천이류와 같은 급변류에 의한 하상변동을 예측하기 위한 이차정확도의 유한체적법 모형을 제시하였다. 부정류 조건하에서의 유사이송과 하상변동문제에 적용하기 위하여 유사이송모형을 천수방정식과 연계하였다. 지배방정식은 MUSCL 기반의 유한체적법을 이용하였고, 계산요소간 흐름률은 HLLC approximate Riemann solver를 이용하여 계산하였다. 일차원과 이차원 수로에서의 댐붕괴파에 의한 하상변동문제와 월류로 인한 하류부 댐사면의 침식문제에 적용한 결과, 적정한 매개변수를 이용하는 경우에 전반적으로 정확한 수치모의 결과를 얻을 수 있었다. 또한 전반적인 계산결과는 수치적으로 안정적이고 물리적으로 타당한 결과를 나타내었고, 이로부터 제시된 수치모의 기법이 상류와 사류조건하에서의 하상변동 문제에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 유입유사에 따른 저수지 내 퇴사 분포를 정량적으로 분석하고 효율적인 저수지 관리를 위하여 2차원 수리 유동 모형인 RMA-2와 유사이송 모형 SED2D를 사용하여 76년 장기 퇴사분포를 예측하였다. 모형의 입력 자료인 수위-유량자료는 한국수자원공사에서 관측한 실시간 자료를 활용하였으며, 유사량 자료는 한국수자원공사에서 개발한 K-DRUM 모형을 사용하여 대상영역의 유사량 값을 산정하여 적용하였다. 또한 갈수기시 저수지내 단면 코어채취를 수행하여 퇴적깊이를 모형 결과와 비교하였다. 검증결과 저수지 내 퇴적깊이는 비교적 실측값과 유사하게 나타났다. 장기 퇴사분포예측은 2012년 실측한 지형자료를 시작단면으로 하여 2088년까지 76년간 모의를 수행하였다. 모의결과 합천댐 상류구간에서 1.63~1.26m, 하류구간에서 1.45~0.007m의 퇴적층이 형성되었으며, 전체적으로 침식보다 퇴적이 우세한 결과를 보였다.

이상기후로 인하여 국지성 집중호우가 발생하고 하천 인근 지역의 도시화로 인하여 하천으로 유입되는 흐름의 유황에 많은 변화가 발생하여, 홍수 시 하천 범람 및 제내지 침수 등의 피해가 빈번하게 나타났다. 홍수 피해를 방지하기 위하여 다양한 대책이 제안되고 있으며, 그 중에서 강변저류지는 대하천 정비사업의 일환으로 적용되고 있다. 강변저류지는 제방의 일부를 절개하거나 수문 등으로 구성된 월류부를 통하여 홍수 시 강변저류지의 홍수위를 상회하는 유량이 유입되면 홍수량이 저류지로 분담되어 하도의 홍수량을 분담하는 역할을 한다. 또한 비홍수기에는 친수시설로 활용되어 인근 주민 및 관광객이 여가를 즐길 수 있다. 이와 같이 강변저류지는 다양한 목적으로 사용 할 수 있는 장점이 있으므로 국내외에서 활발한 연구가 진행되고 있으며, 특히 국내에서는 영월, 여주, 나주 등의 지역에서 홍수위 저감을 위하여 저류지 시설을 적용하였다.강변저류지의 설치로 인하여 유입구 인근 하도 뿐 만 아니라 상하류의 흐름특성에 변화가 발생하게 된다. 홍수위 저감 영향이 상류 또는 하류에 전파되어 첨두홍수위 도달시간에도 영향을 미치게 된다. 이러한 흐름특성의 변화를 알아보기 위하여 본 연구에서는 영월 강변저류지를 대상으로 홍수위 저감효과를 검토하였다.영월 강변저류지는 강원도 영월군 영월읍 방절리에 위치하며, 영월읍 시가지 및 인접지역의 침수피해 예방 및 한강유역의 홍수량을 분담하기 위하여 조성되었다. 총면적 680,667 m², 저류용량 294만 m³이며, 생태하천, 체육시설, 자전거도로, 산책로 등의 친수시설을 갖추고 있다. 정확한 수치모의를 위해서 지형자료 및 강변저류지의 제원 등을 검토하여 반영하였으며, 월류부에서 월류가 발생할 수 있는 수문 사상을 적용하여 강변저류지의 설치 여부에 따른 대상 구간의 거동을 수치모의를 통해 검토하였다.

