지형에 대한 기존의 침식 시뮬레이션은 주로 소규모의 지형 변화에 초점을 맞추고 있다. 이 논문에서는 물에 의한 침식과 열적 침식과정을 결합하여 강의 네트워크와 산들로 이루어진 자연스러운 대규모의 지형을 형성하는 방법을 제안한다. 물의 흐름에는 shallow water 시뮬레이션의 파이프 모델을 사용하며, 강물의 줄기가 쉽게 형성되게 하기 위해 속도에 의존하는 침식을, 강줄기 주변에 V자형 골짜기가 생성되게 하기 위해 열적 침식을 적용한다. 시뮬레이션 결과 $K_c$(퇴적물 수용상수)와 $K_v$(속도의존 침식강도)의 값이 적당한 범위에 있을 때만 목적한 모양의 지형이 생성되며, 이렇게 생성된 대표적인 자연스러운 모양의 지형을 예시한다. 또한 기존의 열적 침식 방법의 개선과 $K_c$가 큰 값일 때 발생하는 문제점을 해결할 방안을 제시한다.
본 연구의 목적은 토양침식에 관련되는 강우특성, 토양경사도, 그리고 지질특성의 상대적인 중요도를 규명하는데 있다. 이 목적을 달성하기 위하여, 강우강도, 토양경사도, 지질특성의 각각 다른 조건에서 실내 인공강우실험 및 현장조사를 실시하였다. 실내시험 결과에 의하면, 토양침식량은 토양 경사도가 강우강도보다 크게 영향을 받았다. 유출량은 강우량에 비례하며, 점토함량이 높을수록 증가한다. 따라서 토양의 유기물과 점토 함량이 큰 토양에서 토양침식량이 크게 증가 하였다. 현장시험 결과로는 토양경사가 큰 지역 및 퇴적암 지역보다 변성암 지역에서 보다 큰 침식량이 계산되었다. 이러한 실험의 결과는 토양침식량을 예측하는 모델개발에 있어서 기반암 풍화의 산물인 토양에서의 지질특성이 침식 및 침식후의 퇴적특성을 잘 반영하고 있음을 보여준다.
범용토양유실공식(RUSLE)은 연간 토양유실량을 산정하기 위해 제시된 경험식이며, 강우침식인자(R factor)는 유실량을 결정하는 요소 중 강우강도의 특성을 고려하는 주요인자이다. 토지피복, 식생 등에 대한 타 인자의 경우 한정된 실험에 의해 도출된 경험치를 대상지역에 맞게 적용하는데 반해 강우침식인자는 강우강도 기반 강우에너지 산정법을 적용하여 계산과정이 비교적 복잡하고 다양하다. 국내에서도 강우침식인자 산정법이 개발된 바 있으나 현제까지 간편법을 비롯한 다양한 공식들이 적용되고 있다. 본 연구에서는 강우침식인자를 산정하는 과정에서 다른 강우 운동에너지식을 적용하거나 연평균 강수량 등을 대체지수로 활용한 간편법 적용시 결과의 결과의 다양성에 대해 분석하고자 하였다. 합리적인 30분 강우강도 산정을 위해 79개 기상청 종관기상관측 지점에 대한 분단위 강우자료(1997~2014)를 수집하고 기존의 국내외 강우운동에너지 식과 대체지수를 적용하여 산정된 결과를 비교 분석하였다. 연구결과 간편법을 사용한 결과가 대부분 지점에 대해 강우에너지식을 사용한 강우침식인자보다 과대산정(지점평균 약 74%)하였으며 다른 강우에너지식 적용에 따른 평균 변동계수가 약 0.12로 나타나 지점간 차이를 보였으나 적용방법에 따른 침식인자의 분포가 다소 다르게 나타남을 확인하였다. 관측자료가 부족한 토양유실량 예측에 있어 강우 침식인자 산정을 위한 최적 방법론 도출이 어려운 만큼 다중모델 결과를 조합하는 방법론 개발이 필요하다고 판단된다.
