• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.299-306
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• 2023

현무암폐석을 활용한 투수믈록의 성능을 평가하기 위해 현무암폐석의 치환율을 0, 20, 40, 60 (%) 4가지 수준으로 변화시켜 시멘트 및 무시멘트 기반의 투수블록을 제작하여 휨강도, 압축강도, 투수 계수, 흡수율, 밀도, 이산화탄소 저감, 미세먼지 저감 등에 대하여 평가하였다. 그 결과, 휨강도, 압축강도와 밀도는 현무암 폐석의 치환율이 증가함에 따라 감소하였지만 치환율 20 %에서 휨강도가 KS규격에 만족하는 결과값을 보였다. 흡수율, 투수계수, 이산화탄소 저감. 미세먼지 저감 등은 현무암 폐석의 치환율이 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 투수계수는 모든 치환율에서 KS규격을 만족하는 결과를 나타내었고 미세먼지, 이산화탄소 저감과 흡수율은 모든 치환율에서 높은 값을 나타났다. 따라서 시멘트를 사용하지 않아 시멘트 생산과정에서 바생하는 이산화탄소량을 감소시킬 수 있는 무시멘트 기반 투수블록에서 중요한 지표인 투수계수가 KS규격을 만족하였고 공기질 오염물질 저감 성능이 뛰어나기 때문에 휨강도 기준을 만족하는 현무암 폐석 치환율 20 % 내에서 활용한다면 기존의 투수블록이 가지고 있는 문제점을 해결할 수 있는 방안으로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.62-62
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• 2023

강우가 지표면 아래로 침투할 때 초기에는 투수층이 불포화 상태이어서 부압이 작용하면서 침투할 것이다. Richards 식(Richards, 1931)을 써서 불포화 투수층의 침투를 모의할 수 있다. 강우가 지속되는 동안 하상 아래 어느 구간은 포화 상태가 되어 Richards 식을 더 이상 사용할 수 없다. 하지만 현재까지의 연구는 Richards 식을 사용하여 침투를 모의하는 오류를 범하고 있다. 강우에 의한 침투를 예측할 때 지표면에서의 침투율 q_b 가 필요한 데 현존하는 연구에서는 Horton 식(Horton, 1941)을 사용하여 초기 침투율 f_o 와 장시간 후 침투율 f_c 와 시간에 따라 지수함수로 감소하는 계수 k 의 3가지 계수값을 실험이나 현장 관측값에서 찾아서 쓰고 있다. 그런데, 이 계수값은 강우강도 r_i 가 클수록 침투율 q 가 커지는 물리 현상을 반영하지 못하는 한계가 있다. 본 연구에서 먼저 포화 투수층에서의 침투를 모의하는 식을 개발하였다. 지표면 아래에서 불포화 투수층에는 Richards식을 사용하고 포화 투수층에는 개발한 식을 사용하여 침투를 모의하였다. 또한 지표면에서의 침투율 q_b 를 구하는 공식을 개발하였다. 하상에서의 침투율의 최대값은 $q_{bmax}=-{\lambda}{\sqrt{2g(s-b)}}$ 일 것이다. 여기서 λ 는 투수층의 공극율, s 는 유출수면의 위치, b 는 지표면의 위치이다. 지표면에서의 침투율의 최소값 q_bmin 은 지표면 바로 아래 지점에서의 침투율일 것이다. 지표면에서의 침투율 q_b 로 q_bmax 와 q_bmin 사이의 적절한 값을 선택한다. 강우강도를 r_i 라고 하면 지표면 위 유출수의 연속방정식은 다음과 같다: $s-b={\int}(r_i-{\mid}q_b{\mid})dt$. 즉, 유출수면의 위치 s 는 강우강도 r_i 가 클수록 또는 지표면에서의 유출율의 크기 |q_b| 가 작을수록 크다. 또한 지표면에서의 침투율 q_b 와 지표면 아래에서의 침투율 q 는 s - b 가 클수록 크다. 따라서, 강우강도 r_i 가 클수록 침투율 q_b, q 가 큰 현상이 잘 반영되었다. 강우-침투-유출 모형실험을 수행하여 강우강도에 따라 침투율과 유출량이 다른 현상을 관측하여 수치실험 결과와 비교·검증하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.1035-1046
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• 2003

