• 대한토목학회논문집
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• 제28권5C호
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• pp.313-320
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• 2008

본 연구에서는 Plastic Board Drain(PBD)이 타설된 지반의 압밀거동 특성을 파악하고, 배수재 통수능력을 알아보기 위하여 현장의 타설조건을 실험실에서 모사할 수 있는 관입식 복합 통수능 시험기를 개발하였다. 개발된 시험기는 배수재를 타설하고 교란된 시료를 투기하는 기존 방법과 달리, 예비압밀로 시료를 조성한 후 mandrel과 관입장치를 이용하여 PBD를 지반에 타설하도록 고안하였다. 개발된 관입식 복합 통수능 시험기의 적용성을 평가하기 위하여 기존 복합 통수능 시험을 함께 실시하여 결과를 분석하였다. 실험 결과, 기존 방법은 시료 전체의 교란에 의해 압밀이 지연되는 현상으로 나타났으며, 시료의 불균질성 등에 의해 배수재 변형도 국부적으로 발생하였다. 이로 인하여 기존 시험법에 의한 통수능력은 예상치 보다 다소 크게 산정되는 경향을 보였으며, 관입식 방법에 의해 현장조건과 유사하게 통수능력을 분석할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.47-56
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• 2012

PBD의 통수능력은 지반조건 빛 두께에 비례하여 영향을 크게 받는 성질이 있으며, 배수재 타입 시 시용되는 맨드럴, 타입기기 및 방식에 의한 주변지반의 교란영향으로 배수성능이 저하되는 문제점 등이 있다. 또한, 여러 기지 조건에 따라 통수능의 편차가 크게 나타나며 원지반 조건에 따라 배수재의 통수능 저하, 간극수압소산의 시간지연 등의 분석이 미흡하다. 따리서 본 연구에서는 원지반 조건을 고려한 연직배수재의 복합 통수능 시험을 실시하여 지반개량 및 통수능 평가를 하였다. ${\phi}\;38{\times}70cm$ 크기의 원통형 실린더에 배수재를 고정한 후 교반한 시료를 투기하고 원지반 조건 CL, ML, SM과 준설토 CL을 매립한 후 가입장치를 사용하여 30, 70, 120 kpa의 하중을 가해 단계별로 복합통수능 실험을 수행하였다. 시험결과, 통수능의 크기는 원지반 조건이 SM>ML>CL>CL(준설토)인 순으로, 세립분 함량이 적을수록 통수량은 크게 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권10호
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• pp.39-49
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• 2011

최근 연약지반에서는 공사기간 중에 압밀에 의한 침하량이 빠르게 일어날 수 있도록 압밀시간을 단축시키는 압밀촉진공법 중 하나인 PBD공법이 적용되고 있다. 이는 시공의 용이성과 경제성을 지닌 압밀촉진 공법 중 하나이다. PBD는 통수능력이 연약층의 두께에 비례하여 영향을 크게 받는 성질이 있으며, 배수재 타설 방법과 관련하여 배수재 타입 시 사용되는 맨드럴, 타입기기 및 방식에 의한 주변지반의 교란영향으로 배수성능이 저하되는 등 문제점이 있다. 또한 지반조건, 시공조건, 토질특성에 따라 통수능의 편차가 크게 나타나며 PBD타설 후 강우나 성토재료 수급의 불안정 등 기타 현장여건에 따라 성토 재하중을 바로 실시하지 못해 수개월 동안 방치에 따른 배수재 통수능의 문제점 및 분석이 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 방치기간에 따른 PBD 통수능의 영향인자를 분석하기 위한 복합 통수능 시험을 실시하여 지반개량 및 통수능 평가를 하였다. 원통형 실린더에 배수재를 고정한 후에 교반한 시료를 투기한 후 0day, 30day, 60day, 90day 방치시킨 후에 가압장치를 사용하여 30, 70, 120kPa의 하중을 가해 실험을 수행하였다. 실험결과, PBD 타설 후 방치기간이 길어질수록 통수능이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 장기간 방치에 따른 PBD필터의 흡습에 기인된 크리프 변형으로 통수단면의 감소가 원인이라고 판단할 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권6호
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• pp.69-77
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• 2009