본 연구는 요구되는 전압효율이 83% 이상인 풍량 10,000 ㎥/min급의 장수명 송풍기를 개발하기 위하여 송풍기를 설계·제작하여 송풍기 성능시험과 침식 실험을 통하여 개발품에 대한 성능을 확인하였다. Dust deflector의 영향을 살펴보기 위하여 각기 다른 길이의 Dust deflector를 갖는 5가지의 실험용 임펠러를 제작하여 침식 실험을 수행하였다. 가혹한 조건으로 실험을 수행하기 위하여 침식을 유발하는 분진 대체재로 1kg의 스틸 쇼트 볼(𝛷0.2 mm)을 사용하였다. 자체 제작한 폐루프 타입의 침식 실험 장치에서 160시간 동안 연속으로 가동 운전하여 실험하였다. Dust deflector에 의한 침식성능을 평가하기 위하여 마모두께를 측정하였다. 3차원 스캐너로 침식 실험 전 형상과 침식 실험 후 형상을 스캐닝하여 마모두께를 측정하였다. 모델 송풍기를 설계·제작하여 송풍기 성능을 시험한 결과, 모델 송풍기 측정값을 기준으로 개발 송풍기로의 환산 결과 전압 690.6 mmAq, 풍량 16,243.6 ㎥/min, 효율 83.6 %로 나타났다. 송풍기의 침식 실험 장치를 설계·제작하여 가혹한 조건으로 침식 실험을 수행하여 dust deflector가 부착된 송풍기인 개발 송풍기가 dust deflector가 없는 기존 송풍기에 비하여 임펠러 마모두께를 기준으로 190 % 이상의 개선 효과가 있는 것으로 나타났다.
황산염에 의한 원전 콘크리트 구조물의 침식을 예측하기 위하여 경과시간에 따른 팽창응력, 확산계수 등을 종합적으로 고려할 수 있는 Mechanistic 모델을 적용하였다. 적용배합은 원전 구조물 건설에 사용되었던 설계기준강도 385, 280 및 $210kgf/cm^2$의 3종으로 하였으며, 1종과 5종 포틀랜드시멘트를 시용하였다. 또한 시멘트 종류 및 설계기준강도별 로 1년간 10% 황산나트륨 용액에서 침지실험을 실시하여 각 배합별 확산계수 및 압축강도를 구하였으며, 그 결과를 예측모델식에 사용하여 원전 콘크리트 구조물의 황산염 침식을 예측하였다. 대상 배합의 황산염 확산계수는 $0.5763{\sim}3.9002{\times}10^{-12}m^2/sec.$였으며, 원전 콘크리트 구조물의 황산염 침식속도는 0.1~7.1 mm/year로 예측되었다.
본 연구에서는 알칼리활성 황토콘크리트의 응력-변형률 관계에 대한 화학적 침식의 영향을 평가하였다. 배합의 주요변수는 물-결합재비와 공기량이다. 알칼리활성 황토콘크리트의 응력-변형률 관계는 재령 28일 이후 침지일이 0, 7, 28, 56 및 91일일 때 측정하였다. 실험결과를 기반하여, 화학적 침식하에서 감소된 알칼리활성 황토콘크리트의 압축강도 모델이 제시되었다. 또한, 화학적 침식하에서 알칼리활성 황토콘크리트의 응력-변형률 관계는 공기량과 화학용액에 침지된 일수에 현저한 영향을 받았는데, 침지일수에서 탄성계수의 저하는 동일한 압축강도 저하비율에 비해 더 컸다. 결과적으로 CEB-FIP 기준의 예측모델은 화학적 침식하에서 측정된 응력-변형률 관계와 잘 일치하지 않았다.
본 연구의 목적은 월강우량을 이용하여 강우침식인자를 추정하는 기존의 방법인, Fournier 지수, modified Fournier 지수, IAS (Institute of Agricultural Sciences) 지수 등의 적용성을 확인하고 더 합리적인 월강우량 기반의 강우침식인자 추정모델을 제시하기 위한 것이다. 본 연구에서는 월강우량 기반의 수정 IAS 지수를 새롭게 제안하였다. 이것은 연중가장 비가 많이 내린 두 달의 강우량의 합으로써 강우침식인자를 추정하는 기존의 IAS 지수의 개념을 확장한 것이다. 본 연구에서는 25년 이상의 21개 지점에 대한 월강우량 및 연 강우침식인자를 토대로 각 추정방법에 대한 상관분석 및 회귀분석을 실시하였다. 그 결과 수정IAS 지수가 기존의 연강수량 및 월강우량을 이용한 추정방법 보다 우리나라 중서부 및 남서부 지역의 강우침식인자의 변동을 잘 나타내는 합리적인 지표임을 알 수 있었다.
본 연구는 사면에서 식생이 제거된 후 침식지형이 발달하는 경우에 어떠한 지형인자가 영향을 줄 수 있는지를 알고자 하는 것이다. 지금까지 보고된, 사면에서 일어날 수 있는 지형형성작용에는 표면침식과 사면이동이 있으며, 본 연구 지역에서는 사면이동보다는 표면침식이 진행되었던 것으로 판명되었다. 연구지역에서 영향을 준 지형인자를 비교하기 위해서 사면의 면적과 사면의 길이, 너비, 사면의 경사, 사면의 형태, 사면의 방향 등이 지형인자로 고려되었다. 통계적인 모델링을 통하여 나타난 회귀모델은 사면의 면적과 사면의 길이, 너비가 표면 침식의 정도를 좌우하는 지형인자로 판명되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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