• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권2호
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• pp.35-46
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• 2020

본 연구는 제방모형의 사면 경사에 따른 가속도 증폭특성을 분석하기 위하여 진동대 실험을 수행하였으며, 경계조건의 영향을 최소화할 수 있는 연성토조를 활용하였다. 제방모형의 수직 대 수평 경사는 각각 1:1, 1:1.5, 1:2로 설정되었으며, 위치에 따른 지반증폭을 계측하기 위하여 12개의 가속도계가 축소모형 내부에 매설되었다. 주파수에 따른 지반의 응답을 파악하기 위하여 축소모형에는 다양한 주파수 특성을 갖는 지진동이 가진되었다. 실험 결과, 사면의 경사가 클수록 지반증폭이 더 커짐을 실험적으로 확인하였다. 또한, 본 연구에서 활용된 실험 시스템의 신뢰성을 검토하기 위하여 1차원 지반응답해석 결과와 수평지반 모형에서의 실험 결과를 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.481-481
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• 2023

제방은 홍수로부터 주변 주거지와 농경지를 보호하는 가장 전통적이고 기본적인 구조물이다. 개발된 제방보강기술은 파이오폴리머와 골재를 혼합하여 제방표면을 강화하여 월류 등으로 인한 제방붕괴를 대응할 수 있는 친환경 제방보강기술로 제방의 세굴 및 붕괴 등을 억제하는 목적이 있다. 개발 기술은 하천호안 사면 및 제방을 안전하게 보호하기 위한 기술로 치수방재사업과 자연재해 영향을 저감시키는 사업에 활용가능하며 시공성이 수월하여 월류파괴에 대한 대응 기술로 적용이 용이하다. 개발된 기술을 현장에 적용하기 위해서는 기술의 안전성을 확보해야 하므로 현장시범사업 등 실제 적용에 대한 연구가 필요하다. 하지만 월류 파괴는 현장에서 시범사업을 수행할 수 없으므로 본 연구에서는 실규모 실험을 통해 현장 적용성 연구를 수행하였다. 실규모 실험은 안동에 위치한 하천실험센터에서 수행하였으며, 인위적인 월류를 통하여 제방 세굴 및 붕괴 상황을 검토하였다. 실험결과 대조조건으로 식생 제방의 경우 25분경에 붕괴되었고, 개발 기술은 월류 발생 후 2시간 동안 제내지 경사면에서 균열이 발생하지 않았다. 개발기술이 월류파괴에 대해 대응 가능하고 붕괴를 억제할 수 있는 기술로의 실증 결과를 파악 할 수 있었다.

• 한국섬유공학회:학술대회논문집
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• 한국섬유공학회 1998년도 가을 학술발표회논문집
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• pp.348-351
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• 1998

토목 및 건설용으로 사용되는 토목섬유 중 지오그리드는 경사와 위사 방향으로 10~100mm 크기의 aperture가 형성된 격자 구조를 갖는 것을 지칭하며 1980년대에 개발되어 토목공사에 적용되어 왔으며, 강도가 요구되는 방향으로 높은 인장강도를 지님으로써 도로의 기초 지반과 포장층의 보강, 제방과 사면의 보강 및 보강토 옹벽공사용 둥에 사용되고 있다. (중략)

• 한국도로학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.109-118
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• 2008

본 연구에서는 현재 실존하는 제방을 대상으로 제방겸용도로 건설에 따른 안정성의 변화를 살펴보기 위해 건설단계별로 도로건설을 위한 성토 후, 겸용도로 건설 후 도로를 주행하는 차량에 의한 교통하중이 재하될 경우로 구분하여 안정성 변화를 분석하였다. 연구결과 겸용도로 건설을 위한 성토 후와 교통하중(DB-24)을 적용하였을 경우 모두 일반적인 안전율 기준인 1.3을 상회하고 있어 겸용도로 건설에 따른 제방의 안전은 확보되는 것으로 분석되어 제방겸용도로의 건설은 부지 확보 비용 절감을 위해 건설이 가능할 것으로 판단된다. 그러나 겸용도로의 건설로 인해 제방의 안전율 감소 현상이 발생하기 때문에 안정성에 대한 사전 검토가 충분히 이루어져야 할 것이다. 특히 안전율 감소가 가장 큰 경우는 비정상류 상태의 수위상승의 경우로 분석되어 하천제방과 같이 수위변화가 빈번한 경우에는 비정상류 해석으로 설계하는 것이 바람직하며 제내지의 사면경사는 기존제방과 동일한 1:2의 경사를 유지하도록 설계하는 것이 필요할 것으로 판단된다. 또한, 교통하중에 의한 안전율 감소현상도 발생하는 것으로 분석되어 겸용도로 건설 후 주행차량의 하중제한 등 유지 관리에도 지속적인 관심을 기울여야 할 것으로 판단된다.

• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.85-85
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• 2019

하천시설물 설계, 시공 및 관리에 있어서 구성재료의 보호능력에 따라 예상하지 못한 조건에서 쉽게 파손될 수 있다. 이러한 영향은 하천환경의 변화를 야기시킬 수 있다. 제방 표면 재료는 제외 비탈면의 침식 방지를 목적으로 사용되는 재료로 주로 호안블록. 식생 매트, 사석, 돌망태, 식생등이 주로 사용되고 있다. 국내에서는 2000년대 이전에는 자연 흙사면의 식생, 돌망태, 단순 돌기형 콘크리트 블록 등이 주로 사용되었으며 2000년대 이후에는 하천환경을 고려하여 식생의 생장이 가능한 친환경 호안 블록 및 식생 매트의 적용이 일반적으로 시공되고 있다. 제방의 수리적 설계를 위해서는 재료 표면의 수리 특성, 즉, 조도계수 및 한계 유속, 한계 소류력이 제시되어야 하는데 이는 실험을 통해서 결정되어야 한다. 때문에 본 연구에서는 자연형 하상재료를 이용하여 바이오 폴리머 첨가시 증가하는 방어능력에 대한 향상도를 평가하는 실험적 평가 방법을 제안하기위해 홍수시 수리조건을 반영하여 상류에서부터 사류까지 다양한 유속범위에 따른 세굴 및 침식에 대한 실험을 진행하였다. 본 연구에서는 자연하천과 유사한 조건의 경사를 가지는 경사수로에서 실험연구를 통해 제방재료의 안정성 평가방법을 개발하였고, 안정성 평가를 위한 실험진행은 기 개발된 바닥응력을 직접측정하는 장치와 PIV시스템을 이용하여 수리특성을 측정하였다.(Park J.H. et al. 2016, Flow Measurment and instrumentation.) 기존 문헌에서 제시되었던 측정 장치를 이용하여 바이오폴리머의 첨가에 유무에 따라 세굴에 대한 방어능력의 향상정도를 측정하고자 세굴 및 침식에 대한 평가 방법을 제시하고 있다.

• 천문학회보
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• 제43권1호
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• pp.72.4-73
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• 2018

북극 스발바르의 사면 지형에는 걸리가 발달되어 있다. 이러한 걸리는, 그 성인에는 여러 의견이 있으나, 화성에도 중고위도를 중심으로 다수 분포한다. 화성의 걸리는 2000년대에 들어 비로소 본격적으로 규명되고 있으나, 지형적 특성으로 인한 탐사의 한계로 지구에 분포하는 유사지형을 통한 비교 연구가 일반적이다(Costard, et al. 2007 등). 이 연구에서는 스발바르의 주도 롱이어비엔에서 UAV을 이용하여 획득한 DEM으로 스발바르 걸리를 측량하고, 이를 화성 중위도의 테라 사이메리아, 테라 시레넘, 노아 키스 테라에 분포하는 걸리와 비교하였다. Longyearbreen 빙하 전방에 위치한 사면을 UAV로 촬영하고, 이를 SfM-MVS(Structure from Motion & MultiView Stereo) 기법으로 3차원 점군 모델과 고해상도 DEM을 제작하여 분석하였다. 화성의 경우 MRO궤도 탐사선이 촬영한 HiRise DTM을 이용하여 분석하였다. 두 걸리는 기후와 지질 조건에 차이가 있음에도 불구하고 유사한 패턴을 보였다. 특히 테라 사이메리아에 위치한 걸리와 롱이어비엔 북사면의 걸리는 기준거리, 단면적, 폭, 경사, 제방 두께 등에서 상당한 정량적 유사관계가 있었다. 이는 두 행성의 걸리가 유사한 성인 및 형성 프로세스를 거쳤을 가능성을 시사한다. 측량 기법과 UAV 의 안정성을 개선시키면 지형 모델의 품질 향상 및 극지에서의 UAV 운용이 용이해질 것으로 기대된다. 또한 스발바르의 기후 요소 및 물리량 적용은 향후 화성 지형연구에도 응용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권6호
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• pp.569-581
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• 2012

