• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.138-138
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• 2018

국내의 기상 이변으로 인해 강우의 급격한 증가로인해 하천의 허용유량이 초과하여 제방의 침식 또는 하상변화등의 문제가 발생되고 있다. 국내 하천 사업에서 호안공법을 도입할 때 유속과 하상재료에 따라 하천의 하상변동에 미치는 영향을 파악하고 설계하는 것은 하천설계기준에 있어 매우 중요하다. 본 연구에서는 다양한 유속 범위에서 하상재료에 따라 세굴 정도를 측정하고 하상재료에 대한 한계유속과 세굴 관계를 통해 호안 및 제방에 발생하는 영향을 정성적 평가를 통해 기초적 데이터베이스를 구축하고자 실험연구를 진행하였다. 실험에 사용된 재료는 실제 제방을 구성하고 있는 재료로 모래, 황토, 자연제방에 있는 응고된 토양을 이용하였으며, 실험실규모의 고속수로 실험 장치를 이용하여 유속의 변화에 따라 재료의 세굴을 측정하고 이를 통해 세굴 전 후의 재료를 비교분석하여 고유속흐름에서 하상재료에 따른 기초 세굴평가를 하고자 본 연구를 진행하였다. 기초 세굴평가에 사용되는 계측 기기, 평가는 인제대학교에서 소프트웨어, 특허 등록된 검증된 기법을 통해 산정하였다. 본 연구의 결과는 다양한 수리특성 및 세굴측정을 통한 재료에 대한 기초평가와 재료의 정량적 평가를 통한 호안 및 제방에 발생하는 정성적인 영향을 산정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.477-477
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• 2018

하천의 제방은 하천수의 범람을 방지하기 위하여 인공적으로 만든 구조물로서, 유수의 흐름을 일정하게 하고 자연재해에 대하여 제내지를 보고하기 위한 목적도 있다. 제방은 제내지와 제외지의 수위차로 인해 발생하는 파이핑, 제방의 월류, 사면의 탈락 등으로 파괴가 발생되고, 제방의 파괴는 제내지의 인명, 토지, 건물 등에 많은 피해가 발생한다. 이러한 제방의 파괴를 방지하기 위하여 제방 사면의 호안, 차수벽, 수제 등을 설치하고 있으며, 구조물 외에도 제방 응급복구를 위한 모래주머니, 비탈면 보호 시설 등을 이용한 피해방지에 대한 대책을 세우고 있다. 제방 구조물의 대부분은 콘크리트를 이용한 고강도 재료를 사용하여 설치되고 있으며, 재료의 환경성에 대한 문제점이 대두되어 왔다. 이에 따라 코코넛껍질을 이용한 사면 보호공, 고강도 식생매트를 이용한 사면 보호 등 친환경 재료를 이용한 사면보호 공법에 대한 연구들이 다양하게 진행되어 왔다. 본 연구에서는 미생물을 이용하여 사면을 보호하기 위한 블록 및 피복기법에 대한 연구를 진행하고 있으며, 다양한 환경성 및 무독성 검증도 병행중에 있다. 그 중 본 연구에서는 신소재와 황토, 모래, 석고를 다양한 비율로 조합하여 블록으로 활용하기 위한 일축압축 강도 실험을 수행하였으며, 신소재의 소류력 저항능력을 실험하기 위하여 안동 하천실증연구센터의 급경사 수로에 신소재를 피복한 시험구를 조성하고 5m/s 이상의 유속에서 저항능력 실험을 수행하였다. 본 연구에서는 본 실험 결과를 기반으로 하여 추후 다양한 친환경 재료를 이용한 조합을 통해 기존 콘크리트 블록에 준하는 강도를 발현할 수 있는 신소재 블록의 개발을 목표로 하고 있다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2011년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.465-466
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• 2011

이 연구는 일본식 배수공이 설치된 제방의 침투 흐름을 비정상 상태로 SEEP/W 모형을 사용하여 해석하고 모형의 적용성을 평가하기 위해 수행하였다. 수치모형의 적용성 평가를 위해 비정상 상태로 제방 침투에 대한 수리모형실험을 수행하였다. 제체 재료는 경상북도 구미시에 위치한 해평천의 제방 건설 현장의 재료를 사용하였고 일본식배수공은 굵은 골재와 부직포를 사용하여 실험실에 제방 축소 모형을 수조 내부에 제작하였다. 모형제방은 제방축조 방법과 유사하게 다짐을 하기 위해 흙을 쌓으면서 0.20 m 높이마다 다짐을 실시하였다. 다짐방법은 고무망치를 이용한 층다짐을 하였다. 제방 제외지에 0.55 cm/min의 속도로 수위를 증가하여 15분 간격으로 각 0.3 m, 0.4 m, 0.5 m 수위에 따른 비정상 상태의 위압계 측정을 수행하였다. SEEP/W 모형의 매개변수는 투수계수와 입도분포도, 불포화 함수특성곡선(값을 산정하기 어려움)이 있으며, 각 매개변수에 대한 민감도 분석을 수행하였다. SEEP/W 모형의 모의 결과는 수리모형실험 결과와 비교적 잘 일치함을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.155-167
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• 2001

