• 지질공학
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• 제14권1호
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• pp.71-80
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• 2004

토사면의 붕괴는 매년 해빙기와 여름철 집중호우기에 자주 발생한다. 본 연구는 지반의 거동에 대한 원인을 분석하고 향후 사면 붕괴의 거동을 예측하기 위하여 상시 계측시스템을 도입한 현장에서 수집된 자료를 해석한 것이다. 연구방법으로 현장조사와 계측결과를 종합적으로 검토하여 붕괴 규모 및 붕괴 메카니즘을 분석하였다. 또한, 현장에 설치된 상시 계측시스템 전송 자료 분석과 수반하여 안정성 해석을 수행하였다. 본 절토사면은 총 17개의 신축계 센서를 설치하여 계측을 실시하였으며, 그 결과, 총 3회의 지반 변위가 발생하였고 부분적으로 다수의 인장균열이 발생하였다. 사암과 세일로 구성된 본 절토사면에서 집중호우와 하부 지지력 상실에 기인하여 초기 거동이 시작되었다. 지반거동 특성의 정량적 분석을 위하여 총 5개의 측선을 구성하여 계측을 실시하였다. 계측결과를 종합하여 보면 대책공법이 기 시공된 구간에서는 매우 미미한 변이가 발생되었으나, 대책방안이 마련되지 않은 구간에서는 최대 400mm이상의 변위가 진행되고 있다. 변위 자료와 강우자료의 분석결과 지반의 거동과 강우와는 밀접한 관계가 있는 것으로 판단되었다. 지반의 포화도를 변화하면서 안정성 해석을 실시한 결과, 지반 포화도가 55%이상 일때부터 안전율이 1.0이하로 나타나는 것을 알 수 있다. 현재의 지반거동 추이는 오차 범위내에 속하는 안정한 단계로 판단되어지나, 향후 동절기의 외부온도 변화와 동반하여 지반의 변동이 우려되므로 인하여 지속적인 관찰과 자료 분석이 수행되어야 할 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제18권1호
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• pp.17-26
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• 2008

본 연구에서는 활동억지시스템으로 보강된 사면에 대한 설계법을 체계화하고, 이에 대한 설계 흐름도를 작성하여 합리적인 사면의 설계가 가능하도록 하였다. 제안된 사면의 설계법은 현장상황조사단계, 사면설계단계, 산사태발생 예측단계, 사면파괴규모 판단단계 및 보강공법 선정단계와 같이 5단계로 구성하였다. 사면파괴규모는 기존에 제안된 사면파괴의 위험성을 평가하는 국외의 각종 기준을 정리하고, 이를 국내에서 발생된 산사태 파괴규모와 함께 분석함으로서 정량적인 기준을 마련하였다. 사면활동체적은 파괴규모가 소규모인 경우 $150m^3$이하이고, 중규모인 경우 $150m^3{\sim}900m^3$이며, 대규모인 경우 $900m^3$상으로 분류하였다. 제안된 사면파괴규모를 토대로 각각의 파괴규모에 따라 활동억지시스템을 결정할 수 있도록 하였다. 한편, 활동억지시스템인 억지말뚝, 쏘일네일링 및 앵커에 대한 각각의 설계법을 제안하여 최적의 사면안정공법을 마련할 수 있도록 하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.37-43
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• 2014

지진 및 해일과 같은 자연재해는 갑작스럽게 발생하므로 막대한 인명 피해 및 재산피해를 야기한다. 특히 지진은 이에 동반된 광범위한 피해로 인하여 특히 심각한 위협이 된다. 국내의 경우 비탈면 설계 및 시공 시 내진설계가 거의 적용되지 않고 있다. 하지만 점차적으로 내진에 대하여 중요성을 인지하고 이에 대한 연구가 이루어지고 있다. 비탈면의 안정화를 위한 공법 중 쏘일 네일 공법은 타 공법에 비해 시공성, 경제성이 우수한 공법으로 비탈면 안정을 위한 보강공사에도 광범위하게 이용되고 있다. 이러한 공법에 대한 연구는 네일과 주변지반의 상호거동에 대한 연구가 진행되고 있으며, 정하중 및 동하중 등의 다양한 하중조건에서의 안정성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그럼에도 불구하고, 네일 두부의 구속조건에 따른 네일과 비탈면과의 상호거동에 대한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 네일 두부 구속조건에 따른 보강 비탈면의 안정성에 미치는 영향을 확인하기 위해 수치해석을 수행하였다. 그 결과 지진하중에 대하여 네일 두부가 구속된 경우가 비구속된 경우에 비해 지진하중에 대하여 저항이 큰 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.480-480
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• 2018

