• 한국지형학회지
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• 제19권2호
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• pp.31-49
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• 2012

강원도 양구군 수입천의 지류인 사태천은 북한에서 발원하여 남쪽으로 흘러 내려 오는 하천이다. 사태천의 유역분지는 한국전쟁 당시의 격전지로 현재도 민간인의 출입이 자유롭지 않은 민간인 통제선 이북에 위치하고 있다. 출입의 제한으로 인하여 이 지역의 자연 환경은 군사적인 이용으로 인한 것 이외의 훼손이 이뤄지지 않았다. 또한 출입의 제한으로 인하여 이 지역의 지형에 대한 학술적인 연구가 진행되지 못하였다. 사태천은 남북 방향의 임당 단층을 따라 흐르다가 서류하여 두타연에 도달한다. 과거의 사태천은 두타연 부근에서 북쪽 방향으로 곡류하고 있었다. 이 곡류는 침식에 강한 암석 또는 지질 구조의 영향에 의한 것으로 추정된다. 이후 이 곡류는 시기를 한정할 수 없는 과거에 절단 되었다. 단축된 하도는 과거 곡류의 공격 사면이었던 곡류경 부분으로 하류 방향으로부터 침식이 강화되면서 곡류의 절단이 일어난 것으로 보인다. 이 곡류의 절단으로 과거의 하식애는 유로의 일부가 되어 폭포가 형성되었으며 곡류경의 일부는 하천에 의한 침식을 통하여 마식지형 만들어졌다. 이후 하천의 유로가 안정화 되면서 유수는 좁은 구간에 집중되었으며 하도 인근의 포트홀과 러넬과 같은 지형들은 유기 되면서 하도 구간의 하부에는 대형 포트홀이 만들어 졌다. 이 포트홀들은 폭호로부터 기원하였을 가능성이 크며 주로 퇴적물의 마식에 의하여 현제의 모습이 만들어 졌다. 현재 두타연의 상부 기반암은 폭 1~10m의 하폭의 변동을 보이는 내부 하도를 형성하면서 개석되고 있다. 폭이 넓은 부분은 상대적으로 침식에 약한 부분에 성장한 포트홀이며 폭이 좁은 부분은 포트홀간의 연결 부분으로 이부분에서 하상의 고도도 된다한다. 따라서 형상적인 측면으로 본다면 이 내부 하도는 동상 파상 곡벽 내부 하도 중에 하나인 슬롯형 협곡으로 볼 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권1호
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• pp.133-138
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• 2018

2000년대 이후 대두된 안전, 환경 이슈들로 인해 안전 관리는 더욱 더 중요해졌다. 하지만 안전 관리는 많은 경험적 데이터들을 요구하므로 한계점들이 많다. 안전 분야 중 하나인 배관 안전의 경우 현재 배관을 관리하는 시뮬레이션 프로그램들이 존재하지만, 배관 내부 침식에 대해서는 데이터를 얻기 힘들어 시뮬레이션에 반영이 잘 되어있지 않은 상태이다. 이러한 문제점에서 착안해 본 연구에서는 전산유체역학(CFD)을 이용하여 배관 내부의 곡면에 일어나는 침식을 모사하였고, 계산한 침식 속도를 바탕으로 한계상태함수를 이용하여 배관의 실패 주기를 분석하였다. CFD 대상 배관의 경우 여수 산업 단지에 실제로 운영되고 있는 표본을 사용하였다. DPM (Discrete Phase Model)과 부식 모델을 이용하여 CFD 결과로 $3.093mm{\cdot}yr^{-1}$ 수치의 침식 속도를 얻을 수 있었고, 이 결과를 한계상태함수에 적용한 결과 배관에 누출(leak)을 유발하는데 14.2년, 파열(burst)를 유발하는데 28.2년이라는 실패 주기를 얻어낼 수 있었다. 이러한 과정들을 통해 배관 곡면 침식이 배관 안전 진단에 유효한 실패 모드임을 도출할 수 있었다. 본 연구는 실패 연도를 구할 수 있는 방법론들을 제시하여 데이터의 한계점을 극복하고, 배관 안전 진단에 좀 더 정밀하고 발전된 방법을 제시한 것에 대해 의의를 가진다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.5-14
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• 2019

