자연재해 대응 제방의 안정성 모니터링을 위한 광섬유 온도 센싱 기술 활용

안명희(Myeonghui Ahn),배인혁(Inhyeok Bae),장은경(Eun-Kyung Jang),지운(Un Ji) 대한토목학회 2020 대한토목학회 학술대회 Vol.2020 No.10

실험수로에서 온도 센서를 이용한 하상형태 변화 측정

안명희(Ahn, Myeonghui),지운(Ji, Un),정상화(Jung, Sanghwa),나세원(Na, Sewon) 대한토목학회 2017 대한토목학회 학술대회 Vol.2017 No.10

광섬유 온도 센싱을 통한 실규모 제방의 침투 모니터링 실험 연구

안명희(Myeonghui Ahn),지운(Un Ji),고동우(Dongwoo Ko),강준구(Joongu Kang) 대한토목학회 2019 대한토목학회 학술대회 Vol.2019 No.10

광섬유 센서와 분포형 온도 센싱 시스템을 이용한 실규모 제방 모니터링 실험

안명희(Myeonghui Ahn),배인혁(Inhyeok Bae),지운(Un Ji),강준구(Joongu Kang) 응용생태공학회 2020 Ecology and resilient infrastructure Vol.7 No.3

본 연구에서는 광섬유를 활용한 온도분포 센싱 방법을 실규모 제방 실험에 적용하여, 제방의 사면과 제체 내부의 변화를 모니터링하는 광역형 제방 모니터링 기술의 적용성을 검토하였다. 실규모 제방에 광섬유를 매립하고 저류지의 수위 변화에 따른 제체 내부의 시간적, 공간적 온도 변화를 측정하였다. 저류지 수위가 증가함에 따라 제방 사면의 온도는 감소하였으며, 침투가 진행되면서는 온도 변화가 나타나는 공간적 위치의 변화가 감지되었다. 제방 침투로 인한 온도 변화는 침투 경과 시간에 따라 차이가 나타났고, 침윤선으로 추정되는 변화를 관찰할 수 있었다. 본 연구를 통해 제방 내부의 온도 변화에 대한 정보는 제방 내부의 상태 변화를 판단하고 상대적으로 취약하다고 판정되는 지점에 대한 정보로 해석될 수 있음을 증명하였다. In this study, a temperature distribution sensing method using optical fiber was applied to a large-scale levee experiment, and the applicability of wide-area levee or embankment monitoring technology to observe the changes inside the levee was reviewed. The optical fiber was buried in a large-scale levee, and the temporal and spatial temperature changes were measured according to the water level changes in the reservoir. As the water level of the reservoir increased, the temperature of the embankment slope decreased, and as the infiltration progressed, a change in the spatial location of the temperature change was detected. The temperature change due to embankment infiltration varied depending on the time of the infiltration progress, and the change assumed to be the seepage line could be observed. This study has demonstrated that information about temperature changes inside the levee can be interpreted as the information on the locations that are judged to be relatively vulnerable, investigating the changes in the condition inside the levee.

중규모 제방 실험을 통한 제방 다짐도에 따른 월류 붕괴 분석

안명희(Myeonghui Ahn),배인혁(Inhyeok Bae),장은경(Eun-Kyung Jang),지운(Un Ji) 대한토목학회 2020 대한토목학회 학술대회 Vol.2020 No.10

표면부자의 유속보정계수 산정에 관한 실험적 연구

안명희(Ahn, MyeongHui),윤병만(Yoon, Byungman),김서준(Kim, Seojun) 대한토목학회 2016 대한토목학회 학술대회 Vol.2016 No.10

내성천의 영주댐 하류 구간의 하도형성유량 산정 및 안정하도 단면 평가

장은경,안명희,지운,Jang, Eun-Kyung,Ahn, Myeonghui,Ji, Un 한국수자원학회 2018 한국수자원학회논문집 Vol.51 No.3

