• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.183-204
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• 2007

지하수위 아래에 터널이 굴착되면,지하수가 터널내로 유입되면서 터널 단면에 침투력이 작용하게 된다. 이 침투력은 내압과 터널 내공단면의 변위 관계로 정의되는 지반반응곡선에 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 터널내로의 지하수 흐름으로 발생하는 침투력을 정량적으로 평가하였다. 침투력은 터널 주위의 동수경사의 분포를 바탕으로 계산되었으며, 이 결과를 바탕으로, 정상류 흐름일 때 침투력을 고려한 지반반응곡선의 이론해를 유도하였다.보강이 없는 경우와 전면 접착형 록볼트와 숏크리트 라이닝으로 보강된 경우의 변화가 고려되었다. 본 연구에서 유도된 이론해는 수치해석을 통해 검증되었으며, 다양한 토피고와 지하수위 조건에 따른 지반반응곡선의 변화가 연구되었다. 이를 바탕으로 이론해의 적용한계가 제시되었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제12권1호
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• pp.35-46
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• 1996

강우시의 사면지반과 억지말뚝의 거동을 관찰하기 위하여 각종 계측기에 의한 현장계측이 실시되었다. 즉, 억지말뚝으로 보강된 아파트 배면절개사면에 경사계, 지하수위계 및 스트레인게이지가 설치되었다. 억지말뚝에 발생된 수평변위와 휨응력은 억지말뚝속에 설치된 경사계와 스트레인게이지로 측정하였으며, 사면지반의 수평변형은 말뚝사이지반에 설치된 경사계로 측정하였다. 지하수위 계측결과 강우시 지하수위는 집중호우에 그다지 민감하지 못하였다. 강우시 지표면으로부터 습윤대가 형성되고 이 습윤대의 강하는 말뚝과 지반의 거동에 많은 영향을 미치고 있었다. 왜냐하면 습윤대의 강하로 인하여 이 습윤대 상부지반의 단위체적중량이 증가하게 되고 또한 사면의 활동력이 증가하게 되기 때문이다. 이러한 집중호우시의 억지말뚝과 사면의 거동은 탄성적이었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.143-143
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• 2012

최근 우리나라 주요하천에 걸쳐 수행된 '4대강 살리기 사업'에서는 하천에서 발생하는 홍수 및 가뭄재해의 방지를 위한 다양한 사업이 추진되었다. 특히 안정적인 용수공급과 재해방지를 위한 수위확보를 목적으로 4대강 16 개 구간에 걸쳐서 일반적 형태의 고정보와 함께 다양한 형상과 운영방식이 적용된 가동보로 이루어진 다목적보가 설치되었다. 본 연구에서는 4대강 유역(한강, 낙동강, 영산강, 금강)에 설치된 16 개 가동보의 형식 중 4곳(강정고령보, 강천보, 합천창녕보, 창녕함안보)에 적용된 라이징 섹터 게이트(rising sector gate)의 수리학적 특성을 분석하고자 가동보의 수리실험 모형을 개수로에 설치하여 보 주변에서의 흐름 및 난류 특성을 분석하고자 하였다. 4대강 유역에 설치된 라이징 섹터 게이트의 설치목적은 일반적인 고정보의 문제점으로 대두되고 있는 보 상류부의 퇴적토를 신속하게 배사(sediment flushing)하는 데 있다. 이를 위해서는 우선 배사 시에 보 하단부에서 최대유속을 발생시키면서 동시에 최적의 상하류 수위조건을 만족시키는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 개수로에 설치된 가동보의 수문개방도에 따른 유속분포를 측정하였다. 보 주변에서의 보다 정밀한 유속장의 측정을 위해서 비접촉식 유속측정 방법인 PIV 측정방법을 이용하였다. PIV 측정방법은 일정한 입경과 밀도를 가지며 레이저 반사율이 높은 입자를 흐름에 투입하고 laser 발생장치로 laser sheet를 생성하여 레이저가 반사되어 나타나는 입자 각각의 시간변화에 따른 변위를 CCD 카메라로 가시화한 뒤 유속벡터값을 추출할 수 있게 한다. PIV 측정방법으로 유체의 흐름을 파악하고 시간평균된 유속결과를 바탕으로 난류 특성을 분석하였다. 수로전체 구간에 대하여 3차원 수치해석 프로그램인 FLOW-3D 모의결과와 비교하여 분석하였다. 실험을 통한 유속결과와 수치해석결과는 실험을 통한 유속결과와 비교 분석하였으며, 적용성을 검증한 후 다양한 조건에 대한 설계방안 및 유지관리에 활용하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.1089-1095
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• 2014