TOPMODEL의 지하수면길이 분포에 대한 예측능력을 평가하기 위해 2개 기본가정과 지하수면깊이에 대한 지배방정식을 검증하였다. 검증에는 토양두께가 얇은 급경사 사면의 수문관측과 토양조사 자료를 이용하였다. 조사사면에서 지하수면반응과 토양의 수리적 특성은 지형경사와 평행하는 수리경사, 지하수면깊이에 지수함수적으로 감소하는 투수량계수 등과 같은 TOPMODEL의 기본가정과 일치하였다 토양의 투수량계수감소율(f)과 토성은 지표부터 깊이 0.3m까지 사면전체에서 공간적으로 균질하지만, 토성과 f의 수직적인 변화로 깊이 0.3m 아래부터 공간적으로 불균질한 특성을 보인다. 조사사면에서 TOPMODEL의 지배방정식은 f값이 공간적로 균질한 깊이의 지하수면깊이 분포를 예측하는데 적용할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.946-950
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• 2010

급속한 산업화와 도시화는 도시지역 불투수 지표면적의 대부분을 차지하고 있는 도로포장면의 증가를 가져왔으며, 이것은 강우의 급속한 배수를 유발하여 도시홍수를 발생시키고 우수의 지표면 침투 저하로 인한 지하수위의 저하와 용수의 고갈 등 생태계의 불균형과 도시지역의 열섬현상과 같은 환경문제의 주요인으로 지목되고 있다. 불투수층 포장체로 인하여 왜곡되어 있는 국내 물순환 시스템의 개선 방안으로 실험에 의한 투수성 포장체의 처짐량 및 투수계수를 측정하였다. 투수성 포장을 모의하도록 수정 개발된 SWMM을 이용하여 대상지구 내 우수저감효과를 분석하였다. 투수성 포장 설치가 건기 하천유출량과 우수유출에 어떤 영향을 미치는지 연속유출모의를 수행하였다. 1997년부터 2007년까지 투수성 포장 설치 전 후의 물순환 분석결과 유출률 및 침투율은 각각 81.38 %, 74.35 %와 8.32 %, 15.13 %로 산정되었다. 대상지구의 투수성 포장의 설치로 유출량은 감소, 침투량은 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.220-220
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• 2019

천부대수층-심부대수층-하천-양수정 시스템에 대해 개발된 Ward & Lough 해석해와 국내 시험유역을 대상으로 개발된 양수량 대비 하천수 감소량 산정공식 (한강홍수통제소, 2018)을 광주천인근에 실제로 위치한 지하수 관정에 적용하여 지하수 취수로 인해 하천의 수량에 미치는 영향을 분석하였다. 분석 대상관정은 하천에서 약 67 m 떨어진 공업용수 공급을 위한 지하수개발 이용시설로서 착정심도 100 m, 착정구경 150 mm, 취수계획량 $200m^3$/일, 수중펌프 5 Hp 등의 시설제원을 가진다. 해석해 및 경험공식 적용을 위한 기본 입력자료로 투수량계수, 저류계수 등의 수리상수값은 해당 관정의 지하수개발 이용 영향조사서에서 발췌하였고, 측정되지 않은 일부 입력값은 문헌조사를 통해 적절한 값을 가정하여 사용하였다. 하천의 수량에 미치는 지하수 양수 영향을 예측한 결과 지하수 허가기간 5년동안 취수계획량의 약 80 %를 넘는 하천수 감소율이 발생하는 것으로 분석되었다. 연구 대상관정과 같이 하천에 매우 근접한 지역에서 지하수를 이용할 경우 하천수 취수에 준하는 영향을 보일 수 있기 때문에 수자원의 효율적인 이용을 위해서는 하천수와 하천 인근 지하수의 통합적 관리가 필요할 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권9호
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• pp.769-779
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• 2015

