• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.50-50
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• 2019

최근 국지성 호우 및 하천 제방의 노후화로 인한 제방 붕괴 피해가 빈번히 발생하면서 제방의 안정성 및 표면 보강을 위한 다양한 연구가 시도되고 있다. 본 연구에서는 제방 붕괴에 따른 피해 최소화 및 대책을 수립하기 위한 방법으로 시멘트와 같은 지구온난화를 야기시키는 물질이 아닌 친환경 신소재 바이오폴리머를 흙과 혼합한 재료를 활용하여 제방의 내구성을 강화하기 위한 연구가 수행되고 있다. 이에 안동하천실증연구센터에서는 현장토를 사용하여 높이 1 m, 폭 3 m, 사면경사 1 : 2, 총 길이 5 m 의 중규모 제방모형을 제작하였으며, 공동연구기관인 카이스트에서 개발된 바이오폴리머와 흙을 적정 비율로 혼합한 바이오-소일을 제방 전면에 일정 두께로 피복하여 월류 발생에 따른 제방 안정성 평가 실험을 수행하였다. 1차 실험은 흙 제방 조건이며, 2 3차 실험은 제방 표면에 5 cm 두께로 신소재가 피복된 조건으로 안정된 결과 도출을 위해 반복 실험을 수행하였다. 제방 천단면 및 사면에서의 유속분포를 측정하기 위해 드론 및 비디오카메라를 활용한 LSPIV 기법을 적용하여 실험조건에 따른 표면유속과 월류 흐름이 제방 붕괴에 미치는 영향에 대해 비교분석하였다. 또한 그래픽 소프트웨어를 이용한 픽셀기반 영상분석 기법을 적용하여 시간에 따른 제방사면의 붕괴면적을 산정하여 신소재 피복에 따른 붕괴 지연효과 분석을 통한 신소재 활용 제방의 현장 적용가능성 및 안정성을 평가하였다. 본 연구결과, 흙 제방의 경우 월류 흐름 발생 직후 침식현상이 전개되어 유속분포가 집중되고 있었으며, 이후 발생하는 강한 수직흐름으로 인해 입자추적을 통한 분석이 더 이상 불가능하였다. 신소재 제방의 경우 월류 흐름 발생 직후 침식은 발생하지 않았으며 일정시간동안 유속분포가 유지되었다. 지속적인 월류 흐름으로 인해 제방 끝단에서 침식이 발생하였으며 이때 최대 유속은 3.3 m/s 로 나타났다. 또한 픽셀기반 분석을 통해 30초 단위로 표면손실률을 산정한 결과, 신소재 활용 제방(2, 3차)의 경우 같은 실험조건에도 불구하고 최종 붕괴시간은 약 3배의 차이를 보였으며, 양생 과정에서의 크랙 발생을 최소화한다면 월류 발생 시 상당한 붕괴지연효과가 있는 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.734-738
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• 2010

현재 우리나라는 이상기후 현상이 발생하여 계획홍수위를 초과하는 극한홍수에 의한 피해가 심각해지고 있는 실정이다. 또한 도심지역에서 제방이 붕괴된다면 범람홍수파에 의해 적지 않은 인명 및 재산피해가 발생할 수 있다. 이와 같은 피해를 줄이려면 제방붕괴시 범람홍수파의 수리학적 거동특성을 명확히 규명하고 이에 따른 대피체계가 수립되어야한다. 이에 본 연구는 기존의 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 통한 범람홍수파 특성연구에 조도계수 및 GMO(General Moving Object)를 추가하여 점진적인 제방붕괴로 인한 제내지에서 범람홍수파의 수리학적 거통 특성을 모의하였다. 높이 0.6m의 제방붕괴 단면이 시간에 따라 일정하게 넓어지면서 제내지로 홍수파가 유입되어 들어오도록 모의하였다. 수치모의 된 결과를 선행연구의 수리실험결과와 비교 검증을 수행하였다. 또한 수치모형 값에 조도계수를 입력하여 기존연구와 비교분석하였다. GMO를 이용하여 붕괴속도($v_0$)에 변화를 준 경우, 유속($v_{max}$) 및 수위($h_{max}$)변화에 큰 차이를 보이지 않았고, 초기 월류수심($h_0$) 변화에 따른 범람홍수파의 영향을 분석한 결과 붕괴속도 보다 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 본 연구결과의 활용방안으로 제방붕괴시 홍수범람에 의한 비상대처계획(EAP) 수립에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1716-1720
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• 2006

