• 한국수자원학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.753-761
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• 2001

본 논문에서는 교각주위에서의 국부세굴 방지를 위한 사석 크기 및 접근각도 영향계수를 결정하기 위한 실험을 실시하였으며, 실험결과에 기초하여 사석크기 결정 공식과 접근각도 영향계수를 제안하였다. 접근각도 영향계수는 교각의 장폭비에 따라 다른 값을 보이며 교각에서의 접근각도가 증가됨에 따라 영향계수가 증가하는 경향을 보인다. 본 연구에서는 90%, 92.86%, 95%의 개도비와 1∼4의 장폭비를 가진 교각과 00, 150, 300, 450 및 600의 접근각도에 따른 실험을 실시하여 교각주위에서 국부 세굴 방지를 위한 사석크기를 결정하는 1개의 공식을 제안하였다. 본 논문에서 제안된 사석보호공의 크기 결정공식을 사용하여 사석을 크기를 산정한 결과와 기존의 6개의 사석 보호공 공식을 비교한 결과, 본 공식을 사용한 결과는 Richardson 공시을 이용하여 산정한 사석크기와 비슷한 결과를 나타내었다. 교각설치지점에 대한 흐름의 접근각도 영향계수가 고려된 본 논문에서 제안된 사석보호공 공식은 향후 국내 하천에서의 국부세굴 방지를 위한 사석보호공 설계에 폭넓게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 화약ㆍ발파
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• 제21권3호
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• pp.23-35
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• 2003

본 연구는 측벽 흐름과 배수효과에 의한 홍수시의 이론적인 확산 모델을 확립시켰으며, 기본적인 확산등식은 평균깊이 (H+h)에 관해서 선형화 시켰고 측벽 흐름과 홍수에 의한 배수효과에 관해서는 경계이론을 사용하여 해결하였다. 교각주위의 세굴현상은 교각의 지지 함수와 안정성에 대하여는 교각설치의 기하학적 형상에 따른 하상 바닥 상태와 흐름의 특성에 의존하는 복잡한 문제가 세굴에 영향을 미친다. 그러므로, 교량의 교각에 대한 세굴 깊이를 신뢰하고 평가할 수 있는 통합된 이론이 없으므로 상류 쪽 흐름에 대한 공학적인 판단, HEC-RAS모델적용, 수중발파공법의 연구등 여러가지 방법을 사용하여 세굴관리를 해석할 필요가 있다. 또한 이들은 댐의 건설, 초지 나지, 흐름 등고선, 경작지, 초목지의 조성으로 구성되어져 있다. 높은 제방의 축조를 위해서는 지반을 절취하고, 옹벽 구조물에 의하거나 식생에 의해 하천 제방의 안정을 유지하고 있으며, 저수지 가까이에 적용할 수 있는 재조림 사업으로 초목망의 식물 배양에 의해 이루어지고 있다. 저수지의 상부의 일반적인 하천 바닥에 폭우의 유입시 실트질에 의한 유속감소로 범람이 일어난다. 이러한 작용은 저수지의 주공동에 달하기 전에 광범위한 침식이 일어난다는 것을 알수 있었다

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.583-587
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• 2006