국내 농업용 댐 17,5000여개의 안전점검 결과를 바탕으로 필댐에 나타나는 내부침식(internal erosion)과 관련된 대표적인 4가지 상태를 설정하였다. 이들 상태들을 정량화하기 위하여 댐 안전관리 전문가를 대상으로 설문조사를 실시하고 각 상태들에 대한 정량화된 점수를 제시하였다. 또한 4가지 대표 상태 이외의 다양한 댐 상태의 정량화를 도와주면서 댐 관리자들의 댐 상태 정량화 결정에 제한을 최소화 하고자 각 상태별 '부여가능한 점수의 범위(possible score range)'를 제시하였다. 각 상태별 '정량화된 점수'와 '부여가능한 점수의 범위'를 바탕으로 Case Study를 실시하여 본 방법이 댐의 위험 정도를 일관성 있게 반영하고 합리적인 수준의 파괴확률 값을 제공함을 알 수 있었다. 이는 기존의 댐 안전관리 방법이 가지는 가중평균에 의한 댐 상태등급 결정의 한계점을 극복할 수 있게 도와주어 실제로 위험한 댐을 위험한 댐으로 인지할 수 있게 도와줄 것이다.

• 한국재난관리표준학회지
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• 제1권4호
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• pp.65-71
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• 2008

본 논문은 국지성 호우에 따른 성토사변의 내부 침식의 특성에 대한 것이다. 기존 성토재료의 필터조건 분석방법에 대하여 검토하였다. 근접 성토재료로부터 재료업자의 이동을 억제하기 위한 필터층의 조건을 이론적 배경을 기초로 새로운 분석법을 제안하였다. 이러한 필터거동에 대한 새로운 분석기법에 따라 성토재료 내 침식에 의한 입자간의 거동 특성을 규명하기 위하여 사면의 내부 침식에 영향을 주는 주요원인인자(강우강도, 사면구배, 성토재료 특성 등)를 변화하여 총 3가지 Case의 축소모형실험을 실시하였다. 본 연구로부터 새로운 필터조건 분석법이 실질적인 성토구배 내의 성토재료에 대한 필터 설계시보다 더 적용성이 높은 방법이라는 결론을 얻었다. 이에 따라 새로운 필터조건검토 기준 또는 방법을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권11호
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• pp.33-41
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• 2018

지반의 내부침식은 유체 흐름에 의하여 입자골격에 부착된 세립토가 이탈하는 현상이며, 지속적인 세립토의 유동은 지반구조물의 수리-역학적 특성을 약화시킨다. 본 논문은 세립토의 유동에 관한 지배방정식을 정립하고 수치해석 기법을 제안하였다. 공극내의 세립토는 액상의 세립토($c_e$), 조립토에 부착된 입자(${\sigma}_a$) 그리고 조립토골격에 폐색된 세립토(${\sigma}_s$)로 구분하여 상관계를 제시하였다. 이를 바탕으로 세립토의 유동과 공극수의 흐름에 대한 수리학적 지배방정식들과 유한요소 수식화를 제시하였다. 세립토의 이탈, 부착 그리고 공극막힘에 대한 구성 모델들을 제시하였으며, 실내 1차원 침식실험으로부터 모델변수를 도출하는 방법을 제안하였다. 그리고 세립토의 공극 막힘 현상에 의한 지반의 투수계수 변화에 대한 추정식을 제안하였다. 기존의 침식실험 결과에 대한 수치해석을 통하여 개발된 해석기법과 세립토 유동 모델의 적정성을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권1호
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• pp.55-62
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• 2023