최근에 다목적 보의 건설에 의하여 보 주변 흐름특성 변화와 하도준설에 따른 복잡한 하천의 지형변화를 고려한 정량적인 수리학적 해석을 하는 것은 하도의 관리에 매우 중요하며, 이에 대한 요구가 크게 증가하고 있다. 이러한 하천에서는 하상저하 및 불규칙한 하도의 지형을 고려한 수치모의를 위해서는 비정렬 격자(unstructured grid)의 적용과 적은 격자수에서도 높은 계산결과의 정확성을 나타내는 고차 정확도(high-order accuracy)의 수치모형이 필요하다. 국내에서 2차 정확도를 가진 수치모형 개발이 진행되었으나 대부분 정렬격자(structured grid) 기반으로 댐 붕괴 해석으로 매우 제한된 연구가 진행되고 있으나, 실제 하천의 특성을 고려한 흐름특성을 연구한 사례가 매우 적다. 따라서, 본 연구에서는 비정렬 삼각격자 기반으로 2차 정확도를 가진 TELEMAC-2D 모형을 이용하여 복잡한 하도의 특성을 갖고 있는 합류부에서 흐름특성을 분석하였다. 본 연구에 적용된 TELMAC-2D는 프랑스의 EDF(d’ Électricité de France)에서 개발한 공개프로그램(open source program)으로서 격자점 중심 유한체적법(vertex-centered finite volume method)을 이용하여 해석영역을 이산화하고 시간과 공간에 대한 2차 정확도를 가지는 WAF기법을 적용하고, 불연속구간에서 발생하는 수치진동을 제어하기 위해 TVD(Total Variation Diminishing)조건을 만족하는 Flux limiter를 적용하였다. TELEMAC-2D모형의 개수로 흐름에 대한 적용성을 검증하기 위하여, 직선 수로내 하상단차, 원형 교각 주변 흐름, 180° 만곡수로에서의 흐름, 90° 합류수로에 대한 실내시험 결과와 비교하였다. 또한 홍수범람해석에 널리 적용되고 있는 2차원 유한체적모형인 FLUMEN 모형의 모의결과도 함께 비교 분석하였다. TELEMAC-2D모형은 각각의 관측치를 매우 근접하게 계산하였으며, 특히 만곡부 내측수로, 합류부 주변 정체구역 등에서 FLUMEN 모형보다 높은 정확도의 계산결과를 나타내었다.

최근 전 세계적으로 이상기후에 따른 기후변화로 태풍과 집중호우의 발생빈도가 증가하고 있다. 특히 동해안에는 산지하천이 많아 집중호우 시 하천 상류지역의 유출량 증가로 인하여 하구부의 피해가 증가하고 있다. 해안과 만나는 하천의 하구부에서는 하천의 유황과 흐름에 따른 상류에서의 토사 유입량에 따라 하구부가 변화한다. 본 연구에서는 유한요소법을 이용한 2차원 흐름해석 모형인 RMA-2모형을 적용하여 가곡천 하구부의 흐름특성을 분석하였다. 모형 모의를 위하여 가곡천 하구부의 지형데이터를 이용하여 유한요소망을 구성하였다. 가곡천 하구부에 인접한 솔섬의 형태에 따라서 하구부의 흐름 특성을 분석하기 위하여 3가지 경우에 대한 유한요소망을 구성하였다. 입력자료인 유량은 2012년 9월 17일 내륙한 태풍 산바에 의한 영향을 분석하기 위하여 태풍 산바시 실측한 유량을 유입유량으로 RMA-2모형을 모의하였다. 그 결과 하구부에 인접한 솔섬의 영향으로 흐름이 좌우로 나누어지며 최대유속이 느리게 나타났다.

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.