국부세굴의 발생은 일반적으로 흐름조건, 구조물 조건과 하상재료 세 가지의 주 원인으로 구분할 수 있다. 흐름조건의 경우 구조물 영향으로 발생되는 3차원적인 와류가 주요원인이며 하상재료의 경우 여러 요인이 있겠지만 비중이 같은 입자라 가정할 경우 입자의 크기를 주요 변수로 정할 수 있다. 교각 국부세굴에 관한 연구는 1960년대 이후 연구자들에 의해 매우 다양하게 수행되어 졌으며 많은 산정공식도 제시되었다. 하지만 기존 연구는 최대세굴심 조건으로 다양한 하상재료와 시간에 대한 세굴변동(홍수사상 등)에 대한 영향을 고려하는데 어려움이 있다. 특히 국내의 경우 다양한 하상재료와 홍수빈도를 고려할 때 이에 대한 세굴적용은 매우 중요한 인자라 할 수 있다. 따라서 교각세굴에 대한 궁극적인 목적은 다양한 하상재료와 홍수빈도를 고려할 수 있는 세굴평가를 제안하는데 있다. 이를 위해 본 연구에서는 우선적인 연구로 입자의 다양성과 이미지 기법을 이용한 실시간 측정을 통해 보완하여 입자에 따른 시간적 변화를 분석하였다. 현재 4가지의 하상재료의 입경차이에 따른 국부세굴의 시간적 변화와 초기세굴 발생의 수리적 조건을 파악하고 기존연구와 비교분석하였으며, 이를 기초자료로 세굴심$(S,\;S_{max})$, 교량주변 전단력$({\tau}_p,\;{\tau}_{pc})$, 접근수로부 전단력$({\tau}_a)$와 입자한계전단력$({\tau}_c)$에 대한 시간분석 (time effect)을 통해 다양한 하상재료와 홍수빈도를 해석을 위한 초기분석을 수행하는데 목적이 있다. 수리모형실험에 사용된 가변경사수로의 제원은 $0.6m(W){\times}20m(L){\times}2m(H)$이며 모형구조물은 투명한 아크릴로 제작하였다. 실험방법은 교각 내부에 CC카메라를 전 후면 및 상측면에 설치하여 세굴 발생을 실시간으로 촬영한 후 이미지 분석을 통해 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권9호
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• pp.781-787
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• 2004

합류수로에서의 하상변동에 대하여 90$^{\circ}$ 합류부가 있는 수로를 이용하여 유량비 및 교각 위치를 변화시키면서 하상변동을 조사하였다. 유량비가 증가함에 따라 침식 깊이 및 침식 폭이 증가하는 경향이 나타났다. 유량비가 1：0.5에서 전체수로폭의 63%까지 침식되는 것으로 나타났으며, 최대 세굴심은 지류의 영향으로 인하여 가속유로에서는 합류점으로부터 수로 폭의 0.5배 되는 지점에서 직선 수로에서의 세굴심보다 2.5배 이상 큰 것으로 나타났다. 이것은 가속유로에서 나타난 최대 세굴심이 기존의 세굴공식에 의한 결과보다 2배 정도 크게 나타났다. 따라서, 합류부에 교각을 설치 할 경우 위치선정에 상당한 주의가 필요하다고 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.87-95
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• 2014

사장교는 다수의 케이블에 의해 지지되어 복잡한 거동을 하는 구조체이며, 측경간 케이블에 의해 단부교각에서 부반력이 발생한다. 이를 해결하기 위해 적절한 측경간비를 설정해야 하고 앵커교각의 부반력 대책을 강구해야 한다. 부반력 제어 대책으로는 중간교각, 카운터 웨이트 등을 설치하는 방안이 있으며 이에 따라 사장교의 구조계가 결정된다. 밤콩교량은 타당성 검토 단계에서 5경간 사장교로 계획되었다. 하지만 시공성 및 경제성 등의 문제로 실시설계 단계에서 3경간 사장교로 변경되었다. 시공성을 확보하기 위하여 중간교각을 배제하였고, 이에 따른 부반력을 제어하기 위해 측경간비를 증가시켰다. 그 결과, 원안 설계에 비하여 시공성, 구조적 안전성, 효율성을 확보할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.445-454
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• 2008