내부 침식은 제방 손상 및 붕괴의 주요 원인 중 하나이며, 그 대표적인 유형으로 후퇴 침식 파이핑을 들 수 있다. 후퇴 침식 파이핑은 내부 침식 관련 제방 손상의 약 1/3 정도를 차지하며이를 예측하고 예방하는 것은 제방의 안전성 유지를 위해 중요하다. 본 연구에서는 추적자를 이용해 파이핑 현상을 예측하여 사전에 예방하는 것을 목적으로 실험을 실시하였다. 실험은 상류측과 하류측의 수두차, 유사의 크기, 차수벽의 유무 세 가지 조건을 변경하여 진행하였다. 추적자인 로다민은 실험을 시작할 때와 파이핑이 발생했다면 발생한 직후, 총 두 번 주입하였다. 실험을 진행하는 동안 파이핑 형성 과정을 영상으로 기록하였고 추적자의 농도와 유출구에서의 유량의 시계열을 측정하였다. 실험을 통해 본 연구에서는 유사의 종류에 따라 파이핑이 발생하는 수두차가 다르며 수두차가 클수록 파이핑이 쉽게 발생한다는 점을 관찰하였다. 또한 파이핑이 발생한 시점 직후에 추적자의 농도가 급격하게 증가하는 그래프의 양상을 확인했고 이를 통해 추적자의 농도 시계열 자료를 획득함으로써 파이핑의 발생 유무를 발견할 수 있다는 점을 확인하였다. 파이핑으로 인한 제방 손상 및 붕괴를 예방하는 데 있어서 본 연구의 활용도가 높으리라 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.386-390
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• 2004

하천은 자연 상태에서 내부분 단일 하천이 아닌 몇 개의 지류가 본류와 만나는 복잡한 하천망을 구성하며 하류로 흘러간다. 이 때 본류와 지류가 만나는 합류부에서는 본류와 지류의 합류각도나 유량에 의해 수리학적인 특성이 매우 민감하게 변화한다. 수리학적 특성에서는 수심이나 유속 등의 흐름에 대한 분석이 있을 뿐 아니라, 유사이동에서의 침식이나 퇴적과 같은 하상변동도 중요하게 고려되어야 한다. 그러나, 지금까지 합류점에 내한 연구가 대부분 물의 흐름 해석에 관한 연구이며, 하상변화에 대한 연구가 상당히 부족하다. 본 실험 연구에서는 본류와 지류의 접근각도를 $60^{\circ},\;75^{\circ},\;90^{\circ}$로 변화시키면서 분석하였으며, 유량비는 1:0.2, 1:0.35, 1:0.5로 변화시키면서 분석하였다. 이때 사용한 모형수로는 본류와 지류의 폭을 1:0.8로 하였으며, 이동상 실험을 위해 입경 1mm인 균일 모래를 이용하여 실험하였다. 그 결과 침식되는 길이는 유량비 및 접근각도가 증가함에 따라 커지는 경향을 나타내고 있으며, 이는 합류부에서의 하상침식에 대한 개선방향으로 활용될 수 있을 것으로 판단되고 있으며, 또한 접근각도가 증가함에 따라서는 최심경사는 점차 증가하는 것으로 나타났으나, 유량비가 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2009년도 춘계 학술대회 제21권1호
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• pp.265-266
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• 2009

콘크리트의 내구성, 즉 염해, 증성화, 동해, 화학적 침식 등의 열화현상을 예측하기 위해서는 우선 콘크리트 내부의 온습도를 파악하는 것이 무엇보다도 중요하다. 본 연구에서는 열-수분 이동을 고려 한 복합 물리적 모델 구축 및 실측을 통하여 시간경과에 따른 콘크리트 내부의 온습도 변화를 추정하고자 하였다.