본 연구에서는 도심지 지하굴착시 많이 시행하고 있는 역해석기법에 의하여 최종변위를 예측하고 계측자료와 비교 분석함으로써. 굴착도중 역해석 기법의 효율성을 극대화 시키고, 동일한 조건의 현장에서 경제적이고 효과적인 시공관리가 이루어 질 수 있도록 하고자 한다. 첫 번째 단계로 역해석 기법을 적용한 현장을 사례로 제시하고 시공과 계측이 완료된 3군데의 다른 현장에 역해석 기법을 적용하였다. 두 곳 현장에서는 만족할 만한 결과를 도출하였으나 한 군데 현장에서는 해석치와 계측치와의 많은 차이를 보였다. 분석결과는, 역해석 조건과 굴착시공조건을 최대한 일치시켜야 하고, 지하연속벽이 강성의 연속벽체라 할지라도 RANKINE 토압조건과 상이하게 굴착하부의 변위가 크게 발생되는 조건에서는 토압의 전이현상으로 토압의 균등화가 이루어지기 때문에 삼각형 형태의 RANKINE 토압 적용성에 대한 신중한 제고가 필요하다. 그리고 토질정수 재산정시 풍화대의 점착력과 지하수위의 경험적 고려가 필요한 것으로 판단된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권6_1호
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• pp.1625-1630
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• 2021

태국 방콕에서는 급격한 도시화에 따른 지반침하 현상이 사회적 문제로 제기되고 있다. 낮고 평평한 지형 및 삼각주 인접성으로 인해 방콕 지역은 홍수에 취약하며, 이에, 홍수 위험을 증대시킬 수 있는 지반침하에 대한 모니터링은 중요한 의미를 지닌다. 본 논문에서는 2018년 6월부터 2021년 10월까지 수집된 Sentinel-1 위성자료에 PSInSAR 기법을 적용하여 방콕 지역의 지반침하 분석을 수행하였다. 상향 및 하향 궤도에서 획득된 자료를 통해 산출된 수직 변위 결과에 의하면, 방콕 지역에서는 30 mm/yr에 이르는 국지적인 지반침하 현상을 나타내었으며, 80 mm에 이르는 지속적인 침하 현상이 교외 지역에서 관측되었다. 교외 지역에서는 공업 및 농업활동이 주로 이루어지며, 이에, 관측된 변위는 지하수위 저하에 의한 것으로 여겨진다. 향후 연구에서는 대수층의 지하수 변화 양상에 대한 분석이 필요할 것으로 보여진다.

• 한국건축시공학회지
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• 제22권1호
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• pp.1-10
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• 2022

최근 이상 기후에 의한 국지성 집중호우, 폭염 등의 빈번한 발생으로 통합적인 빗물관리 시스템의 도입이 필요하다. 따라서, 빗물침투와 저류를 동시에 구현함으로써 집중강우에 대한 홍수방지 뿐 아니라, 빗물침투를 통한 지하수위를 확보할 수 있는 경제적이며 친환경적인 빗물침투저류시설의 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 황토를 포함한 친환경 무기질 결합재를 이용하여 만들어진 친환경 빗물침투저류시설의 구조적 안전성에 대해 검토했다. 상시하중과 부가적인 수직하중을 고려한 정적해석과 지진 스펙트럼을 고려한 동적해석을 수행했다. 그 결과, 본 연구에서 개발한 친환경 조립식 빗물 침투형 저류시설은 기존의 PE 블록 빗물저류시설과 비교하여 동일 하중조건 및 지진조건 하에서 발생되는 최대응력은 약 68.1% ~ 75.4%, 최대변위는 약 0.9% ~ 9.6% 수준으로서 우수한 구조적 안정성을 확보하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.223-223
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• 2021