연약지반은 해성점토, 실트질, 사질토 등과 같은 지반으로 항만, 공항, 교량과 같은 구조물의 축조시 지지력 부족 및 침하, 전단변형 등의 문제점을 가진다. 이러한 문제점을 개선하고 연약지반의 조기 침하 및 강도증진을 위해 다양한 지반개량공법들이 적용되고 있으며 연약지반의 압밀에 소요되는 시간을 단축시키기 위해 연직배수공법이 많이 사용되고 있다. 특히, 연직배수공법에서 가장 많이 사용되는 배수재는 PBD(Plastic Board Drain)이다. 본 연구에서는 대심도 연약지반에 적용될 PBD공법에 대해 복합통수능실험을 실시하여 거동특성을 평가하였다. 그 결과, 상재압력의 증가에 따라 침하는 점진적으로 발생하였으며, 상재압력 $500kN/m^2$ 이후에는 간극수압의 소산에 따라 압밀침하가 진행되었다. 따라서 재하단계별 침하량의 변화는 간극수압의 소산에 따른 것임을 확인할 수 있었다. 또한, 연직 배수재의 통수능은 압력이 증가할수록 또 시간이 경과함에 따라 현저히 감소함을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.311-311
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• 2023

파형강관은 아연도금강판을 물결모양으로 성형하여 나선형으로 조관한 연성관으로 콘크리트 흄관을 대체하여 각종 토목공사의 우수 및 하수관으로 주로 사용되고 있다. 파형강관은 강판에 물결 형상을 성형하여 내하력을 부여하였기 때문에 높은 강도를 지니고 있고, 경량이고 유연성이 있어 기초공사가 쉽고 현장에서의 운반 및 보관이 용이하여 그 활용이 점차 확대되고 있다. 이러한 파형강관의 내/외부에 기능성 고분자 복합 Polymer(다중필름)을 코팅하여 일반 파형강관 대비 더 높은 내식성 및 내마모성을 구현한 제품을 NPE 피복 파형강관이라 하며, 내부에 평판을 2중으로 결합하여 일반 파형강관 대비 통수능력을 개선한 파형강관을 내부평활 파형강관이라고 한다. 최근 파형강관의 활용이 점차 확대되고 있음에도 불구하고, 파형강관에 국한된 수리역학적 특성에 관한 연구는 미흡한 실정이며, 그마저도 주로 만관 혹은 만관에 가까운 상태에서의 흐름만이 고려되어 왔다. 하지만 대구경의 파형 강관이 우수 배관 및 하수 처리를 위하여 설치될 경우 개수로 흐름이 발생하게 된다. 이에, NPE 피복 파형강관과 내부평활 파형강관 내에서의 개수로 흐름을 다양한 유량 및 수심 변화를 통하여 생성하였으며, 각각의 수리학적 조건에서 통수능을 결정하는데 중요한 상수인 조도계수를 수리 실험을 실시하여 결정하였다. 이는 현재 국내에서 생산되고 있는 NPE 피복 파형강관과 내부 평활강관의 활용에 있어서 국제 경쟁력을 높이는데 큰 도움이 될 것이라 사료된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권12호
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• pp.37-46
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• 2011

