지만, 유원면적은 실제로 유역 내 각 지점의 지형적 특성에 따른 하나의 변수로 다루는 것이 더 합리적이다. Montgomery and Dietrich (1988)는 유원면적이 다양한 지형학적, 기상학적, 지질학적 요소들의 관계에 따른 변수라는 관점을 제시하였으며, 특히 각 지점의 경사에 의존적이라는 것을 주장하였다. 유역 내의 모든 지점에 대하여 유역면적과 경사를 도시화하면, 일반 경사면에서는 두 가지 요소의 관계가 명확히 드러나지 않는 것에 반해 하천의 유로 구간에서는 유원면적과 경사의 함수 관계가 비교적 뚜렷하게 나타나고, 해당 면적을 각 지점의 유원면적으로 설정할 수 있다. 본 연구에서는 이렇게 상이한 하천시점 결정방법을 국내 유역에 적용하고 비교해 보았다. 가공되지 않은 DEM에 존재하는 웅덩이(depression cell)를 제거하고, 경사가 없는 평탄 지역에 대해 흐름 방향을 결정하기 위한 가상의 경사를 부여하는 전처리 과정으로는 Jenson and Domingue (1988)의 depression filling 기법과 Garbrecht and Martz (1997)의 imposed gradient 기법을 적용하였다. 가공된 지형자료를 바탕으로 각 지점에서의 흐름 방향을 결정하는 과정에는 기존 흐름 방향 탐색 모형의 단점을 합리적으로 보완한 GD8 (Paik, 2008) 모형을 적용하였다. 본 연구에서 두 가지 하천시점 탐색법을 비교한 결과, 유원면적-경사의 관계를 고려한 하천시점 탐색법이 고정된 값의 유원면적을 전 유역에 적용한 결과에 비해 실제 자연 하천망의 특성을 잘 반영한 결과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 향후 지점의 경사와 함께 토양의 특성과 유역의 기후 특성 등 다양한 인자를 추가 고려한다면 실제 하천 발달의 물리적 과정에 보다 근사한 하천망 추출 결과 도출이 가능할 것으로 기대된다.

Disasters like mountain landslides and collapse in cutting areas claim many a life and cause economic losses, involving much effort and expenses for their recovery. This study has surveyed and analyzed incident of disasters that had occurred on the sloping sides in Korea for the past 13 years in an effort to relieve damage caused by disasters on the sloping sides. The analysis confirms that while the major cause of disasters on the sloping side was storms in the past, frequency of disasters on sloping sides caused by local downpour is steadily on the rise. In addition, while disasters were concentrated in Gangwon Province, a mountainous region of the country, frequency of disasters occurring on the sloping sides is steadily increasing recently on the sloping sides in downtown areas in Seoul, Gyeonggi-do and so forth, attributing a large percentage of disasters to sloping sides. Data surveyed and analyzed in this study are thought to be applicable as basic data for the establishment of effective measures for the prevention of disasters occurring on the sloping sides in the days to come.

Wave profiles coming with oblique angle to trapezoidal submerged breakwater on the porous seabed are computed numerically by using a boundary element method. The analysis method is based on the wave pressure function with the continuity in the analytical region including fluid and structure. When compared with the existing results on the oblique incident wave, the results of this study show good agreement. The fluctuation of wave profiles is increased in the rear of the submerged breakwater due to the increase of the transmission coefficient, as the incident angle increases. In addition, in the case of the wave profiles passing over the submerged breakwater on porous seabed, it is able to verify that the attenuation of wave height occurs more significantly due to the wave energy dissipation than that of passing over the submerged breakwater on the impermeable seabed. The results indicate that wave profile own high dependability regarding the change of oblique incident waves and porous seabed. Therefore, the results of this study are estimated to be applied as an accurate numerical analysis referring to oblique incident waves and porous seabed in real sea environment.

