• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권11호
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• pp.35-40
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• 2017

한랭지역에 건설된 터널은 낮은 기온으로 인하여 콘크리트 라이닝 배면의 동결이 발생하게 되며, 콘크리트 라이닝의 손상을 발생시켜 터널구조물의 내구성을 감소시킨다. 터널 라이닝 배면 지반의 동결을 억제시키기 위하여 터널 라이닝 표면에 발열체를 부착하고 일정시간 동안 발열시켜 콘크리트 라이닝 내부의 온도변화를 측정하였다. 냉동챔버를 제작하여 현장현황을 모사하고 발열체는 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube) 재료를 플레이트로 제작하여 표면에 부착하고 전기공급을 통해 발열시켰다. 발열체를 발열시킴에 따라 콘크리트 라이닝의 내부 위치별 온도변화 분포를 측정하였으며, 외기온도 및 발열온도의 유지시간에 따른 영향을 분석하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.17-21
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• 2019

국내 한랭지역의 경우 고속도로터널 및 일반도로터널에서 발생하는 동결피해 사례는 조사 및 보고되고 있지만, 이에 대한 방안대책은 미흡한 상황이다. 한랭지역의 경우 영상권을 유지하는 다른 지역들과는 달리 평균온도가 영하로 떨어지는 지역이며, 동일지역 터널 내에서도 기온이 낮은 입출구에서 손상이 좀 더 발생하는 것으로 조사 되었다. 터널 라이닝의 온도저하를 방지하기 위하여 동절기에 라이닝의 온도를 강제로 상승시킬 수 있는 발열체를 제작하였다. 발열체는 실규모 터널의 라이닝에 부착하여 발열체의 열에 의한 터널 라이닝 주변의 온도변화를 측정하였다. 연구결과 발열체의 발열에 의해 라이닝의 온도상승 정도를 확인하였으며, 일정시간이 경과하면 라이닝의 온도상승이 수렴하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 활용하여 동절기 터널라이닝 및 배면의 동결피해를 줄일 수 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.511-511
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• 2023

기후변화로 동절기 기온 저하에 따른 수도계량기의 동파는 지속적으로 심화되고 있으며, 이는 계량기 교체 비용, 누수, 누수량 동결에 의한 2차 피해, 단수 등 사회적 문제를 야기한다. 이와같은 문제를 해결하고자 구조적 대책으로 개별 가정에서 동파 방지형 계량기를 설치할 수 있으나 이를 위한 비용발생이 상당하고, 비구조적 대책으로는 기상청의 동파 지도 알림 서비스를 활용하여 사전적으로 대응하고자 하나, 기상청자료는 대기 온도를 중심으로 제공하고 있기 때문에 해당서비스만으로는 계량기의 동파를 예측하는데 필요한 추가적인 다양한 변수를 활용하는데 한계가 있다. 최근 정부와 공공부문에서 22개 지역, 110개소 이상의 수도계량기함내 IoT 온도센서를 시범 설치하여 계량기 함내의 상태 등을 확인할 수 있는 사업을 수행했다. 전국적인 계량기 상태의 예측과 진단을 위해서는 추가적인 센서 설치가 필요할 것이나, IoT센서 설치 비용 등의 문제로 추가 설치가 더딘 실정이다. 본 연구에서는 겨울 동파 예방을 위해 실제 온도센서를 기반으로 가상센서를 구축하고, 이를 혼합한 하이브리드 방식으로 동파위험 기준에 따라 전국 동파위험 지도를 구축하였다. 가상센서 개발을 위해 독립변수로 위경도, 고도, 음·양지, 보온재 여부 및 기상정보(기온, 강수량, 풍속, 습도)를 활용하고, 종속변수로 실제 센서의 온도를 사용하여 기계학습 모델을 개발하였다. 지역 특성에 따라 정확한 모델을 구축하기 위해 위치정보 및 보온재여부 등의 변수를 활용하여 K-means 방법으로 군집화 하였으며, 각 군집별로 3가지의 기계학습 회귀모델을 적용하였다. 최적의 군집 수를 검토한 결과 4개가 적정한 것으로 판단되었다. 군집의 특성은 지역별 구분과 유사한 패턴을 보이며, 모든 군집에서 Gradient Boosting 회귀모델을 적용하는 것이 적합한 것으로 나타났다. 본 연구에서 개발한 모델을 바탕으로 조건에 따라 동파 예측 알람서비스에 실무적으로 활용할 수 있도록 양호·주의·위험·매우위험 총 4개의 기준을 설정하였다. 실제 본 연구에서 개발된 알고리즘을 국가상수도정보 시스템에 반영하여 테스트 수행중에 있으며, 향후 지속 검증을 할 예정에 있다. 이를 통해 동파 예방 및 피해 최소화, 물절약 등 직간접적 편익이 기대된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.13-23
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• 2013