본 연구에서는 내성천의 영주댐 하류 구간에서의 안정하도 단면 평가를 수행하기 위해 하도형성유량을 산정하였으며 이를 기준으로 용혈지점에서의 안정하도 경사, 수심, 하폭에 대한 평가를 수행하였다. 하도형성유량과 안정하도 평가를 수행하기 위해 사용된 자료는 용혈지점에서 영주댐 건설 전에 수집된 자료이다. 특정 재현기간별 유량, 유효유량, 만제유량을 산정하여 비교 검토를 통해 최종적으로 만제유량인 $260m^3/s$을 하도형성유량으로 채택하였다. 또한 안정하도 설계 프로그램(SCAD)을 활용하여 Ackers and White, Brownlie, Engelund and Hansen, Yang 공식을 각각 적용하여 대상단면의 안정하도를 평가하였다. 그 결과, 모든 유사이송공식이 현재 하도의 하상경사인 0.00177보다 완만한 경사를 제시하는 것으로 나타났으며 하도의 바닥 폭을 설계구속인자로 고려할 경우 Ackers and White 공식을 적용하여 안정하도를 계산했을 때 안정하도의 수심이 현재 단면의 수심과 가장 근접한 것을 알 수 있었다. Channel-forming discharge for downstream section of Yeongju dam in Naesung stream was calculated to analyze stable channel geometry. Determined channel-forming discharge was applied to design stable channel slope, depth, and base width at Yonghyeol station. Used data for channel-forming discharge and stable channel analysis were collected in downstream section of Yeongju dam in Naesung stream before the dam construction. Specified recurrence interval discharge, effective discharge, and bankfull discharge were analyzed and compared to decide final channel-forming discharge which was $260m^3/s$ of bankfull discharge. Stable channel analysis and design program was applied to predict stable channel section of width, depth, and slope with various sediment transport equations of Ackers and White, Brownlie, Engelund and Hansen, and Yang's equations. As a result, all equations of sediment transport produced milder slopes compared to current bed slope of 0.00177 and Ackers and White equation presented the most similar flow depth of current section with the design constraint of current channel width.

하도 내 식생의 물리적 구조를 산정하기 위한 3차원 지상 레이저 스캐닝의 도입 및 활용

장은경,안명희,지운,Jang, Eun-kyung,Ahn, Myeonghui,Ji, Un 응용생태공학회 2020 Ecology and resilient infrastructure Vol.7 No.2

최근 식생이 분포하는 면적, 식생의 크기와 같은 형상 정보를 포인트 클라우드 형식의 3차원 형태로 획득할 수 있는 Laser Scanning (LS)을 활용하는 방법들이 제안되고 있다. 식생의 물리적 형상 구현을 위해 LS를 활용할 경우, 식생 정보를 보다 정밀하고 빠르게 취득할 수 있다는 장점이 있으나 측정 혹은 후처리 과정에서 발생할 수 있는 불확실성을 검토하기 위해 실제 데이터와 비교하여 보정하는 과정이 반드시 요구된다. 따라서 본 연구에서는 인공적으로 조성된 하천 수로 내 목본 식생의 줄기, 가지, 잎의 물리적 구조에 대한 매뉴얼 조사를 수행하고 이를 3차원 Terrestrial Laser Scanning (TLS)에 의해 획득한 정보와 비교하였다. 또한, 목표 식생에 대한 3차원 TLS는 여러 방향에서 반복적으로 스캐닝을 수행하여 획득되는 식생 정보의 정밀도를 향상하고자 하였다. 분석 결과, 식생의 직경과 줄기의 길이는 두 방법의 결과가 큰 차이가 없으나 가지의 길이를 측정할 경우, 포인트 클라우드 정보로는 캐노피 영역에서 가지와 잎의 정확한 구별이 어렵다는 한계점으로 상대적으로 큰 차이가 있는 것으로 나타났다. Recently, a method that applies laser scanning (LS) that acquires vegetation information such as the vegetation habitat area and the size of vegetation in a point cloud format has been proposed. When LS is used to investigate the physical shape of vegetation, it has the advantage of more accurate and rapid information acquisition. However, to examine uncertainties that may arise during measurement or post-processing, the process of adjusting the data by the actual data is necessary. Therefore, in this study, the physical structure of stems, branches, and leaves of woody vegetation in an artificially formed river channel was manually investigated. The obtained results then compared with the information acquired using the three-dimensional terrestrial laser scanning (3D TLS) method, which repeatedly scanned the target vegetation in various directions to obtain relevant information with improved precision. The analysis demonstrated a negligible difference between the measurements for the diameters of vegetation and the length of stems; however, in the case of branch length measurement, a relatively more significant difference was observed. It is because the implementation of point cloud information limits the precise differentiation between branches and leaves in the canopy area.