본 연구는 하천제방의 마루폭, 비탈경사, 축조재료와 다짐도의 변화에 따른 월류로 인한 제방붕괴특성을 수리모형실험을 통하여 분석하였다. 전반적으로 제방붕괴양상에 가장 영향을 주는 특성치는 다짐도, 축조재료, 마루폭, 비탈경사의 순으로 분석되었다. 제방붕괴로 인한 붕괴부의 세굴깊이 및 형태를 검토하였으며, 다짐도와 비탈경사 등의 영향이 큰 것으로 나타났다. 본 실험을 통하여 제방축조시의 충분한 다짐과 적절한 축조재료의 선택이 제방의 붕괴지속시간을 지연시키고, 붕괴홍수량을 억제하는데 가장 효과적인 것으로 분석되었다. 본 실험에서 측정된 붕괴지속시간, 붕괴폭의 제방고에 대한 비 및 붕괴부 측면경사 등은 흙댐에 대하여 Singh, Fread 및 MacDonald 등이 제안한 범위에 해당됨으로써 이들 기준을 제방에도 적용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1415-1419
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• 2010

하천의 제방은 홍수 시, 유수를 원활하게 소통시키고, 제내지를 보호하기 위해 하천을 따라 축조한 시설이다. 이러한 제방의 설계에는 제방의 재료에 대한 기준뿐만 아니라 수리/수문학적 요소, 지반공학적 요소, 구조적 요소들이 요구된다. 본 연구에서는 제방의 설계 요소 가운데 수리/수문학적 요소의 하나인 월류에 대한 기준을 검토하였다. 우리나라는 제방의 설계 시, 월류에 대한 안전성 확보를 위해 여유고를 설정하고 있는데, 여유고의 기준은 계획홍수량의 규모에 따라 결정되어 있다. 반면에 미국은 제방 월류에 대한 안전성 평가 지표로서 여유고와 위험도 개념의 조건부 비 초과 확률(conditional nonexceedance probability; CNP)을 사용하고 있다. 조건부 비 초과 확률이란, 주어진 홍수의 정도 아래에서 목표 수위(target stage)가 초과되지 않을 확률이다. 본 연구에서는 국내에서 기 수립된 실제 하천의 제방고와 조건부 비 초과 확률, 여유고가 고려된 미국의 기준을 적용하여 도출된 제방 소요 높이에 근거하여 국내 기준의 적절성을 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.20-29
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• 2018

최근 기후 및 홍수사상이 변화함에 따라 하천제방 붕괴 및 범람으로 인한 수재해 위험성이 증가하고 있는 추세이기 때문에 각종 수재해 시나리오에 대응 가능한 하천제방 유지관리 기술을 고도화할 필요가 있다. 본 논문에서는 하천제방의 효율적인 유지관리 및 재해 대응성 향상을 위하여 하천제방 안정성에 영향을 주는 주요 요소별 안전도맵 평가체계를 제안하고자 한다. 하천제방 안전도맵은 활동, 파이핑, 육안점검, 세굴, 제체재료 등의 안전도 지표를 GIS맵 상에 지도형태로 표출함으로써 육안으로 신속하게 위험지역을 파악할 수 있고, 피해발생 이후 피해복구를 실시하는 현 국내 제방관리 수준에서 벗어나 선제적인 대응을 통해 하천제방 유지관리의 효율성을 극대화 할 수 있다. 본 논문은 기 제안된 활동, 파이핑, 육안점검 등을 포함한 하천제방 안전도맵 평가체계에 세굴, 제체재료 등을 추가 및 보완한 후속논문으로서, 1)문헌 및 자료 조사를 통한 세굴 및 제체재료 3등급 기준을 제시하였으며, 시범평가를 통해 2)남강지역 좌안 5개소의 홍수위지속시간에 따른 활동 및 파이핑 특성, 3)남강지역 좌/우안 9개소의 세굴 및 제체재료 특성 등을 평가하였다. 본 논문에서 제안하는 하천제방 안전도맵 평가체계는 향후 하천관리자 행동요령, 보수 보강공법 선정, 소요 예산 산정 등을 연계한 연구가 진행된다면 보다 현실적이고, 활용성 높은 연구가 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.79-79
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• 2018

