본 연구에서는 2차원 유사이송모형과 GIS 기법을 결합하여 기존의 수치해석모형만을 이용한 기법에 비해서 더욱 정확한 모의수행을 실시하였다. 수치지도작성작업규칙을 준수하고, TM좌표계를 사용함으로써 서로 다른 축척을 가진 자료들에 대한 정확한 좌표보정을 실시하였고, 실제축척의 유한요소망을 구성할 수 있었다. 금강유역의 지천합류부에서 백제대교의 5km 구간에 대해 $200m^3/s$ 유량조건하에서 속도백터도, 등수심도, 등유속도, 퇴적량분포도 등을 도시하였다. 본 연구의 모의결과는 1차원 부등류해석에 의한 계산결과 및 실제 관측치 등과 비교하여 잘 일치되고 있었으며 하천의 만곡특성에 따른 유황과 퇴적분포를 정성적인 면에서 효과적으로 모의하고 있었다.
산지 사면에서 발생한 토석류는 지형변화에 큰 영향을 미치는 대표적인 자연재해이다. 특히, 집중호우로 인해 발생하는 산사태의 경우 단시간에 많은 토사가 붕괴되며, 이는 매우 빠른 속도로 유동하는 토석류로 발전할 수 있다. 이러한 토석류가 도심지역에서 발생할 경우 많은 인명 및 재산피해를 야기하며, 이와 같은 피해를 저감하기 위해선 토석류의 유동과 피해규모를 예측할 수 있는 수치모형을 통한 연구가 필수적으로 이루어져야한다. 유동 및 퇴적지역의 피해규모를 크게 증가시킬 수 있는 침식-연행작용에 대한 연구는 최근에 활발히 이루어지고 있다. 수치모형으로 분석된 피해범위와 규모를 정밀하게 산정하기 위해선 침적과정에 대한 구현·해석이 필요하나 국내·외적으로 토석류 침적에 대한 연구는 미비한인 실정이다. 이에 본 연구는 침적을 고려하는 침식-연행작용 모형을 개발하여 토석류의 유동 및 퇴적과정을 자연현상에 가깝게 묘사하고자 하였다. 해당 모형은 2011년 우면산 일대에서 발생한 일련의 토석류를 대상으로 검증하고자하며, 연구지역의 지형 및 붕괴지점 자료는 토석류 발생 전·후 DEMs(Digital Elevation Models)을 이용하여 구축하였다. 현장에서 관측된 피해 범위, 총퇴적량, 특정 지점에서의 최대 피해 높이와 첨두속도 등은 실측자료로 활용하여 모형의 결과와 비교·분석하였으며 이를 통해 모형의 성능을 검증하고자 하였다.
개방수역 퇴적물 처리는 해안공사에서 다양한 목적으로 수행되고 있다. 매립토의 거동은 수중 침강단계와 하상 퇴적단계로 구분하여 해석을 수행하였으며, 이를 이용하여 매립토의 수중 투기에 의한 유보율을 평가하였다. 매립토 입자의 침강단계는 thermal 단계와 swarm 단계로 구분하여 입자구름의 침강속도와 환산 반경에 대한 일반화된 방정식을 제시하였다. 하상 퇴적단계는 개발된 프로그램을 이용하여 매립토의 마찰각과 유속의 변화에 따른 퇴적형상의 성장계수를 평가하였다. 유보율은 매립토의 해수면 위의 투기지점을 원의 중심으로 하고 원의 유효 반경내에 잔류하는 매립토의 질량비로 정의하였다. 싱가포르 현장을 기준으로 수심을 20m, 유속은 0.0-1.5m/s 구간에서 유효반경 5m에 대한 유보율도를 제시하였다. 이는 해안 매립공사에서 매립토의 유실율을 저감하여 시공성을 개선하고 주변환경오염을 최소화하는 자료로 활용될 수 있다.
