• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.828-835
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• 2019

인공강우장치는 실내실험 기반의 모형실험 데이터를 생성하는 연구도구로 널리 이용되고 있다. 다양한 연구에 인공강우장치가 이용되고 있음에도 불구하고 대부분의 연구에서 강우분포의 균질성에 대한 논의는 등한시되고 있다. 다양한 강우특성이 반영된 급경사지 붕괴 모의실험을 위해서는 저강도에서 고강도까지 강우를 모사할 수 있는 강우장치가 필수적이며 실험의 신뢰성을 확보하기 위해서라도 강우분포의 균질성은 확보되어야 한다. 본 연구에서는 급경사지 붕괴모의실험의 주요설비인 인공강우장치의 최대 강우강도 130mm/hr 내에서 10mm/hr 단위 제어를 목표로 하며, 균등계수 80% 이상 확보하고자 하였다. 이를 위해 노즐타입, 크기, 위치 및 펌프압력에 따른 다양한 조건하에서 강우실험을 수행하였다. 실험결과 노즐형태는 원형노즐, 크기는 1.9mm와 1.4mm가 적합한 것으로 분석되었고 적정 펌프압력은 3~6kg/㎠으로 분석되었다. 다양한 강우강도를 재현하기 위해 노즐수는 2, 3, 5개, 펌프압력은 3, 4, 5, 6kg/cm2로 조건을 달리하여 실험을 수행하였다. 펌프압력이 증가함에 따라 강우강도는 선형적으로 증가하는 경향을 보였다. 실험결과를 바탕으로 펌프압력, 노즐형태 및 노즐수를 변수로 하는 강우제어 매뉴얼을 작성하였다. 또한 검증실험을 수행하여 목표 강우강도 대비 오차범위 ±3.1%, 균등계수는 평균 86.8%로 균질한 강우분포를 보였다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.21-26
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• 2015

본 연구는 강우 기간 동안에 불포화된 모형사면의 강우 침투로 흙 속에서의 다양한 조건인 간극 수압, 토압, 함수비의 변화에 대하여 조사하였으며 인공강우 장치에 의한 강우 재현으로 지반 내의 상태 변화에 따른 모형사면의 붕괴 예측에 대해서 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.331-331
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• 2020

급격한 산업화와 도시화로 인한 도시유역의 불투수면의 증가와 이에 따른 배수능력의 저하로 인해 도시 물순환의 왜곡이 발생하였다. 따라서 과거 도시 물관리 기법의 한계가 나타났으며 이를 위해 저영향개발 기법 등과 같은 도시 물관리 기법의 패러다임이 변화하였다. 본 연구에서는 저영향개발 기법에서 도시유역 내 활용이 유용한 침투형 시설 중 투수블럭에 대한 물순환 성능평가를 실외실험을 통해 분석하였다. 성능평가 실험은 부산대학교 양산캠퍼스 한국 GI&LID 센터 내 투수블록 뿐만 아니라 블록 하부 골재층까지 설치가 가능하도록 되어있어 실제 현장과 유사한 환경을 구축이 가능한 2.4×10.9×0.4 (m) 규모의 주차장형 LID 실증시험시설을 활용하였다. 인공강우 분사를 위한 실외 인공강우모사 장치 크기는 2×2(m)으로 본 시험을 위하여 5개의 인공강우모사 장치를 연결하여 활용하였으며, 본 시험장치는 강우를 공급하기 위한 수조와 펌프, 일정한 유량을 유입하기 위한 유량계, 강우를 분사하기 위한 노즐, 인공강우가 실제 강우와 같이 자유낙하 하도록 구현하기 위한 오실레이터 등으로 구성되었다. 시험대상인 틈새투수블록은 석재블록 규격 400×600×100 mm이며 재질은 받침안정층(흙), 투수블록(화강석)으로 구성되어 있다. 실험의 시나리오는 시험체에 강우강도 30mm/hr, 50mm/hr, 100mm/hr에 해당하는 양을 1시간 동안 유입하여 시험 시작 후, 강우지속시간, 표면유출지속시간, 표면유출량을 1분 단위로 측정. 시험체에 유공관이 설치된 경우에는 침투유출지속시간, 침투유출량도 함께 1분 단위로 측정하였으며 각 강우강도별로 측정하고, 1회 측정 후, 각 시험별 시험 대상체의 조건을 같게 하기 위한(하부 지반의 건조) 약 3일 이후(상황에 따라 변동 가능) 시험하였다. 본 실험의 결과, 강우강도가 30 mm/hr와 50 mm/hr인 경우에는 화강석 틈새투수블록포장에서 지표 유출이 발생하지 않았으며, 강우강도 100 mm/hr의 경우 260 L의 지표 유출이 발생하여, 불투수표면 대비 84%의 지표유출 저감률을 보여줌으로서 투수블럭에 물순환 성능에 대한 효과를 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.163-172
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• 2004

