• 한국방재학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.129-138
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• 2008

차수성이 요구되는 제체나 댐체에 대하여 안정성을 판단하고자 할 경우 파이핑 현상발생 여부를 검토한다. 제체나 댐체는 층 다짐을 수행하면서 축조되므로 투수성은 수평방향 투수계수($k_x$)와 연직방향 투수계수($k_y$)가 서로 다른 이방성이 될 수 있다. 본 연구에서는 여러 가지 투수계수 비(k-ratio=$k_y/k_x$k)에 따른 침투해석을 수행하여 유출동수경사와 침투유속을 파악하고, 이론식에 의한 한계동수경사와 경험식에 의한 한계유속과 각각 비교.검토하여 파이핑에 미치는 영향을 검토하였다. 연구결과 투수계수 비는 한계동수경사 개념으로 파이핑 현상발생에 대한 안정성을 검토할 경우 매우 중요한 요소로 작용하나, 한계유속 개념에 대해서는 상대적으로 중요도가 매우 낮은 것으로 확인되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.175-181
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• 2003

본 논문에서는 상향 침투시험기를 이용하여 3가지 시료에 대하여 상향 투수시험을 수행하였고, 이를 통하여 한계속도, 한계동수경사, 투수계수 등을 산정하여 기존의 세굴 검토 방법에 대한 신뢰성을 파악하였다. 또한 세굴 설계인자에 대하여 FEM Program인 Plaxis를 이용하여 민감도 분석을 수행하였다. 민감도 분석결과 제방 하부의 출구부 동수 경사에 가장 영향을 많이 미치는 인자는 중심코어의 높이로 나타났다. 또한 제방의 구배와 뚝마루 폭이 중심코어의 높이 다음으로 세굴에 영향성이 큰 것으로 나타났다. 그러나 중심코어의 뚝마루폭은 출구부의 동수경사 변화에 영향이 적은 것으로 나타났다. 이러한 민감도 분석결과를 이용하여 설계시 동수경사가 기준 동수경사보다 크게 나타날 경우 민감도 변화가 큰 설계인자를 변경하여 경제적이고 보다 손쉬운 출구부 동수경사 저감이 가능하리라 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.19-30
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• 2020

본 연구는 하천 보축제체 내부를 관통하여 설치되는 배수통문 구조물 연결부에서 누수가 발생하는 경우 구조물 측면의 침투 특성을 파악하고 이러한 측면 침투 거동에 따른 파이핑 등이 제체 안정에 미치는 영향을 분석한 수치해석적 연구이다. 측면 침투 거동을 고려하기 위해 동일한 모델에 대해 2차원 및 3차원 수치해석을 수행하였다. 그리고 측면 침투의 영향을 분석하고 수치 해석의 타당성을 평가하고자 하였다. 연구 결과, 제외지에 수문이 위치한 조건에서 누수가 발생하고 측면 침투를 고려하는 경우 구조물 누수지점 인근의 최대간극수압은 누수가 발생하지 않는 정상적인 침투 상태에 비해 절반 정도로 감소하였다. 특히 측면 침투를 고려하지 않는 경우 구조물 하부에서 과도한 간극수압 변화를 보였다. 구조물 상부와 하부의 동수경사는 고수위로 수위가 상승하면서 한계동수경사보다 큰 동수경사를 나타내고 있어 장기간 파이핑에 취약할 것으로 판단된다. 제내지에 수문이 위치하고 측면침투를 고려하지 않는 경우 동수경사와 침투유속 등 침투수의 영향은 측면침투를 고려하는 경우에 비해 과소하게 해석되었다. 수문이 제외지에 위치하고 누수가 발생하여 파이핑 발생 또는 제체 재료 유실이 우려되는 경우 측면 침투를 무시하게 되면 최대 동수경사는 상대적으로 작게 나타났다. 그리고 한계동수경사를 초과하는 기간도 짧은 시간대로 해석되었다. 결과적으로 측면 침투를 무시하게 되면 파이핑 발생 가능성을 과소하게 평가할 수 있어 주의해야 할 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권1호통권53호
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• pp.59-68
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• 2009

파이핑에 의한 제방 사고의 원인은 설계과정에서 파이핑 현상에 대한 정확한 이해 없이 단순 적용되는 검토과정이 문제의 한 원인이 된다. 이에 본 연구는 사질토 지반에 가까운 제방단면에 sheet pile을 타입할 때 굴착면에서 기존의 파이핑 검토 방법들을 비교 분석하였다. Terzaghi 방법과 한계동수경사 방법에서 안전율은 각 방법에 따라 최대 2배의 차이를 보였다. 그리고 한계유속 방법은 설계인자를 어떻게 판정하느냐에 따라 큰 편차를 나타내었다. 결론적으로 기존의 파이핑 해석방법을 모든 지반 조건에 일률적으로 적용하기 보다는 지반 조건에 따라 각 해석방법이 가지는 특성을 이해하고 적용해야할 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.5-17
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• 2021

