• 한국지반공학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.51-64
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• 2000

본 연구는 강우의 침투로 인한 불포화 토사사면의 안정 해석을 위한 절차를 제시한다. 강우 침투로 인한 사면의 거동은 흐름과 변형이 연관된 이차원 유한요소해석을 통하여 해석된다. 시간에 따른 안전율을 계산하기 위하여 유한요소 해석법을 통한 응력장(stress field)으로부터 가상활동면에 대한 안전율을 산정할 수 있도록 하는 정교한 응력적분기법을 적용하였고 기하학적으로 허용가능한 활동단면의 형상을 유지하면서 합리적으로 임계단면을 찾아가는 최적화방법을 적용함으로써 강우에 의한 토사사면의 안정성 평가 절차를 개발하였다. 또한 이를 이용하여 강우침투시 투수계수의 공간적인 변화가 불포화토사사면의 파괴 거동에 미치는 영향을 보다 공학적이고 합리적인 방법으로 연구하였다. 연구결과에 의하면 투수계수의 불균질한 분포로 인하여 강우에 의한 사면표면의 국부적인 파괴영역이 발생할 수 있고 이러한 영역이 점점 확대되어 전체적인 파괴에 이르게 된다. 그러므로 시간의존적 인 사면안정해석 문제의 경우 이러한 국부적인 파괴 영역의 영향을 더 이상 무시할 수 없다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권6호
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• pp.21-28
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• 2021

산사태의 원인들은 강우강도와 강우지속시간 그리고 사면의 함수특성에 따라 좌우된다. 기존의 사면안정해석에서는 사면을 포화토로 가정하여 해석해왔다. 그러나 강우로 인한 적절한 사면의 거동을 설명하기 위해서는 불포화지반으로 구성되어 있는 현장사면을 모사하여 해석해야 한다. 본 연구에서는 국내 주요한 산지를 구성하고 있는 지반인 화강풍화토와 편마암풍화토를 구분하여 비탈면붕괴에대한 실내모형시험과 수치해석을 병행하여 강우침투와 사면의 안정성에 대해서 분석하고자 하였다. 일반적으로 세립분을 많이 포함하고 있는 편마암풍화토의 투수계수는 화강풍화토의 투수계수보다 느리다. 이러한 조건의 특징을 활용하여 두 가지 다른 풍화토의 침투량을 체적함수비 센서를 활용하여 강우로 인한 표층의 침투특성을 실내시험과 수치해석으로 비교하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1350-1354
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• 2010

SWAT 모형에서는 토양수량을 고려하여 유출곡선지수법에 따라 지표유출량과 침투량을 계산하고, 계산된 침투량이 토양수대가 받을 수 있는 최대용량인 토양수 최대보수용량(soil water capacity)을 초과할 경우에는 그 초과분을 강제적으로 토양수량에 더해지도록 처리하고 있다. 즉, 초과침투량이 연직 아래로만 유입되는 것으로 간주하고 있다. 이러한 방식은 경사가 매우 완만한 경우에는 적합하다고 할 수 있으나, 국내 유역에서와 같이 비교적 유역 경사가 급한 경우에는 지표유출량이 작게 계산될 수 있으며 특히 집중호우시 강우에 대한 유출 응답이 둔감하게 모의되어 홍수기 큰 강우로 인해 급격하게 증가하는 유출량을 잘 모사하지 못하게 되는 경우가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 홍수기 큰 강우에 대해서 유출량이 민감하게 반응할 수 있도록 초과침투량 재분배 모듈($\underline{R}$edistributing $\underline{EX}$cessive $\underline{INF}$iltration module, 이하 SWAT-REXINF)을 개발하였다. 이 모듈은 토양층의 보수능을 초과하는 침투량 처리 방식을 개선한 것으로 지표유출의 집중시간과 토양수의 침루 유하시간의 상대적인 크기에 따라 초과침투량을 분배하여 지표유출량과 침투량에 할당하는 방식을 취하고 있다. 개발 모듈 SWAT-REXINF을 기 개발한 시간가중평균 유출곡선지수법에 의한 지표유출계산법과 접합-분리 방식의 토양층 구조화 기법 등의 유출계산 개선 기법과 접목하여 그 효과를 충주댐 유역에 대해 분석하였다. 시간가중평균 유출곡선지수법에 의한 지표유출계산법과 접합-분리 방식의 토양층 구조화 기법 등 다른 유출 개선 기법과 혼용하여 적용할 경우에는 지표유출량이 약 2배 증가, 첨두유량은 20~50% 증가하는 등 개선 효과가 매우 크게 나타났다. 모형 개선으로 인해서 강우량에 대한 유출량의 응답 민감도를 증가시켜 유출수문곡선의 증감을 보다 용이하게 모의할 수 있고 정확도 또한 높일 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권5호
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• pp.27-36
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• 2016

