• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권10호
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• pp.4845-4852
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• 2012

본 논문은 교각의 세굴심 산정공식과 교대의 세굴심 산정공식을 적용하여 하천의 홍수량 및 만곡의 유 출입 각 변화에 따른 교량의 세굴심을 산정하고 이를 비교 검토하여 세굴심 산정식의 적용성을 평가하였다. 전체적으로 홍수량 및 유 출입 각이 증가할수록 만곡부의 세굴심 편차가 증가하였으며, 특히 유 출입 각 $105^{\circ}$에서 58%의 편차를 보여 이 지형에서의 교량계획시 신중한 검토가 필요할 것으로 판단된다. 다음으로 만곡부 산정공식별 만곡부의 세굴심 편차를 산정한 결과, 교각의 경우 Andru식이 58%를 Laursen식이 26%의 편차율을 보였으며, 다음으로 CSU. 식이 17%의 편차율을 보였다. 교대는 Froehlich 공식이 44%의 편차율을 보이고 있어 위 식의 세굴심 산정식 적용시 만곡부의 수리특성을 고려한 세굴심 산정이 필요한 것을 알 수 있다. 끝으로 세굴심의 편차를 크게 보인 유 출입 각 $45^{\circ}{\sim}135^{\circ}$에 대하여 홍수량에 따른 세굴심의 편차율을 회귀분석 하여 회귀식을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.1779-1786
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• 2014

물리현상의 난해성으로 인해 수학적인 관계식이 제시되기 어려운 경우 인공지능 기술에 근거한 다양한 기법이 적용되어 왔다. 수리학 분야의 대표적인 예로 교각주위 국부세굴 문제를 들 수 있다. 본 연구에서는 유전자 알고리즘의 진화된 방법인 GEP 기법을 이용하여 교각주위 국부세굴을 예측하는 방법을 제시하였다. 64개의 실험 자료를 이용하여 GEP 모형을 학습시켜 회귀식을 구축하였으며, 33개의 실험 자료를 이용하여 구축된 모형의 검증을 실시하였다. 평형세굴심 예측을 위하여 차원을 갖는 일반 변수와 표준화된 변수로 GEP 모형을 구축하여 예측 결과를 비교하였는데, 차원을 갖는 변수에 의한 GEP 모형이 세굴심을 더 잘 예측하는 것으로 나타났다. 구축된 GEP 모형을 두 가지 현장 실측자료에 적용하였다. 적용 결과, 실험 자료에 적용한 경우에 비해 예측의 정확도가 낮아지는 것을 확인하였다. 또한, 현장 실측자료를 이용하여 학습시킨 경우 실험 자료를 이용하는 경우 보다 예측 능력이 많이 향상되는 것으로 나타났다. GEP 모형의 적용성을 위해 ANN 모형과의 비교를 수행하였으며, 본 연구에서 사용된 GEP 모형이 교각주위 국부세굴 예측에 대하여 실내 및 현장 모두 ANN 모형보다 우수한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권12호
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• pp.1275-1284
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• 2021

본 논문에서는 기계학습을 이용하여 비점성토 및 점성토 지반에서 시간에 따른 교각주위 국부세굴을 예측하였다. 기계학습 기법으로는 과적합 오차를 유발하지 않는다고 알려진 Support Vector Machines (SVM) 기법이 사용되었다. 비점성토 지반 및 점성토 지반에서 시간에 따라 발달하는 세굴심을 7개 및 9개의 변수를 각각 이용하여 표현하였다. 여러 실험을 통해 얻어진 시계열 자료를 이용하여 개발된 모형을 학습시키고 검증하였다. 계산된 평균절대비오차(MAPE)에 의하면 모형의 학습과 검증이 적절하게 수행된 것으로 나타났다. 실험 결과뿐 아니라 Choi and Cho 공식과 Briaud et al.이 제시한 SRICOS 방법에 의한 결과와 비교하였다. 본 연구를 통해 양질의 자료가 충분히 제공되는 경우 SVM 모형이 비점성토 및 점성토 지반 시간의존 국부세굴을 예측할 수 있음을 보여주었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.126-133
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• 2014

