• 한국수자원학회논문집
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• 제45권6호
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• pp.583-596
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• 2012

호안은 제방을 보호하기 위하여 제방법면에 설치되는 구조물로써, 국내 외 설계기준에 의하여 호안을 설계할 때, 하상과 호안법면에서의 최대 소류력을 산정하여 제방 사면에 평균적인 개념으로 적용하고 있다. 제방 사면의 허용소류력을 산정하는 경우에는 비점착성 토사를 기준으로 사면의 흘러내림을 고려하지만, 본 연구에서는 0 < ${\Phi}$ < $90^{\circ}$ 의 경사를 갖는 점착성 제방 단면의 구간별 소류력 공식을 제안하였으며, 호안의 식생밀도와 공법 재료 변화에 따른 허용소류력을 산정하였다. 구간별 소류력을 산정하기 위하여 길이 20m, 폭 2m의 개수로를 설치하였고, 유량 조건을 변화하면서 수리모형실험을 수행하였다. 제방 사면의 구간별 허용소류력을 산정한 결과 호안 재료 변화에 따라서는 조도가 큰 공법의 허용소류력이 가장 크게 산정되었으며, 식생밀도에 의한 영향으로는 식생이 있는 경우 저항에 의하여 허용소류력이 증가되었지만, 밀도변화에 의하여는 큰 차이가 나타나지 않았다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권2호
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• pp.137-147
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• 2008

본 논문은 호안용 매트리스내 채움재의 한계_허용 전단응력을 제시하였다. 먼저, 매트리스가 설치된 수로에서 유수력이 작용할 때 각 지점에 대한 유효전단응력을 산정하였다. 다음으로, 입자들의 한계운동을 결정하는데 주로 사용되는 Shields 계수와 전단응력을 이용한 채움재의 평균입경을 산정하였다. 마지막으로, 산정된 각 인자들을 근거로 철망내 개별 암석의 안정조건을 만족시키는 한계_허용 전단응력의 범위를 결정하였다. 또한 매트리스와 사석의 비교를 통해 매트리스의 거동에 관한 안정성을 규명하면서 안정적인 수리구조물임을 입증하였다. 따라서 동일 한계전단 응력에 대한 소요 평균입경은 사석이 매트리스보다 대략 3배 정도 더 크다. 이와 반대로 동일 크기의 암석이 주어질 때 매트리스는 사석보다 3배 정도 더 큰 전단응력에도 저항할 수 있는 것으로 분석되었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제1권1호
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• pp.29-38
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• 2014

본 연구는 식생호안의 안정성 평가에 중요한 인자인 식생 근모량에 따른 식생호안의 전단강도와 침식특성을 분석하였다. 식생호안의 평균근모량은 자체 제작한 채취기를 이용하여 측정하였다. 본 연구에서 사용된 식생은 식생호안에서 다소 우점종인 달뿌리풀이다. 흐름 특성별 실험결과 근모량이 증가함에 따라 토양의 전단강도가 증가함을 확인하였고, 아울러 근모량의 증가에 따라 침식율은 지수함수적으로 감소함을 확인하였다. 식생토양의 전단강도가 증가함에 따라 침식율이 지수함수적으로 감소되어 근모량에 기인한 전단강도의 증가는 침식 저항능력의 증가를 가져왔다. 아울러 근모량에 따른 전단강도와 침식율의 상관분을 실시하여 높은 상관계수를 가진 식을 제시하였다. 식생을 가진 호안의 수리적 안정성에는 근모량의 증가에 의한 전단강도와 유수의 특성인 Froude수에 지배적임을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.2868-2875
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• 2015

개수로의 흐름 특성을 결정짓는 중요한 요소 중 하나는 흐름의 저항을 나타내는 마찰속도와 마찰계수이다. 하지만 개수로 흐름에서는 그 중요성에도 불구하고 자유수면과 단면의 복잡함, 다양한 수리변수들에 의해서 완벽한 해석이 매우 어렵다. 마찰계수에 대한 연구는 경험적 실험결과에 의존하고 있으므로 손쉬운 적용이 쉽지 않다. 따라서 본 연구에서는 엔트로피 개념을 활용하여 새로운 마찰계수 산정 공식을 제안하고 공식의 정확성을 증명하기 위해서 사다리꼴과 사각단면을 가진 개수로 실험 자료를 사용하였다. 본 공식의 장점은 무엇보다도 개수로에서 정확한 값을 알기 어려운 에너지 경사 항을 사용하지 않는 것에 있다. 그리고 이론적 배경을 바탕으로 높은 정확성을 가진 마찰계수 f의 산정이 가능함을 보여주었다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권5호
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• pp.359-364
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• 2012

