• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.33 no.4
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• pp.1377-1387
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• 2013

Most embankment of the reservoirs (99.1 %) have been constructed in the earth filled type in Korea because the construction of this type is less expensive and simpler than others such as concrete one. However, it has to be reinforced the slope to prevent the breach due to overtopping or piping under unexpected flood conditions. This study has been analyzed the retardation effect using three types (L, T, $L^*$ shape) of stiffener in order to reinforce embankment when they are collapsed by overtopping flow. Experimental results showed that L-type stiffener is the most effective in delaying the breaching of embankment and reducing the soil erosion when compared with others. The reinforced embankment breaching showed that time delay was occurred about 1.73 to 2.29 times and the peak flowrate was reduced compared to non-stiffener embankments due to energy dissipation by collision and less soil erosion. The embankment breaching mostly leads to major damages because of the lack of repair time. Thus, since these stiffeners can resist the rapid breach, it would be possible to earn the time to emergency repair and lifesaving, as well as reduction of damages of embankment in downward region with decreasing peak flowrate. Results from this study would be used for the basis when establishing the emergency action plan for the reservoirs on the verge of hazard.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.54-54
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• 2020

본 연구에서는 제방의 세굴이나 붕괴를 방지하기 위해 바이오폴리머(Biopolymer) 기반 신소재를 활용한 흙 제방의 보강공법을 제시하였다. 바이오폴리머 기반 제방의 보강공법은 흙과 바이오폴리머를 소량만 섞어도 흙의 강도 증진시킴과 동시에 빗물에 대한 내침식성과 식생의 생장을 촉진하는 생태성도 뛰어나기 때문에 제방 사면을 보호할 수 있는 친환경적이고 효율적인 공법이다. 이에 안동하천연구센터는 실증실험을 통한 신소재 제방 보강공법의 안정성 검증을 목표로 2 건의 월류붕괴 실험을 수행하였다. 첫 번째는 흙 제방 조건(Case 1)이며, 두 번째는 바이오폴리머 혼합 토양을 사면에 도포한 후 식생이 활착된 조건(Case 2)이다. 제방 붕괴에 따른 수로 내 수위변화를 측정하기 위해 압력식 수위계를 설치하였으며, 영상분석을 위한 다수의 카메라 및 드론을 활용하여 실험의 전 과정을 실시간 촬영하였다. 또한, 제내지 측 사면을 대상으로 월류에 따른 붕괴 지연효과를 정량적으로 제시하기 위해 이미지 픽셀 변화 측정 기법을 통한 시간에 따른 표면 손실률을 산정하였다. 흙 제방과 신소재 처리 제방의 시간에 따른 표면손실률을 비교한 결과, Case 2의 사면손실률이 Case 1에 비해 약 1.5~2.3 배 지연되는 것을 확인하였다. 하지만 단일 조건만으로 실험군과 비교군의 붕괴지연 결과가 제방 성능을 평가함에 있어서 일반화될 수 없으므로 이러한 정량적 평가는 다소 한계가 있다. 향후 이러한 부족한 부분을 해결하기 위한 노력과 다양한 조건의 추가실험을 통한 계측 데이터 및 붕괴지연시간의 평균값을 도출하여 신소재 제방의 안정성을 평가하기 위한 타당한 결과를 도출할 예정이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.220-220
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• 2021

