점착성 표사의 유동 특성을 다루기 위하여 점착력을 고려한 표사유동 수치계산 모델이 제안되었다. 제안된 계산 모델에서는, 각각의 모래 입자는 점토의 얇은 층으로 둘러싸여 있는 상태를 가정했다. 모래 입자에 작용하는 점착력을 적용하기 위해 한계 Shields수와 소류사량을 결정하는 항이 수정되었다. 제안된 표사모델은 3차원 유체 구조 지형변화 연성 수치계산 모델에 적용하여, 인공여울의 지형변화특성을 파악하였다. 수치계산 결과, 각각의 점토 함유율, 단위면적당 작용하는 점착 저항력, 함수비의 증가는 한계 Shields수를 증가 시키고, 반대로 소류사량을 감소시킴으로써 지형변화 경향에는 영향을 미치지 않은 채 여울의 지형변화를 억제하는 것으로 나타났다. 점토를 모래 입자와 혼합함으로써 여울의 지형변화를 감소시킬 수 있는 것을 암시한다.
최근 기후변화에 따라 극한 강우로 전 세계적으로 국지적 홍수 피해가 증가하고 있다. 또한 극한 강우 발생시 다양한 건설 현장의 상황에 따라 침수 취약성이 나타나 인적 물적 피해로 이어질 수 있다. 특히, 시공에 따른 현장 지형 변화에 대해 실시간으로 침수 예측이 불가하여 위험 판단이 어려운 실정이며, 극한 강우 발생에 대비하기 위해 강우 정보 획득 및 분석을 효율화하여 강우예측 정확성을 높일 필요가 있다. 이러한 필요성에 따라 본 연구에서는 건설 현장의 침수 피해를 최소화하기 위해 침수 위험을 판정하고 예측하는 방법을 제시하고자 한다. 본 연구의 침수 위험 판정 방법은 건설 현장에서 실시간 지형변화 정보 확보와 침수 위험 판정의 정확도를 높이기 위한 침수심 분석에 인공 신경망 기법을 활용하였다. 또한, 침수판정 알고리즘은 지형, 강우 분석 모듈과 침수판정 모듈로 구성하였다. 지형 분석 모듈은 건설 현장이 시공진행에 따른 지형 데이터의 변화를 고려하기 위해 실시간 영상 정보의 객체 탐지를 구분하는 인공 신경망 기법을 적용해 지형 분석 모듈을 구축하였다. 강우 분석 모듈은 다양한 강우 정보를 취합할 수 있는 서버를 구축하여 강우 임베딩 정보를 실시간으로 분석하도록 고안하여 정확도를 높였다. 이러한 자료를 바탕으로 강우-유출해석에 의한 침수심 값과 실측값, 침수 지표를 활용하여 인공 신경망 기법으로 침수 위험을 판정하도록 제시하였다. 본 연구를 통해 건설 현장에서 지형 상태의 지속적인 변화와 강우데이터의 정확도 향상에 대응할 수 있는 침수 위험 판정이 가능하고 인적 물적 피해 최소화를 기대할 수 있다. 향후, 본 연구에서 제시된 방법은 건설 현장에서 분석 시스템과 실측 모니터링에 의해 검증되어야 할 것이며, 건설 현장 외에도 스마트 도시 및 지하 공간에서 확대하여 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
동해를 전파하는 지진해일은 세계적으로 다른 지역에서 발생하는 지진해일과 비교하였을 때 상대적으로 파장이 짧고, 이에 비해 먼 거리를 전파한다. 그러므로 동해에서 발생한 지진해일의 전파에 대한 해석을 수행할 때 물리적인 분산효과가 매우 중요하다. 따라서 지배방정식으로 분산 효과가 충분히 고려된 선형 Boussinesq 방정식을 사용한다. 기존의 연구에서는 leap-frog 기법을 사용하여 선형 천수방정식을 차분할 때 발생하는 수치분산항에 분산 보정계수를 이용하여 선형 Boussinesq 방정식의 물리적 분산항과 같은 형태로 나타나도록 유도하여 수치모의를 수행하였다. 그러나 기존에 사용한 지배방정식은 수심이 일정하다는 가정을 통하여 유도된 것으로, 수심에 변화가 있는 실제 지형을 통과하는 지진해일에 대한 수치모의를 수행한 결과의 정확도에 문제가 생길 수 있다. 본 연구에서는 기존의 연구에서 발생할 수 있는 수심 변화에 따른 오류를 개선하기 위하여 바닥 지형이 1차원으로 변한다는 가정을 이용하여 지배방정식을 유도하였으며, 이로 인해 발생하는 수심 변화가 고려된 항을 기존의 분산보정기법에 추가하였다. 그리고 적용성을 높이기 위하여 수치모의 기법의 제한을 최소화하는 연구를 진행하였다. 본 연구에서 제안한 수정 기법이 수심이 변화하는 지형을 전파하는 지진해일 수치모의 과정에서 경사에 대한 분산효과가 충분히 고려되는지 확인하기 위하여 Gaussian hump를 이용한 가상 지진해일을 원형 천퇴 지형에 통과시켰다. 본 연구에서 사용한 지형을 통과하는 Gaussian hump에 대한 해석해를 구하는 방법이 존재하지 않으므로, Boussinesq 방정식을 직접 차분하여 푸는 FUNWAVE를 사용하여 동일한 조건 하에서 수치모의를 수행하였다. 비교 결과를 통하여 본 연구에서 제안한 기법의 정확도 향상을 확인하게 되면, 실제 지형을 통과하는 지진해일의 수치모의에 대한 활용성을 높일 수 있을 것이다.
