• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.50-50
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• 2019

최근 국지성 호우 및 하천 제방의 노후화로 인한 제방 붕괴 피해가 빈번히 발생하면서 제방의 안정성 및 표면 보강을 위한 다양한 연구가 시도되고 있다. 본 연구에서는 제방 붕괴에 따른 피해 최소화 및 대책을 수립하기 위한 방법으로 시멘트와 같은 지구온난화를 야기시키는 물질이 아닌 친환경 신소재 바이오폴리머를 흙과 혼합한 재료를 활용하여 제방의 내구성을 강화하기 위한 연구가 수행되고 있다. 이에 안동하천실증연구센터에서는 현장토를 사용하여 높이 1 m, 폭 3 m, 사면경사 1 : 2, 총 길이 5 m 의 중규모 제방모형을 제작하였으며, 공동연구기관인 카이스트에서 개발된 바이오폴리머와 흙을 적정 비율로 혼합한 바이오-소일을 제방 전면에 일정 두께로 피복하여 월류 발생에 따른 제방 안정성 평가 실험을 수행하였다. 1차 실험은 흙 제방 조건이며, 2 3차 실험은 제방 표면에 5 cm 두께로 신소재가 피복된 조건으로 안정된 결과 도출을 위해 반복 실험을 수행하였다. 제방 천단면 및 사면에서의 유속분포를 측정하기 위해 드론 및 비디오카메라를 활용한 LSPIV 기법을 적용하여 실험조건에 따른 표면유속과 월류 흐름이 제방 붕괴에 미치는 영향에 대해 비교분석하였다. 또한 그래픽 소프트웨어를 이용한 픽셀기반 영상분석 기법을 적용하여 시간에 따른 제방사면의 붕괴면적을 산정하여 신소재 피복에 따른 붕괴 지연효과 분석을 통한 신소재 활용 제방의 현장 적용가능성 및 안정성을 평가하였다. 본 연구결과, 흙 제방의 경우 월류 흐름 발생 직후 침식현상이 전개되어 유속분포가 집중되고 있었으며, 이후 발생하는 강한 수직흐름으로 인해 입자추적을 통한 분석이 더 이상 불가능하였다. 신소재 제방의 경우 월류 흐름 발생 직후 침식은 발생하지 않았으며 일정시간동안 유속분포가 유지되었다. 지속적인 월류 흐름으로 인해 제방 끝단에서 침식이 발생하였으며 이때 최대 유속은 3.3 m/s 로 나타났다. 또한 픽셀기반 분석을 통해 30초 단위로 표면손실률을 산정한 결과, 신소재 활용 제방(2, 3차)의 경우 같은 실험조건에도 불구하고 최종 붕괴시간은 약 3배의 차이를 보였으며, 양생 과정에서의 크랙 발생을 최소화한다면 월류 발생 시 상당한 붕괴지연효과가 있는 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Data and Information Science Society
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• 제22권4호
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• pp.691-699
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• 2011

현재까지 우리나라뿐만 아니라 세계적으로 급경사지 붕괴는 대표적인 자연재해로 알려져 있다. 급경사지 붕괴 피해를 방지하기 위해 행해진 많은 선행 연구를 바탕으로 일부 국내기관에서는 급경사지 평가표를 만들어 붕괴 예측에 활용하고 있다. 하지만, 대부분의 기존 연구는 비통계전문가들에 의해 행해졌기 때문에 평가표 구성의 통계적 타당성을 제시하지 못했다. 본 연구는 전국 지역을 대상으로 급경사지 (암반사면, 토사사면) 붕괴에 영향을 미칠 것으로 예상되는 인자들의 자료를 수집하고 그 인자들의 가중치를 판정하기 위하여 로지스틱 회귀분석 방법을 사용하였다. 선행연구들 중에 로지스틱 회귀분석을 이용한 기존의 연구들이 있었지만 다중공선성을 전혀 고려하지 않았기 때문에 결과가 신뢰할 만하지 못하다. 본 연구에서는 다중공선성을 제거된 급경사지 붕괴 예측모형을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.27-34
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• 2011