장대형 수평집수관은 내부에서 축방향 흐름에 대한 마찰저항으로 인해 우물효율이 낮아지므로 이를 방지하기 위하여 다직경 수평집수관을 제안하였고, 그 효능을 평가하기 위해 실험실 규모의 모래통 실험을 수행하였다. 실험에서는 다직경과 여러 직경의 단직경 집수관에 대해 산출유량을 달리하면서 집수관에서의 수두분포를 파악하였으며, 이를 통해서 집수관의 효능을 평가하였다. 연구결과 다직경 집수관은 단직경에 비해 재료비가 1/3 이상 절감되면서도 그 산출유량은 최대직경의 단직경 집수관의 93% 이상이어서 그 효능이 우수함을 알 수 있었다. 또한, 출구유속이 약 0.8 m/sec 이상에서는 수평집수관의 수두분포가 왜곡되어 수리학적으로 비효율적인 수평우물임을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권3호
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• pp.167-179
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• 2020

최근 바이오폴리머 소재를 이용하여 자연 흙의 강도와 식생의 생장을 증진하는 새로운 제방 소재가 개발되었다. 본 연구에서는 바이오폴리머 혼합토를 친환경 제방 재료로 활용하기 위해 혼합토로 조성된 식생 매트의 한계 소류력을 평가하였다. 혼합토는 베타글루칸을 주재료로 모래와 황토를 혼합하여 조성하였다. 실규모 시험체를 제작하여 혼합토를 3 cm 도포하였으며 식생과 매트를 이용하여 4개의 시험체를 제작하였다. 실규모 실험에 의해 손상과 토양유실을 관측하여 한계 소류력을 결정하였다. 식생 호안의 특성상 식생의 피복도에 따라 영향을 받기는 하지만 식생이 활착된 경우 개략적으로 한계소류력 42 N/㎡, 한계유속 4 m/sec을 실험을 통해 확인하였다. 또한 매트공법이 적용된 경우에는 뿌리와 매트의 결합으로 침식저항성이 강화됨을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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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.

• 농업생명과학연구
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• 제50권2호
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• pp.73-82
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• 2016

본 연구에서는 내건성 식물 선발을 위한 최적 인자를 구명하고, 이들 내건성 식물들의 생장특성을 조사하였다. 건조저항인자에 대한 나머지 건조저항일(RD), 엽면적(LD), 단위증산량(UTR), 상대함수량(RWC), 상대수분손실량(RWL), 엽면적(LA), 기공수(SN) 및 기공면적(SA) 등 6개 인자들을 비교한 결과 상대수분손실량과 단위증산량이 건조저항일에 많은 영향을 주는 것으로 나타났다. PCA분석 결과 SA, LA, RD는 한그룹으로 RWC와 SN은 다른 한 그룹으로 구분되었고, UTR은 SA, LA와, RWL은 RWC와 SN과 음의 상관을 보였다. 상기 결과를 종합하여 느릅나무, 도깨비바늘, 뚝갈, 매듭풀, 새, 더위지기, 맑은대쑥, 독말풀, 긴담배풀, 소리쟁이, 비수리, 장구채, 개기장, 도깨비가지를 내건성 식물 종으로 선발하였고, 이들에 대한 생장시험을 수행하였다. 절토사면지에서 내건성 식물의 줄기생장은 식물 종간에 약간의 차이를 보였는데, 줄기생장과 잎의 수는 느릅나무를 제외하고 폿트에서는 차이를 보이지 않았다. 그러나 절토사면지에서 내건성 식물 뿌리 생장과 T/R율은 폿트생장과 큰 차이를 보였고, 특히 T/R율은 폿트묘보다 월등히 낮았다. 이 결과로 보아 선발된 내건성 식물은 절토사면지와 같이 척박한 토양에서도 잘 적응할 것으로 나타나 내건성 식물의 육종 등에 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.19-32
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• 2018

