• Geomechanics and Engineering
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• 제31권3호
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• pp.305-318
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• 2022

Permeable reactive barriers used for groundwater treatment require proper estimation of the reactive material behavior regarding the emplacement method. This study evaluates the dry emplacement of zeolite (clinoptilolite) to be used as a reactive material in the barrier by carrying out several geotechnical laboratory tests. Dry zeolite samples, exhibited higher wetting-induced compression strains at the higher vertical stresses, up to 12% at 400 kN/m². The swelling potential was observed to be limited with a 3.5 swell index and less than 1% free swelling strain. Direct shear tests revealed that inundation reduces the shear strength of a dry zeolite column by a maximum of 10%. Falling head permeability tests indicate decreasing permeability values with increasing the vertical effective stress. Regarding self-loading and inundation, the porosity along the zeolite column was calculated using a proposed 1D numerical model to predict the permeability with depth considering the laboratory tests. The calculated discharge efficiency was significantly decreased with depth and less than 2% relative to the top for barrier depths deeper than 20 m. Finally, the importance of directional dependence in the permeability of the zeolite medium for calibrating 2D finite element flow analysis was highlighted by bench-scale tests performed under 2D flow conditions.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제52권6호
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• pp.1257-1271
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• 2014

The hydraulic deterioration of the drainage system in tunnel linings is one of the main factors governing long-term lining-ground interactions during the lifetime of tunnels. Thus, in the design procedure of a tunnel below the groundwater table, the possible detrimental effects associated with the hydraulic deterioration should be addressed. Hydraulic deterioration in double-lined tunnels can occur because of reasons such as clogging of the drainage layer and drain-pipe blockings. In this study, the coupled mechanical and hydraulic interactions between linings due to drain-pipe blockings are investigated using the finite-element method. A double-lined structural model incorporating hydraulic behavior is developed to represent the coupled structural and hydraulic behavior between the linings and drainage system. It is found that hydraulic deterioration hinders flow into the tunnel, causing asymmetric development of pore-water pressure and consequent detrimental effects to the secondary lining.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1986년도 제28회 수공학연구발표회논문초록집
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• pp.23-33
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• 1986

일강우를 여러가지 성분들이 포함된 백색잡음으로 가정하면, 이로부터 기저유출 성분을 분리하기 위하여 선형론이 적용될 수 있다. 선형론에는 단위충격응답이 요구 되어지므로, 본 연구에서는 이를 추계학적 자기회귀모형에 의하여 추정한다. 자기회귀계수는 기지의 기저유출성분과 이에 해당되는 강우의 지하침투량으로부터 모멘트법에 의하여 결정한다. 기지의 기저유출성분은 주 지하수감수곡선에 의하여 추정되어지며, 지하침투량은 $\Phi$-지수 개념하에 전 강우기간에 걸쳐 일정 침투율의 방법으로부터 구한다. 본 연구방법을 금강유역내 용담집수면적(937$\textrm{km}^2$)에 적용한 결과 상당히 미끈한 수문곡선을 얻을 수 있었으며, 각 호우-유출 사상별 회귀계수의 차수는 공히 2차로 나타났다.

• 한국환경과학회지
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• 제25권1호
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• pp.135-146
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• 2016

This study analyzed fluctuations of ground water level of ground water wells developed in Seongsan watershed of Jeju Island until 2013 using MODFLOW, a numerical analysis model. Ground water level shows greater fluctuations from increase of pump capacity compared to the number of ground water wells. The development of ground water at the top of watershed was found to have direct influence on ground water level. Ground water wells developed until 2013 were used to continue pumping for 50 days, and ground water level of coastal region was reduced below 50% compared to the standard water level. In addition, the range of fluctuation of water level was large in the east coast region, which represents the direction of flow of ground water.

• 지질공학
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• 제28권1호
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• pp.11-24
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• 2018

사면 안정해석의 목적은 강우, 지형 및 토질 특성 등을 고려하여 발생 위치와 발생 시간을 예측하는 것이다. 본 연구에서는 수치지형 모델, 지하수위 변화를 반영하는 집수모델, 무한사면 안정해석 모델을 결합한 모델을 이용하여 울릉도 산지를 대상으로 Huff 4분위법의 강우패턴에 따라 시간대별로 변화하는 지하수위를 고려한 사면 안정해석을 실시하고, 그 결과를 정량적으로 분석하였다. 해석 결과 사면의 경사가 $20{\sim}50^{\circ}$ 범위일 때 안전율 1.0 이하의 셀이 전체의 69.1~70.0%로 가장 넓게 분포하였으며, 강우 지속시간이 1분위($Q_1$)의 경우 2시간, 2분위($Q_2$) 5시간, 3분위($Q_3$) 7시간, 4분위($Q_4$) 6시간부터 안전율 1.0이하의 셀이 나타나기 시작한다. 또한, 안전율 1.0 이하의 셀이 최대로 나타나는 강우 지속시간은 1분위의 경우 6시간, 2분위 12시간, 3분위 16시간, 4분위 20시간으로 나타났으며, 분위별 안전율 1.0 이하 면적은 각각 14.3%, 15.0%, 15.6%, 16.3%로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권12호
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• pp.1023-1035
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• 2015