입도경향분석은 퇴적물 입도경향으로부터 퇴적물의 순이동방향을 도출하는 방법론이다. 입도경향으로부터 도출된 퇴적물의 순이동방향이 낙동강 하류의 삼각주연안 사주점의 지형변화 패턴과 잘 부합한다면 입도경향분석은 삼각주연안 사주섬의 지형변화를 연구하는 과정에서 효과적인 접근법이 될 수 있을 것이다. 이 연구는 Gao and Collins(1992)의 '퇴적물 이동벡터'법에 따라 도출한 퇴적물 순이동방향이 낙동강의 삼각주연안 사주섬의 지형변화를 이해하는 데 적절히 활용될 수 있는지를 검토한 것이다. 연구결과 퇴적물 이동벡터로부터 얻어진 퇴적물 순이동방향은 대체로 항공사진을 통해 추출한 지형변화 패턴를 반영하고 있음을 확인하였으나 지형변화가 급속히 일어나는 지역에서는 그렇지 않았다. 이는 입도경향분석을 통해 얻은 퇴적물 순이동방향이 대표하는 프로세스의 시간적 규모와 지형변화 분석자료의 시간적 규모, 지형변화율 등의 요소의 부합, 불부합 여부 등이 관련되어 있다고 판단된다. 입도경향분석을 낙동강 삼각주연안 사주섬에 적용하고자 할 경우 설명가능한 시간적 규모를 고려한 신중한 접근과 해석이 필요하다고 사료된다.
낙동강 하구의 지형변화 메커니즘을 파악하는 것은 하구의 관리방안과 처리방법 연구에 매우 중요하다. 본 연구에서는 낙동강 하구의 지형변화에 관여하는 강우, 하천유량, 유사량과 같은 육역으로부터 영향과 조석, 조류, 파랑, 표층퇴적물 등과 같은 해역으로부터의 영향을 조사 분석하였다. 분석된 자료에 근거하여 지형변화 실험을 수행하고, 지형변화와 외력조건별 기여도를 분석하였다. 수치실험 결과 지형변화는 하굿둑 방류 영향을 직접적으로 받는 수로부를 중심으로 침식이, 간접 영향권인 간석지를 중심으로 퇴적이 우세하게 나타났다. 수로부를 따라 이동되는 퇴적물이 파랑에 의해 분급, 배분되면서 울타리선 전면부에는 퇴적이 우세하였다. 지형변화 실험결과인 퇴적 우세현상과 비교하여, 외력조건별로 침식의 기여도가 크게 나타나고 있으나 각 외력조건의 복합적인 영향은 퇴적이 우세하게 나타나고 있다. 따라서, 낙동강 하구의 지형변화는 여러 복합적인 외력인자의 결과로 판단된다. 또한, 각 외력조건별 영향은 구역별로 상이한 기여도를 보이므로 하구관리방안 수립시 이러한 결과를 고려해야 하고, 반드시 복합적인 상호작용의 결과로 이해하고 있어야 할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 파랑의 변형을 예측하는 방법 중 하나인 고유함수전개법을 이용하여 축대칭 형태의 지형 위를 통과하는 파랑의 소멸파 성분을 검토하였다. 기울기와 곡률이 변하는 지역에 고유함수 전개법을 적용하여 해석할 때 필요한 적절한 구간의 수와 소멸파 성분의 개수를 산정하였다. 고유함수전개법을 이용하여 파랑의 변화를 예측하는 연구는 Bremmer(1951)가 전자기파에 적용하면서 처음 제시한 후 Takano(1960)가 파랑 변형 연구에 적용하면서 본격적으로 진행되었다. 이밖에 Kirby and Dalymple(1983), Liu et al.(1992), Cho and Lee(2000), Bender and Dean(2003), 조용식과 이창훈(1998) 및 강규영 등(2007)에 의해 국내 외로 많은 연구가 진행되었다. 그러나 기존의 연구의 대부분이 연직 2차원 지형에 대하여 수행되어 왔다. 3차원 지형에 대한 고유함수전개법은 Bender and Dean(2005)에 의해 처음으로 시작되었다. 그러나 그들의 연구에서는 수렴해를 얻기 위한 구간 및 소멸파 개수에 관한 구체적인 검토가 이루어지지 않았다는 한계가 있다. 그러나 실제 해저 지역은 다양한 지형의 영향을 받게 된다. 따라서 본 연구에서는 축대칭 지형에 대하여 수렴해를 얻기 위해 구간을 나누어 해의 수렴성을 확인하여 적절한 구간의 수를 결정한 후 소멸파의 수를 변화시키면서 소멸파가 파랑의 변형에 미치는 영향을 검토하였다. 천해역 및 중간수심 영역을 구간의 수와 소멸파 성분의 수에 변화를 주면서 수렴성 검사를 한 결과, 천해 영역에서는 소멸파 성분의 영향이 적게 나타났으나 중간수심 영역에서는 적절한 개수의 소멸파를 고려해야 보다 정확한 예측을 할 수 있음을 알 수 있었다.
