River Analysis and Modeling System (RAMS)

RAMS는 복잡한 지형구조를 갖는 자연 하천에서의 동역학적인 흐름환경을 효과적으로 해석할 수 있는 2차원 하천흐름해석모델인 HDM-2D (HydroDyanmic Model-2D)와 하천에 유입된 오염물질의 이송-확산 과정을 해석하는 2차원 오염확산해석모델인 CTM-2D (Contaminant Transport Model-2D), 그리고 두 개의 모델에 전·후처리 기능을 제공하는 GUI로 구성된 하천해석 소프트웨어이다. 두 개의 해석 엔진은 2차원 유한요소기반 수치해석 프로그램이며, 현재 입자확산모델인 PDM-2D (Particle Dispersion Model-2D)의 개발이 진행 중이다. RAMS의 각 계산 모델과 GUI간의 연동 구조는 다음 그림과 같다.
2006년 8월 초기 시험버전인 알파버전이 완성되어 서울대, 연세대, 경북대, 인제대, 창원대 등에서 하천 현장에 적용하여 검증을 수행하였다. 2006년 11월에는 베타버전을 완성하여 학계, 연구소 및 엔지니어링 업체 등의 유관기관에 배포하여 공식적인 테스트를 수행 중에 있다. RAMS는 하폭에 비해 수심이 얕은 하천 해석에 적합한 수심적분 형태 지배방정식을 사용하기 때문에 수심이 깊은 호소나 해안에 대해서는 적용이 어렵다. 그러나 수리학적으로 비교적 하천과 비슷한 거동을 띠는 하천형 호소나 하구 및 연안까지는 모형의 확장 적용이 가능하다. 복잡한 하도 지형 구현이 가능한 RAMS는 하천 구조물 주변의 국부적인 수리학적 거동을 모의하는데 편리하며, 비교적 하폭이 좁은 하천 지류로부터 본류에의 합류지점, 그리고 나아가 본류 전체에 대한 모의가 가능하며, 따라서 2차원적 특성을 지니는 하천 및 지표수 영역을 모의대상으로 광범위하게 포함하고 있다.

• HDM-2D

SU/PG 기법을 이용한 2차원 수치모델로 수심 평균 흐름 방정식을 지배 방정식으로 하며, 이를 수치화하여 상향 가중함수의 처리방법 등을 통해 계산된다. 난류해석 및 경계해석에 대한 SU/PG 유한요소모델의 확장, 자연하천지형을 반영한 유한요소망의 범용화 기법을 적용하였다. HDM-2D는 전산수리학 분야의 난제로 남아있던 상류, 사류의 천이류 및 급변 부정류, 마름/젖음 현상 등 복잡한 수리현상에 대한 정교한 해석이 가능하다.

• CTM-2D

수심 평균 2차원 이송-분산 방정식을 지배방정식으로 하며, 오염물질의 거동 모의 및 다양한 주입 조건에 대하여 모의가 가능한 유한요소 기반의 수질해석모델이다. 본류와 지류가 만나는 합류부와 만곡부 등 복잡한 지형 및 흐름구조를 지니는 자연하천에 유입된 보존성 및 비보존성 오염물질의 혼합에 대한 효과적인 해석이 가능하다. 하천 수질인자 중 BOD/DO, 열 및 독성 오염원, 조류, TN, TP 등 다양한 비보존성 오염물질의 해석을 위해 각각 수질인자에 대한 반응항과 생성 및 소멸항들이 포함되었으며, 낙동강, 한강, 섬강, 홍천강 등 자연하천에 적용 및 검증을 통해 모델의 활용성을 높였다.

• RAMS-GUI

하천 거동 수치해석을 위해 국내 최초로 개발된 2차원 격자망 생성기(Mesh Generator) 기능과 하천 모델링 수행에 필요한 GUI 기능, 그리고 입출력 자료를 그래픽으로 처리할 수 있도록 하는 전·후처리기(Pre & Post Processors) 를 탑재한 사용자 인터페이스 프로그램이다. 격자망 생성기는 다양한 이미지 파일(JPG, TIF, DXF) 지원과 Structured 및 Unstructured 요소망 생성 및 편집을 통해 복잡한 하천의 형상을 구현 가능하다. 또한, 사용자는 전처리기를 통해 모델에 입력되는 매개변수 및 경계조건 설정이 가능하며, 후처리기를 이용하여 해석결과를 Contour, Vector, Animation 등으로 표출할 수 있다.

• 프로그램 다운로드 정보

프로그램 다운로드 정보
파일 유형파일명파일 설명
설치파일 Setup RAMS 1.0 (Beta ver.) 전·후처리기, 격자생성기, 계산엔진(HDM-2D, CTM-2D), 예제 파일 포함
매뉴얼 RAMS Manual 모델의 계산과정 및 매개변수, 입력조건 설명
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