침투는 지반이 충적토로 구성되어 있는 제방의 파괴를 야기하는 중요한 원인이다. 침투 해석 수치모형은 제방 침투와 관련된 문제 해석과 방지기법 설계에 있어 매우 유용한 방법이나, 각각의 수치모형은 적용상 한계와 문제점을 내포하고 있다. 실제 지하수 흐름은 간극률, 입자형상 및 크기, 포화도 등과 같은 토질특성, 내부침식과 같은 역학적 특성, 점성과 동결융해 같은 열역학적 특성, 그리고 화학적 특성 등 다양한 인자의 영향을 받는다. 이러한 물리적 인자 이외에도 침투 수치해석은 외력조건, 격자 크기(element size), 그리고 시간 간격(time step interval) 등 입력조건에 영향을 받기 때문에 이들 설정에 대한 검토를 시행하여야 한다. 본 연구에서는 침투 수치모형의 적절한 입력조건 범위를 검토하였으며, 격자크기는 계산시간과 해석결과 등 수치모의의 효율성을 고려하였을 때 홍수위 혹은 제방고의 1/10이하로 결정하면 타당할 것으로 판단된다. 그리고 침투수치모형의 시간 간격은 외력조건을 고려하여 1시간 이내로 설정하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 본 연구결과는 침투해석 수치모의의 유의사항을 검토하여 해석결과에 대한 불확실성과 위험요소를 제거하는데 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2010.02a
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• pp.57.1-57.1
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• 2010

본 연구에서는 한강제방 취약구간인 성산대교와 잠실철교 부근 지역에 대한 홍수범람을 수치모의 하였다. 제방 취약지역은 계획홍수량에 따른 하천설계 기준(2005)에 제시된 내용과 HEC-RAS를 이용한 부등류 해석을 통해 제방의 여유고와 비교하여 산정하였다. 범람모의를 위해 상용 수치모형인 FLUMEN을 이용하여, 한강제방의 취약지역에 대한 범람을 모의하고 적용성을 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.233-237
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• 2010

본 연구에서는 한강제방 취약구간인 성산대교와 잠실철교 부근 지역에 대한 홍수범람을 수치모의 하였다. 제방 취약지역은 한강 하천정비기본계획(2002)과 대학과 연계한 하천관리에 관한 연구용역(2단계 4차년)에 제시된 홍수위와 기존 제방의 높이를 비교하여 산정하였다. 범람모의를 위해 HEC-RAS 부정류 해석을 통해 경계조건을 산정하고, 상용 수치모형인 FLUMEN을 이용하여 한강제방의 취약지역에 대한 범람을 모의하고 적용성을 검토하였다.

• Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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• 2008.10a
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• pp.814-819
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• 2008

본 연구에서는 기존의 배수필터를 개선함으로써 댐, 제방의 외부 유입 침투수를 차단할 수 있는 일방향 배수필터의 가능성을 확인하였다. 일방향 배수필터는 댐, 제방 내부의 침투수는 외부로 배출시키면서 외부의 유입 침투수는 차단하도록 여러 겹의 시트를 겹치도록 고안한 것으로, 본 연구에서는 일방향 배수필터의 가능성을 확인하고자 실내모형실험을 수행하였다. 실내모형실험을 진행하는 동안 계측되는 간극수압계를 이용하여 모형 댐, 제방의 거동을 확인하여 일방향 배수필터의 적용 가능여부를 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1282-1286
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• 2007