본 논문은 만곡부 제방에 대해 곡률각도, 곡률반경에 따라 3차원 해석을 실시하여 침투특성을 규명하였다. 제방만곡부에서 동수경사는 2차원 해석 결과에 비해 외측제방에서는 감소하였고, 내측제방에서는 증가하였다. 곡률각도와 곡률반경이 작을수록 2차원 해석 대비 동수경사의 변화가 큰 경향을 나타내었으며, 곡률각도보다는 곡률반경이 동수경사에 미치는 영향이 큰 것으로 나타났다. 한계동수경사에 의한 파이핑 안전율 산정결과, 2차원 해석에 대비하여 안전율은 외측제방에서는 2~5%가 증가되었고, 내측제방에서는 4~12%가 감소되었다. 이 감소폭을 고려해 볼 때 제방만곡부에 대해 2차원 해석을 실시하고 파이핑에 대한 허용안전율 Fs=2.0보다 0.1~0.3정도 더 크게 설계하면 만곡부의 안전율은 약간 감소되지만 안정성 확보에는 무리가 없는 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.220-224
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• 2009

제방을 설계하거나 기존제방의 안정성검토를 위해서는 제방의 침투해석이 필요하며, 외국에서와 같이 대규모하천이 대부분인 곳에서는 댐에서와 같이 정상침투해석을 하고 있으나 우리나라와 일본하천의 경우는 홍수지속시간이 짧아 설계홍수파형을 정상상태로 해석할 경우에는 과대한 외력을 주게되므로 시간에 따른 수위변화를 고려한 비정상 침투해석을 하여야한다. 이 경우 하천수위에 대한 홍수파형이 필요하나 국내에서는 명확한 기준이 없어 설계시 어려움이 많았다. 본 연구에서는 부정류 침투해석에 사용되는 설계홍수파형을 유도하기 위하여 수위자료가 양호한 낙동강 수계 진동 등 5개 수위관측지점의 과거 주요홍수에 대해 지속시간별 홍수위를 조사하여 무차원화시킨 후 통계적 확률적 처리를 통하여 설계홍수파형을 작성하였다. 작성된 홍수파형의 적정성은 과거 발생한 원홍수사상과 금회 유도한 설계홍수파형을 이용하여 침투해석을 시행하고 적정성을 분석하였다. 동수경사법과 한계유속법에서 오차는 각각 진동 0${\sim}$1.0%, 0.9${\sim}$1.1%, 현풍 1.6${\sim}$4.0%, 1.7${\sim}$4.1%, 왜관 0.6${\sim}$3.6%, 0.6${\sim}$3.7%, 낙동 2.0${\sim}$8.1%, 2.0${\sim}$8.1%, 정암 1.2${\sim}$9.8, 1.3${\sim}$9.9%로 나타났다. 상관성 ($R^2$)은 동수경사 0.983${\sim}$0.999, 한계유속 0.983${\sim}$0.999 정도로 매우 상관성이 높게 나타나 실무에 적용이 가능한 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제11권3호
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• pp.37-42
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• 1995

폐기물의 침출수가 해성점토의 투수성에 미치는 영향에 대해서 연구하기 위하여 실내에서 강성벽의 정수위투수시험을 시행하였다. 본 연구에서 이용한 해성점토와 침출수는 김포 폐기물 매립장에서 채취하였으며 공시체에 가한 동수경사는 비교적 큰 값인 37.5~225 정도이었다. 연구결과 침출수의 농도가 클수록 그리고 동수경사가 작을수록 침출수에 대한 해성점토의 투수계수는 증가한다. 또한 침출수와 혼합시킨 해성점토의 액성한계와 소성지수는 침출누의 농도가 증가할수록 감소한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.433-437
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• 2015