유체의 흐름에 의해 교량의 교각 및 교대 주변의 하상재료가 유실되는 현상을 말하는 교량 세굴은 교량 파괴의 주요원인이다. 그리고 홍수시 교량의 수위는 교량자체 안전뿐만 아니라 교량을 이용하는 사용자의 안전을 위해도 반드시 확인해야 한다. 따라서 교량의 안전관리를 위해 세굴과 수위계측은 필수적이라 할 수 있다. 본 연구는 기존의 세굴계측의 한계를 극복할 수 있는 새로운 교량세굴 측정방법을 개발하고 현장 검증을 통해 개발 기술의 우수성과 타당성을 확인하였다. 새롭게 개발된 세굴 및 수위 측정방법은 교각에 수직으로 계측장치를 설치하고 일정간격으로 설치된 온도 센서의 온도를 측정하여 수면 위치와 수중 지면의 위치를 추정하는 방법으로 대기온도와 수온, 수온과 수중 지온의 차이를 분석하여 수면 및 수중 지면의 위치를 추정하는 방법이다. 개발 기술은 절대적인 온도 차이뿐만 아니라 대기와 수중 그리고 지중의 일변화량이 서로 다르다는 점을 이용하여 수면의 위치와 수중 지면 위치를 보다 정확하게 추정할 수 있다. 개발 기술의 검증을 위해 소하천 및 실험실, 그리고 교량 교각에서 개발기술을 시범 적용하고, 매질별 온도분포 특성, 시간에 따른 온도변화 추이 등을 분석하여 개발기술이 효과적으로 교량 세굴과 수위를 계측할 수 있는 방법임을 확인하였다.

• 한국산업안전학회:학술대회논문집
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• 한국안전학회 2000년도 춘계 학술논문발표회 논문집
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• pp.229-234
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• 2000

교량의 교각 및 교대에 대한 세굴의 영향은 많은 학자들의 관심이 되어왔다. 연구의 주된 관심은 세굴에 영향을 미치는 인자들의 역학적인 거동에 대한 것으로써 세굴인자들의 최대 영향 및 최대세굴심을 예측하는 적절한 방법들이 연구되었다. 특히, 교각에서 일어나는 세굴은 이동하는 유체의 역학적인 상호작용과 불균등하게 분포된 하상입자들을 포함하는 3차원적인 문제로서, 그 현상이 대단히 복잡하여 하천흐름과 하상재료의 특성 및 교각의 형상과 같은 여러 요소에 의해 지배를 받기 때문에 세굴에 대한 정확한 예측은 매우 어렵다. 따라서, 복잡한 세굴인자들로 인해 세굴에 관한 연구는 주로 실험에 의하여 이루어지고 있는 실정이다. (중략)

• 화약ㆍ발파
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• 제21권3호
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• pp.23-35
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• 2003

본 연구는 측벽 흐름과 배수효과에 의한 홍수시의 이론적인 확산 모델을 확립시켰으며, 기본적인 확산등식은 평균깊이 (H+h)에 관해서 선형화 시켰고 측벽 흐름과 홍수에 의한 배수효과에 관해서는 경계이론을 사용하여 해결하였다. 교각주위의 세굴현상은 교각의 지지 함수와 안정성에 대하여는 교각설치의 기하학적 형상에 따른 하상 바닥 상태와 흐름의 특성에 의존하는 복잡한 문제가 세굴에 영향을 미친다. 그러므로, 교량의 교각에 대한 세굴 깊이를 신뢰하고 평가할 수 있는 통합된 이론이 없으므로 상류 쪽 흐름에 대한 공학적인 판단, HEC-RAS모델적용, 수중발파공법의 연구등 여러가지 방법을 사용하여 세굴관리를 해석할 필요가 있다. 또한 이들은 댐의 건설, 초지 나지, 흐름 등고선, 경작지, 초목지의 조성으로 구성되어져 있다. 높은 제방의 축조를 위해서는 지반을 절취하고, 옹벽 구조물에 의하거나 식생에 의해 하천 제방의 안정을 유지하고 있으며, 저수지 가까이에 적용할 수 있는 재조림 사업으로 초목망의 식물 배양에 의해 이루어지고 있다. 저수지의 상부의 일반적인 하천 바닥에 폭우의 유입시 실트질에 의한 유속감소로 범람이 일어난다. 이러한 작용은 저수지의 주공동에 달하기 전에 광범위한 침식이 일어난다는 것을 알수 있었다

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권5호
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• pp.111-117
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• 2008

