• Title/Summary/Keyword: 침투변화

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A Development of Seepage Analysis Model for Unsaturated Soil during Rainfall (강우시 불포화지반의 침투해석모형 개발)

  • Lee, Jung-Sik;Han, Heui-Soo;Jang, Jin-Uk
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2009.05a
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    • pp.796-800
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    • 2009
  • 토목구조물 및 사면의 붕괴는 집중호우가 내리는 경우 많이 발생하고 있으며, 특히 사면에서는 붕괴까지의 변형이 급속히 진행되어 이를 사전에 예방하기는 매우 어려운 현실이다. 침투 및 배수과정에서의 사면 붕괴는 강우침투로 인한 지반의 물리적 특성변화가 직접적으로 사면의 안전계수 변화에 영향을 주는 것으로 판단되며, 이때 발생하는 물리적 특성변화로는 침투시 사면 내 지반의 단위 중량은 증가하여 전단응력의 증가 및 전단강도 감소현상이 발생하며, 이와 반대로 사면 내 배수로 인하여 전단응력의 감소 및 전단강도의 증가현상이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 강우침투로 발생하는 지반의 포화도 변화를 지반 내 투수계수의 함수로 설명하여 강우로 인한 지반의 침투 및 배수과정을 규명하고자 한다. 일반적으로 지반 내 지하수의 침투과정은 라플라스 공식을 적용한다. 그러나 라플라스 공식은 정상 상태(Steady State)일 경우에만 사용할 수 있고, 강우 등으로 인한 지하수의 수두 변화가 발생한 비정상 상태(Unsteady State)의 경우에는 부적합하므로 사면과 옹벽 등의 토질구조물에서는 안전성 변화를 계산할 수 없다. 이를 위해 사면 내 지반의 침투 및 배수과정을 투수계수의 함수로 나타내어, 강우의 침투과정을 Fourier Series, 변수분리법 및 섭동함수를 사용하여 식으로 유도함으로서 강우에 의한 지반의 침투 및 배수과정에 따른 사면 내 지하수의 분포를 예측한다. 침투과정 해석을 위하여 지표에서 포화대까지의 깊이 10m의 모델사면 및 지표부터 포화대까지의 포화도는 직선으로 비례한다는 가정을 적용한다. 먼저 푸리에 급수를 이용, 시간에 따른 온도를 열전달에 관하여 편미분하여 발생하는 열확산계수를 투수계수로 변환함에 따라 지하수의 시간과 수직방향거리에 대한 지반의 포화도를 산정한다. 변수분리법은 산정된 포화도에 지반의 초기조건과 경계조건를 고려하기 위해 적용하며, 변수분리법에 의해 산정된 지하수 분포를 섭동함수법으로 과도 및 정상상태로 분류한다. 본 연구의 수행으로 인해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, Fourier Series와 변수분리법, 섭동함수를 이용하여 강우에 의한 지반의 포화도 변화를 수식적으로 나타낼 수 있으며 둘째, 지반에서의 강우침투과정을 식으로 표현함으로서, 깊이별 시간에 따른 포화도의 영역이 상부로부터 하부로 전이되는 과정을 알 수 있다. 셋째, 푸리에 급수를 이용한 지반의 침투계산으로 강우로 인한 지반의 포화영역 및 불포화영역을 명확히 구분할 수 있으며, 각 깊이별 포화도를 계산하여 각 구간에서 불포화구간의 전단강도에 대한 보다 정확한 계산이 가능하리라 판단된다.

