• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.33-33
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• 2018

농업이 기간산업이었던 고대사회에서 수리시설(水利施設)의 축조는 농업의 성패를 가늠하는 중요한 요소로 정치 경제 사회 전반에 걸쳐 큰 영향을 미치는 국가적인 대규모 사업이었다. 이에 따라 수리시설의 축조 시기와 배경, 축조 기술과 운영, 구조, 몽리(蒙利) 효과 및 보수(補修)와 수축(修築) 등에 대한 연구는 우리의 농경(農耕)문화사를 밝히는데 중요한 관건이 된다. 관개(灌漑) 수리시설의 축조와 정비는 수전(水田) 개발과 밀접한 연관이 있다. 제방(堤防)을 축조함으로써 주변의 수전 개발을 촉진하고, 가뭄과 홍수로부터 안전하게 전답을 유지할 수 있어 수확량을 높이게 된다. 농업생산력의 향상은 대내적 체제 정비는 물론 치열한 국가 간의 경쟁에서 우위를 점하는데 필요한 경제적 배경이 된다. 이처럼 고대수리시설은 개인과 집단 나아가 국가의 생존을 뒷받침하는 근본이었지만, 과연 우리는 그 역사성과 의미에 대해 제대로 평가를 했던 것일까? 또한, 고대수리시설의 관개 및 치수(治水) 능력은 구체적으로 어느 정도였으며 근대에 비하면 어느 정도였을까? 일부 수리시설에 대해 관개면적을 추정한 경우는 있으나, 그 예도 많지 않을뿐더러 시기적인 변천 양상을 제대로 반영하고 있지 못하는 것이 현실이다. 본 연구는 고대로부터 원형을 비교적 잘 간직하고 있는 수리시설 중 경북(慶北) 영천(永川)의 청제(菁堤)를 대상으로 고고학적 역사학적 입장에서 보다는 수문학적(水文學的) 농업수리학적(農業水利學的) 관점에서 저수량(貯水量) 및 관개(灌漑) 면적에 따른 농업생산력을 살펴보았다. 지형 및 GIS (Geographic Information System) 정보를 이용하여 저수지의 규모 및 관개 면적을 추정하였으며 수문학적 해석 모형(模型)인 CAT(Catchment hydrologic cycle Assessment Tool)(김현준 등, 2012)을 이용하여 저수량 및 관개 가능량을 분석하였다. CAT은 공간 단위별로 침투(浸透), 증발(蒸發), 지하수(地下水)흐름 등의 모의(模擬)가 가능하도록 개발된 모형이다. 특히, 농업용 저수지 및 홍수방재용(洪水防災用) 저류(貯留)시설 등의 저류량(貯留量) 및 방류(放流量)에 대한 모의가 가능하다(장철희 등, 2012). 고대수리시설의 저수량 및 관개 면적에 따른 농업생산력을 공학적 수문학적으로 해석하는 연구는 과거물 관리 및 생산력의 실태를 좀 더 자세히 파악할 수 있는 토대가 될 것이며, 역사학적 자료와의 비교 분석을 통해 우리나라 고대수리시설의 역사성 및 우수성을 찾을 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.199-199
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• 2019