본 연구는 탄현 에이스 11차 아파트에 위치한 14m 높이의 L형 옹벽의 장기 경사 계측치에 대한 System Identification연구로써, 옹벽구조물이 운용 중에 어떤 하중상태에서 어떻게 거동하는지를 이해하고, 이를 바탕으로 최적 모델을 규명하고, 최종적으로 옹벽의 이상상태를 판단할 수 있는 기준치를 제시하고자 하였다. 본 옹벽은 도심에 위치한 옹벽으로써는 보기 드물게 높고(14m), 인접한 건물과의 거리가 짧아서 붕괴 발생 시 큰 피해 가능성이 있다. 3개의 경사계로와 9개의 대기, 표면, 내부온도계로 구성된 경사 모니터링 시스템이 2004년 10월에 설치되어 2007년 7월까지 운용되었다. 모든 12 채널의 센서가 정상적으로 계측된 5개월 간의 연속된 데이터를 사용하여 두 가지 모델 1) 선형모델과 2) 상태방정식모델에 대하여 system identification을 수행하였다. 가용한 입력온도는 총 9이고, 이로부터 조합 가능한 총 511개의 입력온도 경우의 수에 대하여 규명데이터를 사용하여 시스템규명을 수행하고, 검증데이터에 대한 Fitness를 사용하여 최적모델을 선정하였다. 선형모델은 모델구조가 간단하지만 thermal dynamics를 표현하지 못하고, 약 68%의 Fitness를 얻을 수 있었고, 상태방정식 모델은 모델구조가 상대적으로 복잡하지만 thermal dynamics를 표현할 수 있고, 약 90%의 Fitness를 얻었다.

This paper presents a study of system identification on the tilt response of the L-type retaining wall located at Tanhyun 11th ACE Apartment, Ilsan in order to understand mechanism how the structure behaves in operational conditions and to provide a reference tilt values for assessing structural abnormality. The retaining wall was extraordinarily tall (14m) in urban area so the long-term monitoring system had been installed with 3 tilts-meters and 9 temperature sensors operational from Oct 2004 upto Nov 2007. By using 5-months continuous data in which all the 12 channels were up and running, the state-space equation (SSE) model has been identified by finding the best fitness model among all possible 511 combinations of input temperatures out of the 9 temperatures. The SSE model achieved the validation fitness of 90% which was quite accurate considering various unexpected noises often found in field measurements.

Recently, a variety of GIS-based tools enabling to generate topographic parameters for hydrologic and hydraulic researches have been developed. However, most of GIS-based tools are usually insufficient to estimate and visualize river channel slopes especially along the river network, which can be possibly utilized for many hydraulic equations such as Manning's formula. Many existing GIS-based tools have simply averaged cell-based slopes for the other advanced level of hydrologic units as likely as the mean watershed slope, thus that the river channel slope from the simple approach resulted in the inaccurate channel slope particularly for the mountain region where the slope varies significantly along the downstream direction. The paper aims to provide several more advanced GIS-based methodologies to assess the river channel slopes along the given river network. The developed algorithms were integrated with a newly developed tool named RiverSlope, which adapted theoretical formulas of river hydraulics to calculate channel slopes. For the study area, Han stream in the Jeju island was selected, where the channel slopes have a tendency to rapidly change the upstream near the Halla mountain and sustain the mild slope adjacent to watershed outlet heading for the ocean. The paper compared the simple slope method from the Arc Hydro, with other more complicated methods. The results are discussed to decide better approaches based on the given conditions.

컴퓨터 기술의 발달과 더불어 수치해석을 이용한 파랑변형에 대한 연구는 꾸준히 발전하고 있으며 점점 중요한 역할을 수행하고 있다. 하지만 수치모형을 이용한 연구에는 다양한 문제점이 발생할 우려가 있는데, 그 중 가장 빈번하게 발생하는 문제 중의 하나가 파랑의 조파지점에서 발생하는 수치수조내로의 재반사 문제이다. 재반사를 막기 위한 방법으로는 내부조파 기법을 이용하는 것이 일반적이다. Navier-Stokes 방정식 모형에서는 질량 원천항을 이용한 내부조파 기법을 주로 사용해 왔으나, 기존의 연구는 대부분 연직 2차원 수치모형을 이용한 연구에 국한되어 있었다. 그러나 3차원 수치모형을 이용한 연구가 점차 활발해지면서 3차원 Navier-Stokes 방정식 모형의 내부조파 기법에 대한 필요성이 증대되고 있다. 최근 RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes) 방정식 모형에서 Boussinesq 방정식의 운동량 원천항을 활용하여 파랑을 내부조파하는 기법이 발표되어 3차원 공간에서 경사지게 입사하는 파랑을 성공적으로 재현하였다. 본 연구에서는 LES(large eddy simulation) 기반의 3차원 Navier-Stokes 방정식 수치모형에 운동량 원천항을 이용한 내부조파 기법을 적용하여 목표파랑을 조파하고 해석해와 비교하여 이를 검증하였다.