• 동굴
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• 제88호
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• pp.51-62
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• 2008

동굴내부의 지형변형은 동굴내의 외인적인 요인과 내인적인 요인에 의하여 발달된다. 외인적인 요인으로서 기후변동에 의한 기온의 변화와 침출수의 증감 및 외부 이입물질 등을 들 수 있으며, 내인적인 요인으로서는 암석의 공극율, 지질환경, 단층 및 습곡면의 형상, 절리 및 균열면의 유무, 동굴지천의 구배 및 유속, 층리간의 이종의 암석게재 여부 등을 들 수 있다. 동굴 시스템은 수문 물리화학적 요소에 의해 형성되며 외부 기준면 통제에 의해서 암석학, 구조학, 기후학, 생물학, 토양학 등과 밀접한 상태에서 의존적인 발달 과정을 가진다. 동혈 내부의 침식은 유수의 입력 경우 유출과정에서 형성되며, 또한 유수의 비 입력 경우유출 및 액체용액의 분출에 의해서 형성된다. 다수의 동굴학자들은 동굴은 계절마다 침수되거나 빨리 흐르는 홍수에 의한 폭우에 의해 epiphreatic 상태에서 간헐적으로 포화되는 과정을 거치며 선택적으로 발달한다고 주장하고 있다. 혼합지대 동굴의 가장 좋은 예는 현재의 카르스트 지역에서 나타나는 것이 아니라 과거 제4기의 200만년전 동안보다 해수면이 더 안정적이었던 때에 이루어진 고 카르스트(Paleo Karst)에서 발견되고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.176-176
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• 2011

환형수조는 점착성 퇴적물의 이송특성 연구를 위해 가장 선호되는 실험 장치로 알려져 있다. 과거 많은 연구자들은 퇴적물의 이송특성, 특히 침식/퇴적 특성 조사를 위해 주로 수로를 이용한 실험적 연구를 수행하였는데, 최초의 실험적 연구들은 주로 직선수조에서 수행되었다. 그러나 입자간의 응집이 중요한 역할을 하는 점착성 퇴적물의 경우에, 직선수조 끝단에서의 자유낙하 및 재순환 펌프의 날개에 의해 응집된 토사가 쉽게 분리될 수 있어 그 타당성이 의문시 되어 왔으며, 이러한 단점을 보완하기 위해 환형수조가 고안되었다. 환형수조는 수면과 접하여 회전하는 상부링의 마찰력에 의해 흐름이 생성되기 때문에 시간의 제약 없이 흐름조건을 동일하게 만들 수 있다는 큰 장점을 갖는다. 그러나 환형수조는 원주유속의 속도차이 및 원심력으로 인한 2차 순환류를 형성시켜 반경 방향(radial direction)에서의 바닥전단응력을 불균일하게 하는 단점을 갖는다. 이러한 2차 순환류와 바닥전단응력의 불균일을 저감시키기 위하여 환형수조의 몸체를 상부링의 회전 방향과 역방향으로 직접 회전시키는 방법이 채택되어져 왔다. 한편, 환형수조의 상부링과 몸체를 서로 역방향으로 동시에 회전시키는 양방향 회전(counter-rotation)의 적용을 위해서는 2차 순환류가 최소가 되며 바닥전단응력이 균일해지는 최적 회전속도비에 대한 분석은 필수적 사항이다. 이를 위하여, 상부링과 몸체의 회전속도에 따라 변화하는 수조내부의 흐름특성 및 평균바닥전단응력에 대한 연구가 선행되어야만 한다. 이에 본 연구에서는 전산유체역학을 이용하여 전북대에 설치된 환형수조의 상부링과 몸체의 회전속도에 따라 변화하는 수조내부에서의 흐름특성 및 바닥전단응력에 대한 분석이 수행되었다. 또한, 이를 기초로, 환형수조의 최적 회전속도비 산출을 위한 연구가 수행 중에 있다. 이러한 결과들은 추후 환형수조를 이용한 점착성 퇴적물의 침식/퇴적 등과 같은 이송특성 연구시, 퇴적물에 작용하는 흐름조건의 정밀산정을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.