심해저 지반에서 가스하이드레이트를 추출하는 경우 diatom과 같은 미세 입자 이동으로 인하여 해저 사면파괴 및 생산성 저하가 발생할 수 있으므로, 미세 입자 이동과 동반한 해저 지반특성 변화에 대한 연구가 요구된다. 본 연구에서는, 모래 지반에 대하여 투수가 발생할 시 미세 diatom 입자 이동으로 인한 지반의 수리 특성 변화를 평가하고자 하였다. 우선 동해 울릉분지 가스하이드레이트 퇴적층을 모사하기 위하여 주문진 표준사와 diatom 혼합 시료를 부피비에 따라 15개의 시료로 조성 및 변수위 투수실험을 수행하였다. 또한 diatom 부피비 50% 및 0%인 교호층 시료의 상 하부 수압차를 3kPa, 6kPa, 9kPa로 조정하여 정수위 투수실험을 수행함으로써 미세 diatom 입자 이동을 모사하고 입자이동 구간에서의 투수계수 및 전기비저항을 측정하였다. 변수위 투수 실험 결과, diatom의 부피비가 증가할수록 시료의 투수계수가 감소하였고, 투수계수 감소 곡선은 diatom 부피비가 10% 이하일 때보다 10%~50% 구간에서 기울기가 완만해 졌으며, diatom 부피비가 50%이상일 때 다시 기울기가 증가하였다. 정수위 투수 실험 결과, diatom이 이동하여 diatom 입자 이동 구간의 투수계수는 감소하고 전기비저항은 증가하였다. 본 연구는 미세 입자 이동이 교호층 지반의 투수계수를 감소시키며, 투수계수와 전기비저항의 반비례관계를 바탕으로 미세 입자 이동으로 인한 혼합시료의 거동을 예측할 수 있음을 보여준다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권4호
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• pp.33-44
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• 2005

국내 수리지질환경에 적합한 다양한 방법론적 접근을 통해 균열암반에서의 지하수 유동 특성을 해석하기 위하여 금산군 남이면 남이자연휴양림 내 연구지역에서 시험시추공 5개(BH-1, -2, -3, -4, -5)를 대상으로 연구를 수행하였다. 연구지역의 균열발달 특성을 파악하기 위한 기초조사로서 광역 선구조선 분포를 분석한 결과 북서-남동 방향의 연장 성이 좋은 구조선들이 우세하게 분포하는데, 이 영향으로 남북방향으로 배열된 시추공들 사이에 파쇄대의 발달과 연 결성이 좋다. 현장 지질조사, 시추코아 로깅, 물리검층, 전기비저항 토모그래피, 열추적자시험, 유향 유속검층을 통해 각 시추공에 대한 파쇄대 특성 및 시추공 간의 투수성과 상호 연결성을 해석하였다. 시추공 간의 파쇄대 연결성음 분석한 결과 주입정인 BH-1 호공과 BH-2, BH-3은 연결성이 매우 나쁜 반면에 BH-1, BH-4, BH-5 호공은 연결성 이 매우 좋다. 특히, BH-1 호공과 BH-5 호공의 수리적 연결성을 파악하기 위하여 BH-1에서 양수하고 BH-5에서 측정한 경우 심도 12 m 지점에서 강한 지하수의 유출이 있으며 이 외의 지점에서는 부분적인 지하수의 유출업이 있다. 주된 지하수 유입은 심도 65 m와 70 m 지점에서 발생하는 것으로 나타났다. 반면에 BH-5에서 양수하고 BH-1에서 측정한 경우에는 심도 17 m 지점에서 시추공으로부터 강하게 지하수의 유출이 발생하고 있음이 확인되었고, 이외에 70 m 지점에서도 유출이 일어나고 있다. 또한 투수성을 가지는 균열대 중 공간 상호 연결성을 가지는 것으로 확인된 것은 BH-1의 경우 15 m, 67 m, 71 m 지점이며, BH-5는 15 m, 17 m, 22 m, 72 m, 83 m 심도의 균열 혹은 균열대에서 BH-1과 상호 연결성이 있다.