• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.62-62
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• 2023

강우가 지표면 아래로 침투할 때 초기에는 투수층이 불포화 상태이어서 부압이 작용하면서 침투할 것이다. Richards 식(Richards, 1931)을 써서 불포화 투수층의 침투를 모의할 수 있다. 강우가 지속되는 동안 하상 아래 어느 구간은 포화 상태가 되어 Richards 식을 더 이상 사용할 수 없다. 하지만 현재까지의 연구는 Richards 식을 사용하여 침투를 모의하는 오류를 범하고 있다. 강우에 의한 침투를 예측할 때 지표면에서의 침투율 q_b 가 필요한 데 현존하는 연구에서는 Horton 식(Horton, 1941)을 사용하여 초기 침투율 f_o 와 장시간 후 침투율 f_c 와 시간에 따라 지수함수로 감소하는 계수 k 의 3가지 계수값을 실험이나 현장 관측값에서 찾아서 쓰고 있다. 그런데, 이 계수값은 강우강도 r_i 가 클수록 침투율 q 가 커지는 물리 현상을 반영하지 못하는 한계가 있다. 본 연구에서 먼저 포화 투수층에서의 침투를 모의하는 식을 개발하였다. 지표면 아래에서 불포화 투수층에는 Richards식을 사용하고 포화 투수층에는 개발한 식을 사용하여 침투를 모의하였다. 또한 지표면에서의 침투율 q_b 를 구하는 공식을 개발하였다. 하상에서의 침투율의 최대값은 $q_{bmax}=-{\lambda}{\sqrt{2g(s-b)}}$ 일 것이다. 여기서 λ 는 투수층의 공극율, s 는 유출수면의 위치, b 는 지표면의 위치이다. 지표면에서의 침투율의 최소값 q_bmin 은 지표면 바로 아래 지점에서의 침투율일 것이다. 지표면에서의 침투율 q_b 로 q_bmax 와 q_bmin 사이의 적절한 값을 선택한다. 강우강도를 r_i 라고 하면 지표면 위 유출수의 연속방정식은 다음과 같다: $s-b={\int}(r_i-{\mid}q_b{\mid})dt$. 즉, 유출수면의 위치 s 는 강우강도 r_i 가 클수록 또는 지표면에서의 유출율의 크기 |q_b| 가 작을수록 크다. 또한 지표면에서의 침투율 q_b 와 지표면 아래에서의 침투율 q 는 s - b 가 클수록 크다. 따라서, 강우강도 r_i 가 클수록 침투율 q_b, q 가 큰 현상이 잘 반영되었다. 강우-침투-유출 모형실험을 수행하여 강우강도에 따라 침투율과 유출량이 다른 현상을 관측하여 수치실험 결과와 비교·검증하였다.

• 농업과학연구
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• 제23권1호
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• pp.61-69
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• 1996

이 연구는 폴리머와 충전재로 $CaCO_3$와 석분을 혼입한 투수용 폴리머 콘크리트의 공학적 성질을 구명한 것으로서, 이 연구를 통해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 강도는 충전재로 석분을 100% 혼입한 투수용 폴리머 콘크리트에서 가장 크게 나타났으며, 보통 시멘트 콘크리트보다 압축강도에서는 17%, 인장강도에서는 148%, 휨강도에서는 188% 증가되었고, 압축강도에 대한 인장과 휨강도비가 보통 시멘트 콘크리트보다 2.1~2.5배이상 크게 나타나 취성이 크다는 것을 알 수 있었다. 2. 정탄성계수는 $1.17{\times}10^5{\sim}1.32{\times}10^5kg/cm^2$로서 보통 시멘트 콘크리트의 53~56%정도로 변형성이 크게 나타났고, 충전재로는 석분을 100% 혼입한 투수용 폴리머 콘크리트에서 비교적 높은 값을 보였으며, 포아손수는 보통 시멘트 콘크리트보다 작게 나타났다. 3. 동탄성계수는 $1.3{\times}10^5{\sim}1.5{\times}10^5kg/cm^2$로서 보통 시멘트 콘크리트보다 작게 나타났고, 충전재로는 석분을 100% 혼입한 투수용 폴리머 콘크리트에서 비교적 높은 값을 보였으며, 동탄성계수는 정탄성계수보다 10~13%정도 크게 나타났다. 4. 투수량은 $3.076{\sim}4.390{\ell}/cm^2/h$로서 배합설계에 따라 크게 좌우되었으며, 이러한 콘크리트는 투수를 요하는 구조물에 유용하게 이용할 수 있을 것이다. 5. 투수량은 압축강도, 인장강도, 휨강도 및 탄성계수가 증가할수록 감소하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5C호
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• pp.359-368
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• 2006