친환경적인 산업기술인 초미세기포(Ultra Fine Bubble, 이하 UFB) 제조 기술은 농업, 수처리, 그리고 환경재생 등 다양한 분야에서 적용되고 있다. UFB는 1,000nm 이하의 크기를 가진 기포로서 용존산소를 통한 농작물 성장 촉진 및 수중의 대장균 및 세균제거 등 다양한 성질을 지니고 있다. 본 연구는 기존의 방식과는 다르게 자왜현상을 메카니즘으로 갖는 타격식으로 제조된 UFB 생성장치를 통해 생성된 200nm이하의 크기를 가진 UFB를 실제 딸기 농장에 적용하여 딸기의 성장을 모니터링하고 살균 성능을 가진 화학제품과 UFB를 대장균에 적용하여 대장균 제거효율을 비교하였다. 딸기농장에 기존에 사용되던 지하수 대신 UFB를 주입하여 딸기성장 초기단계의 DO농도를 측정하고 딸기 생식단계에 산소포화도에 대한 질산염의 농도를 측정하여 상관관계를 분석하였으며 각각의 딸기 열매를 수확하여 무게를 비교하였다. 또한 대장균이 함유되어있는 대변을 채취하여 살균 성능을 가진 화학제품과 UFB수를 각각 대장균이 포함된 실험원수와 반응시켜 배양하고 검출된 대장균 개체 수에 확인하여 제거효율을 비교분석 하였다. 딸기성장 초기단계의 DO농도 측정결과 DO농도가 6~9ml/L로 높게 유지되고 있음을 확인하였고 딸기 생식단계에서 산소포화도가 일정하게 유지되고 있음에 따라 질산염의 농도가 점차 감소하는 것을 확인하였다. 또한 수확한 열매의 무게는 각각 37g, 19g으로 UFB수를 통해 재배된 딸기가 약 2배 이상 높은 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 수중의 용존산소가 딸기 성장 초기에 뿌리의 발육에 긍정적인 영향을 미치고 질산염을 원활하게 섭취하게 하여 딸기의 성장이 촉진되었고 열매의 무게가 증가하였다고 판단된다. 또한 대장균이 함유된 원수, 원수+화학제품, 원수+UFB를 접종하여 대장균과 반응시켜 배양하여 대장균 개체 수를 확인한 결과, 원수의 경우 약 600개의 대장균의 개체수가 나타났고, 원수+화학제품의 경우 검출된 대장균의 개체 수는 약 300개 정도로 나타났다. 이를 희석한 비율을 계산하여 대장균 개체 수를 나타내면 원수 약 6000개/ml, 원수+화학제품 약 6000개/ml로 비슷하게 나타난다. 반면, 원수+UFB 경우 검출된 대장균의 개체 수는 1개로 희석한 비율을 계산하여 대장균 개체 수를 나타내면 약 20개/ml로 나타난다. 이와 같은 결과를 통해 UFB는 99.9%의 대장균 제거효율을 보였으며, 화학제품은 대장균 제거효율을 보이지 않았다. 따라서 화학제품은 항균기능은 작용하지만 살균기능은 거의 없다고 판단하였고, UFB의 경우 기포가 소멸하면서 발생되는 초고온, 초고압을 형성하여 주변에 존재하는 대장균을 제거하였거나, 기포가 소멸할 때 발생되는 OH 라디칼을 통해 대장균의 세포를 화학적으로 분해시켜 대장균을 제거하였다고 보인다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.461-461
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• 2017

기후변화 적응 유역 물순환 개선 기술은 기후변화가 진행 중에 있거나 예상되는 지역에 대하여 강우-유출수를 지연, 저류, 침투시켜 지속가능한 물순환체계를 유지 회복하도록 하는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 기후변화에 따른 국내 유역의 특성 및 기후를 반영하기 수월한 물순환 개선 및 평가시스템을 국내 기술로 개발하였다. 개발된 유역 물순환 개선 및 평가시스템은 기존 국가연구개발사업을 통해 개발되고 사업화에 성공한 바 있는 유역 물순환 평가 모형인 CAT(Catchment hydrologic cycle Assessment Tool)을 수정 및 개선하여 기후변화에 따른 영향을 평가하고 적응 대책을 수립하기 위한 실무적인 소프트웨어이다. 침투트렌치, 식생침투트렌치, 습지, 저류지, 빗물탱크 등의 물순환개선시설에 대한 효과를 평가할 수 있도록 개별시설의 제원에 따른 물순환개선 효과를 정량적으로 평가할 수 있다. 본 연구의 대상유역으로는 팔당댐 상류의 경안천 유역을 선정하였다. 경안천 유역의 기후변화에 따른 물순환 개선 기술 적용을 위해서 기후변화 시나리오 자료는 기상청 수원 측후소의 1976~2099년 FGOALS-s2, HadGEM-ES, INM-CM4 RCP8.5 시나리오를 적용하였으며 분석기간은 2020s(2010~2039), 2050s(2040~2069), 2080s(2070~2099)로 구분하였다. Baseline은 수원 측후소 과거 30년 1971~2000년 자료를 이용하였고 각 시나리오별 수문성분 및 구조적 물순환 개선기술 적용에 따른 수문성분을 비교 분석하였다. 물순환 개선기술 시나리오 중 침투시설 시나리오는 도시 면적의 20%, 설계침투량은 일본 우수저류침투기술협회 기준인 단위면적($1m^2$)당 10mm 적용하였고, 빗물저장시설 시나리오의 저장시설의 용량은 수도법시행규칙(2011)의 빗물 이용시설기준(도시면적 ${\times}0.05$)을 적용하였다. 시나리오별 강우량은 HadGEM-ES가 증가폭이 크게 나타났고 INM-CM4는 2080s에서 감소 경향을 보였다. 증발산량은 거의 모든 시나리오에서 대부분 감소하였고, 개선기술 적용에 따라 크게 증가하거나 감소폭이 줄어들었다. 직접유출량 및 중간유출량은 기후변화 시나리오별 강우증가분에 따른 미세한 증가 양상을 보였고, 개선기술 적용에 따라 약간 증가하는 양상을 보였다. 지하수유출량의 경우 침투시설 적용으로 함양량이 크게 증가함에 따라 증가폭이 매우 크게 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권spc1호
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• pp.1161-1169
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• 2018