하천에서의 골재채취 및 하도준설은 하상교란에 의한 조도계수와 준설지점 상하류의 흐름특성 변화를 발생시키며, 이로 인한 하천 준설지점 상류방향으로 급격한 침식, 지류 하상고를 저하시키는 등 하도 안정성과 취입보, 교량 등 수리구조물의 안정성 등의 문제가 초래된다. 또한 국내 하천은 하상계수가 크고 홍수시 부유사 이송이 실질적인 하상변화의 대부분을 차지하는 특징을 가지고 있으므로 이에 대한 후속 연구가 필요한 상황이다. 최근 국내에서도 하도내 소류사 이송에 따른 준설웅덩이 적응과정에 대한 실내시험과 수치모의 연구가 수행되었지만, 부유사 이송에 따른 연구가 추가로 진행되지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 CCHE2D 모형을 이용하여 2차원 비평형 부유사이송 수치모의를 수행하고, Galappatti와 Vreugdenhil(1985)의 수리모형 실험결과와 비교하여 부유사 이송에 따른 준설웅덩이 적응과정 수치모의 능력을 평가하였고, 비평형유사이송 매개변수인 Nonequilibrium adaptive coefficient의 수치모의 결과에 대한 민감도를 분석하였다. 따라서 본 연구는 국내 하천 특성을 반영한 하도 준설 웅덩이의 적응과정에 대한 수치모의의 기초자료로 활용되어, 하도의 안정성 평가 및 설계 등에 기여할 것으로 기대된다.

기후변화로 인한 기상이변으로집중호우가 빈번히 발생함에 따라서 대규모 사면 재해의 발생 빈도 및 피해규모가 급증하고 있는 추세이다. 이러한 사면 재해 중, 토석류는 이동속도가 빠르고, 이동거리가 길어 피해 범위가 넓은 특징을 지니고 있어 인구와 재산이 밀집된 도심지에서 토석류가 발생시 대규모의 인명 및 재산피해를 예상하게된다. 이러한 토석류 재해로부터 시민의 생명을 보호하기 위해서는 토석류로 인한 하류부 피해 예상범위를 사전에 파악하는 일이 무엇보다 중요하다. 본 연구는 2차원 토석류 모의 수치모형인 Flo-2D와 RAMMS를 이용하여 토석류 흐름에 의한 대모산 하류부 피해 예상지역을 예측하였다. 수치모형의 검보정을 위하여 2011년에 발생한 우면산 산사태 자료를 이용하여 점성, 항복응력, 유사체적 농도 값을 보정한 후, 대모산에 100년 빈도 강우가 발생했을 때에 하류부 피해 영향 범위를 예측한 후 두 모형의 차이를 비교 분석하였다. 본 연구를 통하여 작성된 토석류 재해지도는 추후 토석류 예경보 및 주민대피계획 수립 등에 활용될 수 있을 것이다.

In this study, eight episode days of high-concentration PM10 occurrences in the Gimhae region between 2006 and 2011 were analyzed. Most of them appeared in winter and the highest concentration was observed around 12 LST. Furthermore, the wind direction, wind velocity, and temperature elements were compared with observed values to verify the WRF numerical simulation results used in this study, and they simulated well in accordance with the trend of the observed values. The wind was generally weak in the high-concentration episode days that were chosen through surface weather chart and the numerical simulation results for wind field, and the air pollutants were congested due to the effects of the resulting local winds, thereby causing a high concentration of air pollutants. Furthermore, the HYSPLIT model was performed with the WRF numerical simulation results as input data. As a result, they originated from China and flowed into Gimhae in all eight days, and the lowest concentration appeared on the days when recirculation occurred.

이 논문에서는 대표적 수치해석에의 균열처리 방법으로 손상모델 기반의 분산균열모델을 체택하여 구조내력을 산정하였다. 또한 전력구 구조물의 실구조 모델링을 위해 3차원 해석방법을 택하였으며 3차원 콘크리트 구성모델로는 현재 3차원 모델중 콘크리트의 다축압축, 인장균열을 효과적으로 모사하는 미소면 모델(Microplane model)을 재료모델로 사용하여 비선형 유한요소해석을 수행하였다. SFRC의 인장연화곡선을 얻기 위해 역해석법을 사용하였으며, 역해석으로 구한 인장연화곡선이 실험결과와 아주 잘 일치함을 보였다. 하중-균열폭 관계를 입력값으로 사용한 역해석 결과와 하중-CMOD 관계를 사용한 역해석 결과는 서로 잘 일치하는 경향을 나타냈다. 이 논문에서는 실험으로부터 측정된 균열폭 데이터와 수치해석시의 손상지수와의 관계를 도출하여으며, 이와 같은 결과는 향후 균열탐사를 통한 구조물의 잔존 구조내력 산정에 적용할 수 있으리라 판단된다.