겨울에는 시베리아기단에 의해 한랭 건조한 대륙성 고기압의 영향을 받는 계절동토지역인 우리나라는 춥고 건조하여 1월 평균기온이 $-6{\sim}-7^{\circ}C$의 영하의 온도로 낮아져 지반동결시 수분이동으로 동상현상이 발생하여 지반구조물의 불균형 동결팽창을 초래한다. 동상 발생시 토립자는 모관력에 의해 지하수를 흡수하여 아이스렌즈를 형성하며, 이 모관 흡수력은 토립자의 크기에 영향을 받는다. 본 연구에서는 흙의 종류에 따른 동상민감성의 차이를 알아보기 위하여 공학적 특성이 다른 10종류의 흙시료에 대하여 물리적 특성 파악과 통일분류법에 의한 흙 분류를 통해 실내동상실험을 실시하였다. 이에 각각 흙의 종류에 따른 동결깊이, 동상팽창량, 부동수분, 아이스렌즈와 같은 동상특성을 확인하여 시료의 동상민감성을 평가하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권11호
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• pp.1089-1101
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• 2013

본 논문에서는 미래 극한기후의 변화를 확인하고자 지역기후모형을 이용하여, STARDEX에서 제시한 극한지수를 계산하고 경향성 분석을 통해 미래 극한기후의 지속성과 공간적 분포의 변화양상을 파악하였다. 강수관련 극한지수를 분석한 결과, 수도권과 경기도, 강원도 영동지역, 남해안 지역에서 증가경향성이 확인되었고, 중부 내륙지역에서는 감소경향성이 전망되었다. 기온관련 극한지수를 분석한 결과 기후변화로 인해 미래 우리나라의 평균 기온이 현재보다 증가하는 것을 알 수 있었다. 강수관련 극한지수 중 집중호우 한계점은 경향성에 대한 기울기 값이 서귀포에서 0.229, 지속기간 5일 최대 강수량은 서귀포에서 5.692, 최대 건조지속기간은 속초에서 0.099로 확인되었다. 기온관련 극한지수 중 Hotdays 한계점의 경향성에 대한 기울기 값은 인천에서 0.077, 최대혹서기기간은 울진에서 0.162, Coldnight 한계점은 인제에서 0.075, 동결일수는 통영에서 -0.193으로 확인되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1B호
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• pp.41-53
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• 2008

기후변화가 가시화되면서 극심한 폭우, 폭염과 시기상 발생하지 않았던 장마철 이후의 집중호우 등 과거에는 관측된 적이 없던 이례적인 현상이 나타나고 있다. 최근 들어 이들의 출현빈도는 점차 증가하고 있으나 규칙적인 패턴이나 일정한 주기에 따라 발생하지 않는 것이 큰 특징이라 할 수 있다. 따라서 기후변화 연구 방법 중의 하나인 연자료 및 연평균 자료 이용 및 분석 연구를 바탕으로 하여 극한 사상의 발생빈도와 경향성과 같은 특성을 분석할 수 있는 연구가 수반되어야 할 것으로 판단된다. 본 논문에서는 강우와 기온에 관련하여 객관성과 일관성을 유지할 수 있는 극한 지수를 설정하고, 이에 근거하여 우리나라 전역에 위치한 기상청 산하 총 66개 관측소의 과거 자료를 분석하였다. 이들 자료의 통계적 유의성을 파악하기 위하여 통계적 진단으로 선형회귀 및 Kendall-Tau 방법을 적용하였다. 이 지수들의 경향성을 분석한 결과, 강수량은 점차 증가하는 반면, 강수일수는 감소하는 것으로 나타났으며 계절적으로 보았을 때에는 가을철(9~11월)보다 여름철(6~8월)에 강우 발생률과 집중호우 한계 기준이 더 크게 증가하였다. 한편, 여름철(6~8월)에 비하여 겨울철(12~2월)의 기온 상승 경향성이 더 크게 증가하는 것으로 나타났으며, 이러한 현상은 대체적으로 해안지역보다는 내륙 전반에 걸쳐 고르게 분포하였다. 또한 우리나라 전반에서 겨울철 동결일수가 감소하는 경향을 보임으로써, 여러 문헌을 통해 이미 확인된 것처럼 기후변화 진행에 따른 영향으로 겨울철 기온이 상승하는 경향이 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국지구과학회지
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• 제32권7호
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• pp.761-769
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• 2011

