• 한국수자원학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.241-252
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• 2006

침투 해석 수치모형은 제방 침투와 관련된 문제 해석과 방지기법 설계에 있어 매우 유용한 방법이나, 각각의 수치 모형은 적용상 한계와 문제점을 내포하고 있다. 일반적으로 사용되고 있는 상용 프로그램은 적용하는 다양한 문제에 대해서 검증이나 보정이 이루어지지 않을 뿐 아니라, 사용자가 침투현상에 대한 정확한 지식이나 교육 없이도 결과를 도출할 수 있게 되어 있다. 본 연구에서는 해석해와 실험을 통해 침투 수치모형의 적합성과 적용 시 고려사항을 사용자적 입장에서 검토하였다. 실제 제방의 경우 수위와 토질조건 등에 따라 침투현상이 변화하기 때문에 정상 침투해석이 아닌 비포화 비정상 침투해석을 시행하는 것이 바람직한 것으로 나타났다. 또한 낙동강 고아지구 제방에 대해 정상 및 비정상 침투해석 결과를 비교하였다. 검토 결과 정상 침투해석 결과를 토대로 침투보강공법을 설계할 경우 안전계수를 $2.0{\sim}3.5$ 정도 적용한 것과 동일한 효과를 가지는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권1호
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• pp.55-62
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• 2023

내부 침식은 제방 손상 및 붕괴의 주요 원인 중 하나이며, 그 대표적인 유형으로 후퇴 침식 파이핑을 들 수 있다. 후퇴 침식 파이핑은 내부 침식 관련 제방 손상의 약 1/3 정도를 차지하며이를 예측하고 예방하는 것은 제방의 안전성 유지를 위해 중요하다. 본 연구에서는 추적자를 이용해 파이핑 현상을 예측하여 사전에 예방하는 것을 목적으로 실험을 실시하였다. 실험은 상류측과 하류측의 수두차, 유사의 크기, 차수벽의 유무 세 가지 조건을 변경하여 진행하였다. 추적자인 로다민은 실험을 시작할 때와 파이핑이 발생했다면 발생한 직후, 총 두 번 주입하였다. 실험을 진행하는 동안 파이핑 형성 과정을 영상으로 기록하였고 추적자의 농도와 유출구에서의 유량의 시계열을 측정하였다. 실험을 통해 본 연구에서는 유사의 종류에 따라 파이핑이 발생하는 수두차가 다르며 수두차가 클수록 파이핑이 쉽게 발생한다는 점을 관찰하였다. 또한 파이핑이 발생한 시점 직후에 추적자의 농도가 급격하게 증가하는 그래프의 양상을 확인했고 이를 통해 추적자의 농도 시계열 자료를 획득함으로써 파이핑의 발생 유무를 발견할 수 있다는 점을 확인하였다. 파이핑으로 인한 제방 손상 및 붕괴를 예방하는 데 있어서 본 연구의 활용도가 높으리라 기대된다.

• 물과 미래
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• 제14권2호
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• pp.53-62
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• 1981

댐이나 제방과 같이 흙으로 축조된 수리구조물에 있어서, 자유지하수면의 최상부 침투선을 해석하였다. 자유지하수면에 작용하는 압력은 대기압이고, 침투선은 유선이라는 원리에 의하여 연구를 수행하였다. 미지의 침투선을 해석하기 위하여 Galerkin 원리에 기초를 둔 유한요소법에 의하여 다공체속을 흐르는 정류상태의 침투수를 해석하여 실험치와 이론치를 비교하였고 그 결과 이론치와 실험치가 거의 일치함을 알았다. 결론적으로 침투선해석에 있어서 유한요소법이 실험적인 방법보다 더 실용적이라는 것을 알았다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권12호
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• pp.1035-1044
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• 2016

제방과 보의 접속부에서는 복잡한 3차원이 흐름이 발생하여 붕괴가 자주 발생한다. 따라서 연결부에는 일반적인 호안에 비해 큰 안정성을 가진 연결호안의 설치가 필요하다. 그러나 연결호안에 대한 설계기준은 하천설계기준에 제시되어 있지 않기 때문에 연결호안의 공학적인 설계를 위한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 연결호안에 사석을 포설하고 사석의 이탈조건을 파악하기위해 유량을 변화시켜가며 실험을 수행하였으며 실험수로는 폭 4 m, 길이 20 m의 직선수로이며 한쪽에만 제방이 설치되어 있다. 연결호안의 사석직경은 0.03 m 이며 유입유량은 $0.5{\sim}0.8m^3/s$이다. 동일한 조건에 대한 수치모의를 수행하여 연결부에 대한 흐름조건 및 제방 비탈면의 전단응력 등의 분포를 통해 영향범위를 파악하였다. 그 결과 연결호안의 경우 일반호안에 비해 사석직경이 4.1~6.9배 크게 산정되는 것으로 나타났으며 사석의 이탈속도가 같아도 유량이 클수록 취약지역의 범위가 하류방향으로 더 길게 발달하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 연결호안 주변의 수리학적 특성에 따른 사석직경 및 영향범위를 산정하는 방법을 제안하였으며 추후 고수부지의 영향, 다양한 형식의 보와 호안에 대한 실험과 추가적인 검토가 수행된다면 연결호안의 안정성을 확보 할 수 있는 합리적인 설계방법을 제시할 수 있을 것이라고 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권2호
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• pp.145-156
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• 2011