호안은 유수로부터 제방과 하안을 보호하는 구조물로 태풍 또는 집중호우로 인한 홍수로부터의 안정성이 확보되어야 한다. 적정한 호안공법 또는 제품의 선정을 위해서는 유속, 소류력 등이 반영된 수리 안정성 검토가 필요하나 현재 국내에는 이와 관련한 객관적인 평가나 시험 기준이 제시되어있지 않기 때문에 국내에서는 실제 수리실험을 통한 호안제품 및 공법의 수리학적 안정성을 제공하는 경우는 찾아보기 어려운 것이 현실이다. 본 연구는 호안공법 중 친환경적 재료를 사용하여 개발된 스톤매트리스 호안공법의 수리적 안정성을 검토하기 위해 수행되었다. 스톤매트리스 공법은 상부망과 하부망의 체결을 통해 돌을 군체로 일체화 시킴으로써 치수 안정성이 매우 뛰어나며, 충분한 식생공간을 확보한 공법으로 재료의 2차 변형 방지가 가능하며 안전한 군체 유지가 가능한 공법이다. 이러한 공법에 대한 안정성 검토를 위한 실규모 실험은 안동 하천연구센터에서 수행하였다. 실험에 사용된 수로는 8°의 경사를 갖는 급경사수로에서 수행되었다. 수로의 제원은 폭 3m, 길이 30m 의 직사각형 형태의 직선수로로 이루어져 있다. 시험체는 실규모로 제작되며 2m × 10m 의 제원을 갖는 별도의 트레이에 시공되어 실험시 크레인을 이용하여 실험수로에 안착시킨다. 수리 안정성 실험은 실험대상유량을 단계별로 나누어 점차적으로 증가시키며, 시험체의 이탈, 파괴 등의 큰 변화가 발생하였을 경우 실험을 종료한다. 수리량 측정은 유속측정, 수위관측 등으로 이루어지며, 재료의 변형은 3D스캐너를 이용하여 변위를 검토하였다. 총 3회에 걸친 실험결과 실험수로에서 발생가능한 최대유량인 4.34cms 조건에서 실험체 바닥에서의 소류력은 약 300N/m² 의 소류력이 발생하는 것으로 확인되었다. 또한 재료의 수직변위는 최대 1.8mm로 계측기 오차범위에 근접한 수치를 보이는 것으로 실험체의 이동이나 석재의 파손은 발생하지 않은 것으로 나타났다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.101-101
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• 2011

현재 국내에서 시행되고 있는 '4대강 살리기 사업'은 하천에서 발생하는 홍수 및 가뭄재해방지를 위한 다양한 공학적 노력을 시도하고 있다. 특히 안정적인 수위 및 유량확보와 홍수방지를 위한 보(weir)가 4대강 유역에 16개 설치되고 있다. 이러한 보 구간에는 고정보와 가동보가 복합적으로 설치되고 있으며 가동보는 그 형상과 운영방식에 따라 다양한 설계방안이 적용되었다. '4대강 살리기 사업' 중 낙동강 23공구의 강정보 공사 구간에는 원호형태의 측면 형상을 갖는 라이징 섹터게이트(Rising sector gate)가 적용되었다. 라이징 섹터게이트는 구조물의 높이가 낮고 수문의 개폐장치가 수문피어 구조물 내에 설치되어 경관이 우수하며, 구조가 간단하여 비체와 수류의 안정성이 뛰어나기 때문에 4개의 공사구간에 적용되었다. 따라서 본 연구에서는 강정보의 가동보 구간 2문 중 1문을 1/100 축척으로 제작하여 가변경사 개수로에 설치하고, 홍수 빈도별 상류 유량 조건과 하류단 수위조건으로 케이스를 정하여 실험을 수행하였다. 본 실험에서 사용한 개수로 장치는 너비 0.6 m, 높이 0.8 m, 그리고 길이 15.0 m(측정가능 구간, 헤드탱크와 테일게이트 부제외)의 개수로 실험장치이다. 측부는 모두 강화유리로 되어 육안관찰 및 계측 시 용이하게 제작되었으며, 순환식 유량 공급장치를 구축하여 수로의 하부에 설치된 유량탱크로부터 계속적으로 순환하도록 설계되었다. 또한 수로 하단으로부터 상단방향으로 약 33 m 지점에 전동 유압식 Jack screw 2기가 설치되어 경사도를 조절할 수 있도록 제작되었다. 유량조절용 판넬의 제어기판에는 디지털 경사계가 설치되어 있기 때문에 보다 정확한 경사도의 조절이 가능하다. 보 모형의 총연장은 53 cm이며 폭은 45 cm이다. 섹터게이트의 게이트부분은 직경 15 cm로 설계하였다. 문주부분을 포함한 모든 모형은 아크릴로 제작하며 레이저의 주사를 방해하지 않으며 투과율을 최대로 할 수 있도록 고강도의 아크릴을 가장 얇게 하여 중공형태를 채택하였다. 실험조건은 우선 보의 운영방안에 따라 게이트의 4가지 개방도를 설정하였고, 특히 평수위조건에서는 보의 상류부에 퇴적된 퇴적물의 세척을 위한 flushing 운영개방도 포함되어 있다. 홍수시에 대한 유량조건은 2년 빈도에 해당하는 유량을 수문의 비율과 상사법칙에 따라 설정하였으며 하류단 수위조건도 동일한 조건에 대한 값을 채택하여 적용하였다. 유동장의 해석을 위해서는 비접촉식 계측방법인 PIV(Particle Image Velocimetry) 시스템을 채택하여 2차원(x-z 방향) laser sheet를 생성하고 주입된 particle에서 반사된 변위(displacement) 정보를 상호상관(cross-correlation)기법으로 유동장을 계산하였다. 또한 수리모형과 동일한 지형격자를 구축하여 3차원 CFD 프로그램인 FLOW-3D로 계산하여 결과를 비교하였다. 특히 flushing 운영방안에 대한 게이트부의 개방도를 세가지(30, 45, $60^{\circ}$)로 구분하여 모의하였고, 적절한 개방도를 제안하고자 하였다. 실험결과는 우선 4가지 운영방안에 대한 가동보 주변에서의 유속장을 파악하였고, 최대유속의 발생위치의 변화를 확인할 수 있었다. 그리고 이에 따른 보의 바닥에서 최대유속이 발생할 경우, 하상보호공 위치와 거리 등에 대해서 분석하였다. 이를 통해 가동보 운영에 따른 다양한 유속구조를 파악할 수 있게 되며 구조적 안정성 확보를 위한 검증자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 향후, 가동보 운영방안 중 수세효과(flushing effect)에 대한 효과분석을 위해 게이트부 상류구간에 적절한 입경과 비중의 퇴적물질을 설치하는 연구와 상류부에서의 유입유사농도 및 시간변화에 따른 퇴적에 관한 연구를 수행할 계획이다.