저영향개발(LID) 기법은 물순환을 고려한 친환경 도시계획기법으로 개발 이전의 물수지를 회복시키려는 빗물관리 방법이다. 본 연구에서는 도시지역에 적용 가능한 LID 기법 중 4개(침투도랑, 식생수로, 도심형 인공습지, 측구형 침투도랑)를 선정하여 실제 적용될 지역에 시범 단지를 조성하였으며, 실제 강우와 인공강우를 이용한 모니터링을 통해 각 시설의 물순환 및 수질개선 효과를 평가하였다. 다양한 강우사상에서 모니터링한 결과 LID 시설의 표면적과 유역면적비, 그리고 시설용량과 유역면적비가 클수록 모든 강우사상에서 유출이 발생하지 않았다. 또한, 식생수로와 침투도랑은 모든 강우(최대 17.2mm)에서 유출이 발생하지 않았으며, 도심형 인공습지와 측구형 침투도랑에서는 유출이 발생하였는데 도심형 인공습지는 10mm 이하의 강우에서 유출 저감율이 높았으며, 측구형 침투도랑은 10mm 이하 및 이상의 강우에서 유사하게 나타났다. LID 시설의 구조와 강우사상, 선행건기일수에 따라 차이가 있으나 LID의 적용으로 물수지 개선 및 비점오염원 물질의 저감이 가능하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1986년도 제28회 수공학연구발표회논문초록집
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• pp.23-33
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• 1986

일강우를 여러가지 성분들이 포함된 백색잡음으로 가정하면, 이로부터 기저유출 성분을 분리하기 위하여 선형론이 적용될 수 있다. 선형론에는 단위충격응답이 요구 되어지므로, 본 연구에서는 이를 추계학적 자기회귀모형에 의하여 추정한다. 자기회귀계수는 기지의 기저유출성분과 이에 해당되는 강우의 지하침투량으로부터 모멘트법에 의하여 결정한다. 기지의 기저유출성분은 주 지하수감수곡선에 의하여 추정되어지며, 지하침투량은 $\Phi$-지수 개념하에 전 강우기간에 걸쳐 일정 침투율의 방법으로부터 구한다. 본 연구방법을 금강유역내 용담집수면적(937$\textrm{km}^2$)에 적용한 결과 상당히 미끈한 수문곡선을 얻을 수 있었으며, 각 호우-유출 사상별 회귀계수의 차수는 공히 2차로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.91-91
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• 2019