본 연구에서는 하천 제방에 대한 홍수취약성을 평가하는 새로운 기법을 제시하고 기후변화에 따라 변화하는 수위에 대하여 제방에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 먼저 2차원 지하수침투 모형인 SEEP/W를 이용하여 제방의 침투거동을 분석하여 침투안전성을 평가하였다. 침투거동뿐만 아니라 기후변화에 따른 하천환경여건을 고려하는 제방의 취약성 분석 기술이 필요함으로써 본 연구에서는 추가적으로 제방의 취약성 분석에 필요한 인자를 도출하여 제방의 홍수취약성지수(levee flood vulnerability index； LFVI)에 의한 취약성 평가기법을 새로이 개발 하였다. 대상지역을 한강 본류 서울 구간으로 선정하여 하도별 제방의 크기를 조사하였고 조사한 제방을 상류부, 중류부, 하류부로 구분하여 3개의 대표 제방을 선정하였다. 이들 대표 제방지점에서 현재의 계획홍수위와 기후변화 시나리오 RCP8.5를 고려한 계획홍수위를 적용하여 제방의 활동 안전율과 제방홍수취약성지수를 분석하였다. 그리고 제방홍수취약성지수를 구성하는 각각 인자들에 대하여 기후변화에 따른 변화 정도를 파악하였다. 이들 인자들을 종합적으로 활용한 제방홍수취약성지수 값을 이용하여 최종적으로 기후변화에 따른 제방의 취약성을 추정할 수 있도록 하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.1105-1123
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• 2018

도심지 터널굴착 시 지반침하는 지반조건, 굴착방법, 지하수 상태, 터널 지보방법 등 다양한 조건이 복합적으로 작용하여 발생할 수 있으며 대표적인 위험요인은 크게 터널굴착에 의한 지반침하와 지표면함몰로 나눌 수 있다. 터널굴착에 의한 지반침하를 예측하기 위해서는 대상구간의 현황 및 시공조건 등을 반영하고 응력 및 변위를 고려한 수치해석을 수행하여야 한다. 그러므로 터널 전체 노선 및 인근 지장물 현황을 포함하는 영역에 대해, 터널 심도가 변하는 다양한 조건을 고려해야 하는 수치해석의 복잡한 과정을 단순화하여 터널굴착으로 인한 지표면 및 심도별 지반침하를 간편하게 예측하고 평가할 수 있는 기법이 필요하다. 본 연구에서는 지하안전영향평가 수행 시 주요 평가항목인 터널굴착으로 인한 지반침하를 연구대상으로 선정하고, 지층조건, 지반특성, 토피고(터널심도) 및 터널 중심선으로부터 횡방향 이격거리와 같은 지반침하 영향요소를 고려한 매개변수해석을 수행하여 심도별 지반침하 특성 및 침하 발생경향을 분석하고, 터널굴착으로 인한 지반침하를 간편하게 예측할 수 있는 침하량 평가도표를 도출하였다. 도출된 침하량 평가도표는 수치해석 결과와 비교 분석을 통해 적정성이 검증되었으며 침하량 평가도표를 이용하여 터널굴착 시 지표침하뿐만 아니라 지중 매설물의 위치와 심도에 따른 침하량을 간편하게 예측하고 평가할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권2호
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• pp.123-131
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• 2021