본 연구에서는 죽산천 주변 지역에 대해 SWAT-MODFLOW 결합모형으로 암반층 지하수 양수에 따른 하천수 감소량을 모의하여 하천-관정 이격거리, 대수층 및 하천바닥층 수리특성 등과의 관계를 파악하고, 양수 위치에 따른 하천수 감소량을 공간적으로 표출하여 그 특징을 분석하였다. 양수정 위치에 따른 하천과의 이격거리, 투수량계수, 저류계수, 하천바닥층 수리전도성 등의 차이로 인해 지하수 양수량 대비 하천수 감소량 비율이 10~90%의 범위를 나타내었으며, 투수량계수가 $10m^2/day$ 보다 크거나 저류계수가 0.1보다 작은 경우 대부분 관정에서 하천수 감소율이 50%를 초과하는 것으로 분석되었다. 암반층에서 지하수를 양수할 경우 5년 동안 평균적으로 53.6%의 하천수 감소율을 나타내어 충적층 양수에 비해 12.9% 만큼 덜 감소하는 것으로 분석되었다. 또한 죽산천 중하류부에서 양수 영향이 비교적 크게 나타나는 것으로 분석되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.24-29
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• 2018

콘크리트 자기치유를 목적으로 미생물 혼입 하이드로젤 지지체 첨가에 따른 콘크리트의 특성을 검토하였다. 자기치유 콘크리트의 슬럼프 측정결과, 모든 배합조건에서 목표슬럼프를 만족하였으나, 하이드로젤 지지체의 혼입량 증가에 따라 슬럼프 감소가 있었다. 하이드로젤 지지체 혼입에 따른 공극률의 변화는 미미하였다. 자기치유 콘크리트의 압축강도 평가결과, 하이드로젤 지지체의 혼입은 강도에 영향을 미치지 않았다. 하지만 동일 배합조건하에서 시험체간의 분산값이 하이드로젤 지지체 혼입량 증가에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 하이드로젤 지지체의 혼입에 따른 자기치유 콘크리트의 투수시험 결과, HC-B1.5 배합의 경우 최대 45.6%의 투수계수 회복율을 나타내어 하이드로젤 지지체의 혼입이 투수계수 감소에 효과가 높은 것으로 확인되었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.438-446
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• 2001

최근 지구환경부하 저감을 목적으로 포러스콘크리트의 수요가 점점 증대되고 있지만 낮은 강도수준으로 인해 사용용도에 제약을 받고 있으며, 또한 대부분 그 기능성을 무시한 채 강도 및 색채에 의해서만 관리되고 있어 그 기능성(특히 투수성능)에 많은 문제를 유발시키고 있다. 이에 본 연구에서는 포러스콘크리트의 배합상 대부분을 차지하는 골재가 포러스콘크리트의 기초물성에 미치는 영향을 파악하여 강도 및 투수성능 향상을 위한 기초적 자료를 제시하고자 하였다. 그 결과 포러스콘크리트의 강도, 공극율 및 투수계수는 동일 단위시멘트량에서 골재 크기에 관계없이 유사하게 나타났으나 2.5~5mm 골재를 사용한 경우에는 다른 골재에 비하여 크게 다른 값을 보이고 있으며, 동일 조건에서도 골재 종류에 따라 다르게 나타났다. 또한 혼탁액 투과에 의한 투수계수 감소율은 골재 크기가 작을수록 크게 되며, 특히 2.5~5mm 골재의 경우에는 급격히 저하하였다. 또한 골재 종류에 따라서도 그 값은 다르게 나타나 포러스콘크리트의 장기 투수성능 확보를 위해서는 재료선정시 골재 크기 및 입형을 충분히 고려해야 할 것으로 판단된다. 포러스콘크리트의 압축강도와 초음파속도 및 동탄성계수 사이에는 높은 상관성을 보이고 있으며 또한 단위용적중량에 의한 포러스콘크리트의 공극율 추정이 가능한 것으로 나타났다. 또한 포러스콘크리트의 동탄성계수는 일반콘크리트에 비하여 초기재령부터 매우 높게 발현되고 있으며, 재령 7일 이후 동탄성계수의 상승구배는 매우 완만하게 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.456-456
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• 2015