연직배수공법은 효과적인 연약지반 압밀촉진 방법으로 적용빈도가 증가하고 있다. 연직배수 공법 중에서 PBD공법은 현재 가장 많이 사용되고 있는 압밀촉진공법으로 경제성 및 시공성 면에서 우수하나, 환경오염 및 대심도의 경우 배수재의 굴곡으로 인한 통수능 저하 문제점을 지니고 있다. SCP공법은 과거에 통수능력이 우수하여 많이 사용되었으나, 재료의 수급불균형으로 인한 가격급등으로 현재는 과거보다 사용이 많이 줄고 있는 실정이다. 이에 따른 대책 재료로 쇄석말뚝을 이용한 GCP공법이 대두되고 있다. 따라서 GCP공법의 통수능 효과를 분석하기 위하여 ${\phi}38{\times}70cm$의 원형토조를 이용하여 쇄석말뚝과 비교대상인 모래말뚝, PBD공법의 3종류의 연직배수재를 이용하여 복합통수능 실험을 실시하였다. 또한, 쇄석말뚝의 클로깅(Clogging) 범위를 파악하기 위하여 $1.0m{\times}0.5m{\times}1.1m$ 대형토조를 정면에 투명 아크릴로 제작하여 하중단계별 클로깅(Clogging) 범위를 분석하였다. 복합통수능 시험결과 하중증가에 따른 간극비 감소 및 클로깅(Clogging) 현상이 많이 발생한 GCP공법에서 가장 적게 발생하였으며, 또한 GCP 공법의 클로깅(Clogging)의 범위는 거의 10% 내에서 발생하는 것으로 분석되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권9호
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• pp.67-76
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• 2009

연약지반은 해성점토, 실트질, 사질토 등과 같은 지반으로 항만, 공항, 교량과 같은 구조물의 축조시 지지력 부족 및 침하, 전단변형 등의 문제점을 가진다. 이러한 문제점을 개선하고 연약지반의 조기 침하 및 강도증진을 위해 다양한 지반개량공법들이 적용되고 있으며 연약지반의 압밀에 소요되는 시간을 단축시키기 위해 연직배수공법이 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 대심도 연약지반에 적용될 PBD(Plastic Board Drain)공법에 대해 적용성을 분석하기 위해 SD(Sand Drain)와 비교하여 복합통수능실험을 실시하였다. 실험결과, 배수재의 최소통수능은 단일코아PBD의 경우 $400kN/m^2$이상에서 $10cm^3/sec$이상으로 측정되고 $500kN/m^2$이상에서 $5cm^3/sec$이하로 측정되며, 이중코아PBD의 경우 $500kN/m^2$이상에서 $10cm^3/sec$이상으로 측정되었다. 한편 $500kN/m^2$이상에서 SD의 최소통수능은 $0.4cm^3/sec$까지 떨어지는 것으로 나타났다. 따라서 이중코아 PBD를 사용하는 것이 대심도 연약지반개량을 위해 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권11호
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• pp.945-956
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• 2010

실무적 목적으로 횡방향으로 흐름저항 요소가 변화하는 단면에서는 단면전체의 저항을 반영할 수 있는 복합 조도계수를 산정함으로써 개수로 흐름해석에 사용하고 있다. 본 연구에서는 기존 복합 조도계수 산정식을 가중치 부여방법에 따라 구분하고, 최적의 복합 조도계수 값을 산정하기 위하여 각 소단면 내에서 힘의 균형을 고려한 단면분할기법을 개발하였다. Djajadi (2009)와 Knight and Macdonald (1979)의 수리실험에 의한 실측 복합 조도계수와 비교함으로써 개발된 단면분할기법의 정확성과 타당성을 검증하였으며, 더불어 기존 13개 복합 조도계수 산정식들의 한계 및 적용성을 분석하였다. 분석결과, 대표적인 복합 조도계수 산정식인 Horton 방법은 단면의 통수능을 과소평가할 수 있으며, Lotter 방법은 실측치와 잘 일치하는 결과를 제공할 수 있으나, 선행조건으로 본 연구에서 제안된 Z-method에 근거한 방법처럼 적합한 단면분할방법이 사용되어야 함을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.145-145
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• 2012