이 연구에서는 심부 퇴적층의 S-파 속도구조 추정을 위하여 여러 지점에서 획득된 수신함수와 표면파 위상속도 자료를 이용하는 유전자 알고리즘 기반 복합 역산기법을 제안하였다. 이 방법은 서로 다른 지점에서 획득된 자료를 동시에 역산하기 위해, 역산대상 지역 내 모든 측점 상부의 지층 물성 - 특히 S-파 속도 -이 균열하다고 가정하는 방식으로 역산대상 지역 상부층의 층서적 연속성을 고려한다. 인공합성 자료를 이용한 수치실험 결과, 본 방법은 제한된 주기대역을 가지는 표면파 위상속도 자료만을 모델링 할 때 발생하는 심부 지층 물성정보에 대한 불확실성을 효과적으로 줄일 수 있음을 보여주었다. 또한 본 연구에서는 한 지점에서 획득된 지진파 기록으로부터 구해진 수선함수와, 일본 동경 중부지역에서 수행된 미소진동탐사로부터 획득된 두 개의 레일리파 위상속도 자료에 대해 제안된 기법을 적용하였다. 그 결과, 추정된 지하 구조는 선행된 탄성파 굴절법 탐사와 심부 시추공 자료와 잘 일치하는 양상을 보여주었다. 이러한 측면에서, 제안된 방법은 수신함수만을, 흑은 표면파 위상속도 자료만을 이용하는 개별역산에 비해 보다 정확하고 신뢰할 수 있는 모델을 제공하는 방법이 될 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 안동호 퇴적물 중의 총 수은, 메틸수은, 중금속 농도를 조사하고 퇴적물과 수체간의 수은 이동량을 산정하였다. 안동호 퇴적물 중 수은 농도는 2009~2011 년에 각각 $155.0{\pm}71.9$ ng/g, $211{\pm}62$ ng/g 및 $198{\pm}6.88$ ng/g이었으며, 메틸수은은 2009 년 및 2011 년에 각각 $1.85{\pm}1.09$ ng/g, $3.49{\pm}1.79$ ng/g이었고, 총수은에 대한 메틸수은의 분율인 %메틸수은은 $1.17{\pm}0.39%$ 및 $1.77{\pm}0.94%$로 나타났다. 퇴적물 중 아연, 카드뮴, 납, 구리의 농도는 644 mg/kg, 7.3 mg/kg, 67 mg/kg, 42 mg/kg 으로 모두 미국 국립해양대기청(NOAA, National Oceanic and Atmospheric Administration)에서 제시한 퇴적물 기준(SQGs, Sediment Quality Guidelines)중의 최소 무영향 농도(ERL, Effect Range Low) 수준을 초과하는 수준이었다. 안동호에서 퇴적물로의 수은 이동량은 83.7 $ng/cm^2{\cdot}$년, 퇴적물에서부터 수체로의 수은 확산속도는 1.24 $ng/cm^2{\cdot}$년으로 추정되었다.
해상공사를 하므로써 발생하는 현탁물질은 공사 주변 환경변화에 많은 영향을 미치고 있다. 그러므로 해역에서 토사투하에 따른 탁수괴의 거동을 규명하는 것은 대단히 중요하다. 토사투하할 때 일어나는 유동은 퇴적현상에 영향을 미친다고 생각되어, 탁수괴의 낙하특성과 퇴적형상과의 관련성에 대하여 실험하였다. 탁수괴의 높이 변화, 길이 변화, 이동속도 변화, 탁수괴 선단부의 이동시간, 탁수괴의 운행계수, 현상계수, 토사의 퇴적형상에 대해서 알아보았다. 그 결과, 토사투하의 거동은 토사투하량이 투하토사 입경에 비하여 많을 경우 대기권에서 일어나는 난류 Thermal 현상과 유사하다는 것을 알았다. 따라서 토사투하시의 유체역학적 지배방정식은 난류 Thermal 이론으로 대신할 수 있다는 것을 알았다.
본 연구는 인공연약점토를 시료로 하여 미려밀점토의 비배수 전단강도가 압밀과정에서 어떻게 변 이되는가를 고색하고 그 결과를 점토련자가 상당한 속도를 가지고 지적적으로 퇴적하고 있는 해천 모면에 적용하여 사면의 안정성을 검토하였다. 비배수 삼동려축 전단강도는 여밀도가 증가함에 따라 포물선을 그리며 증가하였고 유효응력과는 불 가분의 관계가 있음이 고찰되었다. 사면안정 검토에는 실험결과치들이 유한요소 프로그램에 입력되 감으며 흙의 여축성과 투수계수도 여밀도에 따라 변화시켰다. 퇴적률, 여밀도간의 관계와 사면붕괴시점과 이동토최예측도가 제시되었다.