본 연구에서는 강우 시 지반정수 변화에 따른 사면붕괴 모델결정에 관한 기초연구로서 강우재현장치를 활용한 모형실험을 실시하여 불포화 상태의 사면에 침투하는 강우에 대하여 지속강우특성과 투수특성을 고려하여 간극수압, 토압, 함수비의 변화에 따른 사면 거동에 대해 분석하였다. 연구결과 강우(50mm/h)가 지속적으로 발생됨에 따라 화강 풍화토의 간극수압은 상부에서 먼저 상승하기 시작하며, 이어서 중간부와 하부에서 간극수압이 상승하기 시작하였다. 표준사의 간극수압은 역으로 하부에서 상부로 간극수압이 상승하는 것을 확인할 수 있었으며 이 같은 원인은 표준사 와 화강풍화토의 투수계수의 차이로 판단된다. 실험결과 지반조건 별로 다른 차이가 있으나 약 60~75% 정도 포화될 경우와 누적강우량 120mm이상 지속 시 사면붕괴의 발생 위험성이 있는 것을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권12호
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• pp.77-85
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• 2013

불포화 사면에서는 강우시 침투가 일어나고 포화가 됨에 따라 불안정해진다. 불포화토의 유효응력의 관점에서는, 모관흡수력이 감소하면 유효응력이 감소하고 동시에 전단강도도 감소하여 사면 안정성이 저해된다. 본 연구에서는 불포화토의 유효응력을 흡수응력으로 기술하는데 초점을 둔다. 그리고 유한요소응력장에서 안전율을 계산하여 실제 사면의 붕괴를 시뮬레이션한다. 하동 및 포항지역의 풍화토 지층에 대하여 실내실험을 수행하여 불포화 물성을 분석하였다. 그리고 불포화 사면의 침투 해석을 수행하고 응력해석과 안정해석을 통하여 실제 붕괴를 재현하였다. 따라서 불포화 유효응력 원리에 근거하여, 실제 사면의 안정성을 성공적으로 평가할 수 있었다. 유효응력 개념이 강우 침투를 고려한 사면 설계의 실무에 적용될 수 있음을 입증하였다.

• 지질공학
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• 제20권3호
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• pp.243-255
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• 2010

노천광산에서 사면설계는 안정성과 경제성 측면에서 동시에 접근하여 결정해야 한다. 따라서 일반 사면과 달리 대부분 보강 없이 굴착해야 하기 때문에 사면의 경사가 가장 중요한 설계 변수이다. 본 연구에서는 인도네시아 파시르(Pasir)에 위치한 노천채광방식의 대규모 석탄광산 사면에 대하여 GPS에 의한 변위계측 및 해석을 수행하였다. 파괴시기를 예측하기 위해 계측자료에 대한 역변위속도 분석결과가 현장사면의 사례와 잘 일치하였으며, 이와 같이 불안정한 사면의 파괴시기를 대략적으로 예측할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 퍼지이론과 계층분석절차 기법을 접목하여 대규모 석탄 노천광산의 상대적 사면붕괴 위험도를 평가할 수 있는 GIS 분석모델을 제시하였다. 분석모델은 7개의 영향인자들(사면의 각도, 사면 높이, 지표수 영향, 굴착계획, 인장균열, 단층, 배후 저수지)을 동시에 고려하여 채굴적 연약사면의 상대적 붕괴 위험도를 평가할 수 있었다. 따라서 변위계측에 의한 사면파괴시점 예측과 사면붕괴 위험도 평가기법을 동시에 수행한다면 예측시기 및 파괴지점에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있을 것이다.

• 지구물리
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• 제5권2호
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• pp.111-129
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• 2002

일반적으로 사면에 대한 조사방법은 지표지질조사를 실시하여 불연속면의 정보를 획득하는 것이 보편화 된 방법이나 제한된 영역의 정보만을 획득하게 되는 문제점을 가지게 된다. 절취사면에서 활동면 또는 활동가능한 연약한 파쇄대를 추정하는 방법으로 토모그래피, 전기비저항탐사, 탄성파 탐사와 같은 지구물리탐사 방법을 이용하나 최근에 사용된 카메라 장치를 이용하는 방법은 시추공벽의 화상을 촬영하여 직접 육안으로 확인 할 수 있는 방법으로 다른 방법들에 비해 보다 확실히 활동가능면을 찾아낼 수 있는 방법이라고 생각된다. 본 논문에서는 고속도로 현장에서 붕괴가 발생한 사면의 붕괴원인과 활동면을 추정하고 굴착이 되지 않은 대절토 사면의 활동가능성을 예측하기 위해 시추조사를 실시한 후 BIPS(Borehole Image Processing System) 장비를 도입하여 사면내의 활동가능성 예측 및 불연속면 방향에 대한 정보를 획득하여 굴착시의 사면안정 문제를 예견해 보았다. 붕괴가 발생된 사면에서는 활동가능성이 있는 점토층을 확인할 수 있었으며 굴착되지 않은 사면에서는 주절리군의 발달방향이 사면방향으로 경사져 활동가능성이 매우 클 것으로 예상되어 사면에 대한 안정대책을 제시하였다. 특히, 굴착되지 않은 절토사면은 굴착 후에 안정성을 확보하기 위한 사면경사 완화방안은 지형이 급경사를 형성하여 100m 이상의 장대면을 형성하므로 사면을 앵커로 보강하는 방안 및 절토구간을 터널로 변경하는 방안을 제안하였다.

