• 한국지반공학회논문집
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• 제39권10호
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• pp.27-39
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• 2023

극한홍수에 대응하기 위한 홍수 위험도 관리의 필수 요소인 홍수 위험도 평가를 위해서는 댐 및 하천제방과 같은 홍수방어시설에 대하여 여러 파괴 메커니즘을 고려한 신뢰도 해석을 수행해야 한다. 본 연구에서는 수위급강하에 의한 제체 사면의 시간에 따른 확률론적 안정성 평가에 대하여 연구하였다. 유한요소 해석에 의한 침투해석 결과를 사면안정 해석에 연동하여 Monte Carlo Simulation을 수행함으로써 수위급강하에 따른 제체의 시간의존적 거동을 연구하고 파괴확률을 계산하여 제방의 취약도 곡선을 작성하였다. 수위급강하에 의한 사면의 파괴확률은 특정 수위까지는 매우 작은 값을 유지하지만, 그 이상에서는 수위가 증가함에 따라 급격하게 증가하는 현상을 보였다. 또한 취약도 곡선은 수위 하강 속도에 크게 영향을 받았다. 수위 저하 속도는 수문 시나리오에 의한 수위의 변동해석을 통하여 결정되므로 수위급강하에 따른 제방 제외지 사면의 안정성은 기후변화에 따라 크게 영향을 받을 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제26권2호
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• pp.207-221
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• 2016

최근 국내 필댐 및 저수지의 노후화가 급속도로 진행되고 있으며, 이에 따른 제체의 손상이나 붕괴사고가 잇따르고 있다. 그러나 필댐의 핵심적인 차수기능을 담당하는 코어층에 대한 열화와 잠재 위해성 분류에 대한 연구는 거의 미진한 실정이다. 본 연구에서는 노후화가 진행 중인 13개 기존 코어형 필댐에 대해(준공 후 경과년수 9-52년, 댐 높이 22-67 m), 무수보링에 의한 코어층 시추 지반조사와 표준관입시험, 2D 및 3D 전기비저항탐사, 물성·역학시험을 수행하여 공학적 기반의 잠재적 위해성 유형을 국내 최초로 분류, 제시하였다. 중심코어층에 대한 무수보링 시추 지반조사 결과, 코어재 잠재 위해성 유형을 국부적 포화대, 신속한 공내수 유입, 조립질 혼재 코어재, 상대적 저 강성의 네 종류로 분류하였다. 코어형 필댐의 잠재 위해성 유형 중국부적 포화대 유형은 코어존 내 유로의 성장 및 발달에 의한 내적침식의 가능성이 존재하므로 가장 위험한 위해성으로 분류 되었으며, 코어재의 열화 등급에 따라 적절한 차수능 회복을 위한 보수보강이 필요한 것으로 판단되었다. 그 외 세 가지 위해성 유형은 즉각적인 조치보다는 지속적인 모니터링과 정기 검사의 강화가 필요할 것으로 검토되었다. 본 연구대상 댐의 분석 결과, 준공 후 경과년수와 댐 코어재의 열화 양상과는 상관성이 크게 없는 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 코어형 필댐의 노후화에 따른 댐의 안전관리와 성능개선에 있어 유용한 자료로 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.5-15
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• 2020

본 연구는 필댐에 설치된 간극수압과 댐의 저수위와의 상관관계를 통해 댐의 안정성 평가를 위한 간극수압계의 활용방안에 대해 다루고 있다. 이를 위해 필댐에 설치된 총 8개의 간극수압계에 대해서 주성분 분석을 수행한 결과, 3개의 군집으로 분류되었다. 이는 댐 제체 내에 형성되는 침윤선을 기준으로 내부, 외부, 상단으로 분류된 것으로 나타났다. 침윤선 내부에 위치한 A군집 내 간극수압계와 저수위와의 상관계수는 0.94~1.00로 강한 양의 선형관계를 나타냈다. 즉, 향후 A군집 내에 존재하는 간극수압계에 의해 해당 댐의 유지관리가 필요한 것을 의미한다. 또한, 저수위와 간극수압계에 대한 회귀분석을 수행한 결과, A군집의 결정계수가 0.89~0.99로 선형회귀 모형이 도출되었다. 따라서 저수위가 설명 변수로 고정될 때 간극수압의 예측이 가능하여 현재 계측된 값과의 비교를 통해 댐의 안전성 여부를 판단할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.60-60
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• 2023