본 연구에서는 지상의 관측 자료와 광역의 정보를 제공하는 수치 예보 모형 자료 및 인공위성 자료를 이용하고 자료와 강수예측치의 물리적 상관 특성을 나타내기 위하여 자료 사이의 비선형 거동을 잘 나타내는 신경망 모형에 적용시켜 단시간 강수 예측을 수행하였다. 이를 위하여 서울지점에 대하여 현재로부터 3시간, 6시간, 9시간, 12시간의 선행시간을 가지는 인공위성 자료(MTSAT-1R) 및 수치 예보 모형 자료(RDAPS, Regional Data Assimilation and Prediction System)와 실시간 전송되는 자동 기상 관측 시스템(AWS, Automatic Weather System)의 관측치를 신경망 모형의 입력 자료로 하여 3시간, 6시간, 9시간, 12시간의 선행시간을 가지는 자료로 강수를 예측 할 수 있는 강수 예측 모형을 개발하였다. 장마와 태풍과 같이 전선형강수와 선풍형강수 등 강수 양상의 차이를 고려하기 위하여 6월, 7월과 8월, 9월 자료를 구분하여 신경망을 구축하였으며, 자료가용성에 기초하여 2006년에서 2008년 기간 동안에 대하여 모형을 학습하고 2009년에 대하여 모형의 적용성을 검증한 결과, 단시간 강수예측에 대한 모형의 적용 가능성을 보여주었으나 다양한 광역 자료와 인공신경망을 사용함에도 불구하고 단시간 강수예측의 정량적 정도향상을 위한 여지가 많음을 보여준다.

최근 하천환경을 보전하고 하천개발이 필요한 경우라도 가급적 자연에 가까운 하천생태계를 보전하려는 노력이 점차 증가하고 있다. 하천에 보설치 등 단절이 발생할 경우, 어종 다양성을 확보하고 기존생태계를 보전하기 위한 노력으로 어도를 설치운영하고 있으며, 현재 하천에 설치되어 있는 어도에 대하여 그 기능에 대한 충분한 검토가 필요하다. 본 연구에서는 수리모형실험을 통해 백제보 우안에 설치된 자연형어도의 수리특성을 분석하였다. 수리특성분석결과, 어도의 흐름은 우점종인 피라미 서식조건 범위내의 수심과 유속을 갖는 것으로 나타나 적정 설계기준을 만족하는 것으로 나타났다. 자연형어도의 적정성을 평가하기 위하여 2차원 수치해석모형을 이용하여 평수량 흐름에 대한 가중가용면적을 산정하였다. 자연형 어도의 웅덩이 폭을 변화시켜가면서 가중가용면적을 비교 검토한 결과 피라미의 성어기에서는 현재 웅덩이 폭이 가장 적정한 것으로 나타났으며, 산란기에서는 현재의 어도에 비해 웅덩이 폭을 1m 증가할 때 가장 큰 가용면적을 갖는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 하상의 시공간적변동에 대한 평가기법을 개발하고자, 1차원HEC-RAS 모델과 2차원CCHE2D 모델을 이용해 하상변동을 평가하였다. 실제하천의 장기간 하상변동의 결과를 해석함에 있어서 변동 특성을 일관적인 기준으로 평가하고, 변화량을 직관적으로 알 수있는 평가방법을개발하고자유사단면누가곡선, 유사단면모멘트, 유사확률분포함수의 세 가지 평가 방법을 개발하였다. 본 연구를 수행한 결과 유사단면 누가곡선법은 단면의 총량적 개념의 침식 또는 퇴적

본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용하여 폭풍해일고에 따른 해안도시지역 내에서의 범람모의 및 분석을 수행하였으며, 적용된 대상지역은 2003년 태풍 "매미" 내습 시 가장 피해가 컸던 지역인 경남 창원시 마산 합포구 신도시 지역 일부이다. 적용된 수치모형의 검증차원에서 태풍 "매미" 발생기간 동안 관측된 폭풍해일고 자료와 대상지역 내의 주요 지점에 대한 침수흔적 자료를 이용하여 비교 분석을 수행하였다. 또한 향후 발생 가능한 수퍼 태풍에 의한 영향을 분