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Estimation of Infiltration Capacity by Unsaturated Permeability in Rainfall (강우시 불포화투수계수를 이용한 침투능 산정)

  • Lee, Jung-Sik;Cho, Sung-Geun;Shin, Chang-Dong
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2011.05a
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    • pp.387-391
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    • 2011
  • 국내에서 사면 붕괴의 직접적인 원인은 강우에 의한 것으로 볼 수 있으며, 강우침투에 따른 지하수위 상승과 간극수압 증가, 강우강도 크기에 직접적으로 영향을 받는 지표면 유출로 인한 사면의 표면토사 유출 및 얕은 사면붕괴로 나타난다. 본 연구에서는 강우로 인한 지반내 침투로 불포화토가 포화토로 변화는 과정에서 침투능을 산정하고자 기존의 침투공식을 검토하고 TDR 센서를 이용한 실내실험을 통한 침투능 산정공식을 제시하였다. 제시한 침투능 산정공식을 검증하기 위한 침투실험을 수행하여 결과를 비교 분석하였으며, 이론적 해석 및 실내실험에 의한 결과는 다음과 같다. 첫째, 포화도 변화에 따른 TDR데이터 변화는 일정했으며 이를 회귀분석을 통하여 함수화하였고, 이 함수를 이용하여 지반의 포화도 및 함수비를 파악할 수 있었다. 둘째, 흡인수두항과 중력수두항이 결합된 연속적인 침투능 산정공식을 새로이 유도하였으며, 이를 이용한 결과와 TDR 센서를 이용한 실험결과와 거의 유사함을 알 수 있었다.

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태양광 모듈용 EVA의 수분 침투에 관한연구

  • Kim, Han-Byeol;Jeong, Tae-Hui;Kim, Gyeong-Su;Gang, Gi-Hwan;Jang, Hyo-Sik
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2013.02a
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    • pp.690-690
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    • 2013
  • Field에 설치된 PV모듈은 가혹한 외부 환경에 노출되어 외부 하중, 온도 변화, 자외선, 수분 등의 영향을 받게 된다. 특히 PV모듈 내부로 수분이 침투 하였을 경우에는 태양전지와 전극의 부식 등 발전성능을 크게 저하시킬 수 있다. 이러한 외부 환경으로부터 태양전지가 안정적으로 발전할 수 있도록 PV 모듈은 전면재료인 유리와 후면재료인 Back Sheet를 진공 상태에서 압력을 가해 봉합하는 Lamination 공정을 거쳐 제작 되어 진다. 특히 Lamination 공정에 사용되는 EVA (ethylene vinyl acetate)는 PV모듈의 내구성능을 좌우할 수 있는 가장 중요한 재료중 하나이다. 본 논문에서는 Lamination 공정에 사용되어지는 EVA의 수분 침투의 특성에 관한 연구를 수행하였다. 공정 조건에 따른 EVA에 침투 되는 수분의 양을 확인하기 위해 Lamination 공정 조건을 변경하여 실험을 진행하였다. 그리고 외부 환경 변화에 의한 영향을 확인하기 위해 EVA가 수분에 노출 되는 시간과 온도를 변화시켜 보았다. 실험의 결과는 외부에 노출된 PV 모듈의 내부에 침투할 수 있는 수분의 양을 예상할 수 있게 하며, 수분 침투에 의한 내구성의 저하를 감소시키기 위한 최적의 Lamination 공정 조건과 봉합재 선정을 위한 기초 자료를 제공한다.

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Green-Ampt 방법에 의한 강우침투모형

  • Jeong, Seong-Won;Kim, Seung
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 1991.07a
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    • pp.144-155
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    • 1991
  • 본 연구에서는 유출모형을 구성하기 위한 작업의 일환으로 유역의 제반특성을 고려하여 시간에 따라 강우강도가 변화하는 부정강우사상(unsteady rainfall)에 대한 침투량과 초과우량을 산정하는 강우침투모형을 유출모형의 부프로그램으로서 개발하였다. 과거에 제안되었던 침투량 산정방법을 조사하여 강우침투모형을 구축하는데 적합한 침투량 산정 방법으로서 Chu가 제안한 단층균질토양의 유역에서 부정강우사상에 대한 침투량을 산정하는 Green-Ampt 변형방법을 선정하였다. Green-Ampt 방정식의 매개변수인 토양수분부족량의 추정에 필요한 토양수분함량을 산정하기 위하여 단순선행토양수분모형을 응용하여 토양수분의 변화를 추정하였으며 지표면에서의 담수 유무에 따라서 침투량과 초과우량을 산정하고 토양수분을 산정하는 프로그램을 구성하였다. 선정된 적용대상유역의 강우자료와 Green-Amp 방정식의 매개변수 추정치를 사용하여 계산된 유출량과 실측유출량을 비교함으로써 프로그램의 적정성을 검토하였다.