완충재는 고준위 방사성 폐기물을 처분하기 위한 공학적 방벽 시스템에서 중요한 구성요소 중 하나이며 사용 후 핵연료가 담긴 처분용기와 암반사이에 채워지는 물질이기 때문에 지하수 유입으로부터 처분용기를 보호하고, 방사성 핵종 유출을 저지하는 중요한 역할을 수행한다. 따라서 공학적 방벽 시스템의 처분용기로부터 발생하는 고온의 열량은 완충재를 통하여 전파되기에 완충재의 열전도도는 처분시스템의 안전성 평가에 매우 중요하다. 본 연구에서는 국내에서 생산되는 압축 벤토나이트 완충재의 열전도도 예측을 위한 경험적 회귀 모델의 정합성을 검증하고 정확도를 높이기 위해 예측모델의 구축에 기계학습법을 적용해 보았다. 벤토나이트의 건조밀도, 함수비 및 온도 값을 바탕으로 열전도도를 예측하고자 하였으며, 이때 다항 회귀, 결정 트리, 서포트 벡터 머신, 앙상블, 가우시안 프로세스 회귀, 인공신경망, 심층 신뢰 신경망, 유전 프로그래밍과 같은 기계학습 기법을 적용하였다. 기계학습 기법을 이용하여 예측한 결과, 부스팅 기반의 앙상블 기법, 유전 프로그래밍, 3차 함수 기반의 SVM, 가우시안 프로세스 회귀의 기계학습기법을 활용한 모델이 선형 회귀 분석 기법에 비해 좋은 성능을 보였으며, 특히 앙상블의 부스팅 기법과 가우시안 프로세스 회귀 기법을 사용한 모델들이 가장 좋은 성능을 보였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.281-302
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• 2021

철도망 구축이 확대되는 추세 속에 도심지나 한강을 통과하기 위해 TBM 굴착공법 적용사례가 증가하고 있다. 특히, 도심지나 한강하저를 통과하는 경우 불량한 지반 및 지하수조건을 조우하게 되며 안정적인 굴진 및 커터교체(Cutter Head Intervention, CHI)를 위해서 그라우팅을 적용하고 있다. 본 논문에서는 TBM 굴착공법을 적용한 철도 터널 시공 시 적용한 그라우팅에 대하여 소개하고자 한다. 특히, CHI를 위해 그라우팅을 수행한 사례에 대한 소개나 분석이 많지 않은 것으로 판단하여 CHI를 위한 그라우팅 범위산정, 수행결과, 고찰 및 제언(Lessons Learned)을 기술하고자 한다. 그라우팅은 막장안정성을 확보하는 목적이 있으며, 작업위치에 따라 지상(수직)그라우팅과 TBM 장비 내에서 수행하는 갱내 그라우팅으로 나눌 수 있다. 갱내그라우팅을 수행한 결과 공기 및 보강효과 측면에서 지상(수직) 그라우팅에 비해 비효율적이라고 판단되어 지상그라우팅으로 계획을 변경하였다. 한강하저 구간의 경우 슬러지 발생으로 인한 환경오염, 주입재 유실 등이 우려되어 고압분사그라우팅을 적용할 수 없었으며 대안으로 수중불분리 주입재를 적용한 저압그라우팅을 적용하였다. 육상구간은 지상 작업부지를 확보할 수 있어 고압분사그라우팅을 적용하였다. 실제 그라우팅을 수행한 결과를 소개함으로써 향후 쉴드 TBM을 적용한 터널 시공 중 CHI 시 지반조건에 따른 적합한 그라우팅 공법 및 방법을 결정하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제24권4호
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• pp.202-208
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• 2021