태풍 힌남노에 경주에 위치한 총저수량 184만m³, 유역면적 22km²인 왕신저수지는 303m의 제체가 2시간여 동안 전면 월류하는 초유의 사태를 겪었다. 그때 다행히 저수지 수위는 10분 단위로 기록됐다. 이 자료를 이용하여 제체 월류현상을 평가하기 위해 저수지 운영의 기본자료인 유입량, 저수량, 방류량 등을 10분 단위로 생산코자 했다. 방법은 인근에 위치하고 운영자료가 있는 총저수량 260만m³, 유역면적 3.7km²인 감포댐에 대해 유입량 모의방법을 검증하고, 왕신저수지에 그대로 적용하여 유입량을 모의하고, 물수지에 의해 방류량을 계산하는 것으로 했다. 모의결과는 저수량 오차로 신뢰도를 확인했다. 여기서 저수지 유입량은 ONE 모형을 이용하여 10분 단위로 생산했다. 2022년 9월 5일부터 6일까지 10분 단위로 모의한 결과는 다음과 같다. 첫째, 감포댐 유역은 강우량은 10분 최대 32.3mm, 총강우량 196.0mm였고, 유입량은 10분 최대 80.1m³/s, 총유입량 59만m³로 모의됐고, 신뢰도는 RMSE 2.120mm, NSE 0.947, R²는 0.949로 매우 높게 나타났다. 그리고 저수량 모의 신뢰도도 RMSE 0.153m, NSE 0.993, R²는 0.997로 높았다. 둘째, 왕신저수지 유역은 강우량은 유역내에 위치한 환경부 관리의 화산리 관측소에서 10분 최대 21.0mm, 총강우량은 10시간 동안 422.0mm였고, 유입량은 10분 최대 716.5m³/s, 총유입량 904만m³로 모의됐고, 유출률은 95.7%로 강우량 거의가 유입되는 것으로 나타났다. 셋째, 왕신 저수지의 방류량은 10분 최대 610.8m³/s, 총방류량 848만m³로 계산됐고, 총유입량의 93.8%에 상당한 것으로 나타났다. 그리고 저수지 물수지에 의해 10분 단위 모의 저수위의 신뢰도는 RMSE 0.117m, NSE 0.994, R²는 0.999로 매우 높게 나타났다. 넷째, 왕신저수지의 제체고 EL.59.20m를 월류한 시간은 9월6일 5시50분부터 8시까지 2시간10분 동안였으며, 관측 저수위는 EL59.24m~EL.60.28m, 모의 저수위는 EL.59.31m~EL.60.29m로 나타났다. 월류되는 동안 총유입량은 544만m³, 총방류량은 527만m³로 나타나, 유입량의 96.8%가 월류되는 것으로 계산돼 저수지의 저류효과는 거의 없는 것으로 나타났다. 이때 유입량은 전기간의 60.2%, 방류량은 62.1%에 상당했다. 다섯째, 힌남노에 따른 왕신저수지의 홍수조절효과는 첨두유입량을 105.7m³/s 저감시켰고, 홍수량을 56만m³을 저류시킨 것으로 분석됐다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.19-31
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• 2011

현행 국내 내진 성능 평가 기준에서 사용하고 있는 필댐의 동적 상세 해석에 대한 안전성 평가 기준은 지진 하중 조건에 의해 발생되는 댐마루 연직방향, 횡방향 최대 변위가 정적하중에 의한 변위를 포함하여 제체 높이의 1% 이하로 규정하고 있다. 그러나 이는 이론적 근거가 부족하여, 평가 기준에 대한 합리성 검토가 필요하다. 중약진 지역에 속하는 국내 지진학적 특성상 지진시 댐 계측 데이터로 근거를 마련하기가 어려운 실정으로, 본 연구에서는 국외 계측 데이터 D/B 등 다양한 자료를 바탕으로 안전성 평가 기준을 검토하였다. 추가적으로 원심모형시험과 수치해석을 함께 수행하여, 변형 기준을 검토하였다. 또한, 수치시뮬레이션을 통하여 매개 변수 분석을 수행하고, 댐체의 횡방향 변위와 침하에 대한 영향을 분석하고 변형 기준과 비교, 검토하였다.

• 한국습지학회지
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• 제16권2호
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• pp.235-243
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• 2014