하천시설물 설계, 시공 및 관리에 재료에 따른 호안이나 제방의 보호능력이 저하되어 설계 시 예상하지 못한 조건에서 쉽게 파손될 수 있으며, 하천환경의 변화를 야기시킬 수 있다. 제방 표면재료는 제외 비탈면의 침식 방지를 목적으로 사용되는 재료로 주로 호안블록. 식생 매트, 사석, 돌망태, 식생등이 주로 사용되며 국내에서는 2000년대 이전에는 자연 흙사면의 식생, 돌망태, 단순 돌기형 콘크리트 블록 등이 주로 사용되었으며 2000년대 이후에는 하천환경을 고려하여 식생의 생장이 가능한 친환경 호안 블록 및 식생 매트의 적용이 일반적인 실정이다. 제방의 수리적 설계를 위해서는 표면 재료의 수리 특성, 즉, 조도계수 및 한계 유속, 한계 소류력이 제시되어야 하는데 이는 실험을 통해서 결정되어야 한다. 때문에 본 연구에서는 자연형 하상재료를 이용하여 바이오 폴리머 첨가시 증가하는 방어능력에 대한 향상도를 평가하는 실험적 평가 방법을 제안하기위해 홍수시 수리조건을 반영하여 상류에서부터 사류까지 다양한 유속범위에 따른 세굴 및 침식에 대한 실험을 진행하였다. 본 연구에서는 실험연구를 통해 연구에 사용된 재료 외 추가적인 재료에 대해서도 평가방법이 적용될 수 있도록 제방 재료의 안정성 평가시스템을 개발하였고, 안정성 평가를 위한 실험진행은 기 개발된 바닥응력을 직접측정하는 장치와 PIV시스템을 이용하여 수리특성을 측정하였다.(Park J.H. et al. 2016, Flow Measurment and instrumentation.) 이러한 측정 장치를 이용하여 바이오폴리머의 첨가에 유무에 따라 세굴에 대한 방어능력의 향상정도를 측정하고자 세굴 및 침식에 대한 평가 방법을 제시하고 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권10호
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• pp.113-120
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• 2008

하천제방 축조를 위한 많은 양질의 성토재료는 시공헌장에서 쉽게 구하기 어려우며, 하천제방의 경제성 및 안정성에 있어서 가장 중요한 요인이라 할 수 있다. 따라서 경제적이고 안정적인 하천제방을 축조하기 위해서는 하상재료를 이용한 제방축조기술의 연구가 필수적이며 이를 위해서는 하상재료에 대하여 현장시험을 통한 설계 및 시공방법, 공학적 특성 분석이 요구되어진다. 본 연구에서는 대구 현풍천의 하상토(SP)를 대상으로 원재료 및 양질토인 화강풍화토(SW)와의 혼합에 따른 현장 다짐에 따른 공학적 특성을 평가하고 현장 혼합방법을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1C호
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• pp.33-42
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• 2006

우리나라 하천 제방은 유래를 알 수없는 오래 된 것이 많고 당시 공학적 배경 없이 주변에서 손쉽게 얻을 수 있는 재료를 사용하여 제방을 축조하였기 때문에 근본적으로 많은 문제점을 내포하고 있다. 현재에 와서는 제체가 노후화 되고 최근 기상이변으로 인해 제방의 안전이 더욱 크게 위협받으면서 제방단면을 증대시키거나 수리시설을 전폭 재검토하는 등 설계 보완적 측면의 여러 가지 대책방안이 수립되고 있다. 그러나 제방을 신설하거나 기존단면을 보수 또는 단면을 증대함에 있어 재료특성을 제대로 반영하지 못하고 아직도 단편적인 설계기준을 전면 적용하거나 획일적인 다짐 시공관리 기준을 적용하는 정도로 그치는 경우도 있다. 따라서 본 검토에서는 제체의 재료특성에 주안점을 두어 Sherard(1953)가 제안한 균열 및 파이핑 저항등급을 소개, 이를 실제 파이핑이 발생한 국내 하천제방에 적용한 결과를 제시하고 유한요소법에 의한 침투해석을 실시하여 현행 설계기준에 의한 안정검토 결과와 비교해 보았다. 검토결과, 두 방법 모두 파이핑이 발생하는 것으로 평가되었으나 파이핑 저항등급은 다짐의 영향이 고려되어야 하고, 입도기준의 경우 주어진 재료의 입도와 제안된 입도기준과의 일치도를 정량적으로 제시하기 어려운 문제점을 보여 이에 대한 보완이 필요할 것으로 판단되었다.

• 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.