아열대 해양성 기후로 변화하고 있는 다우지역인 제주도는 각종개발 등 도시화로 인한 불투수층 증가가 급증하고 있으며 기후 변동에 의한 강우량은 더욱 늘어 홍수 피해가 빈번히 발생하고 있어 저영향개발기법(LID, Low Impact Development)을 통한 빗물을 지하로 침투시켜 지하수 보호 및 확보와 동시에 재해 저감을 할 수 있는 기술개발이 시급한 실정이다. 현재 설치된 재해저감방식 중 침투트렌치에 의한 침투방식은 제주도의 보전자원인 화산석인 현무암을 주 재료로 하고 있어 2차환경 파괴를 야기 시키고 있지만 암을 보전하고 대처할 수 있는 신재료와 신기술 관련 침투방식의 성능 극대화에 대한 연구가 미진하며, 지하수를 주 수원으로 하고 있는 제주도에서 초기 강우 배제 없이 침투시킬 경우 지하수 오염 가능성도 상존하고 있다. 본 연구는 지하수의 제주형 인공함양정과 재해영향평가 지침에서 제시한 암을 충진하는 정형화된 침투식 방법을 개선하여 초기 강우의 수질오염을 억제하면서 지하수 인공함양과 재해저감을 위해 침투와 저류를 동시에 할 수 있는 신기술을 상용화와 침투형 저류지의 설치 초기비용 및 유지비용을 절감하고 부지확보에 따른 사업자의 부담을 경감 할 수 있는 침투트렌치 형식의 침투저류시스템을 개발하여 실용화하는데 있다. 이에 따라 본 연구에서는 제주도인 경우 일시적 높은 첨두유량으로 인해 지표유실 및 침수범람이 빈번하게 발생하고 도시화에 따른 포장면적 증가로 지표수 유실이 증대 되는 점을 감안하여 이를 저감하기 위한 첨두유량의 해결방안으로 저류용 침투저류조 내 유입수의 신속한 침투기능과 지하수 함양 증대에 기여 등 제주형 집중호우 대비 침투저류조 설치에 따른 효과 및 적용 가능성을 조사하였다.

• 지질공학
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• 제21권2호
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• pp.133-145
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• 2011

본 연구는 불포화 풍화토별 강우지속시간 및 비강우시간에 따른 강우침투속도 관계를 파악하기 위하여 국내에서 산사태 발생빈도가 높은 선캠브리아기 편마암 풍화토와 백악기 화강암 풍화토를 대상으로 불포화 풍화토 칼럼시험을 하였다. 본 연구에서는 일정시간 간격으로 체적함수비를 측정하기 위하여 함수비 측정 TDR센서를 이용하였다. 강우강도 조건은 20 mm/h로 선정하여 연속강우와 반복강우를 재현하였으며, 반복강우의 경우 강우시간과 비강우시간을 조절하였다. 그리고 흙의 단위중량 조건은 편마암 풍화토의 경우 현장 건조단위중량보다 낮고 칼럼상부유출이 일어나지 않는 1.35 $g/cm^3$, 화강암 풍화토의 경우 현장 건조단위중량인 1.21 $g/cm^3$로 선정하였다. 편마암 풍화토와 화강암 풍화토 총 강우량 200 mm인 조건에서 $2.090{\times}10^{-3}{\sim}2.854{\times}10^{-3}$ cm/s와 $1.692{\times}10^{-3}{\sim}2.012{\times}10^{-3}$ cm/s로 총 강우량 100 mm에서의 $1.309{\times}10^{-3}{\sim}1.871{\times}10^{-3}$ cm/s와 $1.175{\times}10^{-3}{\sim}1.581{\times}10^{-3}$ cm/s보다 강우침투속도가 빠르게 나타났다. 이는 동일 시간당 토층 내 주입되는 물의 양이 200 mm조건에서 100 mm조건보다 많기 때문이다. 완전 건조 상태의 강우침투속도와 강우가 반복되어 물을 함유하고 있는 상태의 강우 재침투속도를 비교해 보면, 편마암 풍화토와 화강암 풍화토의 최초 강우침투속도인 $1.309{\times}10^{-3}{\sim}2.854{\times}10^{-3}$ cm/s와 $1.175{\times}10^{-3}{\sim}2.012{\times}10^{-3}$ cm/s보다 강우 재침투속도가 $1.307{\times}10^{-2}{\sim}1.718{\times}10^{-2}$ cm/s와 $1.789{\times}10^{-2}{\sim}2.070{\times}10^{-2}$ cm/s로 높게 나타났다. 이는 토층 내 공기의 함입량이 줄어들어서 불포화 투수계수에 영향을 미치는 흡입력(matric suction)이 감소한 것이 원인으로 생각된다.

