• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제13권1호통권53호
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• pp.59-68
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• 2009

파이핑에 의한 제방 사고의 원인은 설계과정에서 파이핑 현상에 대한 정확한 이해 없이 단순 적용되는 검토과정이 문제의 한 원인이 된다. 이에 본 연구는 사질토 지반에 가까운 제방단면에 sheet pile을 타입할 때 굴착면에서 기존의 파이핑 검토 방법들을 비교 분석하였다. Terzaghi 방법과 한계동수경사 방법에서 안전율은 각 방법에 따라 최대 2배의 차이를 보였다. 그리고 한계유속 방법은 설계인자를 어떻게 판정하느냐에 따라 큰 편차를 나타내었다. 결론적으로 기존의 파이핑 해석방법을 모든 지반 조건에 일률적으로 적용하기 보다는 지반 조건에 따라 각 해석방법이 가지는 특성을 이해하고 적용해야할 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.600-608
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• 2017

제체 내 누수와 관련이 있는 파이핑(piping) 현상은 제방 내에 큰 공동이나 수로를 만들어 제체의 붕괴 및 부등 침하를 일으키고 최종적으로 하천제방의 붕괴를 초래한다. 따라서 파이핑 현상에 의한 제방 붕괴에 적절하게 대응하고, 이에 대한 적절한 대책공법을 마련하기 위해서는 파이핑 현상에 의한 제방 붕괴 메카니즘을 분석할 필요가 있다. 이 연구에서는 축소 모형시험과 대형 모형시험을 수행하여 파이핑에 의한 제방 붕괴 형상 및 메카니즘을 분석하였으며, 침투압 시험을 수행하여 파이핑 대책공법으로 제안된 Hydraulic well의 침투압 분포 특성을 평가하였다. 연구 결과, 축소 모형시험을 통해 파이핑 안전율이 낮을수록 제방 붕괴 형상이 뚜렷하게 나타났으며, 대형 모형시험에서는 파이핑으로 인한 제방의 국부적인 손상 유형을 파악할 수 있었다. 또한 Hydraulic well의 침투압 시험을 통해 well의 중심 아래에서 파이핑 억제 효과가 가장 큰 것으로 평가되었다. 연구 결과의 신뢰성을 향상시키기 위해서 다양하고 연계성이 있는 모형시험 조건을 적용한 추가연구가 필요하지만, 이 연구는 파이핑에 의한 제방 붕괴 메카니즘 분석 및 대책공법 마련에 대한 기초 연구자료로 활용이 가능하다고 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.5-17
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• 2021

본 논문은 만곡부 제방에 대해 곡률각도, 곡률반경에 따라 3차원 해석을 실시하여 침투특성을 규명하였다. 제방만곡부에서 동수경사는 2차원 해석 결과에 비해 외측제방에서는 감소하였고, 내측제방에서는 증가하였다. 곡률각도와 곡률반경이 작을수록 2차원 해석 대비 동수경사의 변화가 큰 경향을 나타내었으며, 곡률각도보다는 곡률반경이 동수경사에 미치는 영향이 큰 것으로 나타났다. 한계동수경사에 의한 파이핑 안전율 산정결과, 2차원 해석에 대비하여 안전율은 외측제방에서는 2~5%가 증가되었고, 내측제방에서는 4~12%가 감소되었다. 이 감소폭을 고려해 볼 때 제방만곡부에 대해 2차원 해석을 실시하고 파이핑에 대한 허용안전율 Fs=2.0보다 0.1~0.3정도 더 크게 설계하면 만곡부의 안전율은 약간 감소되지만 안정성 확보에는 무리가 없는 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.252-252
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• 2015

우리나라에서는 대하천정비사업을 통해 주요 국가하천마다 보와 제방을 신설 및 보축하여 홍수의 방어 및 예방에 힘을 기울이고 있으며, 근래에는 이러한 정비사업이 완료되어 가고 있는 상황이다. 제방에 대한 정비사업의 내용은 보축 및 신설이 주를 이루나, 제내지의 성토와 제외지의 보강 및 저수로의 준설 등도 함께 수행되었다. 이러한 정비사업의 영향으로 지하수 및 하천의 흐름양상은 정비사업 전과는 다르게 변화 될 것으로 추정되며, 이는 제방 안정성에 영향을 줄 수 있는 중요한 문제로 판단된다. 따라서, 이와 같은 지하수 및 하천흐름의 변화양상이 제방의 안정성에 얼마나 영향을 미칠 수 있는지 정량적으로 분석할 필요가 있을 것으로 보인다. 특히, 대하천정비사업으로 지반누수를 방지하기 위한 제내지 성토나 퇴사제거를 위한 하천준설 등이 수행되면서 제방의 외적인 환경들이 많이 변하게 되었으나 이에 대한 정량적인 연구들이 거의 수행되지 않은 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 낙동강과 회천 합류부에 위치한 율지제를 대상으로 이곳에 설치된 간극수압계의 데이터와 2차원 침투해석 프로그램인 SEEP/W를 이용하여 제내지와 제외지 표고변화에 따른 파이핑 안정성을 분석하였다. 그 결과 제내지 표고가 상승하면 파이핑 안전율이 증가하고 표고가 하강하면 안전율은 감소하는 것으로 나타났다. 한편, 제외지의 표고변화는 제방안정성에 거의 영향을 주지 않으며 오히려 하천수위의 영향을 지배적으로 받는 것으로 판단된다. 따라서, 제방안정성을 확보하기 위해서는 기초지반의 경우, 제내지측을 상승시키고 하천수위를 하강하는 것이 효과적일 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권11호
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• pp.19-26
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• 2010