본 연구에서는 우수유출수의 도시하천 유지유량 활용을 위한 지하저류시스템을 개발하고 실험을 통하여 적용성을 검토하였다. 이를 위해 5m${\times}$5m 크기의 유출면적에 인공강우장치와 지하저류시설을 설치하고, 인공강우 실험과 실제 강우 실험을 통하여 유출수의 수질개선 효과와 저류 효과를 분석하였다. 강우강도를 20mm/hr, 30mm/hr, 40mm/hr, 50mm/hr로 조절하여 인공강우 실험을 실시한 결과, 지하저류시스템에 의한 유출수의 SS농도 저감은 평균 68%로 나타났으며, 저류율은 42.8%∼79.9%로 나타났다. 총 3회에 걸친 실제강우 실험에서는 BOD, CO $D_{Mn}$ , SS, T-N, T-P의 평균 여과율은 각각 30%, 42%, 68%, 39%, 26%로 나타났다. 본 실험을 통하여 지하저류시스템에 의한 우수유출수의 수질개선과 유출량 저감 효과가 상당히 큰 것으로 나타났으며, 지하저류시설에 저류된 우수유출수는 하천유지용수 등으로 사용이 가능할 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제32권2호
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• pp.209-219
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• 2022

본 연구에서는 강우에 따른 사면 내 지반특성 변화와 사면붕괴 형상을 실험적으로 규명하기 위하여 인공강우장치와 모형토조를 이용한 실내모형실험을 수행하였다. 이를 위하여 균질한 모래를 대상으로 모형 실험을 수행하였으며, 계측장치를 이용하여 강우침투에 의한 사면 내 포화양상을 조사하였다. 모형사면은 30°의 경사면에 35°의 사면경사로 조성하였고 강우강도는 50 mm/hr를 적용하였다. 토층의 깊이는 모형토조의 크기를 고려하여 35 cm로 선정하고 TDR센서는 깊이별로 설치하여 시간에 따른 지반특성 변화를 고찰하였다. 실험결과 강우 시 모형사면은 강우침투로 인하여 지표에서 지중으로, 선단부에서 정상부로 포화가 진행됨을 알 수 있다. 즉, 강우의 침투로 인하여 사면의 선단부가 먼저 포화되고 이후 지속적인 강우로 인하여 포화의 영역이 사면의 선단부로부터 정상부로 확대됨을 알 수 있다. 모형사면의 붕괴는 사면의 선단부에서부터 붕괴가 시작되어 이후 사면의 정상부로 확장되는 진행성 사면붕괴가 발생되었으며, 최종 사면붕괴시점에서 붕괴면적이 급격하게 증가하였다. 또한 활동면은 원호활동의 형태로 발생되었다. 한편, 사면 내 모관흡수력이 흙-함수특성곡선(SWCC)에서 산정된 공기함입치(AEV)에 이르게 되면 사면붕괴가 발생되는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권2호
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• pp.227-235
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• 2018