2020년 장마는 6월 중순부터 8월 중순까지 전국적으로 평균 687 mm의 강수가 내려, 1973년 이후 역대 2위 강수량을 기록하였으며, 연이은 태풍으로 큰 인명 및 재산 피해가 발생하였다. 특히, 섬진강 및 한탄천 등에서 계획홍수위를 초과하는 홍수로 인해 상당수의 제방이 월류로 인해 붕괴된 것으로 나타났다. 따라서, 향후 기후변화에 따른 연평균 강수량이 증가할 것으로 전망되는 가운데 집중호우로 인한 제방 붕괴 피해를 최소화하기 위한 고도화된 기술 개발을 통한 선제적 재발 방지대책이 필요한 시점이다. 한국건설기술연구원은 바이오폴리머라는 새로운 친환경 신소재를 이용하여 제방의 안정성 평가 기술 개발 연구를 수행하고 있다. 이에 안동하천연구센터에서는 실규모에 준하는 제방모형(높이 3 m, 사면경사 1:2, 길이 10 m 이상)을 제작하고, 제방 표면에 바이오폴리머 신소재를 처리하여 전방 월류 흐름 유도에 따른 실규모 제방붕괴실험을 수행하였다. 또한, 신소재 보강 및 무보강 조건에 따른 영상분석 기반 붕괴지연효과를 정량적으로 분석하여 신소재의 성능을 평가하였다. 하지만, 기존에 수행된 실험은 댐 붕괴 흐름과 같이 홍수파가 발생하여 제내지로 퍼져 나가는 형태로 진행되어, 보강공법의 검증에 있어 실제 하천에서 발생하는 횡월류 흐름을 재현하지 못한다는 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 횡월류 흐름(0.6 m³/s 이상)을 발생시켜 수리실험에 따른 축척효과(scale effect)를 최소화하고, 현장에 대한 충분한 자연성을 재현하는 것을 목표로 하여 실험을 수행하였다. 실험 조건은 1) 신소재가 처리된 식생 제방, 2) 신소재가 처리되지 않은 식생 제방으로 각각의 조건에 따른 횡월류 흐름 및 제방 붕괴를 유도하여 영상분석 기법(이미지 픽셀분석 및 3D 포인트 클라우드 모델링)을 통한 침식 저항에 관한 분석결과를 제시하였다.

• Journal of Korean Society of Disaster and Security
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• v.11 no.1
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• pp.31-38
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• 2018

The 99.1% of small dam and most of the levees in Korea are soil dam which can be constructed with lower cost and less effort compared with ones made of concrete. However, they are so vulnerable to overflow. Sudden collapses of these strucrues lead to increase flow rate rapidly, which may cause catastrophic problems in downstream regions. In this study, the experimental study on the collapse delay effect of riprap that was laid on slope of soil levee was carried out. A prismatic rectangular open channel was used and three different sizes of the riprap were installed on slope of a scaled earth dam. A new formula for the collapse time of the levee with the installation of riprap was presented, using the previous researches and the dimensional analysis. In this process, an unsteady flow condition was considered to derive the deviation time of the riprap. And additional experiments were conducted to understand the effect of reinforcement of riprap, and it was found that the reinforcement of riprap was more effective than twice sizing of intial riprap. If the collapse time is delayed, EAP (Emergency Action Plan) and forecasting can greatly reduce the degree of flood damage. Also, it will be meaningful that the results of this study are used for river design.

• Journal of Korean Society of Disaster and Security
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• v.17 no.2
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• pp.1-11
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• 2024

Most reservoirs in South Korea are earthen dams, mainly because they are cost-effective and easy to construct. However, earthen dams are highly vulnerable to seepage and overtopping, making them prone to sudden failure during excessive flooding. Such sudden failures can lead to a rapid increase in flood discharge, causing significant damage to downstream rivers and inhabited areas. This study investigates the effect of riprap placement on the slopes of earthen dams in delaying dam failure. Delaying the failure time is crucial as it allows more time for evacuation, significantly reducing potential casualties, which is essential from a disaster response perspective. Hydraulic experiments were conducted in a straight channel, using two different sizes of riprap for protection. Unlike previous studies, these experiments were performed under unsteady flow conditions to reflect the impact of rising water levels inside the dam. The target dam for the study was a cofferdam installed in a diversion tunnel. Experimental results indicated that the presence of riprap protection effectively prevented slope failure under the tested conditions. Without riprap protection, increasing the size of the riprap delayed the failure time. This delay can reduce peak discharge, mitigating damage downstream of the dam. Furthermore, these findings can serve as critical reference material for establishing emergency action plans (EAP) for reservoir failure.

• 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.