본 연구에서는 자연하천의 흐름에서 흔히 발생하는 천이류, 불연속류, 마른하도로의 파의 전파 등을 포함하는 복잡한 흐름을 해석하기 위한 고정확도 2차원 수치모형을 개발하였다. 하상경사항을 효율적으로 처리하기 위해 quasi-steady wave propagation 기법을 적용하여 해당 격자에 대한 생성항의 영향을 효율적으로 반영함으로써 쌍곡선형 적분 보존형의 2차원 천수방정식을 해석하였다. Fractional Step Method를 적용한 유한체적기법의 사용을 위해 HLL Riemann 해법을 이용하여 흐름률을 계산하였고, 시간 및 공간에 대한 2차 정확도를 만족하기 위해 MUSCL 기법을 적용하였다. 2차 정확도의 사용으로 불연속지점에서 발생하는 수치진동은 TVD 기법 적용을통해 제어하였다. 개발된모형은 2차원 제방 붕괴 및 댐하류부에 구조물이 존재하는 경우의댐 붕괴 모의를 통해실측치와의 검증을 실시하였다. 또한 하류부에 역경사가 존재하는 경우의 댐 붕괴 모의를 통해 실측치와 비교함으로써 생성항의 영향에 대한 모형의 적용성을 검증하였다.

• 한국조경학회지
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• 제42권1호
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• pp.133-148
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• 2014

도시하천 제방사면의 다년생 초본류 군락 형성 연구를 위해 2009년 4월 중순 물억새, 억새, 띠, 수크령, 새를 식재하였다. 새는 분주를 식재하였고, 나머지 초종은 이년생 포트를 식재하였다. 식재 후 3년간 매년 2회의 잡초 제거를 통해 2011년 군락이 형성되었다. 2012년과 2013년은 잡초를 제거하지 않고 실험초종이 군락을 유지하는지 관찰하였다. 잡초를 제거한 2011년과 잡초를 제거하지 않은 2012년간, 잡초를 제거하지 않은 2012년과 2013년간 줄기수와 초장에 차이가 있는지 5월, 7월 9월의 줄기수와 초장을 활용하여 유의수준 0.05에서 t-검정을 하였다. 실험초종 모두 2012년의 줄기수가 2011년보다 적어(p<0.001) 잡초의 피해를 입었다. 억새, 띠, 수크령, 새의 초장은 2012년이 2011년보다 작아 잡초의 피해가 나타났다. 물억새의 초장은 5월과 7월에 차이를 보여 잡초의 피해를 입었으나 (p<0.001), 9월에는 차이가 없어(p=0.098) 피해를 입지 않았다. 2012년과 2013년간t-검정 결과, 새를 제외한 나머지 초종은 줄기수와 초장에 차이가 없었다(p>0.05). 이들 초종은 군락이 형성된 후 잡초의 피해 없이 군락이 유지되었다. 새는 줄기수와 초장 모두 차이를 보여 잡초의 피해가 컸다. 물억새, 억새, 띠, 수크령은 군락 형성 후 잡초 제거 없이 군락이 유지되었으나, 새는 잡초의 피해가 커 군락 유지가 어려웠다. 군락 형성 및 유지, 하천경관 개선, 제방사면 보호의 관점에서 물억새, 억새, 띠가 적합한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권4호
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• pp.321-330
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• 2014

본 연구는 국내를 대표하는 모래하천 낙동강에서 하안식생의 분포와 환경요인의 상관관계를 규명하기 위하여 수행하였다. 경상북도 안동시의 낙동강 일대에서 자연제방 5곳을 실험구간으로 선정하고 84개의 방형구를 설치하여 식물상, 식생피도, 평수위기준상대고도, 토양의 수분함량, 유기물함량, pH, 전기전도도 및 토성분석을 실시하였다. 식생단면조사의 피도값과 환경자료를 바탕으로 정준대응분석(Canonical correspondence analysis)을 실시한 결과 각 식물종은 평수위기준상대고도, 유기물함량, 모래함량 등에 의하여 3개의 그룹으로 구분되었으며 하천의 식생분포에 가장 큰 영향력을 끼치는 환경인자는 평수위기준상대고도로 나타났다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제7권3호
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• pp.218-226
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• 2020