전 세계적으로 자연 친화, 하천생태계 보전, 친수하천 등을 조성하기 위한 대대적인 하천 정비사업이 활발히 진행 중에 있다. 최근 홍수로 인한 제방 붕괴에 대응하기 위한 제방의 안정화 및 개선을 위한 방법으로 기존의 시멘트와 같은 혼합물질을 사용하지 않고 환경 친화적이고 지속 가능한 대안에 대한 수요가 증가되고 있는 추세이며 현재 노후화 된 불안정 제방에 대한 보강대책을 수립해나가는 과정으로써 친환경 신소재를 활용하여 제방을 보호하는 연구가 수행되고 있다. 제방사면에 적용되는 신소재는 바이오폴리머를 활용한 재료로써 공동연구기관 카이스트에서 개발된 환경 친화적인 물질로 미생물에 의해 유도된 고인장 및 인체 무해성 등의 특성을 갖고 있으며 경제적 타당성인 측면에서 시멘트와 비교 분석 되어야 하고 실제 현장에서의 적용 가능성, 신뢰성 및 내구성 검토 등 성능을 보장하기 위한 지속적인 연구가 필요한 상황이다. 이에 본 안동하천실험센터에서는 중규모 제방을 직접 제작하여 수리모형실험을 통한 친환경 신소재 활용 제방의 안정성 및 성능 평가를 실시하였다. 수리실험 조건은 카이스트에서 제시된 레시피를 기반으로 먼저 분말형태의 바이이폴리머를 물과 희석하여 만들어진 바이오폴리머 용액을 흙과 혼합한 뒤 제방표면에 직접 미장작업을 수행하여 실험조건에 따라 일정한 두께(1cm, 3cm, 5cm)로 피복하였다. 이후 월류 붕괴 실험이 가능한 3 - 5일 정도의 양생기간을 거쳐 실험을 진행하였다. 실험결과는 다수의 고프로(GoPro) 및 비디오 카메라 등 다양한 영상장치를 이용하여 픽셀기반의 영상분석기법을 활용한 시간 흐름에 따른 제방 사면에서의 붕괴규모를 산정하여 신소재의 피복 두께에 따른 제체의 붕괴 거동 및 안정성을 평가하였으며, 또한 제방 파괴부에서의 흐름 상황 및 유속이 붕괴 발달에 미치는 영향을 분석하기 위하여 PIV 분석을 실시하였다. 이번 연구의 최종목표는 지속적인 예비실험을 수행하여 월류 및 침투, 파이핑 등 파괴 인자 별 신소재의 성능 개선 및 개발된 새로운 공법에 대한 효과 검토를 통한 최적안을 도출함으로써 향후 실규모 실험실증을 통한 신소재 시공 및 공법에 대한 현장적용 가능성 검증을 거쳐 최종적으로 신소재 제방 공법 설계 기술, 신소재 및 공법 표준안, 제방공법 안정성 평가 가이드라인 등을 제시하고자 하며, 이러한 실험데이터를 축적함으로써 실제 제방 붕괴 시 비상대처계획 수립에 필요한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• 지질공학
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• 제12권3호
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• pp.345-360
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• 2002

이 연구는 활동 가능성이 높은 퇴적암 사면에 대한 안정성을 분석하기 위해 수치해석을 수행하고, 안정성을 확보할 수 있는 보강공법을 제시하기 위한 목적으로 수행되었다. 연구지역은 백악기 하양층군의 학봉 현무암층에 해당하는 지역으로 대부분이 현무암질 응회암으로 구성되어 있으며, 지질 구조요소로는 크게 1차 구조 요소인 층리와 2차 구조요소인 절리 및 단층이 확인되었다 층리는 단사구조를 보이는데, 대부분의 경우 경사방향이 120~160/15~25(dip direction/dip)이고, 절리의 경우에는 크게 3개 조의 절리군이 확인되는데 세트 1은 310~330/65~85, 세트 2는 230~250/70~85이며, 세트 3은 뚜렷한 연장성을 보이지는 않지만 020의 경사방향에 85$^{\circ}$이상의 고각을 보이고 있다. 사면에 대한 안정성 해석은 운동학적 해석과 한계평형 해석을 수행한 후, 수치해석 방법으로 FLAC을 이용하였다. FLAC은 유한차분법을 이용하는 연속체 역학모델이지만, Interfaces Module을 이용하여 UDEC과 같은 불연속체 모델의 해석효과를 얻을 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제25권6호
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• pp.13-17
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• 2024