• 지질공학
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• 제2권2호
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• pp.131-140
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• 1992

GIS를 이용, 서울 근교 지역을 대상으로 광역지질재해도를 작성하여 대상 지역데 대한 광역 지질재해, 특히 사면 붕괴에 관한 분석 연구를 시도 하였다. 사면붕괴를 야기 시키는 요소인 사면형태, 지질, 지하수, 토양의 성질, 강우, 식생 등을 GIS 기법을 이용하여 정량적으로 분석 하였으며, 최종적으로 이들 요소들을 지도모형으로 변환 시켜 광역재해도를 작성하게 되었다. 본 연구를 위하여 SUN 4-390 Workstation 과 ARC/INFO & ERDAS가 이용되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.387-391
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• 2011

국내에서 사면 붕괴의 직접적인 원인은 강우에 의한 것으로 볼 수 있으며, 강우침투에 따른 지하수위 상승과 간극수압 증가, 강우강도 크기에 직접적으로 영향을 받는 지표면 유출로 인한 사면의 표면토사 유출 및 얕은 사면붕괴로 나타난다. 본 연구에서는 강우로 인한 지반내 침투로 불포화토가 포화토로 변화는 과정에서 침투능을 산정하고자 기존의 침투공식을 검토하고 TDR 센서를 이용한 실내실험을 통한 침투능 산정공식을 제시하였다. 제시한 침투능 산정공식을 검증하기 위한 침투실험을 수행하여 결과를 비교 분석하였으며, 이론적 해석 및 실내실험에 의한 결과는 다음과 같다. 첫째, 포화도 변화에 따른 TDR데이터 변화는 일정했으며 이를 회귀분석을 통하여 함수화하였고, 이 함수를 이용하여 지반의 포화도 및 함수비를 파악할 수 있었다. 둘째, 흡인수두항과 중력수두항이 결합된 연속적인 침투능 산정공식을 새로이 유도하였으며, 이를 이용한 결과와 TDR 센서를 이용한 실험결과와 거의 유사함을 알 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.41-51
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• 2009

본 논문은 지반 적용을 위한 사면붕괴 억제 타이백 벽체설계의 주제에 관한 여러 가지 설계고려사항을 검토해보았다. 설계는 특정 지역 조건에 맞는 벽체를 설계하기 위한 토질역학과 지질학의 복합된 지식을 요구한다. 설계를 완성하기 위한 많은 측면들이 여전히 완벽하게 연구되어 있지 않다. 본 논문은 기존의 타이백 벽체설계에 관한 개요와 suppressor 벽체 지중압력/타이백에 기인한 응력 회전과 같은 새로운 이슈의 토론 등을 기술하였다. 지진력의 효과에 관해서도 서술하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.33-41
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• 2003

연구대상 사면은 충북 보은군 보은읍 도로공사구간 내의 절취사면으로 절취시공 후 암반사면내의 일부 구간에서 평면파괴로 인한 사면 붕괴가 발생하였다. 이 구간에서는 파괴면과 유사한 방향성을 갖는 불연속면이 암반사면 내에 다수 분포하여 추가 붕괴가 예상되는 불안정한 상태이다. 따라서, 본 사면에 대하여 암반사면의 안정성 해석에 보편적으로 사용되는 SMR, 평사투영법, 한계평형법 및 수치해석 등의 기법을 이용하여 사면의 안정성을 해석하였다. 사면의 안정성평가에 보편적으로 사용되는 한계평형법은 간단한 계산에 의해 사면의 안정성을 평가할 수 있는 장점이 있으나 파괴 활동면을 가정할 수 없는 단일 안전율에 의해 전체 사면의 안정성을 평가하는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 개별절리를 고려하여 사면의 안정성을 평가하는 전단강도 감소기법으로부터 안전율을 계산하였으며, 이를 한계평형해석의 결과와 비교ㆍ분석하였다. 또한 본 사면내에 지하수 영향을 고려하고 보강공법을 적용하여 종합적인 안정성을 검토하였다.