• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제16권6호
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• pp.27-33
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• 2011

Infiltration plays an important role in the urban water cycle. Infiltration has a potential to contribute to groundwater recharge in addition to runoff reduction. However, infiltration in urban areas has been considered only as a means of runoff reduction. Conventional design methods for infiltration facilities assume soils to be fully-saturated for the sake of simplicity. The amount of groundwater recharge can not be estimated properly with this scheme. Hence, the characteristics of the unsaturated soil condition need to be considered. The finite element model using SEEP/W to estimate infiltration under the unsaturated condition is presented. Infiltration tests for Joomonjin sand are performed and the infiltration behavior of Joomoonjin sand under the unsaturated condition is measured experimentally to verify the validity of the finite element model. The results from comparing infiltrated volume between the saturated and the unsaturated conditions under the same soil and rainfall conditions show that the infiltrated volume in the unsaturated condition is two times bigger than that in the saturated condition.

• 지질공학
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• 제24권1호
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• pp.1-8
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• 2014

Numerical stability analysis of an unsaturated infinite slope under rainfall-induced infiltration conditions was performed using generalized effective stress to unify both saturated and unsaturated conditions The soil-water characteristic curve (SWCC) of sand with a relative density of 75% was initially measured for both drying and wetting processes. The hydraulic conductivity function (HCF) and suction stress characteristic curve (SSCC) were subsequently estimated. Under the rainfall-induced infiltration conditions, transient seepage analysis of an unsaturated infinite slope was performed using the finite element analysis program, SEEP/W. Based on these results, the stability of an unsaturated infinite slope under rainfall-induced infiltration conditions was examined in relation to suction stress. According to the results, the negative pore-water pressure and water content within the slope soil changed over time due to the infiltration. In addition, the variation of the negative pore-water pressure and water content led to a variation in suction stress and a subsequent change in the slope's factor of safety during the rainfall period.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.322-322
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• 2018

우리나라의 기후는 대부분 지역의 강수량이 약 1,350mm 이상의 습윤지역이다. 하계 집중형 강수형태로, 우리나라는 연강수량의 50%이상이 여름철(6월~9월)에 집중된다. 또한 제방이 제 기능을 발휘할 수 있는 시기도 6~9월이 되기 때문에 이전에 제방의 적절한 점검과 보강이 이루어져야 홍수와 태풍과 같은 자연재해를 막을 수 있다(Cha et al, 2010). 제방이 제 기능을 발휘하기 위해서는 홍수나 범람 등에 얼마나 견딜 수 있는지를 알아야 한다. 그러기 위해서는 무엇보다도 제방이 자연재해로부터 손상을 입게 되는 원인과 과정, 하천수의 침투로 인한 제체내부의 역학적 거동 등에 대한 충분한 이해와 지식을 함양해야 한다. 본 연구에서는 하천 제방에 대한 홍수취약성을 평가하는 새로운 기법을 기후변화에 따라 달라지는 하천의 수위변화를 고려하여 제방의 취약성 변화 정도를 파악해보고자 한다. 이를 위해 미래 기후변화 시나리오를 기반으로 대상유역의 홍수량을 산정하여 홍수위를 구하고 제방의 2차원 지하수침투 모형인 SEEP/W를 이용하여 침투거동을 분석함으로써 침투안정성을 평가하였다. 대상지역은 한강 본류 서울 구간으로 선정하여 대표 제방을 선정한 후, 대표 제방의 현재 계획홍수위와 기후변화를 고려한 홍수위를 고려하여 제방의 안전율을 분석하였다. 제방의 취약성 분석에 필요한 인자를 도출하고 이를 활용하여 기후변화 시나리오에 따른 제방의 수위변화를 고려한 제방의 취약성 분석을 실시하였으며 분석결과를 본 연구자가 기 개발한 제방홍수취약성지수(Levee Flood Vulnerability Index, LFVI) 값을 이용하여 제방의 취약성에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.313-313
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• 2019

제방이 제 기능을 발휘하기 위해서는 홍수나 범람 등에 얼마나 견딜 수 있는지를 알아야 한다. 그러기 위해서는 무엇보다도 제방이 자연재해로부터 손상을 입게 되는 원인과 과정, 하천수의 침투로 인한 제체내부의 역학적 거동 등에 대한 충분한 이해와 지식을 함양해야 한다. 본 연구에서는 하천 제방에 대한 홍수취약성을 평가하는 새로운 기법을 제시하고 기후변화에 따라 변화하는 수위에 대하여 제방에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 먼저 2차원 지하수침투 모형인 SEEP/W를 이용하여 제방의 침투거동을 분석하여 침투안전성을 평가하였다. 침투거동뿐만 아니라 기후변화에 따른 하천환경여건을 고려하는 제방의 취약성 분석 기술이 필요함으로써 본 연구에서는 추가적으로 제방의 취약성 분석에 필요한 인자를 도출하여 제방의 홍수취약성지수(levee flood vulnerability index； LFVI)에 의한 취약성 평가기법을 새로이 개발 하였다. 대상지역을 국가하천과 지방하천으로 구분하였다. 이들 대표 제방지점에서 현재의 계획홍수위와 기후변화 시나리오 RCP8.5를 고려한 계획홍수위를 적용하여 제방의 활동 안전율과 제방홍수취약성지수를 분석하였다. 그리고 제방홍수취약성지수를 구성하는 각각 인자들에 대하여 기후변화에 따른 변화 정도를 파악하였다. 이들 인자들을 종합적으로 활용한 제방홍수취약성지수 값을 이용하여 최종적으로 기후변화에 따른 제방의 취약성을 추정할 수 있도록 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권8호
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• pp.159-166
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• 2004