광양만의 지형변화 및 퇴적환경발달양상에 대해 표층퇴적물과 지층탐사자료를 이용하여 연구하였다. 광양만 해역은 1970년대이후 광양만 개발에 따라 해안선 및 해저지형이 급격한 변화를 겪어왔다. 광양만의 면적은 개발이전보다 25%정도 감소하였다. 해안선 변형은 공단건설을 위한 해안매립공사로 인해 그리고 해저지형변화는 대형선박들의 안전항로개발을 위한 해저퇴적물의 준설 등에 의해 발생하고 있다. 표층퇴적물는 점토질 퇴적물 묘도서측 및 여수해만의 외해지역에 주로 분포하고, 사질 퇴적물은 섬진강하구와 수로에 분포하고 있다. 표층퇴적물의 유기물 함량은 퇴적물의 특성을 반영하며, 특히 점토질퇴적물에 다량으로 포함하고 있다. 탄성파 단면도상에서 기반암위에 Unit II와 Unit I가 분포하며, 하부 Unit II는 홀로세 이전의 하천환경 퇴적층으로 판단되며, 홀로세 Unit I 퇴적층은 섬진강하구에서 외해를 향해 전진퇴적양상의 쐐기형태를 보인다. 이 층은 섬진강에서 유출된 퇴적물이 델타환경을 이루면서 형성된 퇴적층서로 해석된다. Unit I 퇴적층내에 천부가스층이 광범위하게 분포한다. 천부가스는 광양만의 생태환경에 영향을 미칠 것으로 판단된다. 광양만 주변의 재발에 따른 해안 및 해저지형의 급격한 변형은 퇴적환경 및 해양환경에 변화를 야기할 것으로 예상된다. 특히 섬진강 하구지역의 광양제철소 건설은 섬진강에서 장양만으로 유입되는 퇴적물의 퇴적작용의 커다란 영향을 미칠 것으로 판단된다.
디 퓨전 공식은 사면의 변화를 측정하여 지형의 변화를 측정하고 과거의 지형환경을 복원하는 하나의 방법이다. 주로 구조지형에 적용되어 왔으나 최근에는 해안, 빙하, 단구 등의 지형에 도 적용되고 있다. 특정한 지각변화나 지형변화 후에 규칙적인 사면의 변화를 가정하여 지 형변화의 정도, 지형변화된 시간을 예측한다. 기본적인 가정으로는 균일한 물질, 비교적 폐 쇄적인 시스템, 규칙적인 사면변화가 요구된다. 근래에는 이러한 조건을 벗어나는 경우에도 조심스럽게 적용되고 있다. 급격한 변화를 가진 사면은 짧은 시간내에 안식각을 얻게되며 이때부터 디퓨젼 공식이 적용된다. 그리하여 현재 최대 사면각을 측정하여 안식각으로부터 의 변화량이나 혹은 소모된 시간(사면연대)를 알아낸다. ct, 즉 사면삭박률과 사면연령의 합 으로 주로 공식으로부터 계산되므로 ct 둘 중 하나를 알아내면 유용한 지형연대측정법이 된 다. 따라서 기준이 될 수 있는 사면의 연대가 조사되면 그 사면의 지표물질의 특징을 알 수 있고, 지표물질상의 비교가 가능한 곳에서는 상대적인 연대가 측정 가능하다. 삭박률은 초기 의 안식각, 사면의 높이, 현재의 사면각, 일사의 방향에 따라 민감한 반응을 보이므로 유의 해야 한다. 시뮬레이션에 있어서,현재 사면각과 사면의 높이 사이를 나타내는 그래프가 디퓨 젼공식으로부터 얻어지는 데 여기에서 여러 지역의 사면각의 연령차이를 예측할 수 있고 현 재의 사면각과 알려진 연령간의 그래프에서는 각 지역 사면의 물질적인 특징을 알 수 있다. 디퓨젼 모델은 대체적인 기본 가정을 지키면 지형변화를 기술하거나, 물질의 특징이나 기후 변화를 어느 정도 알 수 있고, 따라서 과거의 환경을 복원하는 지형적 연대측정의 한 방법 이 된다.한 변화에 대한 대응책으로 한국 기업은 선진국으로부터 관세와 쿼터 규 제를 받지 않는 주변의 개발도상국에 부품생산 공장을 건설하였다. 부품생산 공장의 입지변 화는 선진국의 무역규제를 우회적으로 회피할 뿐만 아니라 동시에 개도국의 저렴한 노동력 을 활용하기 위한 것이었다. 