본 연구에서는 차량용 레인센서를 이용하여 고해상도의 강우관측을 위한 관계식을 개발하였다. 차량용 레인센서는 8개의 채널로 이루어져 있으며, 각 채널은 강우발생시 차량의 전면유리창에 내리는 우적량을 감지하여 센서시그널을 생성하는데, 강우량이 높을수록 센서시그널은 낮은 값으로 형성된다. 레인센서에서 생성되는 센서시그널의 이러한 특징을 이용하여 관계식을 개발하였다. 특정강우를 발생시키기 위하여 인공강우 발생장치를 제작하였으며, 인공강우발생장치에서 분사되는 강우량의 변화에 따른 센서시그널의 변화 값을 분석하였다. 이 중 민감도 분석을 통해 다양한 강우량을 잘 반영하는 최적의 센서 채널을 선정하였다. 선정된 채널을 이용하여 5분 단위 센서시그널를 생성하였고 생성된 5분 단위 센서시그널의 대표 값을 평균, 25분위, 50분위, 75분위로 설정하여 관계식을 구축하였다. 구축된 관계식을 이용하여 실강우 데이터에 적용하여 강우량 값을 환산하였고, 환산된 강우량은 지상강우관측소에서 관측된 강우량 값과의 비교를 통해 관계식의 신뢰도를 검증하였다. 검증결과 데이터의 이상치가 발견되어 관계식의 신뢰도는 다소 떨어졌지만, 해당 잔차 범위의 실험 데이터가 부족한 것으로 판단되었다. 개발된 관계식을 실강우에 적용시켜 강우량 값을 환산한 하였고, 신뢰도 검증을 위해 동시간에 관측된 지상강우 관측 장비에서 생성된 강우량 값과 비교를 하였고 관측 결과 레인센서는 0.5mm 이하의 미세한 강우량까지 측정하였고 평균 관측 오차는 0.36mm로 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.85-95
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• 2007

우리나라의 계절별 편차가 큰 강우 특성과 도시화에 따른 도시유역 수리 수문 양상의 변화로 인해 도시의 유출변화를 초래하여 홍수피해가 증가하고 수자원 관리 측면에서도 매우 불리한 형편에 있다. 현재 이러한 문제를 해결하기 위해 각종 개발 사업으로 인해 가중되는 홍수유출량을 처리할 수 있는 우수유출 저감시설을 설치하고 있다. 본 연구에서는 보다 효율적인 우수유출저감 기능을 가진 침투-저류 시스템을 제안하고, 수리모형 실험을 통해 침투-저류 시스템의 저감효과를 분석하였다. 각종 개발 사업이나 도시화에 따른 영향을 고려할 수 있도록 표면재료를 고려하여 인공강우 실험장치와 상 하부층으로 구성된 침투-저류 시스템을 이용하여 수리모형실험을 수행하였다. 상부와 하부 침투율을 비교한 결과, 대체적으로 하부의 침투율이 더 크게 나타났으며, 이러한 결과로 침투-저류시스템의 효과가 침투율을 증가시켜 기존 침투형 우수유출저감시설보다 더 효율적인 것으로 판단되었다. 본 연구의 침투-저류시스템 저감효과 분석내용은 침투-저류시스템 및 침투형 우수유출저감시설의 기초 연구 자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 지질공학
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• 제27권4호
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• pp.475-487
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• 2017