하천이나 해상에 건설된 교량의 교각에서 발생하는 세굴은 구조물의 안전에 있어서 매우 중요하며 이러한 세굴을 막기 위해 여러 세굴보호공법들의 개발 및 연구가 수행되고 있으며, 현재 현장에서 가장 많이 적용되는 방법으로 사석보호공이 있다. 이러한 사석보호공의 경우 사석과 하상 입자 크기에 따라 그 비율이 기준 이상이 될 경우 사석 층과 하상 사이에 필터 층을 시공해야 하지만 현장여건에 따라 필터시공부분에 막대한 공사비용을 추가하거나 필터 시공이 불가능한 경우도 있다. 본 연구는 수리모형실험을 통해 필터 없는 사석보호공의 붕괴 형태를 분석하고, 세굴을 방지하기 위해 설치하는 사석 세굴보호공이 필터 설치가 반드시 필요한 조건이지만 필터 층 없이 설치될 경우, 포설 두께 및 접근 유속에 따른 침하 안정성을 평가하기 위한 것이다. 실험 결과는 정량적인 분석과 정성적인 분석을 통해 최종적으로 필터 없는 사석 보호공의 안정성 평가 지표를 개발하는데 활용되었다. 접근유속이 증가하거나 사석보호공의 포설두께가 감소할수록 최종침하량은 증가하는 양상을 보였으며, 모든 실험조건에서 경미한 유사이탈은 최종침하량에 도달할 때까지 발생하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.111-116
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• 2000

경간사이에 creep-coupler가 설치된 경부 고속철도 교량에 TGV-K 열차의 제동에 의한 교량의 종방향 동적거동을 해석하였다. 교량은 40m 길이의 2경간 연속교이며, 종방향 충격 하중을 인접 경간 혹은 교대로 전달하기 위한 목적으로 인접하고 있는 두 교량 사이의 creep-coupler가 설치되었다. 철도교의 경우에는 레일에 대한 종방향 축력검토가 매우 중요하므로, 이를 지지하고 있는 교량의 하부구조(교각과 기초)의영 향을 고려한 교량의 동적거동해석이 요구된다. 본 연구에서는 TGV-K의 실제 제동하중에 의한 KHSR(Korea high speed railway)에 건설중인 실제교량의 동해석을 하부구조와 동특성치를 고려하여 수행하였다. TGV-K는 객차사이에 대차가 위치하므로 전체 열차의 모델링이 한꺼번에 이루어 져야한다. 동핵석을 위해서 열차의 3차원 수치모델링이 이루어졌다. TGV-K의 제동은 동력차의 전기적인 제동에 의한 회생제동력(regenerative braking force)과 객착의 기계적인 판제동(disk braking)으로 이루어진다. 이러한 제동작용의 고려에 실제 TGV-K의 제동함수가 사용되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.996-1000
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• 2005

본 연구에서는 마포대교 확장 공사의 인해 일부 교각의 우물통 기초 주변 하상변화와 세굴 현상을 파악하기 위한 심도추정 방법으로 현재 다양하게 토목분야에서 적용되고 있는 치하투과레이더 탐사기법을 사용하였다. 교각 우물통 주변의 안정적인 GPR 탐사를 수행하기 위한 보조장비를 고안하여 마포대교 P6의 우물통 주변을 2004년 6월(1차)과 2004년 10월(2차)에 걸쳐 탐사를 실시하였으며, 탐사 기간 중 약 12,000 cms의 유출량이 발생하여 국부세굴과 하상 변화 가능성을 충분히 검토 할 수 있을 것으로 판단되었다. 수집된 자료를 통해 양질의 자료 획득을 위해서 자료의 보정 과정을 마친 후 각각의 구간에 대해서 1, 2차 탐사된 두 개의 자료를 비교 분석하였다. 전구간의 반사파를 이용하여 기존의 연구결과에서 얻어진 반사파의 양상(Beres and Haeni, 1991)과 비교한 결과 하상 표면은 미사 혹은 실트로 구성되어 있고 주요한 하상 하부 매질은 전석(boulder), 호박돌 등으로 이루어져 있었다. 그리고 1차 및 2차 탐사 자료와 DATAPCS의 세굴센서가 설치된 측점을 기준으로 심도 및 위치 보정을 한 결과 큰 오차는 발생하지 않았으며, 400 MHz 안테나를 활용하여 최대수심 약 10 m 이상 하상을 탐사할 수 있었다. 수심이 깊은 구간은 하상과 가까운 위치에서 탐사를 실시하여 양질의 하상 변화 양상을 파악할 수 있어 하상 재료의 정성적인 평가를 높일 수 있도록 하였다. 마포대교의 탐사 대상 교각 우물통 주변은 계획홍수량의 1/3 수준으로 비교적 적은 홍수량이 발생한 2004년의 호우사상으로 인해 일부구간이 약 $10\~20\;cm$ 정도의 퇴적과 세굴 영향이 나타난 것을 제외하고는 유의할 만한 세굴과 하상 변화가 발생하지 않고 매우 안정적인 상태를 보이고 있으며 되메움이나 두드러진 퇴적층의 양상 또한 확인할 수 없었다. 대상구간에 설치한 유속계 최대유속이 2.0 m/s 이상 발생하였지만 우물통 주변의 자갈 및 호박돌 등과 같은 평균입경이 큰 유사의 이동에 절대적인 한계유속을 초과하지 못한 것으로 판단된다. GPR 탐사의 적용 한계성을 극복한 본 연구는 홍수 전$\cdot$후의 하상변화 및 최대세굴심, 되메움 깊이 및 범위 등의 세굴현상을 현장탐사를 바탕으로 현재 다양하게 적용하고 있는 세굴 실험식과 비교 분석함으로써 우물통 주변의 효율적인 세굴 보호 대책을 강구하는 목적으로 그 활용성을 증대할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권8호
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• pp.845-854
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• 2008