다양한 공사가 진행되는 금강하구의 수동역학 변화를 조석 및 조류 그리고 수심변화등의 관측자료를 중심으로 해석하였다. 2년여에 걸쳐 수집된 수심측정 자료를 분석한 결과, 군산외항부근의 도류제 축조구간에서는 뚜렷한 조류속도의 증가와 연평균 50 cm에 다다르는 세굴이 진행되는 것이 확인되었다. 그러나 군장산업단지조성호안공사 및 새만금4호 방조제 축조 내면 간사지에서는 가을철 2개월에 30cm의 퇴적이 관측되는 등 유속의 둔화와 함께 퇴적이 급속히 진전되는 현상으로 수동역학의 전이 현상이 나타나 공사로 인한 금강하구의 수동역학체계는 매우 급격하게 변화됨을 보인다
층면구조 안정성 다이어그램은 층면구조가 주어진 입도와 유속에서 나타나는 층면구조의 모양과 크기를 지시한다. 이 다이어그램은 대부분 수조실험에 의해 획득한 실험 데이터를 기반으로 작성되었다. 일반적으로, 수조실험은 입자의 크기와 유속사이의 관계를 이해하기 위해 분급이 좋고 단일입도의 분포를 보이는 퇴적물을 이용하여 수행되었다. 이 다이어그램에 의하면, 세립사와 중립사 퇴적물 표면에서 유속이 빨라지면서, 평행층 에서 연흔이 형성되기 시작한다. 이 연구의 목적은 층면구조 안정성 다이어그램의 결과가 실험을 통하여 잘 재현되는지를 확인하고, 분급이 좋은 퇴적물과 달리 분급이 불량한 경우인 이정 입도 분포를 보이는 사질 퇴적물에서도 잘 재현되는지 확인하는 것이다. 본 연구 실험 결과는 2D 연흔이나 3D 연흔 층면구조가 형성되기 위해서, 분급이 불량한 퇴적물의 경우에, 분급이 좋은 퇴적물보다 더 높은 유체의 유속과 전단응력이 필요하다는 것을 보여주고 있다. 탄산염 퇴적물은 수력학적 분급작용이 활발하지 않으며, 퇴적물의 구성이 알로켐과 기질로 이루어지는 이정 입도 분포를 보이는 퇴적물로서 일반적으로 분급이 불량한 특징을 가지고 있다. 따라서, 실험의 결과는 탄산염 퇴적물에서 층면구조 형성을 위해 쇄설성 퇴적환경의 퇴적물 보다 더 높은 유속이 필요할 수 있음을 제안하고 있다. 분급이 불량한 퇴적물 입자가 침식되어 이동기 위해 더 높은 에너지와 유속이 필요하다는 것은 분급 효과, 마찰 효과, 안정성 효과, 갑옷 효과 등이 복합적으로 작용한 결과로 설명될 수 있을 것이다. 본 연구는 예비적 고찰로서, 이어지는 연구를 통해 이러한 현상을 과학적으로 설명하고 입도와 층면구조 형성의 상관성을 보다 정교하게 규명하고자 한다.
유성구 장대동 지역의 홀로세 하성퇴적층에서 보존 상태가 양호한 화분, 포자가 풍 부하게 산출되었다. 이들 미화석산출을 근거로하여 두 개의 화부대가 설정되었다. 제 I 화분 대는 낙엽성활엽수의 목본화분이 풍부하게 산출괴며 반면에 초본화분은 상대적으로 빈약한 상태로 산출되는 것이 특징이다. 제 II화분대는 초본화분 중 벼과(재배종)화분이 우점으로 산출되며 소나무속도 비교적 풍부하게 산출되는 반면 낙엽성활엽수의 목본화분은 빈약하게 산출되는 것이 특징이다. 시대설정은 인접한 지역에서 화분분석과 함께 절대연령측정이 수 행된 기존의 연구자료와 비교하여 이루어졌다. 따라서 제 I화분대는 1,500 year B.P 이전 제 II화분대는 1,500 year B.P∼현재를 나타낸다. 제 I화분대에서는 인간간섭의 영향을 받기 전 인 자연식생관계를 나타내지만 제 II화분대에서는 농경과 벌목이 본격적으로 시작된 시기로 나타났다, 기후조건은 제 I화분대 동안은 온난한 온대의 습한 환경이었고, 제 Ii화분대 동안 은 현재와 비슷한 한랭한 온대의 습한 환경이었던 것으로 판단된다, 인간의 정착과 농경생 활의 시기에 대한 해석에 있어서 화분분석자료와 고고학자료가 서로 잘 일치하는 것으로 본 연구에서는 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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