• 지질공학
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• 제21권1호
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• pp.25-34
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• 2011

본 연구에서는 도로시공을 위한 사면절개시 발생된 산사태 현장을 대상으로 강우시 침투를 고려한 사면안정해석 방법을 적용하였다. 강우시 침투를 고려한 사면안정해석법은 크게 세가지로 구분할 수 있다. 첫 번째는 지반내 습윤전선이 하강을 고려하여 해석하는 방법, 두 번째는 지반내 지하수위의 상승을 고려하여 해석하는 방법, 그리고 세 번째는 지반내 습윤전선 하강 및 지하수위 상승을 고려하여 해석하는 방법이다. Bishop의 간편법을 이용하여 해석한 결과, 강우시 습윤전선 하강으로 인한 사면안전율 감소가 지하수위 상승으로 인한 사면안전율 감소보다 빠르게 진행됨을 알 수 있다. 또한, 습윤전선 하강 및 지하수위 상승이 동시에 일어날 경우 사면안전율은 매우 급속하게 감소함을 알 수 있다. 따라서, 강우시 사면안정해석법은 지반내 지하수위 상승과 습윤전선 하강을 동시에 고려하여 해석하는 것이 보다 바람직하다.

• 지질공학
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• 제25권1호
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• pp.57-66
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• 2015

부산 임기광산의 광산폐기물 적치사면을 대상으로 강우에 따른 사면의 침투해석과 안정해석을 연계하여 수행하였다. 광산폐기물 적치사면의 경사는 40-45°로써 비교적 급한 편이고, 암반층 상부의 광산폐기물은 약 7-8 m의 두께로 존재하며, 지하수위는 지표면으로부터 약 6.6 m 깊이에 위치하고 있다. 현장에서 채취한 시료를 대상으로 각종 실내시험을 수행하여 강우 시 침투거동 및 사면안정해석을 위한 입력자료를 선정하였다. SEEP/W를 이용하여 다양한 강우강도 조건에서 침투해석을 수행한 결과 강우지속시간이 길어짐에 따라 습윤전선은 하강함을 알 수 있다. 강우강도가 50 mm/hr 이상 이고 강우지속시간이 24시간 이상인 경우 침윤전선은 사면의 하단부에서 지하수위와 만나게 되므로 토층 전체가 포화됨을 알 수 있다. 침투해석결과를 연동하여 SLOPE/W를 이용하여 사면안정해석을 수행한 결과 강우침투로 인한 침윤전선이 하강함에 따라 사면안전율은 낮아짐을 알 수 있다. 강우가 5-6시간 지속적으로 발생된 이후 사면안전율은 급격하게 낮아지며, 이후 사면안전율이 미소하게 회복되다가 수렴한다. 사면안전율이 급격하게 낮아지는 이유는 강우로 인한 임계 활동면과 침윤전선의 깊이가 유사하여 해당깊이까지 간극수압이 증가되고 모관흡수력이 감소되었기 때문이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.751-762
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• 1999

본 연구에서는 천이상태의 비포화 오염원 이송확산 특성을 분석하기 위하여 토양의 물리, 화확적 특성을 알고 있는 두 종류의 현장토양(SUS,KUS)을 이용하여 1차원 실내실험을 수행하였는데, 천이상태의 토양내 함수량과 오염원의 농도를 측정하기 위하여 본 연구에서 개발한 TDR을 이용한 농도측정법을 이용하였으며, 질량평형을 이용하여 측정방법의 정도도 분석하였다. 실험결과에 의하면 급격한 습윤전선의 전진에 따른 종형의 함수량 변화를 관측할 수 있었고, 이때 오염원의 이송확산은 습윤전선을 추월하지 않으면서 농도 천이구간의 중심점으로부터 전방영역의 농도분포가 습윤전선에서의 함수량 분포와 유사한 종형을 이루고 있음을 관측할 수 있었다. 본 연구에서 제안한 측정법을 적용한 결과 함수량이 0.15이상일 경우 매우 좋은 결과를 보였으며, 측정오차를 검토한 결과 10%이하의 오차율을 보였다. 따라서 본 논문에서 개발된 천이상태의 오염원 농도 측정법은 기존의 방법에 비하여 정확하고 적용이 용이한 측정방법으로 판단된다. 수치모형 HYDRUS를 수행한 수치결과와 실험결과를 비교하였는데, 비포화 흐름특성은 실험결과와 수치결과가 일치하고 있으나, 오염원 이송확산 특성은 수치결과가 실험결과를 더 많이 확산되는 경향을 보였다. 따라서 수치모형을 현장에 적용할 경우 수치모형에 적용할 확산지수는 BTC 실험을 통하여 측정한 확산지수, 수차확산, 흡착계수, 적용영역의 크기 등을 고려하여 결정하여야 할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.71-78
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• 2012

본 연구에서는 실내 강우침투실험을 통하여 강우강도에 따른 지반 내 침투속도를 산정하였으며, 침투특성을 분석하여 보았다. 또한 수치해석을 이용한 해석결과와 비교 검증을 수행하였으며, 시간에 따른 간극수압과 포화도 그리고 유출속도의 변화는 대체로 잘 일치함을 보였다. 강우강도에 따른 침투속도는 실내실험과 수치해석에서 선형적으로 증가하는 경향을 나타냈으며, 강우강도가 지반의 포화투수계수에 근접시 침투속도가 급격히 증가하였다. 또한 강우 침투시 습윤전선의 상부는 부분적으로 포화되어 침투하는 경향을 보였다. 따라서 실제 지반에서 습윤전선은 비교적 빠르게 진행하여 사면의 불안정을 초래할 것으로 판단된다.

• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 한국지구과학회 2010년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.92-94
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• 2010

최근 대류권과 성층권 사이에서 매우 빠른 속도로 부는 제트류(jet stream)가 장마 전선에 유입되면서 다량의 수증기 공급으로 인한 집중호우의 발생빈도가 증가하고 있다. 집중 호우는 상, 하층 제트류 사이에서 주로 발생하며, 상층 제트류는 제트류의 남쪽과 하층에서 상승기류를 유발하는 역할을 하고 하층 제트류는 남쪽 및 남서쪽에서 따뜻하고 습윤한 공기를 북쪽 및 북동쪽으로 수송하는 중요한 역할을 한다. 상, 하층 제트류가 교차되거나 근접할수록 상하층의 온위차가 커지고, 연직시어도 증가되며, 또한 두 제트류가 중첩되는 경우에는 2차 순환이 강화되어 호우가능성이 높아진다. 한반도의 경우는 지리적으로 경압성이 강한 동아시아에 위치하여 전반적으로 잘 구조화된 하층제트를 형성하여 호우의 제반 여건을 형성하므로, 하층제트의 영향에 직접적으로 관계한 집중호우의 사례를 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1998년도 학술발표회 논문집
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• pp.395-403
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• 1998

오염원의 이송확산에 관한 많은 연구들이 수행되어 왔으나 특히 비포화 영역에서 오염원 이송확산을 측정하는 것은 매우 어려운 것으로 알려지고 있다. 비포화 토양에서의 오염원 이송확산은 매질의 함수량 변화에 영향을 받기 때문에 오염원 거동특성을 이해하려면 비포화 흐름 분석을 선행한 후 오염원의 이송확산 특성을 분석하여야 한다. 본 연구에서는 비포화 영역에서의 오염원 이송특성을 분석하기 위하여 TDR(Time Domain Reflectometry)을 이용하여 비포화 흐름 및 오염원 이송을 측정하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 TDR을 이용하여 오염원 이송을 측정하는 방법을 개발하였으며, 이 방법을 이용하여 1차원의 토양기둥시료에서 비포화 흐름 및 오염원 이송확산에 관한 실험을 수행하고 수치모형을 적용함으로써 비포화 영역에서 오염원의 이송확산에 관한 거동특성을 규명하였다. 본 연구에서는 두 종류의 국내 토양시료(SUS, KUS)를 사용하였는데, 토양의 물리적 특성을 예비실험을 통하여 규명한 후 토양기둥시료를 이용한 본실험을 수행하였다. 비포화 천이흐름하의 오염원 이송확산 실험에서는 급격한 습윤전선의 전진에 따른 종형의 함수량변화를 관측할 수 있었고, 이때 오염원의 농도는 함수량의 천이구간의 중심점으로부터 전방영역의 농도분포가 습윤전선에서의 함수량 분포와 유사한 종형을 이루고 있음을 관측할 수 있었다. 비포화 정상흐름하의 오염원 이송확산 실험에서는 오염원이 이송하며 농도 천이구간이 확장되어지는 전형적인 형태를 보였다. 또한 예비실험에서 측정한 매개변수를 입력자료로하여 수행한 수치결과와 실험결과를 비교하였는데 비포화 흐름특성은 실험결과와 수치결과가 정량적으로 일치하는 경향을 보였으나, 오염원 이송확산 특성은 정량적으로 수치결과가 실험결과보다 더 많이 확산되는 경향을 보였다. 따라서 수치모형을 현장에 적용할 경우 확산지수 결정에 주의하여야 할 것으로 판단된다. 즉, 수치모형에 적용할 확산지수는 BTC 실험을 통하여 측정한 확산지수, 수치확산, 흡착계수, 적용영역의 크기 등을 고려하여 결정하여야 한다. 특히 본 논문에서는 TDR을 이용하여 최초로 천이상태의 함수량과 오염원 농도를 측정하였는데 이를 위하여 전기전도도와 함수량관계를 추정하는 식을 제안하였으며, 전기전도도와 토양수 농도, 전기전도도와 함수량의 관계를 이용한 천이상태의 오염원 농도 측정방법을 개발하였다. 특히 제안식에서는 한계함수량의 개념을 도입하여 전기전도도와 함수량관계를 추정하므로 추정식의 실험값 반영 정도를 증가시켰다. 본 연구에서 제안된 식을 이용하여 추정된 전기전도도와 함수량관계는 다른 제안식에 비하여 개선된 결과를 보여 주었고, 본 연구에서 개발한 오염원 농도 측정법을 이용하여 측정한 결과 함수량이 0.15이하에서는 측정오차가 크지만 함수량이 0.15이상일 경우 매우 좋은 결과를 보였는데 질량평형을 검토한 결과 약 5-10%의 오차율을 보였다. 따라서 본 논문에서 개발된 천이상태의 오염원 농도측정법은 용존 오염물질의 이송에 관한 정확한 실험을 제공할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.1137-1143
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• 1994