현재 국내 일정규모 이상 댐들에 대해서는 "안전점검 및 정밀안전진단 세부지침(댐)" 기준에 따라 정밀안전진단을 수행하고 있다. 하지만 여러 평가 기준 중 수문학적 안전성 평가는 가능최대홍수량(Probable Maximum Flood, PMF)에 대한 기존 댐 안전성을 평가하는 것으로 대부분의 농업용저수지에 대해서는 적용성이 많이 떨어진다. 따라서 본 연구에서는 계수화 모델과 AHP 기법을 통해 다각적 위험요인을 고려한 농업용저수지의 수문학적 안전성을 재평가하고자 한다. 이를 위하여 농업용저수지의 다양한 인자를 반영하기 위한 수문학적 안전성 상 하위 평가항목을 선정하여 계수화 모델을 개발하였다. 평가항목 별 지표 점수의 총합을 산출한 후 전문가 집단의 응답에 대한 검증절차를 실시하였고, 평가항목의 가중치를 산정하여 최종적으로 다각적 위험요인을 고려한 농업용저수지의 수문학적 안전성 평가를 위한 실용계수를 산정하였다. 본 연구 결과 기존 평가기준은 댐의 가능최대홍수량에 대한 수문학적 안전성을 평가하는 기준으로 대부분의 농업용저수지에 대해서는 홍수방어능 부족에 따른 제체의 월류로 저수지의 파괴위험성이 큰 것으로 분류되었다. 그리고 가능최대홍수량에 대한 여유고 기준을 만족하는 저수지에 대해서는 댐의 형식 및 상태별 여유고에 대한 평가만으로 필댐을 평가하는 것으로 나타났다.

• 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.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.9-15
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• 2007

콘크리트 표면 차수벽형 석괴댐(CRFD)에서의 표층부기초지반은 콘크리트 차수벽을 균등하게 지지할 수 있는 지지력과 사면안정을 위한 소요강도를 확보하여야 하며, 콘크리트 차수벽의 누수시 세립토의 유실을 억제할 수 있는 차수성을 유지하여야 한다. 본 연구에서는 사면부 표층기초지반에 대하여 시험시공을 실시하여 다짐회수에 대한 제체의 변위량과 현장다짐밀도의 변화, 살수량에 따른 함수비 변화 등을 측정하여 효율적인 다짐관리기준을 마련하고자 하였다. 일련의 현장다짐시험결과 CFRD에서의 표층부기초지반은 층별 포설두께 및 다짐회수에 따라 영향 받고 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.53-64
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• 2013

전기비저항 모니터링 탐사법은 공극의 변화는 입자와 함수율의 변화에 기인한다는 사실에 근간을 두고 있다. 모든 댐에서 내부 침식은 시간이 지날수록 발생하며, 시간이 지남에 따라 누수가 집중되고 결국 댐의 파괴에 이르게 한다. 전기비저항은 제체내 공극의 변화에 매우 민감하게 변화하는 것으로 알려져 있어 전기비저항 모니터링 탐사법은 누수탐지에 효과적으로 적용되어 왔다. 그러나 전기비저항은 온도의 계절 변화와 총고용용존물, 운영수위 등의 변화에 큰 영향을 받는다. 본 논문에서 우리는 댐마루 중앙부에 영구적으로 전극을 설치하고 2011년 4월 3일부터 2012년 7월 31일까지 매 6시간 마다 전기비저항 모니터링 탐사 자료를 획득하였다. 모니터링 데이터의 해석을 위해 각 전기비저항 데이터의 2,950여개가 넘는 데이터를 분석하였다. 그 결과 전기비저항은 온도의 영향으로 계절변화에 따라 변화함을 확인할 수 있었으며, 전기비저항 모니터링탐사로부터 제체의 공극률을 산출하고 분석하였다. 댐체에서 전기비저항 모니터링 탐사의 적용성과 안정성을 확인하였으며, 신뢰할 만한 전기비저항 모니터링 데이터의 중요성을 강조할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제5권4호
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• pp.257-261
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• 2002

이 연구에서는 수리시설물의 누수 문제에 대한 자연전위법의 적용성을 규명하기 위하여 현장 탐사와 수치모델링을 수행하였다. 이 연구를 수행한 저수지들의 경우는 일반적인 흙 댐의 손상 형태 중 제체 양안 접합부를 통한 누수, 파이핑 형태의 제체를 통한 누수, 사면의 활동파괴와 다짐불량에 의한 구조물 자체 변위가 복합적으로 작용하는 누수가 관찰되었다. Sill(1983)이 개발한 자연전위 모델링 코드를 이들 수리시설물에 적합하도록 변형 개선시켜 누수 모델에 적용한 결과 야외 탐사자료와 유사한 자연전위 이상곡선을 얻을 수 있었다. 따라서 저수지의 경우 누수 유형을 구분한 후 자연전위 모델링을 수행하면 누수 구간 및 누수 유로에 대한 효과적인 규명이 가능한 것으로 밝혀졌다. 방조제의 경우는 해수 유입으로 발생되는 유동전위에 대한 자연전위 모니터링 결과를 조석 변화와 대비 검토한 결과, 변화양상이 서로 일치되어 나타나므로 누수 지점 탐지와 더불어 누수 추세를 밝히는데 모니터링 기법이 효과적임을 알 수 있었으며, 자연전위 모델링을 수행한 결과는 해수 유입에 의한 자연전위 이상이 잘 재현됨을 확인하였다.