하천 제방은 홍수 시 유수를 원활하게 소통시키고 제내지를 보호하기 위해 하천을 따라 축조한 시설이다. 하지만 이러한 제방도 침투로 인해 제내지측 사면에 포화표면이 지속적으로 발생하게 되면, 제방은 파괴될 수 있다. 제체 침투에 의해 발생되는 침윤선은 적절한 배수 체계를 이용하여 강하될 수 있다. 본 연구의 목적은 제내지 비탈 끝에 설치되는 배수공을 통한 침투조절의 효과를 제시하고, 각기 다른 형상을 하고 있는 미국의 공병단과 일본의 국토개발기술연구센터에서 제시한 배수공의 효과를 비교, 검토하는데 있다. 이를 위해 배수공의 포함 여부에 따른 제방 침투에 관한 모형실험을 수행하였다. 축조된 제방 모형의 규격은 둑마루폭 0.5m, 하부폭 2.6m, 사면경사 1 : 2, 제방 높이 0.55m이고, 제외지측 수위는 0.5m이다. 미 공병단의 배수공은 삼각형이고 일본의 국토개발기술연구센터의 배수공은 사각형이며, 각각의 배수공 폭은 0.4m로 설치하였다. 배수공을 포함하지 않은 제방 모형에서는 침투에 의해 제내지측 사면에 포화표면이 발생하였으나, 미 공병단과 일본의 국토개발기술연구센터에서 제시한 배수공을 포함한 제방에서는 모두 포화표면이 발생하지 않았다. 이러한 모형실험의 결과는 SEEP/W를 통한 수치모의 모형의 보정과 검증에 활용되었다. 그리고 배수공의 폭을 5 cm씩 줄여가며 수치모의를 수행해 본 결과, 일본의 국토개발기술연구센터식 배수공이 미국의 공병단식 배수공에 비해 다소 안정한 것으로 분석되었다. 또한, 일본의 국토개발기술연구센터식 배수공은 시공이 쉬운 장점이 있다. 본 연구의 결과는 향후 배수공을 이용한 제방의 침투조절 계획에 활용될 수 있을 것으로 전망된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권10호
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• pp.55-65
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• 2014

최근 토석류의 이동 메커니즘에 대한 연구와 거동 예측을 위한 해석 프로그램의 개발이 활발히 진행중이다. 하지만, 토석류를 유체이동으로 간주하는 기존의 프로그램들은 수치적인 안정성과 모델링 그리고 다양한 경계조건의 적용에 대한 제약이 있다. 본 연구에서는 토석류의 유동현상에 대한 연속방정식과 힘평형 방정식에 대하여 깊이적분을 수행하였다. 토체의 두께 h, x와 y 흐름방향의 평균속도 $\bar{u}$, $\bar{v}$를 주변수로 채택하여 흐름이 없는 해석영역에 대한 수치적인 안정성을 확보하였다. DG기법에 의한 가중행렬을 산정하고 유동방향을 고려한 불연속 시험함수를 이용하여 Petrov-Galerkin 수식화를 수행하였다. 그리고 토석류의 유체 및 토립자의 특성을 동시에 고려할 수 있는 역학적 구성모델을 제시하였다. 단일경사 사면에서 사면경사, 토사 유발량, 저면 마찰 저항이 토석류 흐름특성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 그리고 수치해석을 통하여 사면 하부에 설치된 제방의 영향을 분석하였다. 개발된 해석프로그램을 활용하여 토석류 발생예상 지역의 다양한 위험인자에 대한 평가를 수행하고, 피해를 최소화하기 위한 시설물의 설계방안을 제안할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권3호
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• pp.181-190
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• 2021

본 연구에서는 하천에서의 월류 발생에 따른 제방의 붕괴를 방지하거나 피해를 최소화하기 위한 신소재 보강공법을 제체 표면에 적용하여 그 효과를 검증하기 위한 실규모 횡월류 붕괴 실험을 수행하였다. 본 실험을 위해 제방 모형은 높이 2.5 m, 길이 12 m, 사면경사 1:2로 구성하였다. 또한 제방의 경우 습식 공법을 이용하여 바이오폴리머 분말, 물, 화강풍화토, 황토를 적정 비율로 혼합한 신소재를 제체 표면에 약 5 cm 두께로 분사한 뒤 식생활착 모니터링을 거쳐 최종 실험모형을 완성하였다. 안동하천연구센터 A3 수로 상류에서 4 ㎥/s 의 유량을 유입시켜 횡월류 흐름을 유도하였으며, 음향 도플러 유속계를 이용하여 상·하류의 유량 및 횡월류량의 변동을 측정하였다. 또한, 제방보강공법의 성능을 평가하기 위해 이미지 픽셀 기법 및 3차원 포인트 클라우드 모델링 기법을 활용한 시간에 따른 제방의 표면손실률을 산정함으로써 영상분석 기반의 새로운 평가 도구를 제시하였다. 본 연구결과를 적절하게 활용하게 되면 제방보강공법의 성능을 평가하는데 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.