본 연구에서는 불포화 지반의 특성을 파악하고, 강우시 불포화 사면의 포화깊이에 따른 안정성을 파악하기 위해 국내 지반의 전형적인 화강풍화토(SW)에 점토(CH) 함유량 0∼30%을 변화시켜 가며 함수특성곡선 산정 실험을 수행하였다. 또한 강우로 인해 증가되는 포화깊이에 영향을 미치는 투수계수 및 suction을 구하기 위해 다짐도에 따른 강도정수 변화를 측정하였다. 침투로 인해 발생하는 지반내의 suction 변화를 점토함유량에 따라 모형 시험과 수치해석을 사용하여 분석하였다. 특히 불포화 지반에서 포화지반으로 바뀌는 과정에 잔류하는 wetting front suction은 점토함유량과 지반의 다짐도에 따라 민감하게 변화하였다. 강우시 침투수의 거동을 파악하기 위해 상용프로그램인 SEEP/W를 통해 침투해석을 수행하였고, 침투해석 결과를 연동시켜 포화깊이에 따른 사면의 안정성을 SLOPE/W 프로그램을 이용하여 포화깊이 및 점토함유량에 따라 비교ㆍ분석하였다. 해석결과를 통해 wetting front suction은 초기 포화깊이에 영향을 미치며 안전율이 변하는 것을 알 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제17권1호
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• pp.56-65
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• 2007

기존의 단열 시스템, 지하동굴 건설기술과 새로운 동결링 방벽기술을 결합하여 암반동굴식 지하 LNG 저장시스템이 개발되었다. 이 저장시스템의 기술적 적합성은 파일럿 동굴 실증시설의 건설과 운영을 통해 검증된 바 있으며, 조만간 실규모 프로젝트가 시작될 예정이다. LNG 저장시스템에서 중요한 사항 중의 하나는 극저온 열전달을 통해 장기간의 운영 기간동안 열손실을 최소화하는 것이다. 이 논문은 지하 LNG 저장 시스템의 설계를 위한 몇 가지 중요한 열전달 해석 결과를 제시하며, 기화율, 단열재 두께와 같은 설계 변수를 결정하기 위해 일련의 실규모 동굴에 대한 열전달 및 열-수리 해석을 실시하였다. 열-수리 연계해석결과 LNG 저장시설의 기화율은 초기 단계에서 0.04 %/day로 떨어져 유지되는 것으로 나타났다. 이 값은 암반내 존재하는 불연속면을 고려할 때 더욱 낮아질 수 있을 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제19권1호
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• pp.25-31
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• 2009

본 연구는 수치해석을 이용하여 강우강도와 사면 안정성의 상관성을 파악하기 위하여 수행되었다. 지난 36년간의 기상청 자료를 조사하여 10분, 1시간, 일 최다강수량이 각각 28 mm, 70 mm, 271 mm로 집계되었다. 그때 침투류 해석은 프로그램 SLEEP/W을 이용하여 사면의 지하수위를 획득하기 위해 수행되었고, 안정성 분석은 프로그램 SLOPE/W을 이용하여 시간 단계별로 수행되었다. 10분 강수량 28 mm일 경우 2시간, 1시간 강수량 70 mm일 경우 7시간, 1일 강수량 271 mm일 경우 72시간에 사면내의 지하수위가 포화상태에 도달하였다. 10분 강우강도가 28 mm일 경우, 누적강우량 196 mm 일 때, 안전율이 1.0 이하가 되었으며, 10분 강우강도가 13 mm, 1.9 mm 일 경우에는 누적강우량이 각각 468 mm, 820 mm 일 때, 안전율이 1.0 이하가 되었다. 이 결과는 누적강우량보다는 강우강도가 사면안정성에 더 큰 영향을 미치고 있다는 것을 시사한다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2003년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.177-184
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• 2003