시공후 터널의 거동에 영향을 주는 대표적인 인자들로 시간에 따른 투수상태와 지반의 장기거동을 들 수 있다. 본 연구에서는 이러한 인자들과 관련된 터널거동을 분석하기 위한 수치해석모델을 개발하고 터널이 겪을 수 있는 다양한 시공 후 하중 조건에 대하여 수치해석을 수행하였다. 터널 변상에 대한 영향인자와 터널거동의 메카니즘을 파악하기 위해 가능한 모든 변상 발생 시나리오를 구성하였으며, 부직포의 투수계수, 수위상승, 장기적인 이완하중과 과발파로 인한 손상 등 터널의 시공 후 장기 변상에 관련된 인자들이 조사되었다. 시공 후 터널 변상 발생 시나리오는 터널형식과 그에 따른 하중 메카니즘에 따라 크게 두 가지로 구분할 수 있음을 알 수 있었다. 토사터널에 대해서는 투수상태와 관련된 거동이 주요 변상의 원인으로 분석되었으며 배수재의 투수계수 저하와 수위상승에 의한 영향에 대해 분석하였다. 암반 터널에서는 암반의 점소성 거동을 분석하였고 암반의 이완과 크립에 의한 장기적인 이완하중의 영향에 대해 연구하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.31-42
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• 2000

압밀과 투수는 흙의 중요한 공학적 특성중 하나이다. 일반적으로 점토에 대한 압밀 및 투수계수는 표준압밀시험을 통한 간접적인 방법에 의해 구해지고 있다. 그러나 표준압밀시험은 시료의 포화문제, 간극수압의 측정이 용이하지 않을 뿐 아니라, 횡방향 압밀시험을 수행 할 수 없어 그나마 정확한 횡방향 압밀계수를 산정할 수 없다. 그리고 압밀계수를 구하는데 가장 널리 이용되고 있는 해석방법인 Taylor방법과 Casagrande 방법은 2차압밀이 불분명하고 초기 직선부분을 찾을 수 없는 경우에 대해서는 신뢰성이 떨어진다고 할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 실험상의 단점을 보완할 수 있게 제작된 Rowecell을 이용하여 포항지역의 이암풍화토를 이방성 및 시료의 크기를 고려해 횡방향압밀시험을 실시하고 이 결과를 4가지 해석방법$(Taylor,\; Casagrande,\; Hyperbolic,\; \delta/t-logt)$으로 비교 분석하여 해석방법에 따른 압밀계수의 차이점을 파악하였다. 또한 투수계수(k)와 간극비(e)의 관계를 규정할 수 있는 투수상수를 해석방법에 따라 구하였으며, 압밀시험에서 계산된 간접투수계수의 타당성을 검증하기 위해 Rowecell을 이용한 직접투수시험을 실시하고 그 결과를 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.109-118
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• 2004