본 연구에서는 산사태 모형토조 실험을 통해 강우침투에 의해 나타나는 산사태의 발생특성 및 지반재료의 변화특성에 관하여 분석하였다. 실험장치는 모형토조, 강우재현장치, 계측장치로 구성되어 있으며, 인공사면 상부에서 200 mm/hr의 극한강우를 살수함으로써 산사태를 유발하였다. 모관흡수력과 체적함수비 계측장치는 인공사면의 천부(GL-0.2 m), 중부(GL-0.4 m), 심부(GL-0.6 m)의 각 심도별로 3세트씩 설치하였으며, 실험은 화강암 풍화토, 편마암 풍화토, 이암 풍화토 각각에 대한 현장조건과 상대적으로 느슨한 조건 및 조밀한 조건으로 나누어 실험을 진행하였다. 분석결과, 극한강우에 의하여 실험 초반에는 사면 표층에서 세굴현상이 우세하게 나타나다가 이후 국지적으로 발생한 횡적인 인장균열면을 따라서 산사태가 발생했다. 산사태는 강우침투에 따른 습윤전선(wetting front)의 전이로 인해 천부에서부터 심부로 점차 확장되는 천층파괴(shallow failure)의 형태를 띰과 동시에 사면의 선단부(toe part)에서부터 정상부(crest part)로 점차 전이되는 후퇴성붕괴(retrogressive failure)의 양상을 보였다. 강우침투에 따른 포화영역에서 모관흡수력은 아무런 전조현상 없이 급격하게 감소하는 반면에, 체적함수비는 점진적으로 증가하다가 최대값에 도달하여 이 값을 일정시간 유지한 뒤 산사태 발생 시 급격히 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1118-1122
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• 2005

수중보는 하천, 하수관 또는 인공수로에 건기시 유지수량을 확보할 목적으로 설치되며 제한 범위 이상의 물이 유입되는 경우 원활한 치수를 위하여 이를 자동적으로 방출시키도록 자동으로 수문을 개폐시키는 장치가 필요하다. 보통 10년 주기 내외의 평균 강우량에 맞추어서 그 용량이 결정되어야 경제성을 확보할 수 있게 된다. 그러나 10년 주기의 평균 강우량을 초과하는 강우가 발생할 경우에 유입되는 전체 수량을 유입시키면 해당 기기에 상당한 손상을 입히게 된다. 또한 재현기간을 너무 길게 잡을 경우, 해당 수처리의 설치비용이 과다하게 되고, 경제성이 낮아질 수 밖에 없다. 따라서 수처리를 위한 장치의 규모는 적정한 재현기간에 맞추어 설계하고, 재현기간을 초과하여 강우가 발생할 경우 강우 유입을 우회시킬 필요가 있게 된다. 이와 같이 수량을 우회 또는 통과시킬 목적으로 초과유량을 방출할 수 있는 완충회전수문 실험 모형을 제작하여 여러 차례의 실험을 토대로 한계수심 및 충격량을 이론적으로 산정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.382-382
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• 2018

최근 기후변화 및 도시화로 인해 집중호우와 도시 내의 불투수층이 증가하고 있으며, 현재 도심의 강우관리시스템이 한계에 달하여 수재해 피해가 급증하고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위한 방안으로 저영향개발 기법이 대두되고 있으며, 본 기법은 해당 지역의 강우를 분산식 빗물처리 하여 도시 내의 수문학적 특성을 개발이전 상태로 회복 및 유지하는 기술이다. 저영향개발 기법의 종류는 투수성 포장, 옥상녹화, 빗물정원, 식생저류지, 식생화분 등이 있다. 본 연구에서는 저영향개발 기법 중 하나인 투수성 아스팔트에 대한 우수저감 효과를 분석하기 위해 경상남도 양산시 부산대학교 양산캠퍼스 그린인프라 저영향개발 센터에서 주차장형 LID 시설의 투수성 아스팔트 포장과 대조군인 불투수 콘크리트 포장을 실험대상으로 선정하였다. 포장체는 $10.85m(L){\times}2.3m(B){\times}0.9 m(H)$의 크기로 원지반 침투가 없는 박스형 실험시설로써 이동형 강우모의장치를 이용하여 인공강우실험을 실시하였다. 강우모의 시에 발생하는 지표유출 및 침투유출은 각 유공관을 통해 모니터링 박스에 차집되어 실시간으로 웹사이트 상에 저장된다. 저장된 자료를 이용하여 투수성아스팔트의 첨두유출량 저감, 지체시간지연효과를 분석하였다. 분석된 결과를 통해 첨두유출량은 11%저감되었고 투수성 아스팔트와 불투수 콘크리트는 각각 3시간, 1시간 동안 유출되어 2시간의 차이를 보여준다.