• 터널과지하공간
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• 제33권3호
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• pp.150-168
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• 2023

암석의 이방성 거동은 조암광물들의 방향성 배열과 미세균열의 분포 특성이 주된 원인이다. 특히, 퇴적암과 변성암은 횡등방성 강도 및 변형 특성을 또렷이 나타내는 경우가 많다. 그러므로 암석역학적 설계과정에서는 횡등방성 암석의 변형 및 파괴 특성을 정확하게 이해하는 것이 중요하다. 횡등방성 암석의 변형은 실내시험을 통해 측정할 수 있는 5개의 독립된 탄성정수를 이용하여 기술된다. 이 연구에서는 문헌에 보고된 실험자료를 이용하여 횡등방성 암석의 겉보기 탄성정수의 방향성 변화 특성을 분석하였다. 임의 방향으로 회전된 직각좌표계에서 겉보기 탄성정수 값을 효율적이고 체계적으로 계산하기 위해 Mehrabadi & Cowin의 구성방정식을 도입하였다. 문헌에 보고된 4개 횡등방성 암석을 선택하여 연약면의 방향 변화가 겉보기 탄성계수, 겉보기 전단 탄성계수, 겉보기 포아송비의 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 새로운 탄성정수 제약 조건식을 제안하였다. 제안한 제약 조건식을 만족하면 횡등방성 암석에서 겉보기 탄성정수의 방향성 변화는 직관적으로 예측되는 경향과 일치하게 된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.368-368
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• 2020

최근 초대형화 되어 나타나고 있는 이상홍수와 지진 등에 의한 저수지 붕괴와 같은 대규모 비상상황 발생으로 하류지역 주민의 생명과 재산의 피해가 발생하고 있다. 국내의 경우 1996년 이후로 지속적으로 발생하고 있는 이상홍수로 인해 1998년에는 40개,1999년에는 5개의 소규모 저수지가 붕괴되었으며 최근 2013년과 2014년에도 저수지가 붕괴되는 상황이 발생했다. 댐붕괴의 원인은 구조물의 자연적 노화, 극심한 강우나 홍수, 지진, 제체전도, 파이핑, 침윤발생, 월류 및 파랑 등에 의한 자연적 상황 등이 요인이 될 수 있으며, 시공결함, 사고 또는 전쟁과 같은 인위적인 요인으로 발생할 수도 있다. 과거에 설계 및 시공기술이 부족하였거나 경제적인 이유로 부실하게 건설되어 있는 댐이 세계적으로 산재되어 있어 잠재적인 위험을 상당수 내재하고 있는 실정이다. 본연구는 댐의 점진적인 파괴에 의해 발생하는 유출수문곡선을 구하고 파괴의 성질을 예측 및 홍수파를 수리학적으로 추적하기위해 BREACH 모형과 DAMBRK 모형을 사용했으며 극한홍수(PMF)조건과와 최대지진발생(MCE)조건을 적용하여 원주시 관내 저수지 붕괴 모의 시나리오를 구축했다. 저수지 붕괴에 따른 유출수문곡선을 유도하기 위해서 본 연구에서는 기존의 EAP보고서 자료를 참고하여 붕괴지속시간, 붕괴부 평균폭, 붕괴부 측벽면 경사의 변화에 따라 다양한 모의를 수행함으로써 발생되는 붕괴부 유량 수문곡선을 도출하여 각각의 조건들이 붕괴파 형성에 미치는 영향에 대한 분석을 실시하였다. 그 결과 저수지의 붕괴시 첨두유출량에 민감한 영향을 주는 인자는 붕괴지속시간과, 붕괴부 평균폭으로서 이들 값이 붕괴유출량 변화에 많은 영향을 주는 것으로 나타났다. 최대지진발생(MCE)조건 해석결과 홍수류의 범람으로 인해 홍수파가 하류측으로 진행할수록 완만히 감소하며, 하천 중·상류부 인근 제내지로 홍수류의 범람이 발생하는 것으로 검토되었으며, 극한홍수(PMF)조건 해석결과 최대지진발생(MCE)조건과 같이 홍수파가 하류측으로 진행할수록 완만히 감소하는 특성을 보이며, 하천 전체 구간에서 인근제내지로 홍수류의 범람이 발생하는 것으로 검토되었다. 본 연구는 침수구역 피해규모 산정 및 비상대처계획도를 작성시 기초데이터가 되어 상황별 피해예상지역에 대해 응급행동요령, 주민대피계획비상대처계획을 수립하여 지역 주민생활에 안정을 기여하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.242-242
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• 2020