점토의 압밀은 시간적 지연을 갖는 현상으로 시간적 지연은 소성적 지연시간과 수리적 지연시간으로 나눠진다. 본 연구에서는 점토의 2차압밀이 압밀침하에 어떠한 영향을 미치는지를 알고자 CRS 시험을 실시하였다. 시험결과 소성적 지연시간은 선행압밀하중을 구하는데 큰 영향을 미치는 것으로 나타났고, 압밀하중과 압밀지연시간으로부터 유사선행압밀하중을 예측하는 식을 제안하였다. 또 압밀지연시간에 따른 압밀계수의 특징은 선행압밀 전까지는 큰 범위의 값을 가지나 선행압밀하중의 약 2배 지점을 지나서는 압밀지연시간에 관계없이 일정한 값으로 수렴하는 경향을 나타냈다. 그리고 정규압밀영역에서의 투수계수는 간극비와 밀접한 관계에 있으며, Samarasinghe 등의 제안식을 이용하여 시험결과로부터 투수상수 n, $C_1$값을 결정하였고, Kozeny-Carman 제안식과 비교분석하여 보았다. 투수계수와 간극비 관계에서도 압밀지연시간에 의한 지연압축으로 인하여 aging effect를 관찰할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.207-217
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• 2016

투기계수는 콘크리트의 공극뿐만 아니라 공극크기, 공극분포, 공극간의 굴곡특성에 의해서도 영향을 받는다. 투기계수는 시멘트 페이스트의 미세구조에 의해 지배되는데, 시멘트 페이스트 및 골재 각각이 콘크리트의 투기성능에 미치는 영향을 다룬 연구는 드물다. 더우기, 탄산화가 투기계수에 큰 영향을 미칠 수 있음에도 불구하고, 탄산화된 콘크리트에 대한 투기계수를 다룬 연구는 더욱 드문 실정이다. 본 연구의 목적은 탄산화 및 비탄산화된 콘크리트의 투기계수를 추정할 수 있는 기초적 접근방법을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 미세구조 모델 및 시멘트의 경화특성을 기초로 투기계수를 산정할 수 있는 해석적 기법이 제안되었다. 탄산화된 콘크리트에서 감소된 공극량이 계산되었으며 이는 투기계수의 산정에 이용하여 탄산화된 콘크리트의 투기계수를 계산하였다. 높은 물-시멘트비를 갖는 콘크리트는 탄산화로 인하여 투기계수의 감소가 더욱 뚜렷한 것을 확인되었다. 한편, 시멘트 페이스트에서 투기계수와 투수계수는 Klinkenberg 효과에 의한 선형관계가 성립되나, 콘크리트에서는 성립되지 않았다. 해석결과는 YOON's 실험방법을 수행하여 검증하였다.

• 한국농림기상학회지
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• 제1권1호
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• pp.29-35
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• 1999

본 연구는 경기도 광주지역의 낙엽송 임분에 인공 강우기를 설치하여 수리특성과 관련한 공간 변이와 상관관계를 구명하기 위하여 수행되었다. 수분유속과 보유능은 원래 토성, 구조와 유기물을 근거로 지표면에서 인공가우기로 수분을 일정속도로 가하면서 측정하였다. 이 방법은 간단히 유기물을 제거하거나 기존의 상태에서 수평한 지표면에 3가지의 강우 강도에서 실시하였으며 한편 경계면은 안정하며 포화상태의 습윤 토양에서 투수계수와 매트릭 유속기능을 조사하였다. 투수계수는 $_1$( $Z_{c}$) = $_2$( $Z_{c}$) = $_{c}$ 이라는 지속적 유속 조건하에서 $K_{i+}$$_1$ $_{c}$= $K_{i}$( $_{c}$) [1-d /dz]의 공식을 적용하였다. 본 연구 결과 토양내에서 유속에 영향을 미치는 공극 특성과 유기물 함량이 광범위하게 수분 보유능과 포화투수계수의 공간 변이에 영향을 미치는 것으로 조사되었다.것으로 조사되었다.되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.65-76
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• 2009