서울 기상 관측소(서울시 종로구 송월동, $37^{\circ}$34'N, $126^{\circ}$57'E, 이하 송월)의 일 최저기온과 결빙 자료, 그리고 인근인 한강 관측소($37^{\circ}$30'N, $126^{\circ}$57'E, 이하 한강)의 결빙 자료를 사용하여, 1907-2006년(100년) 동안 한국 서울에서의 결빙기후의 장기 변동을 조사하였다. 송월의 결빙은 옥외 노장의 물이 동결하는 현상으로 정의하였고, 이곳에서 6 km 떨어진 한강의 결빙은 한강 대교 남단에서 2번째와 4번째 교각의 상류 100 m 부근이 완전히 얼었을 때로 정의한다. 평균 첫 결빙일은 송월이 10월 28일, 한강이 12월 28일이며, 각각 0.78 days $decade^{-1}$와 3.47 days $decade^{-1}$로 점차 늦어지는 추세를 나타냈다. 평균 연 결빙 일수는 송월이 159.06일, 한강이 50.33일이며, 각각 2.01 days $decade^{-1}$와 5.24 days $decade^{-1}$로 감소하는 추세를 보였다. 특히, 1950년대 후반을 기점으로 변화율이 급변하였는데, 한강에서 100년 동안 발생한 7번의 무결빙해(1960, 1971, 1972, 1978, 1988, 1991, and 2006)도 모두 1950년대 이후에 발생하였다. 송월과 한강에서 첫 결빙일의 일 최저기온은 평균적으로 각각 $0.55^{\circ}C$와 $-12.22^{\circ}C$이다. 영하의 일 최저기온이 송월은 6.43일, 한강은 8.94일 지속되고 난 뒤 첫 결빙이 발생하였다. 송월과 한강의 연 최저기온에 대해서 첫 결빙일은 양의 상관을 보였고, 결빙 일수는 음의 상관을 보였다. 이러한 결과는 결빙기후의 변화가 기후변화의 일환으로 나타나는 기온변화와 유관함을 보였다. 향후 더 넓은 지역에서 다양한 추가 연구를 실시함으로써, 지속적으로 결빙기후를 주시하고자 한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권7호
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• pp.5-12
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• 2017

강원권의 동절기에는 한랭기후로 인한 복합적으로 터널 라이닝 표면이 열화되는 형태와 외관상의 문제 및 균열이 발생하게 된다. 이에 따른 재해복구 관련 기술 개발을 통한 복구비용의 절감이 필요한 실정이지만, 국내에서는 기온에 따른 도로터널 라이닝의 피해 저감에 대한 연구는 미비한 상태이다. 따라서, 본 논문에서는 터널 라이닝의 단열성능을 개선하기 위하여 단열재료(에어로젤, 액상단열재)에 열전달량 실험을 실시하였다. 실험결과 단열재의 도포에 따라 열전달량이 상당히 감소하는 것으로 나타나, 동결지역에서의 터널라이닝 피해저감 효과를 확인할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권2호
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• pp.5-17
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• 2012

최근 지구온난화로 인한 기후변화로 제설재의 사용량이 증가될 것으로 예상되어 제설재의 효율적인 관리가 필요하다. 우선 현실적으로 국내의 동절기 기온을 살펴볼 때 빙점강하의 역할을 30%, 염화칼슘 용액의 빙점인 $-52^{\circ}C$ 이하까지로 기준을 잡을 필요는 없다. 비용측면에서도 염화칼슘은 소금에 비해 2~3배 가량 가격이 비싸고 수급상황에서는 더 이상 국내에서는 생산이 되지 않고 전량 수입해야 하는 여건이므로 이에 따른 제설재의 활용방안을 다각적인 방향으로 고려해야 하는 상황이다. 따라서, 본 연구에서는 현재 제설작업에서 습염살포방식에서 사용하는 염화칼슘용액을 소금용액으로 대체하기 위한 기초적 연구로 융빙량 시험, 강재부식 시험, 콘크리트 동결융해 시험 등의 제설재의 품질시험을 통하여 기존의 제설효과에 비해 효과가 저하되지 않는 공법을 개발하고자 하였다.

• 보존과학회지
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• 제25권2호
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• pp.179-196
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• 2009

논산 개태사지석불입상(보물 제219호)은 담회색을 띠고 부분적으로 장석 반정을 함유하고 있는 중립 내지 조립질의 화강섬록암으로 구성되어 있다. 구성암석의 전암대자율은 평균 12.06(${\times}10^{-3}$ SI unit)으로 개태사지 배후의 천호산 ($0.19{\times}10^{-3}$ SI unit) 노두와는 많은 차이를 보이고 있어 석재의 외부 유입 가능성이 제기된다. 이 석불입상은 우협시불의 박리(35.2%), 본존불의 시멘트 보수물질(21.1%) 및 먼지(25.0%)가 주요한 손상현상으로 밝혀졌다. 초음파 속도는 본존불 2850.2m/s, 좌협시불 2648.4m/s, 우협시불 2644.5m/s로 측정되었다. 이를 통해 산정한 일축압축강도는 우협시불이, 부위별로는 대좌에서 상대적으로 낮은 강도를 나타내어 손상도 평가 결과와 일치하였다. 석불입상이 봉안된 보호각 내부의 연평균 기온은 $13.7^{\circ}C$, 상대습도는 79.0%로, 계절에 따른 보호각 내부의 환경 변화는 근본적으로 외부의 변화를 따르나 미기후 변동이 심하지 않아 비교적 안정된 실내 환경이 유지되고 있다. 석불입상의 대좌 표면에서는 봄과 여름철에 결로가 발생하는 것으로 확인되었으며, 겨울철에는 동결파괴가 우려된다. 이는 훼손도 평가와 초음파 탐사 결과에서 나타난 대좌의 풍화 및 강도 저하의 근본적인 요인일 가능성이 매우 크다. 따라서 봄과 여름철에 집중 강우 시 실내의 제습과 한겨울에 기온 강하를 저감시킬 수 있는 조치가 필요하다.