도시화와 산업화에 따른 유출환경의 변화로 인해 도심지에서 발생하는 대부분의 유출은 도로표면을 따라 이동하고 도로변에 설치된 빗물받이에 의해 배수된다. 이 때 빗물이 원활하게 배수되지 않아 노면수가 정체되고, 이 노면수가 인근 주택지로 유입되어 침수 피해가 발생한다. 이러한 현상은 유출량이 집중되는 도심지 저지대에서 주로 발생하며 설계 한도를 초과하지 않는 정상적인 강우 조건에서도 빈번히 나타나고 있다. 이는 최근의 기후 변화로 인한 집중 호우 등을 고려하여 설계 기준이 지속적으로 조정되어야 함과 동시에 도로 노면수의 배수 능력 평가를 위한 실제적인 연구가 이루어져야 한다는 필요성을 나타내고 있다. 특히 도로 빗물받이의 효율은 주로 종경사 및 횡경사 등의 도로 조건, 표면 유출 우수량, 빗물받이의 형상 등에 의존한다. 그러므로 상향된 설계빈도 및 도로 조건을 고려한 도로 표면 유출에 대한 흐름 분석과 빗물받이 특성을 고려한 실증연구의 분석 및 설계 해석 알고리즘의 개발이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 도로 노면수의 배수 능력 증대를 위해 연속 설치된 빗물받이 조건 및 도로 경사조건을 고려하여 도로 배수시설의 표면 유출 모델 설계 알고리즘을 개발하였다. 표면 유출 유량은 도로의 차선(2~4차선), 경사(종경사 2~10% 및 횡경사 2~10%) 및 설계빈도(최대 30년)를 고려하였으며 유량이 노면 진행방향을 따라 연속적으로 증가하는 부등류 흐름 해석 방법을 채택하였다. 또한, 빗물받이 설치간격(L)과 도로의 폭(W)의 곱으로 계산되는 단순 직사각형 형태의 노면 형상이 아닌 도로 종경사 및 횡경사에 따른 유달거리를 산정하여 평행사변형 형태의 노면 형상을 계산하고 이에 따른 면적(A), 도달시간(tc) 및 강우강도(I)를 산정하였다. 이와 같은 1차원 흐름분석을 통해 도로 표면흐름 및 빗물받이 설치 간격을 제시하고 기존의 제시된 빗물받이 설치 간격과 비교하여 본 연구에서 제시한 설계 알고리즘을 검증하였다. 또한, 수리 실험을 통해 측정된 빗물받이 차집효율을 이용하여 연속 구간에서의 도로 표면 유출 모델의 적용성을 제시하였다. 이는 빗물받이 유입구를 통해 모든 유량이 유출된다고 가정하고 단독 구간에서의 수리분석 결과만을 고려하여 이를 확장시켜 개발된 기존의 도로 표면 유출 모델을 보완할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서 제시하고 있는 설계 알고리즘을 적용한다면 도로 전체 구간에서의 흐름 변화 분석과 배수효율의 정량적인 분석이 가능하므로 향후 도로 표면 침수 피해 저감 및 배수능력 증대를 위한 실증적이고 정량적인 분석 방법이 될 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권5D호
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• pp.611-617
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• 2009

다양한 첨단장비의 도입과 함께 도로의 실시간 소통 정보는 운전자뿐만 아니라 도로의 관리자에게도 필수적인 정보로 자리 잡고 있다. 혼잡정도를 표현하는 기존의 방법은 소통원활/서행/정체 등 3단계로 관리자 측면의 판단에 의하여 이루어진 것이며, 각 단계를 구분하는 값들이 달라 운전자에게 혼란을 주고 있다. 본 연구에서는 교통상황을 표현하는 기존의 3단계 혼잡기준에 대한 운전자 인지를 알아보기 위하여, 운전자 설문으로부터 적정 교통상황 표현 단계수 및 기준 통행속도를 찾고자 한다. 이를 위하여 연속류인 고속도로를 대상으로 운전자에게 다양한 소통상황에 대한 녹화 동영상을 보여주고 혼잡판정 단계와 통행속도 기준 값에 대한 설문조사를 실시하였다. 설문 분석결과, 운전자들은 고속도로의 현 3단계 혼잡판정보다 세분화된 4단계 혼잡판정을 선호하는 것으로 나타났고, 각 단계별 표현 용어는 정체, 지체, 서행, 원활이 선정되었다. 4단계 혼잡판정에 대한 통행속도 경계는 22km/h, 48km/h, 74km/h로 분석되었고, 현실적인 운영을 위해 20km/h, 50km/h, 75km/h를 단계별 경계 기준 값으로 제안하였다. 이번 연구결과는 고속도로 교통정보 제공기관들에게 보다 세분화된 혼잡판정 기준으로 활용될 수 있으며, 교통정보 제공시 운전자 중심으로 개선하기 위한 근거자료로 사용될 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권6A호
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• pp.495-502
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• 2010