Slope is the geographic factor reflecting the 3-dimensional features of basin and it can be considered as the important geomorphological factor which governs the morphology of basin and the dynamics of water movement. In this study the approach to the 3-dimensional structures of basin is attempted with statistical analysis of local slope which can be defined and measured in easy and objective manner by means of DEM. As a result local slope is confirmed to be a highly variable spatial factor in basin. And distribution map of local slope based on spatial autocorrelation length in this study would be a useful tool in the further research of hydrology and geomorphology.

최근 빈번하게 발생하는 이상홍수와 도시화로 인해 내수 배재 능력 부족으로 도시 침수 피해가 증가하고 있다. 대표적인 사례로는 2010년 서울 세종로와 2011년 서울 대치역 인근 지역 및 곤지암천 유역의 홍수 피해가 있다. 대부분의 피해지역은 토지이용 집약화, 지가 상승 등으로 평면 공간이 필요한 하천의 확장이 불가능한 도시 유역이다. 따라서 비교적 여유가 있는 지하 공간을 활용하는 지하방수로, 지하저류지 등의 홍수피해 방지시설 도입 필요성이 점차 증가하고 있다. 지하방수로는 접근 수로를 통해 유입된 유량이 유입구를 지나며 가속되어 와류 흐름을 형성하며 수직 갱도로 유입되는 구조를 가진다. 그러므로 지하방수로의 방류 효율을 높이기 위해서는 유입구에서 흐름 특성을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 나선식 유입구의 바닥경사를 종방향과 횡방향으로 동시에 주었으며, 각 종횡경사에서 안내벽의 각도에 따른 방류 효율을 검토하고자 한다.

일반적으로 나선식 유입구의 유입부에서 흐름이 상류인 경우에는 나선부에서 흐름이 상류에서 사류로 변화하면서 대체로 안정적으로 점차 수위가 떨어지고, 유입부에서 흐름이 사류인 경우에는 나선부에서 충격파가 발생하여 수면이 상승할 수 있다. 이러한 현상은 유입구 내부에서 도수 현상을 발생시키며, 도수 현상이 발생하게 될 경우 유입부 유입 흐름이 불안정하게 된다. 이로 인해 수갱 입구의 질식 현상 또는 구조물이 파괴되는 현상이 발생 할 수 있다. 따라서 안정적인 흐름이 유지 될 수 있는 구조물 설계를 위해 유입부의 흐름 특성이 고려되어야 한다. 본 실험에서는 나선식 유입구의 바닥경사에 따른 유입부의 흐름 특성을 무차원 수위 y와 프루드수 Fr의 관계를 통해 검토하였다.

우리나라에서는 해마다 집중 강우기, 태풍 발생 시기에 전국에 분포하고 있는 급경사지에서 크고 작은 붕괴가 발생하고 있다. 국내 급경사지 관리는 그동안 관리 체계의 이원화에 따른 여러 가지 문제 제기가 있어 급경사지 관련 법규 및 제도를 정비하여 체계적으로 관리하기 위한 방안을 마련하고 있다. 2010년 제정된 󰡔급경사지 재해예방에 관한 법률󰡕에서는 우리나라 급경사지 붕괴 위험지역에 대하여 지정, 관리, 정비계획, 응급대책 등에 관한 사항을 규정하고 있다. 그러나 제도 시행에 따른 문제점, 한정된 예산과 인력 운용 등에 의하여 급경사지 관리에 여러 가지 어려움이 많은 상황이다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 전국에 분포하고 있는 급경사지의 방재 및 관리 방안을 위한 다각적인 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 급경사지 관리 및 방재 위한 보완 방안으로 기존에 수행되었던 국내 주요 공공기관에서 다양한 사업 및 연구를 통하여 구축되었던 데이터베이스의 활용 가능성을 검토하였다. 연구 결과, 기존 자료의 활용을 위해서는 급경사지 조사항목과 구축 자료간의 연관성, 기존 구축자료의 공간적 위치의 일치성 등이 확보되어야 한다.