하천제방 건전도 평가에 대한 영향인자는 누수의 경우 제체, 기초를 구성하는 지반의 투수계수가 있으며, 제방의 높이, 둑마루 폭 등 기하학적 요인이 있고, 비탈면 안정성의 경우 제체 및 기초 지반의 재료적 특성, 제체 비탈면의 형상, 강우나 하천수의 침투에 따른 영향 등이 있다. 본 연구에서는 하천제방 침투해석에 중요한 투수계수 변화에 따른 영향 검토를 위하여 기존 설계결과 타당성 검토, 문헌자료 투수계수 사용에 따른 안정성 평가, 기초지반 투수계수변화에 따른 안정성 검토를 수행하였다. 영향인자 평가 결과, 설계 시 사용되는 투수계수는 동일한 토질에 대해서도 설계문헌에 따라 상이한 것으로 나타났으며, 검토 결과 파이핑 안전율에 큰 영향을 미치는 것으로 평가되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권11호
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• pp.73-82
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• 2017

최근 재래식 가물막이의 문제점을 해결하기 위하여 새로운 해상 대형원형강재 가물막이 공법이 제안되었다. 본 연구에서는 침투 흐름해석을 수행하여 대형원형강재의 파이핑 현상에 대하여 분석하였다. 흐름해석에서 균질한 지반조건과 정상상태 흐름조건을 적용하였다. 흐름 조건의 경우 2차원 조건(2-D), 2차원 흐름집중 조건(2-DC), 그리고 2차원 축대칭 조건을 서로 비교하였다. 그 결과, 축대칭 흐름조건의 침투속도가 2-D와 2-DC 조건의 흐름속도와 비교하여 각각 1.5배와 2배 큰 침투속도를 보여주였다. 즉, 대형원형강재는 원형형상의 벽체 중심으로 흐름이 집중되므로 2차원 축대칭 흐름조건을 적용하였다. 대형원형강재의 직경, 벽체의 지중 근입깊이, 그리고, 벽체 내외부의 수위차 등을 변화시키며 변수연구를 수행하였다. 파이핑 안전율에 영향을 주는 유출동수경사는 벽체의 지중 근입깊이와 강재직경이 증가할수록 감소하였다. 본 연구에서는 다양한 변수조건에서 안전율과 유출동수경사를 산정할 수 있는 간이설계도표를 제안하였다. 그리고, 최종적으로 대형원형강재의 간이 설계에 적용할 수 있는 유출동수경사 산정식을 제안하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.17-27
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• 2019

본 논문에서는 지진 하중 하에서 파이핑 시스템의 내진성능향상을 위하여 TMD의 적용성을 검토하였다. 이를 위하여 대상 파이프라인의 모드해석을 수행하였고, 이 중 방향별 질량참여율이 비교적 큰 1, 2 및 4번째 모드를 TMD 설치 위치로 선정하였다. 선정된 위치에 TMD 설계를 위하여 각각의 해당 모드를 단자유도 감쇠모델로 치환하고, TMD를 단자유도 감쇠모델로 고려하여 해당 파이프라인을 2자유도 시스템으로 변환하였다. 다음으로, 조화 지반 가진을 받는 변환된 2자유도 시스템의 응답증폭계수를 최소화할 수 있는 TMD의 강성 및 감쇠계수 값을 GA 최적화 방법을 통해 도출하였다. 이렇게 도출된 TMD 최적 설계 값을 파이프라인 수치모델에 적용하여 TMD 설치 유무에 따른 내진성능을 분석하였다. 수치해석 결과, TMD 설치 구간 배관부에서 방향 별 가속도 응답이 18%~51% 가량 감소함을 확인할 수 있었다. 배관부에 발생할 수 있는 최대 수직응력의 크기는 TMD 설치로 인하여 41%의 응력 감소가 있음을 확인할 수 있었다. 파이프라인 시스템의 최하단 앵커지점의 방향 별 반력은 원래의 최대 반력 세기에서 각각 37%, 34%, 43% 감소됨을 확인할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 향후 목표로 하는 원전의 주요 파이핑 시스템의 내진성능향상과 관련한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.377-382
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• 2010