최근 집중호우 및 돌발홍수로 인한 물관련 피해가 늘어감에 따라 도시화된 유역의 물관리 연구에 많은 초점이 모아지고 있다. 도시 유역의 물순환에 대한 하나의 해결방법으로 각광받고 있는 LID(Low Impact Development)에 관한 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 법정행정구역도를 따라 온천천 유역을 각 동별로 나누어 LID를 설치하였을 때 적용 효과가 가시적으로 나타나는 소유역을 확인하기 위하여 SWMM 모형을 통해 시뮬레이션을 실시하였다. LID 요소기술로는 토지피복에 따라 주택지에는 옥상녹화, 도로에는 투수성포장을 설치하여 각 동별로 LID 적용 전 후에 대한 유출량, 침투량, 첨두유량, 유출계수 등을 비교 및 분석하는 연구를 수행하였다. 온천천 유역 14개 동에 대한 분석을 실시한 결과, 유출량 감소율의 경우 수민동(85.24%), 거제동(83.23%), 명장동(82.81%), 침투량 증가율은 수민동(162.8%), 안락동(105.1%), 복산동(71.03%) 순으로 하천 주변의 거주지가 밀집된 지역에 가시적인 효과가 나타났으며, 첨두유량 감소율은 청룡동(81.82%), 장전동(80.37%) 부곡동(79.39%) 순으로 소유역의 경사가 급한 지형에 효과가 좋은 것으로 나타났다. 유출계수 감소율은 유출량 감소율의 경우와 마찬가지로 나타났다. 도시 유역에 보다 나은 물순환을 위하여 LID 요소기술을 설치할 때 저감시키거나 증가시키려는 매개변수를 확실히 선정하는 것이 LID 효과를 극대화 할 수 있다는 점을 확인하였다.

• 농업과학연구
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• 제31권2호
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• pp.105-114
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• 2004

이 연구는 흙, 천연조골재, 고화재 및 폴리프로필렌섬유를 혼입한 에코콘크리트를 개발하여 그 물리역학적 특성을 구명한 것으로서, 이 연구를 통해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 중량 감소율은 조골재와 고화재의 혼입량이 증가할수록 작게 나타났고, 고화재가 조골재보다 중량감소에 더 크게 영향을 미쳤으며, 재령 7일, 28일, 91일 다같이 흙 59.8%, 자갈 20%, 고화재 20%, 섬유 0.2% 배합에서 중량감소율이 가장 작게 나타났다. 2. 압축강도와 휨강도는 모든 배합에서 조골재, 고화재, 섬유의 혼입량이 증가할수록 증가하였으며, 고화재의 영향이 강도에 가장 크게 나타났다. 3. 재령 28일의 초음파진동속도는 2,319~3,527 m/s, 동탄성계수는 $203{\times}10^2{\sim}281{\times}10^2MPa$의 범위로 나타났으며, 골재와 고화재의 혼입량이 증가할수록 증가하였고, 압축강도와 휨강도의 결과와 유사한 경향을 나타내었으며, 고화재의 영향이 골재의 영향보다 더 크게 나타났다. 4. 투수계수는 골재와 고화재의 혼입량이 증가할수록 감소하였고, 섬유의 혼입량이 증가할수록 증가하였으며, SG10에서 $5.066{\times}10^{-9}cm/s$로 다른 에코콘크리트에 비해 투수계 수가 가장 작게 나타났다. 5. 자갈과 고화재 혼입량의 증가는 강도증진 효과를 얻을 수 있으나, 섬유는 배합시 뭉침현상으로 인하여 제성능을 저하시킬 수 있기때문에 현장배합시 세심한 주의가 요망된다. 따라서 SG10의 배합을 경작로 포장재료로 사용하면 주변환경과 조화를 이루는 환경친화형 경작로를 만들 수 있을 것으로 판단된다.