지진재해대책법 및 급경사지 재해예방에 관한 법률에 의거 지질 및 지반조사 자료의 관리는 소방방재청의 법적 의무사항이다. 현재, 전국적인 지질 및 지반조사 결과가 각 연구기관별 또는 사업기관별로 조사·관리되고 있어 통합적인 자료로 축적되고 있지 못한 실정으로, 지질 및 지반조사를 위한 중복 투자를 방지하고, 체계적인 관리를 통한 효율적 활용을 위하여 각 기관별 조사자료의 통합관리방안을 마련하여 체계적이고 종합적으로 관리할 필요가 있다. 본 연구는 지질 및 지반조사 자료 통합관리 및 공동 활용체계를 마련하고, 지질 및 지반자료에 대한 통합DB 구축 및 관리시스템 개발과 소방방재청에서 운영 중인 지진재해대응시스템과의 연계 기술을 개발하기 위하여 추진되었다. 본 연구에서는 보다 정밀한 지진 및 급경사지 방재를 위하여 지하공간정보의 범위를 본 연구에서는 지질 및 지반정보와 함께 관정정보, 탄광정보 까지 포함하였다. 연구는 총 3차년도로 나누어 추진하고 있으며 현재는 1차년도 연구가 진행되고 있는 시점으로, 본 발표에서는 1차년도 연구성과로 추진 중인 “지진 및 급경사지 방재를 위한 지하공간정보 확보 및 관리방안”에 대한 연구성과를 소개한다. 즉, 1차년도 연구를 통하여 산출된 국내외 지하공간정보 관리 및 활용 현황, 지진 및 급경사지 관리·활용을 위한 지하공간정보 자료분류 및 자료 확보 방안 마련 연구내용을 소개한다.

T. Buffard and S. Clain은 자료의 선형 재구축에서 계산 격자의 각 변에서 보존변수의 경사가 설정되는 다중 경사 MUSCL을 제안하였다. 이 연구에서는 천수방정식에 대한 수치모형의 개발을 위해 비구조 격자에서 공간에 대한 2차 정확도를 얻을 수 있는 다중 경사 MUSCL을 적용하였으며, 흐름률의 계산을 위해 근사 Riemann 해법 중에서 HLLL 기법을 이용하였다. 모형의 적용성 검토를 위해 유럽의 IMPACT 사업의 일환으로 실시된

X선은 X선관 내 음극측 전자(electron)를 빠른 속도로 가속시킨 다음 진행하는 전자의 흐름을 저지극(target)에서 차단시킬 때 에너지의 변환을 일으켜 발생한다. 가속된 고속의 전자가 저지면에 충돌하는 실제면적을 실초점(actual focal spot)이라 하고, 실초점의 크기를 X선이 나오는 방향인 중심선(central ray)측에서 관측할 경우 축소되어 작게 보이는데 이때의 초점을 실효초점(effective focal spot)이라고 한다. X선관 방사각에 따라 음극 측의 강도가 양극 측 보다 높게 나타나 X선 강도가 균등하지 않다. 이러한 효과를 경사각 효과(heel effect)라고 하며, 경사각 효과로 인하여 환자가 받는 피폭의 정도는 양극의 각도, 즉 실효초점의 크기에 따 라 달라지게 된다. 본 논문에서는 실효초점의 크기와 그에 따른 환자 피폭선량의 상관관계를 알아보고 실효초점의 크기에 따른 균질 선량 분포를 위한 효과적인 조사야를 제시하고자 한다. 결론적으로 초점크기에 따라서 평균적으로 -8cm ~ 0cm 범위에서 효과적인 조사야 범위를 찾을 수 있었고, 평균 선량률은 0.019 R/min이 나왔다. 이 범위를 이용하면 환자에게는 적은 피폭선량으로 균등한 흑화도 및 해상력을 가진 영상을 얻을 수 있을 것이다.