• 터널과지하공간
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• 제25권2호
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• pp.168-185
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• 2015

본 연구에서는 천부의 암반 공동에 대용량 고온의 열에너지를 저장하는 경우 주변 암반에 야기되는 열-수리-역학적 연계거동을 살펴보고, 이에 지하수위와 암반 투수계수 등 수리적 조건이 미치는 영향을 검토하였다. 해석대상을 투수계수가 비교적 낮은 수준($10^{-17}m^2$)인 결정질 암반으로 가정할 때 열에너지 저장으로 인한 암반 거동에 지하수가 미치는 영향은 크지 않을 것으로 예측되었다. 저장 공동이 지하수위 하부에 위치하는 경우의 온도, 주응력, 변위 분포 등은 저장공동이 불포화대에 위치하는 경우와 거의 동일하게 나타났다. 암반내 열전달 특성은 암반의 투수계수에 매우 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 암반의 투수계수를 $10^{-15}m^2$ 이하로 가정한 경우 열전달은 주로 암반에 전도에 의한 것으로 판단할 수 있었으나, 투수계수를 $10^{-12}m^2$으로 가정하는 경우 지하수 대류에 의한 상향 열유동이 뚜렷이 관찰되었다. 암반 투수계수의 크기에 따라 열수의 대류나 비등으로 인한 상변화 등 복합적인 유동 특성을 나타났으며, 온도, 압력, 포화도 분포가 상이하게 발달하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.918-922
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• 2008

본 연구에서의 측정 대상인 공주지점은 금강 본류로 홍수 예 경보 지점이며, 그 하상이 대부분 모래로 구성된 충적하천으로 간주된다. 유사량 측정은 강우가 집중되는 6$\sim$9월의 홍수기(25회)와 이를 기준으로 전 후시기인 저 평수기(2회)로 나누어 총 27회로 측정하였고 부유사량(D-74, P-61A: 수심적분법), 하상토(BM-54, 홍수기전 후 2회 채취), 수리량(수위, 유속, 측정수심, 수면폭, 수면경사, 수온)등의 실측자료를 이용하여 미측정구간의 유사량을 포함한 총유사량을 추정(실측+계산; Modified Einstein, 간접계산; Engelund & Hansen, Yang, Ackers & White)하였다. 이러한 분석결과를 가지고 유량-부유사농도와 부유사량 및 총유사량 관계에 대해 살펴보았다. 전체적으로 유량에 대한 측정성과들의 변위와 저유량시 산포도에 있어 다소 큰 경향을 보였고, 주요 강우사상별로 보았을 때 루프(Loop)현상을 볼 수 있었다. 이러한 분석결과의 상충은 하천의 수리, 유사특성과 추정방법의 적용한계 등의 서로 다른 제한된 범위의 자료들을 이용하여 분석하는 데서 오는 차이, 특히 유량, 수심, 하상토의 입경크기 등 자료의 범위가 추정공식들이 추천하는 범위에서 벗어났기 때문인데, 이는 총유사량 공식에 대한 범용성이 적다는 것을 의미한다.