이 논문에서는 비부착 프리스트레스트 CFRP 판으로 보강된 콘크리트 거더의 비선형 휨거동에 대한 해석방법을 제시하였다. 비부착 프리스트레스트 CFRP 판으로 보강된 콘크리트 거더는 CFRP 판의 슬립(slip)으로 인해 인장력이 재분배되어 CFRP 판이 콘크리트에 부착된 경우에 비해 복잡한 비선형 거동을 보이게 된다. 따라서 이 논문에서는 비부착 프리스트레스트 CFRP 판을 여러 개의 곡선 요소로 모사하고, 화이버 뼈대요소의 각 절점에서 힘의 평형 관계를 이용하여 CFRP 판의 인장력을 재분배함으로써 슬립효과를 고려하였다. 이 논문에서 제시한 해석방법을 비부착 프리스트레스트 CFRP 판으로 보강된 콘크리트 보의 해석에 적용하여 해석방법의 정당성을 확인하였다. 또한 비부착 CFRP 판의 보강시점과 보강 전후에 발생한 콘크리트의 시간의존적 변형은 보의 처짐 거동에는 영향을 미치나 극한내력에는 영향을 미치지 않음을 확인하였고, 비부착 CFRP 판으로 보강하기 전에 발생한 콘크리트의 균열유무도 비부착 CFRP 판으로 보강한 후의 보의 극한거동에는 거의 영향을 미치지 않음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2B호
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• pp.137-147
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• 2010

본 연구에서는 연최대 호우사상 계열을 이용하여 측우기자료와 현대자료를 비교하였다. 측우기 시강우 자료를 이용하여 현대 빈도해석에서 필요한 특정지속기간의 연최대치 계열을 얻는 것이 불가능하므로 두 관측기간의 비교를 위해 독립호우사상 개념을 이용해 연최대 호우사상 계열을 작성하였다. 연최대호우사상은 이변량지수분포를 이용하여 결정하였으며 모수 추정을 위해 연도별 모수를 이용하는 경우가 보다 적절할 것으로 검토되었다. 이는 연도별 모수를 이용할 경우의 결과가 모수의 경년별 변동성이 연강수량의 변동성과 비교해 의미를 가지기 때문이다. 전체적인 독립호우사상을 비교한다면 현대기록이든 측우기기록이든 강우지속기간에서는 큰 차이가 없지만 현대보다는 측우기 관측기록의 경우가 총강우량과 강우강도가 크게 나타났다. 그러나, 연최대 호우사상의 비교에서는 측우기에 비해 현대의 경우가 강우지속기간이 현격하게 길어지면서 강우강도는 큰 차이가 없게 나타나 총강우량에서 상당한 증가를 보이는 것으로 확인되었다. 또한 이러한 연최대호우사상의 경향성을 살펴본 결과 현대관측기간 동안에는 강우지속기간과 총강우량이 증가하는 경향을 보이고 있지만 측우기 관측기록과 비교시에는 일정한 주기성의 한 부분으로 보는 것이 보다 적절한 것으로 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1D호
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• pp.1-9
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• 2009

버스정보시스템(bus information system, BIS)은 지능형교통시스템(intelligent transportation systems, ITS)의 일환으로서 버스정류장에서 버스를 기다리고 있는 이용자들에게 실시간의 버스교통정보를 제공하는 첨단대중교통시스템의 하나이다. 그러나 본 연구대상지역인 울산광역시를 포함하여 버스정보시스템을 운영하고 있는 대부분의 도시에서는 아직 적정의 버스도착시간 예측모형이 구축되어 있지 않기 때문에 현재의 버스위치, 이용자들의 버스 기다리는 시간, 버스 도착시간 등의 보다 정확한 버스정보가 버스 이용자들에게 제공되지 않는 상황이다. 따라서 본 연구에서는 연구대상 간선도로에 대해 실시간의 버스교통특성 자료를 조사하여 버스운행특성을 확인하고, 연구대상구간을 버스 정류장, 교차로 및 순행구간의 단위구간으로 세분하여 각 단위구간에 대해 지수평활법, 가중평활법 및 Kalman Filter법을 적용하여 최적의 단위구간 통행시간 예측모형을 구축하며, 마지막으로 버스정류장에서 실시간의 버스도착시간을 예측하기 위한 최적의 통합모형을 제시하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4B호
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• pp.347-356
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• 2009