우리나라는 매년 여름 발생하는 집중호우로 인해 해마다 많은 인명 및 재산 피해가 발생하고 있다. 집중호우 발생으로 인한 홍수로 인해 홍수범람, 제방붕괴 등이 발생할 경우 그 피해는 실로 막대하다고 할 수 있다. 따라서 피해 발생 이전에 충분한 준비를 통해 집중호우로 인한 피해 방지를 준비해야 한다. 지난 2006년 7월 전국적인 국지적 집중호우로 인해 막대한 피해가 발생했으며, 남강의 지류인 영천강 유역에서도 제방의 월류 붕괴로 인한 제내지 범람 피해가 다수 발생하였다. 본 연구에서는 2006년 7월 태풍 에위니아 내습시 낙동강수계 남강 유역에 발생한 홍수피해 원인을 분석하기 위하여 수리학적 모형을 이용하여 홍수위를 추정하였다. 영천강은 남강 제1지류이며 남강하구에서 63.0 km 지점인 진양군 문산면 소문리에서 남강에 합류되고 있으며 유로연장은 35 km 이다. 수리학적 모형을 통해 홍수위와 같은 기본적인 수리량의 산정 및 분석을 실시하였다. 본 연구를 통한 결과는 영천강 유역의 제방붕괴 원인 및 홍수범람 피해 방지를 위한 대책 수립뿐만 아니라 상류 유역에 대한 1차원 수리학적 모형의 적용과 관련하여 기초적인 자료로 제공할 것으로 기대된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.31 no.4
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• pp.429-437
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• 1998

The numerical model named "DWOPER-LEV" for the uncertainty analysis of flood inundation is developed. DWOPER model is expanded to compute overtopping risks of levee and to predict the range of the possible flood extent. Monte-Carlo simulation is applied to examine the uncertainties in cross section geometry and Manning's roughness coefficient. The model is applied to an actual levee break of the South Han River. The risks of overtopping are computed and the possible range of inundated area and inundated depth are estimated.

• Journal of the Korean Geosynthetics Society
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• v.14 no.2
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• pp.11-21
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• 2015

According to the damage investigation in 2002, the failures of river levee were caused by overflow, erosion, and unstable body conditions due to piping, inappropriate embanking materials, and poor compaction. Especially, overflow was identified as a main reason that induces levee failure by 39.5% from the distribution of failure types. The major parameters, such as levee collapsing angle (${\theta}$), levee collapsing rate (k) affect inundation velocity and area size during the analysis of inundation modeling, however, domestic research effort on this area is still insufficient. In this paper authors conducted levee failure experiments of 4 levee height types, 0.20 m, 0.25 m, 0.30 m, and 0.40 m based on theassumption of Froude Similarity (${\lambda}_{Fr}=1$). As a result, the authors suggested a levee failure mechanism according to the levee heights (H), a collapse extension lengthwhich is around, levee collapse angle (${\theta}$), levee collapse rate (k).

• Journal of the Korean Geosynthetics Society
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• v.16 no.1
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• pp.41-52
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• 2017

This research conducted the two types of model tests to examine the failure parameters by levee overflow, those were the pilot-scale levee (model height 0.4~0.8 m) and real scale levee (model height 1.0 m). The procedure of levee failure by overflow was succeeded to the following three steps: At first step, the local scouring on levee slope was happened and the overflow velocity was increased slowly. At second step, the enlarged scouring surface and the rapid overflow velocity were succeeded. At last, the levee section was broken totally and the overflow velocity was decreased because of the wide failure surface of levee. The levee failure angle (${\theta}$) was appeared bigger than slope failure angle of Rankine earth pressure. The enlarged levee height (H) made the faster overflow velocity (${\upsilon}$) of the levees, therefore additional tractive force was applied to it, futhermore the failure angle (${\theta}$) and failure surface (A) were enlarged. Because the sand sample for pilot-scale and real scale tests had the same diameter, the critical scouring velocity of each type was also the same, and the scouring properties were governed by variation of overflow velocity.