XP-SWMM은 유한차분방법에 의한 천수방정식을 기반으로 하는 TUFLOW 엔진을 탑재하여 1차원 솔루션 엔진과 동적으로 연결하여 범람원에서의 흐름거동을 2차원으로 해석할 수 있다. 유역에서 발생한 모든 유출량은 해당 소유역의 노드(맨홀)로 유입되며 2차원 침수양상은 관로상태에 따라 노드를 통해 역류한 유출수에 의해서 폰딩(Ponding)되는 조건으로 모의한다. XP-SWMM의 침수범람 모의는 침수범람 상황을 가시적으로 보여주는데 상당한 강점을 가지고 있으나 실제 지형여건에 따른 자연현상을 엄밀하게 모델링하는데 일정부분 한계가 있다. 모형의 한계는 담수된 노드의 수위로 인한 에너지 영향(오리피스 흐름)으로 인접관로의 침수가 부가적으로 유발할 수 있다는 점이며 실제 대부분의 경사지에서의 침수상황은 노드에 유출수가 담수되지 않고 하류로 지면을 따라서 확산(Diffusion)되어 담수영향으로 인한 인접관로 침수가 추가적으로 유발되지 않을 가능성이 매우 높다. 즉, XP-SWMM의 담수허용조건, 지반고 2D연결 옵션은 유역에서의 침수발생량을 과대평가 할수 있으며 특정 유역에서는 실제 침수발생 상황과 차이가 발생 할 수 있는 것이다. 본 연구에서는 서울시 광화문 일대의 효자배수분구 우수관로를 SWMM으로 구성하고 강우조건 95mm/hr에서 노드조건을 담수허용, 2D연결, 담수없음 조건으로 모형을 수행하여 침수모의 결과를 비교, 검토하였다. 전체관로 노드조건을 담수허용, 2D연결로 설정하게 되면 담수없음 조건과 비교하여 1.2-2.8배의 침수발생량이 추가로 발생하는 것으로 검토되었다. 즉, 담수없음 조건의 경우 침수발생시 노면 수위상승 인한 동수경사 영향이 반영된 압력관로 영향이 반영되지 않아 노드간 침수발생량이 중복되지 않는다. 반면, 담수허용이나 2D연결로 모형을 수행할 경우 지면의 경사가 충분히 있는 지역에 침수가 발생하더라도 일정 수심이상의 수두(동수경사선)가 형성되어 침수를 추가로 유발하는 것으로 보인다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.201-201
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• 2021

국내 하천은 크게 소하천, 지방하천, 국가하천으로 구분하며, 유역 내 규모가 작은 하천에서 큰 하천으로 점차적으로 합쳐지는 것이 일반적인 하천 형태이다. 특히, 본류와 지류가 만나는 합류부에서는 단순 하도에서의 흐름과 다른 흐름이 나타날 수 있다. 이러한 차이로 인해 하천설계기준(국토교통부, 2018)에 일반적으로 하천에서 지류와 본류의 합류부를 설계할 때, 지류와 본류의 흐름방향에 대한 각도를 예각으로 하는 등의 합류부에 대한 설계기준이 있으나 국내지형은 산지가 다수 분포되어 있어 불가피하게 급경사의 지류가 존재하는 경우가 발생한다. 김상호 등(2014)은 남한강 지류 합류부의 주요 영향인자를 고려한 수치해석을 통해 홍수위의 변화를 사전에 예측하였고, 김지성, 김원(2020)은 합류부에서 발생하는 배수영향에 대해 유량산정 방법을 제안하였다. 복잡한 흐름에 대해서는 1차원 수치해석으로는 충분히 수위, 유량, 유속 등 흐름특성 파악에는 한계가 있으므로 본 연구에서는 홍수피해지도 작성 등에 사용되는 2차원 수치해석 모형인 FLUMEN을 활용하여 합류부의 흐름특성을 분석하였다. 연구대상지역은 급경사로 합류되는 지류인 동두천과 본류인 신천으로 합류부에 발생하는 수위, 유량, 유속 등 동수역학적 특성 변화에 따른 월류 여부와 제체에 발생하는 압력분포를 분석하였다. 분석결과는 하천의 합류부에서의 치수시설 유지관리 및 향후 급경사 지류를 포함하고 있는 하천의 설계에 주요 참고자료로 활용될 것으로 기대한다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제2권2호
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• pp.95-104
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• 1998

수중 케이블의 동적 거동은 비선형 거동을 보이게 되는데 특히 기하하적 비선형성에 크게 영향을 받는다. 또한, 유체의 흐름으로 인하여 동적 거동의 해석은 더욱 복잡하고 어려워지기 때문에 해석적인 접근 방법에는 한계가 있다. 본 연구에서는 탄성 현수선 케이블요소에 동수력을 고려할 수 있게 하였다. 즉, 동수력을 받는 3차원 탄성 현수선 케이블를 정식화하고, 정적 및 동적 해석을 수행할 수 있는 유한요소 방법을 제시하였다. 동수력은 수정된 Morison 방정식을 이용하여 산정하였다. 제시된 방법으로 구한 수중케이블에 관한 동적 거동을 파악하려 하였으며, 정박 또는 예인에 사용하는 수중케이블의 경우 조류의 방향 및 케이블의 경사각에 따른 동적거동의 변화를 알아볼 수 있다.