본 연구에서는 불포화 지반의 특성을 파악하고, 포화투수계수($k_s$)와 강우강도(i) 및 함수특성곡선(SWCC)이 사면의 안정성에 어떠한 영향을 주는지 연관성을 파악하기 위해 국내 지반에 폭넓게 분포하고 있는 화강풍화토에 대해 연구를 수행하였다. 기존 연구자료 및 실험을 통해 얻은 정규화함수특성곡선을 데이터베이스화하고 통계적 개념을 도입하여 상한 평균 하한의 함수특성곡선을 추정하였다. 입도분포곡선과 상한 평균 하한의 함수특성곡선과의 관계를 바탕으로 함수특성곡선 자료가 없는 지반의 함수특성곡선을 개략적으로 추정하는 방법 또한 제안하였다. 그리고 추정된 상한 평균 하한의 함수특성곡선을 이용하여 강우시 사면 구조물의 시간 의존적 안전율 변화 추이를 통해 실무적으로 사용할 수 있는 포화투수계수와 강우강도의 비를 제안하였다. 연구결과에 의하면 강우 침투에 의한 안전율 변화는 강우강도의 절대 크기에 좌우되지 않고 강우강도와 투수계수의 비에 영향을 받는다. 그리고 사면의 안전율은 강우침투에 의해 감소하기 시작하며 임계값에 도달한 이후 다시 상승하는 것을 알 수 있다. 수치해석결과 가장 낮은 안전율을 보이는 때는 상한의 함수특성곡선을 이용할 경우로, 이때 포화 투수계수값이 강우강도와 같거나 두 배가 될 때이다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제6권1호
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• pp.45-52
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• 2001

토양 및 지하수의 오염문제가 심각해짐에 따라 오염물의 토양 및 지하수 내에서의 이동 특성에 관한 관심이 커지고 있다. 본 연구에서는 비용해성 흐름의 특성 및 그의 특성을 결정짓는 상대투수에 관한 기본적인 이해와 초음파가 상대투수에 미치는 영향에 관하여서도 고찰하였다. 실험 및 역해석의 결과로는 초음파가 오염물의 제거에 상당히 큰 영향을 끼치는 것으로 나타났으며 상대투수의 특성도 크게 변화되는 것으로 나타났다. 변화량은 $(C_{10})^2$의 함수로 나타낼 수 있었으며 ECLIPSE 100을 사용하여 초음파가 오염 복원 및 상대투수의 변화에 관한 연구에 활용 될 수 있음이 고찰되었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제18권5호
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• pp.447-453
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• 2018

인공투수관을 혼입한 폴리머 투수블록은 폴리머를 치환할 경우 강도, 공극률, 투수계수 등의 'KS F 4419'(보차도용 콘크리트 인터록킹 블록)의 기준보다 높은 결과 값이 측정되었으며, 제품의 경량화가 가능할 것으로 판단된다. 폴리머 재료의 단가 문제로 인해 경제성을 고려하여 시멘트와의 치환율을 14%로 선정하는 것이 효과적이라고 판단된다. 또한, 인공투수관의 혼입율의 3가지 수준 중 2.0%가 가장 적당하다고 판단되며, 3가지 수준에 대한 측정 값이 큰 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다. 공극률과 투수계수의 경우 2%에서 개선된 값이 측정되었기 때문에 인공투수관 혼입율 2%의가 효과적일 것으로 판단된다. 투수블록 제품화를 하기 위해선 경제성을 고려해야 하며, 본 연구에서 사용된 폴리머 VAE 경제성이 떨어지기 때문에 다른 폴리머의 재료와 비교 실험을 진행하여 문제점을 개선 한다면 투수블록 제품화가 가능할 것이라 판단된다. 본 연구의 결과는 추후 폴리머 및 인공투수관을 활용한 연구의 기초적인 자료로 사용 가능 할 경우 효율적인 데이터로 활용이 가능할 것으로 판단된다.