본 연구에서는 해수-담수-해안대수층의 비선형 상호작용을 직접 해석할 있는 PBM(Porous Body Model) 기반의 3차원 N-S Solver인 LES-WASS-3D ver 2.0을 적용하며, 해안대수층의 해수침투모의를 수행하였다. 이와 같은 N-S Solver를 적용한 해안대수층의 해수침투모의는 국내 최초 수행되는 것일 뿐만 아니라, 국외적으로도 찾아보기 어려운 새로운 수치해석방법이라고 할 수 있다. 먼저 적용하는 수치모델을 검증하기 위하여 해안대수층의 해수-담수 경계면에 관한 수리모형실험결과와 비교 검토하여 수치모델의 타당성 및 유효성을 확인하였다. 그리고 해수위 및 지하수위 변화를 고려한 해안대수층 내의 해수침투모의를 수행하여 해수위-지하수위 차와 해수위의 비(${\Delta}h/h$)의 증가에 따른 해안대수층 내의 유동장 그리고 해수-담수 경계면 분포 특성에 관하여 논의하였다. 또한 기존의 비확산 수치모델에서 도출할 수 없었던, ${\Delta}h/h$에 따른 해안대수층 내의 연직 염분농도로 부터 해수침투 특성을 파악하였으며, 최종적으로 지표화 할 수 있는 ${\Delta}h/h$가 해안대수층 내의 해수침투거리에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 이 결과로부터 ${\Delta}h/h$가 작을수록 해안대수층 내의 해수침투가 약해지는 메커니즘을 이해할 수 있었다.

• 물과 미래
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• 제29권5호
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• pp.215-222
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• 1996

본 논문에서는 다공성 매질의 특수율이 비정체형인 경우 대수투수계수-수두 교차공분산에 관한 식을 유도하였으며, 이 교차공분산은 수두분포로부터 특수장의 통계학적 특성을 유추하는데(inverse problem) 매우 중요한 역할을 담당한다. 비정체형 대수투수계수는 일정한 선형경향과 정체형인 미소 변동의 합으로 구성되었으며, 2차원 포화대수층에서 정상 유동문제를 추계학적으로 해석하여 수두분포를 얻었고 이로부터 교차공분산을 유도하였다. 투수계수의 상관함수가 가우스분포를 가지고 그 경향이 수두 경사와 평행이거나 직교하는 두 가지 경우에 대하여 교차공분산을 살펴 본 결과, 투수장의 경향이 주 흐름방향과 평행한 경우 흐름방향 쪽만 제외하고는 정체형임이 밝혀졌다. 또한, 흐름방향과 직교하는 쪽으로의 교차공분산은 정체형 모델 결과와 달리 영이 아님를 알 수 있었다. 따라서 지하수 유동이나 오염물질 확산문제를 다룰 경우, 투수계수장에 어떤 경향이 존재한다고 의심될 때에는 반드시 그 경향을 해석과정에 포함시켜야 한다.

• 지질공학
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• 제3권2호
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• pp.149-165
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• 1993