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A Study on the Application of National and Local Streams Using the Flood Vulnerability Index (제방홍수취약성지수를 이용한 국가하천과 지방하천의 적용성 검토)

  • Lee, Hoo Sang;Lee, Jea Joon;Heo, Jun Heang
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2019.05a
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    • pp.313-313
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    • 2019
  • 제방이 제 기능을 발휘하기 위해서는 홍수나 범람 등에 얼마나 견딜 수 있는지를 알아야 한다. 그러기 위해서는 무엇보다도 제방이 자연재해로부터 손상을 입게 되는 원인과 과정, 하천수의 침투로 인한 제체내부의 역학적 거동 등에 대한 충분한 이해와 지식을 함양해야 한다. 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 국가하천과 지방하천으로 구분하였다. 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.

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Permeation Efficiency of Sea Tangle (Laminaria japonica) Extract into Egg Using Temperature Change Method and Pressure (온도 변화 방법과 압력을 이용한 계란 내부로 다시마 추출물의 침투 효율)

  • Park, Yeo-Jin;Kim, Dong-Ho;Jang, Keum-Il
    • Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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    • v.43 no.4
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    • pp.544-549
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    • 2014
  • In this study, the permeation efficiency (PE) of sea tangle (Laminaria japonica) extract (STE) into egg using the temperature change method (TCM) and pressure was investigated. STE was prepared in a volume of water equal to 10 times the weight of the sea tangle at $100^{\circ}C$ over a 3 hr period. The PE of iodine as a representative component of the STE as well as the total polyphenol content at ambient pressure were determined as follows: 1) after soaking in the STE at 30, 40, and $50^{\circ}C$ for 3 hr, and 2) after soaking in the STE at $4^{\circ}C$ immediately after soaking in distilled water at $50^{\circ}C$ for 1, 2, and 3 hr (TCM), respectively. The PE of iodine as well as the total polyphenol content improved as the temperature of the STE increased (P<0.05). The permeation of iodine was more rapid, and the total polyphenol content increased with the TCM (121 ${\mu}g/100$ mg and 1.74 mg/mL for 3 hr, respectively) compared to without the TCM (72 ${\mu}g/100$ mg and 1.48 mg/mL for 3 hr, respectively), and the highest PE was observed with the TCM after soaking at $50^{\circ}C$ for 3 hr. At a pressure of 5.0 MPa, the PE was more rapid with the TCM (139 ${\mu}g/100$ mg and 1.74 mg/mL for 90 min, respectively) than without the TCM (105 ${\mu}g/100$ mg and 1.56 mg/mL for 90 min, respectively). Consequentially, these results suggest that the preparation of seasonings and functional eggs using various components and bioactive substances is possible by the TCM.

Stability Analysis of Levee for Watershed according to Water Level Change (수위변화에 따른 하천 유역 제방의 안정성 평가)