본 연구는 수치모형을 기반으로 하는 예측방법론을 위한 수치기법개발의 첫 단계로서 제방형 보에 의한 자유형 월류흐름에 대한 수치해석실험을 수행하였다. 이를 위해 2차원 흐름모형인 Nays2DH를 이용하여 기존에 수행된 실험자료를 바탕으로 수치실험을 수행하여 모형을 비교검증하였다. 우선은 위어의 형태에 의한 불연속 흐름의 수치적 재현성에 대해서 고찰했으며 하도의 전처리를 통해 모의흐름을 보정하였다. 더 나아가, 수문갯수에 따른 월류흐름의 예측모의를 수행하여 결과를 비교하였다. 모의결과, 수문의 갯수가 증가할 경우 동일한 통수단면적에서 보 하류부의 최대유속이 증가할 수 있다는 것을 알 수 있었으며 이는 하상변동에도 영향을 줄 것으로 판단된다. 이러한 결과들을 통해, 본 연구는 추후의 보의 운영에 따른 흐름 및 유사이송 등을 고려하는 수리학적 연구의 기초자료를 제공할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.24-35
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• 2017

본 논문은 하천 제방의 침투방지공법으로 일본 미쓰야마 하천 국도 사무소에서 제시한 월륜 공법에 대한 효용성을 연구한 것으로, Hydraulic well의 현장 적용성과 시공성 개선, 침투압 분포 특성을 파악하기 위하여 대형 제방실험과 침투 해석을 수행하였다. 대형제방실험의 방법은 제외지 수위를 재현하여 제방을 포화시킨 후 제방의 간극수압계 변화를 감지, hydraulic well의 내부 수위를 0.1 m ~ 0.7m로 변화하고 이때 간극수압계를 통해 측정된 간극수압을 비교하여 침투압의 변화를 확인하였다. 대형 제방실험은 hydraulic well의 설치 지점에 따라 두 가지 방법으로 수행하였다. 대형 제방실험결과, hydraulic well의 내부 수위 변화에 따라 최대 37%의 침투압 저감 현상이 발생하는 것으로 평가되었다. 대형 제방실험과 침투 해석의 간극수압을 비교한 결과 거의 유사한 경향이 나타났다. hydraulic well의 내부 수위 변화와 산정된 간극수압의 변화도 비슷한 양상을 보였으나, 심도가 깊어짐에 따라 대형 제방실험결과보다 침투 해석의 간극수압이 더 크게 산정되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권12호
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• pp.35-43
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• 2016

시공기술의 발전과 더불어 댐 제방 건설과 환경문제가 크게 대두되고 있는 실정이다. 최근 여러 국가에서 댐 제방 건설시 골재, 시공성, 기초지반에 대한 요구가 상대적으로 높지 않은 CSG(Cemented Sand and Gravel)재료를 활발히 연구, 적용하고 있다. CSG 재료는 시공현장 하상골재, 현장에서 발생하는 암버럭 등을 인위적으로 입도조정하지 않고 최대골재 치수만을 선별하여 소량의 시멘트와 혼합하여 강도증가 및 급속시공이 가능하다. CSG 재료는 인위적인 석산개발 등에 의한 환경파괴를 최소화함으로써 환경부하저감 및 공사비 등의 측면에서 비교적 경제적이며 친환경적이다. CSG 재료의 외부환경은 일반콘크리트가 접하는 수화열환경과는 달리 건습반복, 동결융해 등의 환경에 노출되게 된다. 그러므로 댐 제방구조물의 중요성을 감안하여 CSG 재료의 내구성에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 CSG 재료의 내구성에 대하여 고찰하고자 현장채취 CSG 코어재료에 대하여 동결융해 시험을 실시하였다. 시험결과, CSG 재료의 내구성 지수는 시멘트함량 $0.4{\sim}0.6kN/m^3$의 경우 30~40, $0.8{\sim}1.0kN/m^3$의 경우 40 이상으로 나타났다. 일축압축강도는 $0.4{\sim}0.6kN/m^3$에서 동결융해 전의 30~50%, $0.8~1.0kN/m^3$에서 동결융해 전의 40~70%로 감소하는 것으로 나타났다. 결과적으로 시멘트함량 $0.8kN/m^3$이상의 경우 강도 및 내구성 측면에서 비교적 타당한 것으로 판단된다.