국내에는 약 14,000개의 중 소규모의 저수지들이 있다. 최근에 이상기후로 인한 많은 강우가 발생하여 저수지들의 월류나 파이핑으로 인한 붕괴가 지속적으로 일어나고 있어 많은 인명 및 재산피해가 발생하고 있다. 특히 설계홍수량을 초과하는 월류로 인한 댐 붕괴 발생 시 피해규모가 크기 때문에 전국적으로 본포되어 있는 저수지들의 설계홍수량을 시급히 파악하여 저수지의 수문학적 안전성을 판단하고 설계홍수량이 작은 저수지의 경우 별도로 관리 할 수 있어야 한다. 하지만 기존에 저수지의 안전여부를 판단 할 수 있는 댐 붕괴 모의의 경우 많은 시간과 노력이 요구 되어 저수지의 안전여부를 보다 쉽고 빠르게 판단 할 수 있는 기준 마련이 시급히 필요하다. 본 연구에서는 보다 쉽고 빠르게 소규모저수지의 수문학적 안전성 평가를 할 수 있는 간편법에 대하여 연구 하였다. 연구 방법은 HEC-HMS을 이용한 댐 붕괴와 본 연구에서 제시한 간편법을 통하여 홍수량의 비교 검토 및 저수지의 수문학적 안전성을 평가를 하였다. HEC-HMS의 첨두홍수량은 빈도별 지속시간별 확률강우량을 이용하여 산정하였으며, 가능최대홍수량(PMF)은 실제호우전이법으로 산정한 가능최대강수량(PMP)을 이용하였다. 간편법의 첨두홍수량은 합리식과 통합형 강우강도식을 이용하여 산정하였고, 가능최대홍수량(PMF)은 Creager공식을 이용하여 산1)정하였다. 댐 붕괴의 경우 HEC-HMS에서는 댐 붕괴 모듈을 실행하여 모의를 하였고, 간편법의 댐 붕괴는 여수로의 한계 유출을 파악할 수 있는 위어공식을 이용하여 댐 붕괴 모의를 하였다. 마지막으로 산정된 첨두홍수량과 가능최대홍수량(PMF)을 작성된 수문학적 안전성 평가표에 기입하여 비교 분석하였다. 연구결과 HEC-HMS로 산정한 빈도별 첨두홍수량 가능최대홍수량(PMF)과 간편법으로 구한 빈도별 첨두 홍수량 가능최대홍수량(PMF)의 차이는 약 편차가 50%정도로 간편법으로 구한 첨두홍수량 가능최대홍수량(PMF)이 더 크게 산정되었다. 편차의 발생 이유는 본 연구에서 제시한 간편법의 경우 안전율을 고려한 경험공식을 사용하였기 때문이라고 판단되며, 간편법을 통한 소규모저수지의 수문학적 안전성 평가를 다른 대상지역의 소규모저수지에도 적용하여 보고 수문학적 평가방법이 올바르게 적용 될 수 있는지 확인이 필요하다고 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.5-17
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• 2022

저수지 제방의 침투제어를 목적으로 설치하는 감압정의 성능은 감압정의 직경, 간격, 관통율, 지반의 투수계수, 기초지반 지층의 두께 등 다양한 변수에 의해 영향을 받는다. 따라서 침투수압 경감을 목적으로 감압정을 채택하는 경우 이러한 매개변수를 충분히 검토하여 감압정의 설치제원을 결정해야 한다. 본 연구에서는 저수지 제방의 침투제어를 위한 대책공법으로 제방의 하류부에 감압정과 제방의 상·하류부에 토목섬유 블랭킷(이하 블랭킷)을 병행하여 설치하는 경우 블랭킷의 길이가 감압정의 성능에 미치는 영향을 평가하였다. 상·하류 블랭킷 길이-유량 관계에서 상류 블랭킷의 길이가 증가할수록 감압정에서 배출되는 유량은 감소하며, 하류 블랭킷의 길이가 증가할수록 감압정의 배출 유량은 증가하는 것으로 나타났다. 상·하류 블랭킷 길이-간격 관계에서 상류 블랭킷의 길이가 증가할수록 감압정의 간격은 증가하며, 하류 블랭킷의 길이가 증가할수록 감압정의 간격은 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 블랭킷과 감압정을 병행하여 설치함으로써 댐제방의 침투안정성을 확보하고자 하는 경우 침투유량의 배출을 최소화하고 감압정의 간격 확대를 통한 경제성 확보를 위해서는 상류의 블랭킷 길이 증가가 하류의 블랭킷 길이 증가보다 더 효율적인 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.37-48
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• 2010

본 연구에서는 침투압이 주기적으로 변화하는 연근해 가물막이 시공현장에 적용하기 위해서 수두손실그래프에 의한 침투류 감시기법을 개발하였다. 이 기법에서 새로이 정의된 수두손실율은 0~1 사이의 값으로 나타나며 0이면 완전통수상태, 1이면 완전차수상태를 나타낸다. 수두손실그래프의 결정계수가 1에 가까우면 침투경로상의 지반은 안정된 상태에 있음을 나타내고 0에 가까우면 공동이 존재할 수도 있고 파이핑이 진행 중일 수도 있다. 수두손실그래프에 의한 안전관리기법은 침투상태의 변화를 민감하게 감지할 수 있도록 하며 전체 현장에 적용할 경우 각 위치별 하부지반의 침투상태를 세부적으로 판단할 수 있도록 한다.