지하매질의 유동특성을 알기 위한 직접적인 방법은 아직도 현장수리시험에 의존하고 있다. 열극암반에서 유동모델의 개념정립을 위하여는 열극체계분포와 특히, 수리시험해석결과가 중요시되고 있다. 국내에서 수행되고 있는 수리시험은 조사공구간별에 따른 수리전도도를 방사상의 정상류로 가정하여 결과를 해석하고 있다. 또한 시험대상 매질을 균질한 대수층 또는 단순한 기하학적 형태의 매질로 간주하며 구간별 투수량계수는 시험구간을 가로지르는 각 열극의 투수량계수의 합과 같다고 가정한다. 국내 기존의 수리시험 및 해석방법으로는 수리학적 경계면의 영향(boundary effects)이나 유동로의 기하학적 형태(flow geometry)에 대한 자료를 얻기가 힘들며, 일정한 조사공 주변을 벗어나면 투수성열극의 연결성에 대한 정보를 구할 수 없다. 열극특성을 고려한 지하수유동 해석을 위하여 단일공 정압주입시험을 실시하였으며, 비정상류해석방법을 통하여 유동차원(flow dimension)에 대한 분석을 시도하였다. 시추시에는 단일패커시험을 일정구간별로 시행하였으며, 조사공의 시추후에는 이중패커에 의한 구간별 시험을 실시하였다. 비정상류해석으로 구한 수리전도도값은 정상류해석의 결과와 큰 차이(10배 이내)는 없었으나, 정압하에서 도출된 유동량변화곡선에서 유동차원분석이 가능하였다. 상부구간(<10m 깊이)의 단일 및 이중패커시험결과는 모두 정상류의 유동차원이 나타났으며, 이는 영향반경의 경계면이 open system임을 알 수 있다. 15m 깊이에서 도출된 유동량변화곡선은 1차원 유동상태에서 3차원(구상유동)으로 변화하였다. 하부구간(25m 깊이)의 시험결과는 closed system 특성이 관찰되었으며, 이는 조사구간에서 연결된 열극이 수리적으로 격리되어 있음을 알 수 있다. 현장수리시험으로부터 보다 많은 자료를 도출하기 위하여는 무엇보다도 수리시험장비의 보완이 필요하다. 특히 조사구간을 완벽하게 분리할 수 있는 패커장비와 미세한 유동량변화를 계측할 수 있는 유량계의 확보가 필수적이며, 조사구간의 압력변화를 자동기록할 수 있는 계측기기가 필요하였다.

• 터널과지하공간
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• 제33권4호
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• pp.228-243
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• 2023

벤토나이트는 팽윤 능력과 낮은 투수율 등의 유리한 특성으로 인해 고준위방폐물처분장에서 완충재로 널리 인정받고 활용되고 있으며, 낮은 투수율로 인해 방사성 핵종이 주변 암반으로 이동하는 것을 효과적으로 방지하여 방사성 폐기물의 안전한 처분을 보장하는 데 중요한 역할을 한다. 그러나 벤토나이트 완충재의 장기적인 성능은 여전히 지속적인 연구의 대상으로 남아 있으며, 주요 우려 사항 중 하나는 벤토나이트의 팽윤과 지하수 흐름에 의한 완충재의 침식이다. 벤토나이트 완충재의 침식은 완충재의 무결성을 손상시키고 지하수를 통한 방사성 핵종의 이동을 촉진할 수 있는 콜로이드 형성을 초래하여, 결과적으로 방사성 핵종 이동 위험을 높임으로써 처분장 안전에 중대한 영향을 미칠 수 있다. 따라서 벤토나이트 완충재의 침식 메커니즘과 침식 정도를 수치 해석적으로 정량화하여 장기적인 벤토나이트 완충재의 성능 및 콜로이드 형성 정도를 평가하는 것이 고준위방폐물처분장의 안전성 평가에 매우 중요하다. 본 기술 보고에서는 동적 벤토나이트 확산 모델을 기반으로 거동이 유사한 영역을 두 개로 분류하여 벤토나이트의 균열 침투 및 콜로이드 형성을 모사할 수 있도록 제안된 모델인 Two-region 모델을 소개하였으며, 이 모델을 이용해 벤토나이트 완충재 침식 정도를 정량적으로 평가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권6호
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• pp.555-561
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• 2020

본 연구에서는 상, 하부 2개의 대수층이 연결된 누수대수층에 대해 상부 1층 지하수 양수로 인한 하천수 감소량을 산정하기 위해 개발된 Hunt 해석해의 적용성을 평가하였다. 두 대수층의 투수량계수 및 저류계수, 층간 누수계수, 하천-관정 이격거리, 하상의 수리전도도, 하폭 등 다양한 수리특성치 크기 조합에 따라 양수 후 5년 평균 하천수 감소량을 해석해로 산정하고, 범용적으로 사용되고 있는 MODFLOW 지하수유동모형으로 정교하게 모의된 수치해와의 비교를 통해 하폭을 점으로 간주하여 유도한 해석해 적용 결과가 정확한지를 평가하였다. 그 결과 하천-관정 이격거리가 하폭 이상되거나, 하천고갈인자(Stream Depletion Factor)가 약 3,000일 이어야 해석해로 산정한 하천수 감소비의 오차를 0.05 아래로 줄일 수 있는 것으로 분석되었다. 또한 하상수리전도성이 1 m/d 보다 작거나, 하부대수층의 수리확산계수가 100 ㎡/d 보다 작거나, 상부와 하부대수층의 수리확산계수비가 5 이상, 층간 누수계수가 0.0004 m/d 보다 작을 때 해석해가 수치해에 비해 전반적으로 과다하게 산정되는 것으로 분석되었다.