유도분극(Induced Polarization, IP)탐사가 1973년에 국내 학술지에 처음 소개되었으며, 그 이후 석탄 및 금속광상탐사에 응용되기 시작하면서 대학 및 연구기관에서 유한요소법에 의한 IP 모델링 연구와 인공모형 시료의 유도분극반응 측정 기술이 개발되었다. 1980년 중반에 광대역유도분극(SIP) 탐사기가 국내에 도입되면서 실내 측정 및 해석 기술이 개발되었으나 자원산업의 쇠퇴와 더불어 광상탐사 현장에서 널리 활용되지는 못했다. 1990년대에는 IP탐사가 황화광물의 열수광상 및 벤토나이트 광화대 조사와 해수 침입에 의한 지하수 오염지역에 적용된 사례가 있다. 2000년대 들어서면서 IP탐사의 3차원 역해석 기술이 개발되고, 국내외 광물자원확보를 위한 정밀물리탐사 기술이 요구되면서 암석 시료의 SIP 측정 및 현장 탐사 기술이 확보되었으며, 해남지역 금은광상의 광화대 탐사에 적용한 결과 SIP탐사 기술이 황화광물을 포함하고 있는 금속광상탐사에 유용함이 입증되었다. 이러한 IP 탐사는 리튬, 코발트, 니켈과 같은 첨단 산업의 핵심광물 탐사에서 효과적일 것으로 여겨지고, 또한 환경오염과 지반조사 분야에서도 유용할 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권2호
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• pp.55-66
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• 2009

경상북도 포항시 동해면 석리지역의 국도변에 위치한 이암으로 구성된 사면에서 실제로 발생한 사면붕괴 사례를 중심으로 이암사면의 강우유형에 따른 침투해석을 시행하여 강우가 사면에 미치는 안정성 분석에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 붕괴가 발생한 사면을 대상으로 정밀지표조사, 지구물리탐사 및 시추조사를 수행한 후 상세 지층상태를 분석하고, 붕괴 활동면이 위치하는 구간에 대하여 slaking/swelling시험을 통해 내구성이 저하되는 것을 파악하고, 현장투수시험을 통해 토층별 투수성을 파악하였다. 또한 한계평형해석 프로그램인 Talren 97을 이용하여 역해석에 의한 강도정수의 변화분석 및 Slope/W 프로그램을 이용하여 호우시 침투거동과 강우량에 따른 사면내 수압의 변화에 의한 불안정하게 되는 과정을 분석하였다. 실제 붕괴이력을 갖는 사면을 대상으로 지형적인 조건과 서로 상이한 강우조건을 적용하여 사면의 지질구조대 발달 및 사면표면의 상태에 따른 강우침투로 인한 지하수의 상승과 강우지속시간에 따른 침투해석을 통해 사면의 안정성을 분석하였다.

• 지질공학
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• 제33권4호
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• pp.519-530
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• 2023

본 논문에서는 정류 상태의 정압시험에 대한 해석 방법 중 Moye 해석해를 고찰해 보았으며, 현장수리시험에서 정압시험에 대한 정류 상태의 해석과 부정류 상태의 해석에 대해 비교해 보았다. Moye 해석해로 산출한 수리전도도는 시험 구간의 크기가 작을수록 민감도가 커지기 때문에 시험 구간의 길이를 가능한 시험 조건에서 크게 설정하여 현장수리시험을 수행하는 것이 바람직하다. 특히 10^-8 m/sec 이하의 수리전도도를 갖는 저투수성 매질에서는 부정류 상태의 해석 결과에 비해 Moye 해석해로 도출한 수리전도도의 값이 작게 도출되는데, 이는 Moye 식에서 가정한 방사성 흐름과 구상 흐름의 경계면을 조정할 경우 보완할 수 있었다. KURT내 연구용 시험공에서 수행한 정압시험 결과, 저투수성 매질에서 부정류 상태의 시험을 통해 도출한 투수성이 정류 상태의 결과에 비해 큰 값이 도출되었다. 이는 정압시험에 의해 형성되는 방사상 흐름에서 구상 흐름으로 바뀌는 지하수 흐름의 경계면이 Moye 식에서 가정한 '시험구간 길이의 절반'보다 작게 형성되었기 때문으로 판단되며, 결국 결정질 암반에서 수행한 정압시험을 해석할 때 단순히 정류 상태의 해석으로 매질의 수리지질특성을 판단하기보다는 정류 상태의 해석에서 수반되는 가정 조건을 고려하여 부정류 상태의 시험 결과와 함께 비교하여 해석한다면 매질의 수리지질특성을 보다 잘 이해할 수 있을 것으로 사료된다.