비포화 흐름에서 모세관 이력현상의 영향을 살펴보기 위하여 선행강우가 존재하는 지표면 경계조건하에서 이력현상을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우에 대하여 종속변수가 모세관 압력수두인 Richards식을 수치해석하여 습윤전선의 전진 경향, 함수량 재분포현상, 침투율, 누가침투량 등을 비교 검토하였다. 비포화 흐름을 해석할 때 모세관 이력현상의 영향은 무시되어질 수 없고, 보다 정확한 비포화흐름의 해석은 이력현상을 고려함으로써 얻어질 수 있다. 만약 비포화 흐름을 해석할 때 이력현상을 고려할 수 없다면, 주마름곡선보다 주젖음곡선을 사용하는 것이 바람직하다.

• 대한토목학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.53-61
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• 1983

침투능을 계산하기 위한 공식으로서 Green-Ampt 공식은 식의 간편성과 정확성으로 인하여 많은 연구의 대상이 되어왔다. 그러나 이 공식의 변수인 습윤전선(Wetting Front)에서의 모세관 압력수두항은 연구자에 따라 해석이 많이 다르다. 침투능해석을 위하여 2개 유체의 흐름방정식의 해는 Green-Ampt 공식과 같은 형태를 가지므로서 Green-Ampt 공식의 모세관 압력 수두항을 결정할 수 있게 되었다. 이러한 2개 유체 해석에 의한 침투능 산정공식의 유도는 1개층으로만 구성되어 있는 경우에 이루어 졌으나 특성이 각각 다른 여러 층의 흙으로 구성 되어 있는 경우에는 아직 이루어진 바 없다. 본 논문에서는 이러한 2개 유체의 흐름 해석에 의하여 여러층의 흙인 경우 침투능 산정공식을 유도하였다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제6권1호
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• pp.23-32
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• 1999

Richards 방정식(RE) 해를 구하는 새로운 수치해석적인 방법으로 해적응격자(SAG)법을 개발하였다. SAG 법은 격자생성법을 이용하여 해의 구배가 큰 영역에 더 많은 수의 격자가 밀집되도록 일정한 수의 격자를 자동으로 재분배한다. 이 방법은 좌표변환기법을 이용하여 지배방정식인 RE를 새로운 좌표에서의 RE로 변환하고 유한차분법을 적용하여 방정식의 해를 구한다. 이때 격자점들의 이동은 변환된 RE에 수식으로 반영되기 때문에 고정된 격자점 을 갖는 변환된 영역에서는 해를 구하는 과정에서 내삽법이 불필요하게 된다. 따라서 SAG법은 불포화대에서의 지하수 침투과정을 모사할 때 습윤전선의 이동과 관련하여 발생하는 수치해석적 난제를 크게 개선할 수 있는 방법이다. SAG법과 고정격자를 이용하는 기존의 수정 Picard법을 비교하기 위하여 1차원 침투문제에 대한 수치실험을 실시하였다. 41개의 격자점을 이용한 SAG법은 201점의 고정격자법과 비교하였을 때, 해의 정확도에서는 비슷한 값을 보였으며 계산시간은 반으로 줄어들었다. SAG해의 질량평형과 수렴도는 시간간격 ($\Delta$t)과 해적응 격자생성에 사용된 가중모수 (${\gamma}$)에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 따라서 SAG법을 이용하여 질량보존적이며 동시에 수렴하는 해를 구하기 위해서는 $\Delta$t와 ${\gamma}$를 자동으로 재조정하는 과정이 요구되며, 이러한 과정은 계산시간을 증가시키는 요인으로 작용할수도 있을 것이다. 본 연구에서 제시된 방법은 특별히 시간에 따른 전선의 이동을 다루는 불포화 유동 및 오염물 거동 문제에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.699-708
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• 1997

3차원 추계학적 방법을 사용하여 성층화된 흙에서 유효 비포화투수계수를 유도하였다. 성층화된 흙의 상관길이는 차이가 있기 때문에 추계학식이 단순화되면서 유효 비포화투수계수에 대한 일반식을 해석적으로 유도할 수 있게 된다. 또한 평균흐름이 특정한 범위(습윤전선, 젖음과정, 마름과정)에서 유효한 단순화된 점근식을 유도하였다. 예증으로 이론적인 결과를 가상 점토에 적용하였다. 그 결과 유효 비포화투수계수는 거시적인 이력현상을 나타냄을 알 수 있었다. 거시적인 이력현상이란 미시적인 미력현상이라기 보다는 오히려 흙의 공간적인 변동으로 인하여 발생하는 것이다. 또한 유효 비포와투수계수는 흙의 비균질성을 무시한 경우보다 비균질성을 고려한 경우에서 크게 나타났다.