• Applied Biological Chemistry
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• v.35 no.2
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• pp.76-81
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• 1992

The technicals of KC-7079, isoprothiolane, perfluidone and tricyclazole were granulated with a mixture of inorganic carrier and oil-soluble binder, that is, stearly alcohol or ethyl cellulose. The concentration of the released active ingredient from the granules was analyzed at several days intervals after immersion of these granules in water at $25^{\circ}C$. At the content of stearyl alcohol less than $80g\;kg^{-1}$, the granule kneaded with stearyl alcohol mixture and water disintegrated in water. But the granule kneaded with methanol disintegrated in water at the content of stearyl alcohol less than $30g\;kg^{-1}$. The less the KC-7079-stearyl alcohol granule disintegrated, the slower the release rate of KC-7079 was. No matter how was increased the stearyl alcohol content, the release rate of KC-7079 granule which did not disintegrate was not significantly changed. The sustained releasing effect of the granules was little in the other three pesticides of which the water solubility was higher than of KC-7079(21 ppm). The granule made of ethyl cellulose did not disintegrate even at $5g\;kg^{-1}$ of ethyl cellulose. With the increase of ethyl cellulose content and the decrease of active ingredient in the granules, the sustaining effect of the granules on releasing acitive ingredient was increased. The lower the water solubility of pesticide was, the release rate tended to be sustained except perfluidone.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.2
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• pp.1-8
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• 2018

Levee breaches can result from flooding due to torrential rainfalls, which are linked with recent abnormal climates and the aging of river levees. Breaches have caused enormous property damage and human casualties in lowland areas. Overtopping was found to be the cause for approximately 40% of all cases of breach. In this study, the reasons and mechanisms behind levee breaches were analyzed using hydraulic model testing. The overtopping stability and time delay effect of breaches were assessed for levees made with a new environmentally friendly substance. Image analysis revealed that the total breach time of the levees made with the new substance was about 2.25 times greater than that of an earthen levee. The initial breach rate of a general earthen levee was about 1.43 times higher than that of levees covered with the new substance, and the body collapsed rapidly. The breach mechanisms of levees covered with the new substance were completely different, and it is possible to prevent rapid breaches by mitigation of the breach speed on the slope by resisting overtopping.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.6 no.4
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• pp.258-266
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• 2019

This study was conducted to apply natural river technologies to levees and examine the results. The new eco-friendly bio-polymer was applied, a combination of eco-friendly biopolymers and soil, to levee slope to enhance durability and eco-friendliness and to establish reinforcement measures against unstable levees due to overtopping. A semi-prototype levee of 1 m in height, 3 m in width, with a 1:2 slope and 5 m length, was constructed at the Andong River Experiment Center. The bio-soil mixed with the biopolymer and the soil at an appropriate ratio was treated with a 5 cm thickness on the surface of levee to perform the stability evaluation according to overtopping. Using the pixel-based analysis technique using the image analysis program, the breached area of levee slope was calculated over time. As a result, the time for complete decay occurs more than 12 times than that of ordinary soil levee. Therefore, when the new substance is applied to the surface of levee, the decay delay effect appears to be high.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.96-96
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• 2016

최근 들어 지구온난화 등의 환경적 요인과 지역별 온도차 등으로 인해 국지성 호우가 빈발하고 있다. 많은 양의 폭우가 좁은 지역에 집중적으로 비를 뿌리는 국지성 호우는 저지대 침수와 범람, 산사태, 축대 붕괴 등의 위험성 등을 증가시키며, 특히 도시지역은 개발로 인한 지표면의 포장 등 자연공간이 감소하여 개발 전 지표면의 유역 내 저류 및 지연효과가 현저히 감소하고 있다. 시가지의 확대와 도로포장 등 유역 내 불투수층의 증가로 홍수유출량과 첨두유출량이 점차 증가하고 있고 이러한 국지성 호우에 의한 피해는 점점 다양해지고 대형화 되고 있으며, 버스정류장 한 두개 정도의 거리에서도 호우형태가 크게 달라지고 있다. 하지만 영동지방의 경우 1개의 관측소가 $834.4km^2$, 낙동강 유역의 경우 $126.8km^2$로 간헐적으로 분포되어 있다. 많은 양의 폭우가 좁은 지역에 집중적으로 비를 뿌리는 국지성 호우를 관측하기 위해서는 고밀도의 면적강우량 산정이 필요하다. 본 연구에서는 차량용 강우센서를 이용하여 W-S-R 관계식을 개발하였으며, 대상지역인 삼척시내를 대상으로 면적강우량을 산정 하였으며, 실제 관측 면적강우량과의 비교를 통해 차량용 강우 센서를 이용하여 생산된 면적강우량의 효용성을 검토하였다.