This paper describes efficient flight control algorithms for building a reconfigurable ad-hoc wireless sensor networks between nodes on the ground and airborne nodes mounted on autonomous vehicles to increase the operational range of an aerial robot or the communication connectivity. Two autonomous flight control algorithms based on adaptive gradient climbing approach are developed to steer the aerial vehicles to reach optimal locations for the maximum communication throughputs in the airborne sensor networks. The first autonomous vehicle control algorithm is presented for seeking the source of a scalar signal by directly using the extremum-seeking based forward surge control approach with no position information of the aerial vehicle. The second flight control algorithm is developed with the angular rate command by integrating an adaptive gradient climbing technique which uses an on-line gradient estimator to identify the derivative of a performance cost function. They incorporate the network performance into the feedback path to mitigate interference and noise. A communication propagation model is used to predict the link quality of the communication connectivity between distributed nodes. Simulation study is conducted to evaluate the effectiveness of the proposed reconfigurable airborne wireless networking control algorithms.

대부분의 구조물 안전성 평가에 있어서 전체적인 거동을 나타내는 인자, 즉 기하학적인 형상 변화를 추정하는 것은 매우 중요하다. 종래에는 현장에서 교량의 처짐을 손쉽게 측정할 수 있는 적절한 수단과 방법의 부재로 말미암아, 처짐의 측정이 제한된 측정점에 국한되었고, 또한 변위계를 설치한 개소에 한정되었다. 따라서, 본 연구에서는 USN(Ubiquitous Sensor Network) 기반의 무선 경사센서모듈(Wireless Tiltmeter)을 통해 건설구조물의 처짐을 추정하는 방법을 개발하고, 기존의 변위 측정 자기 센서(Linear Variable Differential Transformer: LVDT)를 이용해 측정하는 기술 대신, 유비쿼터스 개념의 무선 경사 센서 모듈의 경사 변화에 따른 저항의 변화를 전압의 형식으로 출력하고, 교정계수를 이용하여 실제 처짐각 및 처짐으로 환산하여 최대 처짐을 구하도록 개발된 유비쿼터스 기반의 처짐 추정방법을 검증하기 위하여 실내 실험을 수행하였고, 그 결과, 측정점에 상관없이 균일한 측정이 가능하고, 기존의 방법과 거의 일치하는 값을 나타내는 것으로 확인되었다.

도시화에 따른 도시형 홍수피해가 급증하고 있으며, 도시지역내로 유입되는 홍수의 흐름은 다양한 크기와 형태를 가진 건물과 도로의 배치에 의해 영향을 받는다. 도시지역내 조밀한 건물군으로 구성되어 있을 경우 대부분의 흐름은 도로와 교차점을 통해 흐르므로 이를 최소화하기 위해서는 사전에 교차로에서 흐름특성에 대해 분석하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 도시지역 내 도로 교차로에서의 도로경사 변화에 따른 홍수흐름 특성에 대해 모의하였다. 도로경사 5%일 때, 유입량에 따른 홍수흐름 특성에 대해 CaseⅠ-1(Qex : 1.82ℓ/sec, Qey : 3.48ℓ/sec), CaseⅠ-2(Qex : 3.48ℓ/sec, Qey : 3.48ℓ/sec)과 CaseⅠ-3(Qex : 5.17ℓ/sec, Qey : 3.48ℓ/sec) 세 가지 경우에 대해 수리실험과 수치모의 결과를 비교하였다. 수치모형의 검증결과를 바탕으로 CaseⅡ에서는 유입경사 0%, 3%, 5%의 변화에 따라 도로 교차점에서 변화하는 홍수흐름 특성과 경향을 분석하였다.