보다 최근에 한국 기업의 해외직접투자는 피투자국(host countries)의 내수시장과 값싼 노동력을 이용하기 위하여 인도네시아와 중국과 같은 여타의 개도국에 집중되고 있다, 이러한 입지변화는 한국 기업의 대 선진국 직접투자의 수익율이 극히 저조한 데 기인한 것이다. 우리나라 해외직접투자 기업의 이와 같은 입지변화 (선진 자본주의 국가$\longrightarrow$선진국 주변의 개도국$\longrightarrow$기타 개도국)는 해외직접투자가 하나의 지배적인 요 인보다는 다양한 요인에 의해 영향받는 것을 암시하고 있다. 더구나 한국 기업은 선진국 기 업에 비해 극히 제한된 기업특유의 우수요소만을 갖고 있기 때문에 한국 기업의 해외직접투 자는 선진국 기업의 그것과 분명히 다른 특성을 보이고 있다. 하기만 이는 기존의 직접투자 이론이 개도국기업의 다양한 해외직접투자를 설명하는 데 전혀 도움이 되지못한다는 것을 의미하는 것은 아니다. 실제로 기존의 직접투자 이론은 한국 기업에 의한 개도국에의 직접 투자를 잘 설명하고 있다. 직접투자를 통하여 적정 수준의 이윤을 실현하기 위해서는 기업 특유의 우위요소를 확보하는 것이 가장 중요하므로 선진국 기업과 개도국 기업에 의한 해외 직접투자는 장기적인 관점에서 볼 때 커다란 차이를 나타내지 않는다. 본 연구가 발견한 핵 심적인 내용은 해외직접투자 기업이 조직의
효과적인 하천의 유지 및 관리를 위해서는 준설과 각종 수리시설물 영향에 의한 하상변화 양상을 파악하는 것이 필수적이다. 일반적으로 하상변화 분석을 위해서는 하도지형, 하상재료, 유사량 등 현장계측자료가 요구되지만, 대하천 주요 지점이나 정기조사가 이루어지는 일부 지점이 아니라면 하상변화 분석을 위한 현장계측자료가 부족한 실정이다. 따라서 하천을 효율적으로 관리하고 운영하기 위해서는 장래 하상변화 양상을 분석하는데 필요한 충분한 공간적 해상도를 가지는 지형정보와 하상재료 및 유사량 계측자료가 필요하며, 이를 기반으로 중기 및 장기 하상변화를 예측하고 그에 따른 하천관리계획을 수립하게 된다. 본 연구에서는 하도지형 현황자료의 공간해상도가 하상변화의 양적 규모 평가에 미치는 영향을 평가해보고자 한다. 현행 낙동강과 같은 대하천 하도의 하상변동 관련된 조사 및 연구 분석에는 500 m 간격을 기준으로 설정된 기준상의 측선 자료를 이용한다. 본 연구방법으로는 기존 측선을 이용하여 산정된 체적하상변동량과 기준 측선 사이 구간에 대해 측정된 보조측선에 대한 지형정보를 함께 활용하여 산정한 체적하상변동량을 비교함으로써, 하도지형자료의 해상도에 따른 체적변동량 산정결과의 차이와 영향을 평가하였다. 비교를 통해 기존 측선기준 하상변동량 산정치가 실체 하상변동량과 큰 차이를 보일 수 있음을 확인하였다. 따라서 효과적인 하천의 유지 및 관리와 계획 수립을 위해서는 보다 높은 공간해상도의 하도지형자료를 기반으로 한 하상변동 평가 및 분석의 정확도 제고가 필요한 것으로 판단된다. 향후 본 연구 성과를 장래의 하상변화조사의 기초자료로 활용시 상기의 문제점(자료 품질, 추정 자료 사용 등)을 해결하여 모의의 정확성과 정밀성을 제고할 수 있을 것으로 기대되는 바이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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