• 자원환경지질
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• 제44권1호
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• pp.71-82
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• 2011

본 연구는 국내에서 산사태 발생빈도가 높은 선캠브라아기 편마암 풍화토와 백악기 화강암 풍화토를 대상으로 하여 불포화 풍화토별 강우강도 및 흙의 단위중량에 따른 강우침투속도 관계를 파악하기 위하여 불포화 풍화토 칼럼시험을 하였다. 본 연구에서는 일정시간 간격으로 체적함수비, 간극수압 등을 TDR센서와 간극수압계를 통해 측정하였다. 현장 건조단위중량을 기준으로 느슨한 조건, 현장조건, 조밀한 조건으로 선정하고, 강우강도를 20 mm/h와 50 mm/h로 선정하여 시험을 수행하였다. 강우강도 20 mm/h 조건에서 각 단위중량 조건별 편마암 풍화토와 화강암 풍화토의 평균 강우침투속도는 각각 $2.854{\times}10^{-3}$ cm/s ~ $1.297{\times}10^{-3}$ cm/s와 $2.734{\times}10^{-3}$ cm/s ~ $1.707{\times}10^{-3}$ cm/s였으며, 강우강도 50 mm/h 조건에서는 각 풍화토별로 $4.509{\times}10^{-3}$ cm/s ~ $2.016{\times}10^{-3}$ cm/s와 $4.265{\times}10^{-3}$ cm/s ~ $3.764{\times}10^{-3}$ cm/s로 나타났다. 시험결과 강우강도가 높고 흙의 단위중량이 낮을수록 평균 강우침투속도는 증가하였으며, 느슨한 조건을 제외한 모든 조건에서 화강암 풍화토의 강우침투속도가 편마암 풍화토의 강우침투속도보다 빠르게 나타났다. 이는 화강암 풍화토가 편마암 풍화토에 비해서 입도가 비교적 균질하며, 단위중량이 낮고 공극율이 큰 것이 그 원인으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제5권3호
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• pp.41-50
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• 2004

침투거동에 대한 연구는 우기시 도로성토사면의 안정성 여부에 매우 중요하다. 본 연구는 도로성토사면의 몇가지 사례들에 대한 침투거동과 사면안정성의 분석을 근거로 하여 좀더 안정적인 도로성토사면의 유지 방안을 제안한 것이다. 본 연구 사례에서 선택한 도로붕괴단면은 가장 일반적인 평지부 도로성토사면의 경우와 산지부에 대한 도로성토사면인 경우이다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 평지부 성토사면은 강우시 표면으로부터 침투가 시작되어 점차 성토 제체 내로 확대되었으며, 이때 도로성토사면의 침투거동은 불포화 흐름이론을 근거로 해석하였다. 특히 평지부 성토사면은 호우기간동안 사면표면에서의 강우침투로 인해 좀더 불안정하게 되었다. 산지부 성토사면의 경우 사면표면부로부터의 침투거동을 고려하여 해석하였으며, 사면표면부로부터의 강우침투로 인해 사면불안정이 증가되었음을 알 수 있었다. 산지부 성토사면의 경우 투수성이 큰 재료를 이용하여 원지반에 설치한 배수층은 도로 성토사면의 안정성 증대에 유용한 영항을 줄 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.298-302
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• 2004

본 연구에서는 시범지역에 설치된 침투통을 대상으로 실시간으로 현장계측을 수행하고 이들 자료를 분석 하여 효과를 정량적으로 분석하였으며, 분석 결과를 이용하여 용인시 기흥구갈 택지개발지구를 대상유역으로 선정하여 2003년 실제 강우사상에 대하여 침투통의 유출저감효과를 PCSWMM 모형을 이용하여 분석하였다. 연구결과 침투통의 유출저감효과는 $65\~98\%$로 나타났으며, 실제 강우를 내상으로 하여 전체유역에서 시설설치가 가능한 유역에 대하여 침투통을 확대 설치하여 모의한 결과 $15\~23\%$의 유출저감율과 $3\~25\%$의 첨두유출 저감효과를 보였다. 따라서, 침투통은 강우강도나 지속시간에 따라 차이는 있지만 도시유역의 우수유출을 저감시킬 수 있는 효과적인 시설로 확인되었다.