현재 국내외적으로 토사사면의 사면안정을 위해 사용하고 있는 일반 Soil Nailing은 지반을 천공 후 단일 철근을 활용, 그라우팅하여 일종의 중력식 옹벽을 형성하여 사면의 안정을 도모하고 있다. 이러한 공법을 공사비 절감과 시공의 용이성, 상대적인 강도와 변위면에서 우수한 효율을 낼 수 있는 공법이다. 동일한 공종으로 진행하되 단일 철근을 다발철근으로 변경하여 활용할 경우 항복 인발력에 대한 그라우팅과 철근의 부착력 차이, 동일한 인발저항 대비 변형량의 차이를 현장시험을 통해 분석하여 공학적 우수성을 규명하고 공사비 측면에서 강도정수가 동일한 지반에 대하여 저항력이 동일하게 적용할 경우, 천공수의 차이와 재료비 등 전체 공사비에 미치는 영향분석을 통해 절감효과의 비교를 분석하여 평가하였다.

• 자원환경지질
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• 제34권6호
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• pp.601-615
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• 2001

본 연구지역인 충북 보은군 보은읍 일대는 옥천변성대에 속하며, 도로공사구간 중 1:0.:리 구배로 절취한 암반사 면내의 일부구간에서 평면파괴가 발생하였다. 이 구간은 파괴면과 동일한 방향성을 갖는 불연속면에 의해 추가붕괴가 예상되는 등 불안정한 상태이다. 따라서, 본 사면에 대해 SMR, 평사투영법, 한계평형법으로 안전성을 해석하였다. 그러나, 이러한 방법으로 해석할 수 없는 절취에 따른 암반사면의 응력재분배 및 비선형적인 변위거동에 대해서는 UDEC 을 이용하여 수치해석하고, 보강공법을 적용하여 안정성을 해석해 보았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권3호
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• pp.237-246
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• 2021

기후변화로 극한강우에 의해 발생하는 얕은 비탈면 붕괴와 침식으로 토석류 유발이 잦아지고 있다. 앵커나 네일링 공법으로 보강하기 보다는 원지반을 이용하여 식생이 되는 비탈면 보강이 경제적이면서 친환경적인 공법으로 연구되고 있다. 본 연구에서는 충분한 식생이 가능하도록 부엽토와 한약재 찌꺼기를 활용하여 토양개량제를 개발하였다. 그리고 표면침식을 방지하기 위해 첨가제로 마이크로 시멘트와 반수석고 등을 사용하여 전단강도를 증가시켰다. 이러한 주재료와 첨가제 결정은 실내시험을 통하여 강우로 인한 지반 표층의 침식 진행을 확인하여 전단강도의 증가를 확인할 수 있었다. 원지반을 활용하는 토양개량제의 보강은 식생이 가능하고 침식에 대해 저항력이 크게 증가한다. 이러한 보강은 사면 불안정성의 주요 원인인 인장균열 발생을 방지하고 침식에 의한 토석류 유발을 막을 수 있기 때문에 다른 공법들보다 장마철 폭우에 대한 대처방안으로 효율적인 방법이라고 판단된다.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.259-266
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• 2020

사면안정공법 중 락볼트 공법은 터널이나 흙막이공법에도 널리 적용되는 공법이나 불안정한 지반을 보강하기 위한 축력이 시간이 경과됨에 따라 감소되고 천공된 원지반과 충진재 사이의 강도가 현저히 줄어들어 내구성이 떨어지거나 설계 성능을 발현하지 못하는 문제가 발생하고 있다. 본 연구는 성능저하 문제를 해결할 수 있는 요철형 굴착공법 개발을 목표로 드릴링 장비의 개발 및 적용성 평가를 수행하였다. 개발된 드릴비트의 성능평가를 위해 100MPa이상의 암석을 확공굴착 하여 검증하였고, 요철형성 효과에 대한 평가를 위해 요철유무에 따른 실험체를 제작하여 성능실험 및 평가를 수행하였다. 실험결과 요철이 형성된 모델은 요철이 없는 모델의 인발저항 임계하중인 468.7kN의 약 1.7배로 평균값 801.6kN을 나타내어 그 효과를 충분히 확인하였다. 암석과 그라우트 접촉면이 파괴되기 전 암석의 취성으로 인해 실험체가 먼저 파괴되어 요철형성 모델의 임계하중 측정은 불가능 했으나, 암석 파괴하중 도달 전 그라우트 충진부의 슬립이 전혀 발생하지 않았고, 암석파괴시의 하중이 요철이 없는 모델의 임계하중을 충분히 넘어선 점을 감안하면 요철 확공직경이 20mm 증가했음에도 불구하고 저항능력이 획기적으로 늘어날 것으로 기대된다. 향후 최적 요철형성 락볼트 공법개발을 위한 수치해석 모델개발 및 변수연구와 추가 실험에 본 연구의 결과가 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.