본 연구에서는 HEC-HMS와 HEC-RAS 모형을 이용하여 소양강댐에 가능최대강수량이 발생하여 소양강댐이 붕괴할 경우 두 모형간의 소양강댐 직하류의 유출량을 산정해 그 결과를 비교하였다. 가능최대강수량은 태풍 루사의 호우사상을 사용하여 강릉지역의 면적별평균강우량과 수분최대화방법을 이용하여 산정하였다. 산정된 가능최대강수량은 지속시간(6 hr, 12 hr, 18hr, 24 hr)별로 각각을 비교하였으며, HEC-HMS 모형의 입력자료로 이용하였고, HEC-HMS로 산정되어진 유입량자료를 HEC-RAS에서의 유입량 자료로 이용하여 부정류 해석을 실시하였다. 두 모형의 댐 붕괴 조건은 동일하게 입력하였으며, HEC-HMS 모형으로 산정되어진 첨두유출량은 HEC-RAS 모형보다 크게 산정되었다. HEC-RAS와 HEC-HMS의 댐 붕괴 해석을 이용해 두 모형의 적용성을 판단하였는데, HEC-HMS 모형보다는 HEC-RAS 모형이 댐 붕괴 해석에 대한 적용성에서 보다 실제에 가까운 모의를 할 수 있었다. 하지만 HEC-HMS 모형은 자료 구축이 용이하다는 측면에서 신속한 댐 붕괴 모의를 필요로 할 때 적용성이 있을 것으로 판단된다. 두 모형의 경우 댐 붕괴 해석에 대한 정확한 자료와 함께 각기 다른 붕괴해석 개념에 대한 가이드라인의 생성이 중요하다고 판단된다. 또한 두 모형이 모두 불확실성을 포함하고 있기 때문에 보다 자세한 지형인자와 실제 하천과 비슷한 자료의 구축의 필요성이 있다고 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.1-9
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• 2009

절리암반에시 기존 터널에 근접하여 사면굴착시 터널의 거동은 절기와 굴착사면상태의 영향을 받는다. 본 논문에서는 기존터널에 근접하여 지반을 굴착시, 절리각도와 굴착사면 경사의 영향을 파악하기 위하여 2축 실대형 모형시험장치(3.1 m*3.1 m*0.50 m(폭*높이*길이))를 이용한 시험을 수행하였다. 절리암반은 콘크리트 블록을 사용하여 모사하였으며 터널은 1/10축척(직경 0.6 m)으로 제작하였다. 절리각도는 $0^{\circ}$부터 $90^{\circ}$까지 변경이 가능하며, 굴착사면 경사는 $30^{\circ}$에서부처 $90^{\circ}$까지 가능하도록 되어 있다. 실대형 시험을 통하여 절리각도와 사면경사에 따른 터널거동과 수평지중변위를 계측, 분석하였다. 분석결과 절기각도와 사면경사가 크면 클수록, 터널 내공변위와 터널 라이닝 모멘트가 커지는 경향이 있었으며 수평지중변위 또한 절리각도와 사면경사에 많은 영향을 받고 있어 향후 사면보강에 있어 효율적 방안제시를 위한 기초자료로 활용이 가능할 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권2A호
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• pp.163-169
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• 2009

본 연구에서는 3수준의 강도 변화에 따른 고유동 자기충전 콘크리트를 제조하여 콘크리트의 유변학적 특성 및 역학적 특성 평가하기 위하여 석회석 미분말, 플라이애시 및 고로슬래그를 2성분계 및 3성분계 배합으로 제조된 콘크리트의 유동 및 강도 실험을 실시하였다. 실험 결과 30 MPa급의 고유동 자기충전 콘크리트는 품질확보, 강도 및 점성 조절용으로 석회석 미분말 20% 및 플라이애시 30% 배합이 요구성능을 만족하였으며, 50 MPa급의 고유동 자기충전 콘크리트는 고로슬래그 미분말 10% 및 플라이애시 20%를 사용한 배합이 소요의 유동 및 강도 특성을 만족하였다. 또한 분체량이 많은 70 MPa급의 경우 유동성 향상 및 점성 감소용으로 고로슬래그 20% 및 플라이애시 10% 배합이 요구성능을 만족하였으며, 모든 배합에서 플라이애시의 사용이 점성확보 및 시멘트 절감효과를 위하여 사용 될 수 있을 것으로 판단된다. 이상의 실험 결과를 통하여 압축 강도수준별 고유동 자기충전 콘크리트는 2성분계 배합의 경우 보다 플라이애시를 포합한 3성분계 배합이 적합한 것으로 판단된다.