매립장 내의 설치된 중간 복토층(intermediate cover)은 매립 도중 혹은 매립완료 후 종종 침출수가 하부의 침출수 집배수관으로 이동하는 것을 막아 매립장 내에 일정 침출수위를 형성시킨다. 이렇듯 중간 복토층은 침출수의 원활한 순환을 막아 매립장 바닥에 형성되어야 하는 침출수위가 중간복토층 위에 형성되도록 하는데, 이는 매립장의 구조적 안정성을 깨뜨리고 주변으로 침출수 누출을 유발시키게 된다. 본 연구에서는 이처럼 중간복토층 상부에 형성된 침출수위를 저하시키기 위하여, 폐기물 매립시 중간복토층에 투수성이 뛰어나고 역학적 강도와 화학적 내구성을 갖는 배수파일(Drain Pile)을 설치할 것을 제안하였다. 배수파일은 중간복토층 상부에 형성될 수 있는 침출수를 매립장 바닥으로 배수시키고, 침출수 집배수정으로 이송이 가능하게 만든다. 또한 배수파일은 매립장 내부에 설치됨으로써 폐기물의 자체 강성을 증가시키고, 동시에 매립장의 측방유동을 막아 구조적 안정성을 확보하는 효과도 기대할 수 있다. 실내시험을 통해 배수파일 충진재로서 굴패각의 활용가능성을 확인한 결과, 산업 폐기물인 굴패각이 침출수의 pH를 중화시키고 유해물질인 NH$_{4}$$^{+}$를 제거하는데 효과적임을 확인할 수 있었다. 한편, 실제현장의 침출수흐름을 모사하기 위해 범용 프로그램(SEEP/W)을 이용하여 매립지 내에서 배수 파일의 효과를 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.41-49
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• 2003

우리나라에서 흔히 볼 수 있는 화강풍화토 사면에서 강우침투로 인한 사면파괴는 통상 지하수위 위쪽의 얕은 깊이에서 발생한다. 지하수위 위쪽 지반의 간극수압은 대기압에 대하여 음의 값을 갖는다. 이러한 모관흡수력의 존재와 크기는 사면의 안정성에 크게 기여하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 계절적 강우에 의한 풍화토 사면의 얕은 파괴기구(failure mechanism)를 규명하기 위해서는 비포화대에서의 모관흡수력 분포를 예측하는 것이 필수적이다. 이 연구에서는 2001년 6월부터 8월까지 화강풍화토 사면에서 모관흡수력 및 체적함수비를 현장 모니터링 하였으며, 대상지반에 대한 투수해석을 수행하였다. 현장 모니터링 결과, 기후조건의 영향력은 깊이에 따라 감소하는 경향을 보였으며 강우침투에 의한 지반내 모관흡수력의 감소는 강우량 및 강우지속시간 뿐만 아니라 강우직전의 모관흡수력 분포에도 큰 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 모니터링된 모관흡수력과 체적함수비를 이용하여 현장 흙-수분특성을 얻을 수 있었는데 습윤경로(wetting path)에 가까운 분포를 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.231-231
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• 2016

산업혁명 이후 인간사회의 산업화 및 도시화의 가속으로 지구온난화는 기후변화를 야기해 왔으며, 이로 인한 각종 부정적인 영향과 심각성은 날로 커져가고 있는 현실이다. IPCC(Intergoverment Panel on Climate Change)는 기후변화의 주범인 온실가스를 감축할 지라도 기후의 탄성 때문에 앞으로 수세기 이상 계속 진행될 것으로 전망하였으며, 기후변화 영향의 근원적 방지는 불가능하기 때문에 결국 수자원 관리 측면에서도 기후변화에 적응하기 위한 각종 적응전략 개발의 필요성을 강조하였다(IPCC, 2007). 또한, 극한강수의 발현비율이 도시 및 비도시 지역의 구분 없이 과거 30년에 비해 크게 증가하고 있으며 이러한 추세는 수공구조물의 치수안전도 저하에 큰 영향을 준다. 우리나라는 그동안 하천, 유역 홍수저감 시설물과 댐 등 대형 수공구조물에 대한 안전성 평가를 주기적으로 수행해 왔으나 단순히 모니터링을 통하여 현재의 안전기준의 부합 여부만을 판단하는 수준에 그치고 있다. 장래 증가하는 홍수피해에 대처하기 위해서는 다양한 극한강우 및 극한홍수시나리오를 기반으로 시설물 설계기준별 홍수 위험도와 취약성을 평가하고, 극한홍수 방어기준을 재설정하여 현재 설계기준을 제고할 필요가 있으며, 시설물별 안전도 평가와 위험도 저감계획 및 경제성 평가를 종합적으로 고려한 실행프레임워크 개발이 시급한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 SEEP/W 모형을 이용하여 일반적인 하천 제방을 바탕으로 침투해석을 실시하여 그 결과를 이용하여 안정성 평가에 대하여 검토하였다. 또한 기후변화에 따른 도시하천의 수문특성 변화분석 결과를 바탕으로 향후 발생할 수 있는 극치 수문사상의 값을 반영한 설계기준 강화 수방시설 계획 등의 연구에 활용하며, 여러 가지 수문학적 불확실성에 의하여 가변 가능한 도시하천 유역의 취약성 평가 및 위험도 분석을 통한 기후변화 대응과 수공구조물 설계 및 수방전략 수립에 활용하고자 한다.