  • Lee, Hoo Sang;Lee, Jea Joon;Heo, Jun Heang
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.242-242
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    • 2017
  • 산업혁명 이후 인간사회의 산업화 및 도시화의 가속으로 지구온난화는 기후변화를 야기해 왔으며, 이로 인한 각종 부정적인 영향과 심각성은 날로 커져가고 있는 현실이다. IPCC(Intergoverment Panel on Climate Change)는 기후변화의 주범인 온실가스를 감축할 지라도 기후의 탄성 때문에 앞으로 수세기 이상 계속 진행될 것으로 전망하였으며, 기후변화 영향의 근원적 방지는 불가능하기 때문에 결국 수자원 관리 측면에서도 기후변화에 적응하기 위한 각종 적응전략 개발의 필요성을 강조하였다(IPCC, 2007). 최근 제방의 안정성에 대한 문제로 기후변화에 따른 홍수위 또는 담수 등의 조건으로 제외지의 고수위를 유지하게 되어 제체 내 침투가 일어날 수 있고, 수위급강하로 제방사면의 활동등이 일어날 수도 있으며 기초지반의 지지력이 부족하여 침하가 과다하게 발생하므로 제방의 소요높이를 유지할 수 없게 되어 월류로 인한 피해가 발생할 수 있다. 본 연구는 제방의 간극수압자료와 2차원 지하수침투 모형인 SEEP/W를 이용하여 안양천과 오산천의 침투거동을 분석하여 침투안정성을 평가하고자 하였다. 또한, 4대강 살리기 마스터 플랜(국토해양부, 2009)에 수록된 제방보강의 방법 중 누수에 대하여 제방고, 제방폭 및 제내지반고의 변화를 통한 지하수 침투거동을 모의, 분석하여 침투안정성을 평가하였다. 또한 기후변화에 따른 도시하천의 수문특성 변화분석 결과를 바탕으로 향후 발생할 수 있는 극치 수문사상의 값을 반영한 설계기준 강화 수방시설 계획 등의 연구에 활용하며, 여러 가지 수문학적 불확실성에 의하여 가변 가능한 도시하천 유역의 취약성 평가 및 위험도 분석을 통한 기후변화 대응과 수공구조물 설계 및 수방전략 수립에 활용하고자 한다.

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Infiltration Experiments According to the Variation of Soil Condition of Infiltration Collector Well (침투정 토양 조건에 따른 침투 실험)

  • Rim, Chang-Soo
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.40 no.3
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    • pp.215-221
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    • 2007
  • The main purpose of this study is to find the appropriate method to prevent the reduction of infiltration capacity due to sealing of soil surface. The study results indicate that installation of gravel or larger soil facilitates the drainage of infiltrated rainwater. However, considering that the infiltration capacity has been reduced since the installation, it seems that the sealing of soil surface is caused by the inflow of suspended soil into the lower sand layer. To promote the infiltration capacity by reducing the pounding of lower natural soil layer, the sand soil should be placed above the natural soil layer with shallow depth just below the larger gravel. Furthermore, the crust generated above the soil surface should be removed regularly and the sand layer above the natural soil layer should be replaced with new one so that the original infiltration capacity can be maintained properly.

Reduction Characteristics of Electromagnetic Penetration through a Slit in a Conducting Screen by a Loaded Triangle Plate (삼각형 도체판 장하에 의한 무한 도체 평판 슬릿의 침투 전자파 저감 특성)

  • Cho, Byung-Ho;Lee, Seung-Ik;Kim, Hyo-Kyun;Kim, Ki-Chai
    • The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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    • v.25 no.7
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    • pp.767-773
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    • 2014
  • This paper presents the reduction characteristics of electromagnetic penetration through a slit in conducting screen by loaded plate. The FDTD method is used in theoretical analysis. And the characteristics of penetrated electric fields are calculated in terms of length, width, shape, position, and height of the loaded plate to find out how the geometry of plate influences the reduction characteristics of the electromagnetic penetration and shielding effectiveness. The results show that the characteristics of penetrated electric field and shielding effectiveness depend on the geometry of loaded plate. In particular, the optimal geometry of loaded plate which minimize penetrated electric field are verified.

Reduction Characteristics of Electromagnetic Penetration through a Slot in a Conducting Screen by a Loaded Plate (도체판을 부가한 무한 도체 평판 슬롯의 침투 전자파 저감 특성)

  • Cho, Byung-Ho;Jung, Sung-Woo;Kim, Ki-Chai
    • The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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    • v.23 no.9
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    • pp.1094-1099
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    • 2012
  • This paper presents the reduction characteristics of electromagnetic penetration through a slot in conducting screen by loaded plate. The FDTD method is used in theoretical analysis. And the characteristics of penetrated electric fields are calculated in terms of length, width, position, and height of the loaded plate to find out how the geometry of plate influences the reduction characteristics of the electromagnetic penetration. The results show that the characteristics of penetrated electric field depend on the geometry of loaded plate. In particular, the optimal geometry of loaded plate which minimize penetrated electric field are verified.