3차원 포인트 클라우드 기반 Alpha Shape와 Voxel을 활용한 단일 식생 부피 산정

장은경(Eun-kyung Jang),안명희(Myeonghui Ahn) 응용생태공학회 2021 Ecology and resilient infrastructure Vol.8 No.4

본 연구에서는 3차원 지상 라이다 스캐너를 통해 수집되는 포인트 클라우드를 활용하여 식생의 정보를 수집하였으며, 수집된 데이터를 기반으로 객체를 재구현하여 물리적 형상을 분석하였다. 이를 위해 원시 데이터의 필터링 단계별 최적의 데이터를 구축하였으며, 구축된 데이터를 활용하여 실제 부피와 Alpha Shape 및 Voxel 기법을 활용한 부피 산정 결과를 산정한 후 각각 비교하였다. 분석 결과, Alpha Shape를 적용하여 부피를 산정한 경우 데이터 필터링과 관계없이 실제 부피보다 과다 산정되는 것으로 나타났다. 또한 Voxel 기법을 활용할 경우 8차 필터링 후 실제 부피와 가장 유사한 것으로 나타났으며, 이후 필터링이 진행될수록 실제 부피에 비해 과소 산정되는 것을 알 수 있었다. 따라서 포인트 클라우드를 활용하여 객체를 재구현 할 경우, 대상이 되는 객체의 복잡한 형상으로 인한 내부 공극을 고려해야 하며, 필터링 과정에서 최적의 데이터 구축을 위한 필터링 과정에 반드시 주의할 필요가 있다. In this study, information on vegetation was collected using a point cloud through a 3-D Terrestrial Lidar Scanner, and the physical shape was analyzed by reconfiguring the object based on the refined data. Each filtering step of the raw data was optimized, and the reference volume and the estimated results using the Alpha Shape and Voxel techniques were compared. As a result of the analysis, when the volume was calculated by applying the Alpha Shape, it was overestimated than reference volume regardless of data filtering. In addition, the Voxel method to be the most similar to the reference volume after the 8th filtering, and as the filtering proceeded, it was underestimated. Therefore, when re-implementing an object using a point cloud, internal voids due to the complex shape of the target object must be considered, and it is necessary to pay attention to the filtering process for optimal data analyzed in the filtering process.

홍수터 식생의 물리적 특성을 고려한 흐름저항계수 산정 및 흐름특성 변화 모의

지운(Un Ji),장은경(Eun-kyung Jang),안명희(Myeonghui Ahn),배인혁(Inhyeok Bae) 응용생태공학회 2021 Ecology and resilient infrastructure Vol.8 No.4

본 연구에서는 홍수터 식생의 물리적 특성과 분포 특성을 고려하여 흐름저항계수를 산정하고 이를 2차원 수치모의에 반영하여 홍수터 식생분포가 흐름특성에 미치는 영향을 분석하였다. 홍수터 식생의 물리적 특성을 기존의 식생 흐름저항산정 공식에 적용하기 위해 지상라이다를 이용한 식생의 3차원 포인트 클라우드 분석을 수행하였으며, 홍수터 식생분포는 국부적으로 식생이 존재하는 경우와 홍수터 전체에 식생이 분포하는 경우로 구분하여 모의를 수행하였다. 대상구간의 모의결과, 홍수터 식생의 흐름저항계수는 매닝의 조도계수를 기준으로 계획홍수량이 발생할 경우 주하도 하상 조도계수에 비해 약 5배 이상의 값을 갖는 것으로 나타났으며, 이는 주하도와 홍수터의 수리특성 변화에도 영향을 미치는 것으로 나타났다. In this study, the flow resistance coefficient was calculated considering the physical properties and distribution characteristics of floodplain vegetation, and the effect of floodplain vegetation distribution on flow characteristics was analyzed by reflecting it in a two-dimensional numerical simulation. The three-dimensional point clouds of vegetation acquired using ground lidar were analyzed to apply floodplain vegetation"s physical properties to the existing formula for vegetation flow resistance calculation. The floodplain vegetation distribution in the modeling was divided into locally distributed and fully distributed conditions in the floodplain. As a result of the simulation of the study site, the flow resistance coefficient of floodplain vegetation was found to have a value of about five times or more compared to the flow resistance coefficient of the main channel bed when the design flood occurs based on Manning’s n coefficient. Also, it affected the hydraulic characteristics in the main channel and floodplain.