최근 기상이변으로 인해 하천에 설치된 제방과 호안이 자주 유실되고 있으나, 국내의 경우 제방을 보호하기 위한 대표적인 시설인 호안의 경우, 호안을 보호하기 위한 보호공의 안전성과 적정성 분석을 위한 설계기준이 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 2007년 8월 전라북도 구례시에 발생한 집중호우로 인해 유실된 황전천의 석축호안 유실원인을 2차원수리해석모형인 SMS를 이용하여 분석하고 또한 계획 중인 석축호안 보호공의 적정성을 평가하였다. 이를 위해 일반적인 교각세굴보호공 설계방식과 호안공법 채택방식 및 하천설계기준에 의해 적합한 보호공의 제원을 산정하였으며, 산정된 보호공의 제원과 계획안을 비교분석하여 계획 중인 석축호안 보호공의 적정성을 평가하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.445-454
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• 2008

하천이나 해상에 건설된 교량의 교각에서 발생하는 세굴은 구조물의 안전에 있어서 매우 중요하며 이러한 세굴을 막기 위해 여러 세굴보호공법들의 개발 및 연구가 수행되고 있으며, 현재 현장에서 가장 많이 적용되는 방법으로 사석보호공이 있다. 이러한 사석보호공의 경우 사석과 하상 입자 크기에 따라 그 비율이 기준 이상이 될 경우 사석 층과 하상 사이에 필터 층을 시공해야 하지만 현장여건에 따라 필터시공부분에 막대한 공사비용을 추가하거나 필터 시공이 불가능한 경우도 있다. 본 연구는 수리모형실험을 통해 필터 없는 사석보호공의 붕괴 형태를 분석하고, 세굴을 방지하기 위해 설치하는 사석 세굴보호공이 필터 설치가 반드시 필요한 조건이지만 필터 층 없이 설치될 경우, 포설 두께 및 접근 유속에 따른 침하 안정성을 평가하기 위한 것이다. 실험 결과는 정량적인 분석과 정성적인 분석을 통해 최종적으로 필터 없는 사석 보호공의 안정성 평가 지표를 개발하는데 활용되었다. 접근유속이 증가하거나 사석보호공의 포설두께가 감소할수록 최종침하량은 증가하는 양상을 보였으며, 모든 실험조건에서 경미한 유사이탈은 최종침하량에 도달할 때까지 발생하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.424-428
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• 2004

본 연구는 장기하상변동, 단면축소세굴, 국부세굴로 일반적으로 분류되는 세굴형태 중 국부세굴의 방지를 위하여 교자 전면에서 발생하는 하강류를 차단함으로써 교각 및 교각기초를 세굴로부터 보호하여 세굴심을 감소시키기 위한 실험적 인구로서, 동시에 경제성을 확보하는 것을 목적으로 한다. 교각의 기초부의 전면에 유수방향과 대응되도록 세굴방지구조물을 설치하여 세굴방지구조물의 상부 끝단에 하강류를 방지하기 위하여 차단각을 주었고 세굴방지구조물의 폭은 교자의 폭을 고려하여 설계하였다. 이러한 세굴방지구조물은 기초에 하강류 차단 방지시설을 설치하여 세굴심의 방지효과가 약 $20\~40\%$로 나타났으며 기존의 교자기초에 설치하던 매트 및 사석보호공에 비해 경제적 시공이 가능하며, 지속적인 효과를 볼 수 있었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.183-186
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• 2010

교각에서의 기초세굴 단계 및 상부구조물의 영향에 따른 진동특성을 파악하기 위해 교각 시험체를 이용하여 충격진동실험과 Midas FEA ver.2.0를 이용한 유한요소해석을 수행하였다. 기초세굴 모의는 교각시험체 기초 주위의 지반을 단계별로 굴착하였으며, 상부구조물의 영향은 철근콘크리트 블록을 제작하여 교각 시험체 위에 재하하였다. 충격진동실험과 수치해석결과, 강성이 작아지거나 질량이 커질수록 1차 모드 고유진동수도 작아지는 등 유사한 경향을 나타내었다. 대체적으로 충격진동실험으로 구한 1차모드 고유진동수는 수치해석으로 구한 값보다 작은 경향을 나타내었으며, 이는 지반의 강성변화를 수치해석 모델에서 연속적으로 반영하지 못하는 한계로 인해 발생한 오차로 판단된다. 따라서 1차 모드 고유진동수의 변화를 이용한 교각 세굴 건전성 평가를 위한 유한요소해석을 위해서는 지반물성을 보다 잘 모의할 수 있는 기법의 개발이 필요하였다.