하천과 관련된 역사와 문화를 지닌 신라의 옛 교량 월정교는 우리나라의 고대 교량의 축조방법과 토목기술을 보여주고 있으며 국내에서 가장 오래된 석교로써 복원사업이 현재 수행되고 있고 교량뿐만 아니라 주변 지형까지 복원하는 방식으로 수행되고 있다. 본 연구에서는 수리모형실험을 통해 월정교 영역의 수위와 유속 등의 수리특성 및 교각세굴과 옛 방식의 격자판과 사석을 조합한 세굴보호공의 안정성을 분석하였다. 실험 결과 빈도별 홍수 발생시 교각 복원으로 인한 수위 상승은 30cm 내외였으며 최대 상류 200m까지 영향을 미쳤다. 최대세굴심은 4번 교각에서 5.4m로 나타났으며 세굴보호공 실험은 경험공식을 이용하여 계산된 사석크기와 기존에 설치되었던 보호공 영역을 그대로 적용한 조건에 대해서 실험을 실시하였고 기존에 설치된 조건에서의 실험 결과 세굴보호공의 전면부에서 사석이 이탈하였으나 세굴보호공 영역을 국부세굴이 발생하는 세굴영역까지 확장한 조건에서 추가 실험을 실시한 결과 안정적인 것으로 나타났다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.91-96
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• 2007

최근, 복잡해진 도심지의 토지이용률을 향상시키기 위해 원형 강기둥 구조물의 건설이 점차 요구되고 있다. 원형강기둥 구조물은 유효단면적을 감소함과 동시에 내하력 증가 효과를 기대할 수 있다. 그러나 이러한 원형 강기둥 구조물은 지진 및 피로와 같은 반복하중 작용시 국부좌굴 및 대변형 현상이 발생하며 이로 인하여 대상구조물의 성능이 감소된다. 이러한 내하력 감소 현상을 방지하기 위해 최근 원형 강기둥에 환보강재(다이아프램)의 적용을 고려할 수 있다. 수직보강재의 적용으로 인한 좌굴내하력 및 내진성능의 증가효과는 이미 연구된 바 있으나 다이아프램에 관한 연구는 아직 전무한 실정이다. 단조 및 반복하중 작용시 국부좌굴 및 변형을 효과적으로 방지하기 위해서는 원형강교각에 적용된 다이아프램 설치위치가 중요한 역할을 한다. 그러나 설치위치의 변화에 따른 다이아프램의 내진성증 증가효과에 관해서는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 기하학적, 재료학적 비선형을 고려한 유한요소프로그램을 이용하여 탄소성해석을 수행하였다. 즉, 다이아프램 설치위치를 파라메타로하여 내진성능을 검토하였다. 본 연구에서는 각 해석모델의 내하력 및 에너지 소산효율을 비교함으로서 원형강교각에 적용된 다이아프램에 관한 내진성능을 명확히 하였다.