하천 홍수해석 분야에서 가장 널리 이용되고 있는 1차원 동수역학 수치모형의 입력자료는 상하류단 경계조건, 조도계수, 하도단면 등이며, 계산 시간간격 및 거리간격의 선정은 계산결과의 정확성, 안정성, 효율성 확보를 위한 핵심 요소이다. 본 연구에서는 기존 단면간격 선정기법의 이론적 배경을 검토하였고, 매 시간단계별로 도출되는 흐름특성을 반영하여 계산거리간격을 추정하는 가변 계산거리간격 추정 기법을 제안하였다. 제안된 기법을 1차원 부정류 수치모형과 연계하

최근의 기후변화로 인해 도시지역에서 홍수의 빈도 및 홍수량의 증가로 인한 피해가 증가되고 있는 실정이며, 이에 따라 도시지역에서 홍수피해 저감을 위한 방재계획이 필요하다. 본 연구에서는 도시지역 내 도로 합류부에서의 3차원 수치모형을 이용하여 홍수흐름 특성에 대해 모의하였다. 적용된 수치모형은 ANSYS CFX(v.13) 모형으로 Workbench에서 구동되는 범용 유동해석 모듈이며 빠르고 정확한 해석결과를 제공하는 전산유체역학 도구로서 국내외에서 이용되고 있다. 본 연구에서는 Mignot 등(2008)이 수행한 실험모형 자료를 이용하여 모의를 수행하였으며, 지점별 실측자료와 2차원 유한체적모형에 의한 결과와 비교 분석하였다.

본 연구에서는 자연하천의 흐름에서 흔히 발생하는 천이류, 불연속류, 마른하도로의 파의 전파 등을 포함하는 복잡한 흐름을 해석하기 위한 고정확도 2차원 수치모형을 개발하였다. 하상경사항을 효율적으로 처리하기 위해 quasi-steady wave propagation 기법을 적용하여 해당 격자에 대한 생성항의 영향을 효율적으로 반영함으로써 쌍곡선형 적분 보존형의 2차원 천수방정식을 해석하였다. Fractional Step Method를 적용한 유한체적기법의

본 연구에서는 동수압 모형을 이용하여 트렌치 수로에서 발생하는 흐름해석을 실시하였다. 기존의 정수압 모형은 수식이 간단하고 수치기법의 적용이 상대적으로 쉬운 반면 수심이 파의 길이에 비해 상대적으로 작은 경우에만 적용이 가능하므로 수심이 커지게되면 비 물리적인 결과를 계산하게 된다. 따라서 흐름방향으로 밀도차가 큰 경우나 수중구조물로 인하여 바닥경사가 변하는 경우에는 동수압이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 압력항을 정수압과 동수압으로 분리하고 일반 좌표계를 사용함으로써 자유수면이 매시간단계마다 변화하는 계산격자를 구성해야하는 문제점을 보완할 수 있었다. 자유수면과 동수압을 고려하기 위해서 계산단계를 3단계(정수압 계산단계, 동수압 보정단계, 자유수면 보정단계)로 나누어 해석하였고 트렌치 수로에서의 수리실험 결과 (van Rijn, 1982)와 비교를 통해 수치모형을 검증하였다.

본 연구에서는 에너지 방정식에 기초하여 정수 식생이 존재하는 자연하도에 적용 가능한 1차원 수치모형을 제시하였다. 수위계산을 위한 마찰경사는 Darcy-Weisbach의 마찰식에 의해 계산되었다. 각 단면의 전체 Darcy-Weisbach 마찰계수는 하상조도높이, 식생, 식생구역과 비식생구역 사이의 전단저항, 그리고 홍수터와 주수로의 경계면 전단저항을 고려하여 산정하였다. 경계면 마찰계수는 Mertens방법과 Nuding방법에 의해 계산되었다. 제시된

저수지와 같은 갇혀진 수체는 상류에서 유입되는 오염물질 뿐만 아니라 성층현상에 의해서도 오염될 수 있다. 갇혀진 수체에서의 연직순환은 이러한 오염을 줄이는데 중요한 역할을 하는데, 연직순환을 일으키는 인자로는 빛의 입사, 바람, 물의 온도 및 열의 확산 등이 있으며, 그중에서도 가장 중요한 것은 바람의 영향이다. 그러므로 성층화된 흐름에서 바람에 의해 발생하는 연직순환에 대한 수치모형을 개발하고 적용하는 것이 필요하다. 본 연구는 수온성층흐름을 해석할