일반적으로 식생하도에서는 다양한 흐름저항 발생으로 인해 통수능은 감소하고 홍수위는 증가할 수 있다. 식생하도 흐름해석을 위해서는 복합적으로 발생하는 흐름저항이 합리적으로 산정되어야 한다. 하도 흐름에 식생을 고려하는 중요한 관점 중 하나는 식생높이에 대한 수심의 비이다. 본 연구에서는 수심이 식생높이보다 큰 즉, 침수식생 조건에서 식생층의 평균유속 산정식을 제시하고자 하였다. 문헌조사 결과 식생층의 평균유속 산정 방법은 크게 두 가지로 구분되었다. 첫 번째는 흐름을 정상, 등류로 가정하고 전 수심에 대한 힘의 평형을 해석하는 것이고(Stone and Shen, 2002), 두 번째는 2층 구조로 분리하여 식생층과 표면층사이에서 발생하는 전단력을 힘의 평형에 포함시키는 것이다(Baptist et al., 2007; Huthoff et al., 2007; Yang and Choi, 2010). Stone and Shen(2002)의 경우 일부 유속을 과대 산정하는 결과를 보였고, 이는 층간 전단력이 무시되었기 때문이다. 따라서 본 연구에서도 2층 구조론을 이용하였다. 그러나 식생의 밀도가 증가하게 되는 경우 식생이 차지하는 부피는 증가하는 반면, 바닥 전단력의 영향은 감소하게 되므로 식생의 부피는 고려하되 바닥 전단력은 무시하였다. 본 연구를 통해 제시한 식생층 평균유속식을 기존 연구의 수리모형실험 결과와 비교한 것은 <그림 1>과 같다. 비교적 일치하는 결과를 보였지만 Dunn et al.(1996), Rowinski et al.(2002)의 실험결과에 대해서는 유속을 과대 산정하는 것으로 나타났다. 이 들 실험조건의 특징은 침수비가 모두 2.0보다 작다는 것이다. 따라서 침수비 조건에 따라 전단력 ${\tau}_i$의 영향이 있는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 침수비 2.0을 기준으로 이보다 낮은 침수비에서는 전단력 ${\tau}_i$를 무시하고, 2.0이상에서는 ${\tau}_i$를 고려한 침수식생하도 식생층 평균유속 산정식을 제시하였고 수리실험결과와 비교한 결과 <그림 2>와 같이 수용할 만한 결과를 얻었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.33-45
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• 2022

본 논문에서는 연약지반개량을 위해 활용되고 있는 다짐말뚝공법 시공 시 발생하는 공극 막힘을 규명하고자 일련의 축소모형실험을 수행하였다. 다짐말뚝 타설 시 Air-jet에 의한 골재 압출 공정 과정에서 점토-골재 복합지반 사이에 상당한 압력이 재하 되어 소산되는 과정에서 공극 막힘이 심화되는 것으로 알려져 있다. 따라서, 다짐말뚝이 시공된 연약지반을 1차원 점토-골재 복합지반으로 모사하고 양단경계에 시공 시 발생하는 압력 차이를 재하하는 실험시스템을 개발하였다. 개발된 실험시스템을 이용하여 다짐말뚝 시공 조건에서 발생하는 공극 막힘의 메커니즘을 규명하고자 하였다. 본 연구에서는 쇄석과 공극 막힘 현상을 개선하기 위해 제안된 입도조정골재에 대하여 압력재하실험을 수행하여 재료에 따른 공극 막힘을 비교하였다. 실험 결과, 압력 조건에 따른 쇄석과 입도조정골재의 점토 혼입 메커니즘을 관찰하고, 점토-골재 복합지반으로의 유입과 유출 유량의 측정을 통하여 통수능을 비교·분석하였다. 다짐말뚝의 시공 조건에서는 일반적인 공극 막힘 형태인 Blinding과 Blocking현상이 관측되었고, 이에 더하여 Infiltrating현상이 새롭게 발견되었다. 또한, 쇄석은 Blinding, Blocking과 Infiltrating 현상이 모두 관찰되었으나, 입도조정골재는 Blinding현상만이 관측되어, 공극 막힘이 거의 발생하지 않아, 쇄석에 비하여 배수성능이 우수하게 나타났다.