• Geomechanics and Engineering
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• 제36권3호
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• pp.247-258
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• 2024

Tailings are waste materials of mining operations, consisting of a mixture of clay, silt, sand with a high content of unrecoverable metals, process water, and chemical reagents. They are usually discharged as slurry into the storage area retained by dams or earth embankments. Poor knowledge of the hydro-mechanical behaviour of tailings has often resulted in a high rate of failures in which static liquefaction has been widely recognized as one of the major causes of dam collapse. Many studies have dealt with the static liquefaction of coarse soils in saturated conditions. This research provides an extension to the case of silty tailings in unsaturated conditions. The static liquefaction resistance was evaluated in terms of stress-strain behavior by means of monotonic triaxial tests. Its dependency on the preparation method, the volumetric water content, the void ratio, and the degree of saturation was studied and compared with literature data. The static liquefaction response was proved to be dependent mainly on the preparation technique and degree of saturation that, in turn, controls the excess of pore pressure whose leading role is investigated by means of the relationship between the -B Skempton parameter and the degree of saturation. A preliminary interpretation of the static liquefaction response of Stava tailings is also provided within the Critical State framework.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권10호
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• pp.797-807
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• 2011

국내 하천에서 사주 상 식생 활착 현상이 급속하게 진행되고 있다. 1960년대 산업화와 도시화 이전 우리나라 하천은 모래, 자갈이대부분인이른바 'White River (백사장하천)'이었으나, 1970년대이후댐건설, 하천정비등으로유황과유사이 송특성이 교란되어수변에 식생이번무하게 되는이른바 'Green River (식생하천)'가진행중이다. 본 연구는비조절하천사주 상 식생활착에 영향을 미치는 인자 중에서 수위, 수온, 강우, 토양수분, 토양입경 등의 상호연관성을 파악하고자하였다. 이를 위해 우리나라 모래하천인 내성천의 하류를 시험하천구간으로 선정하고, 289일간 모니터링 및 조사 분석을 실시하였다. 또한 과거로부터 현재까지 식생의 경년변화를 파악하기 위해 1970년부터 2009년까지의 항공사진을 분석하였다. 시험하천구간의 범위는 횡단길이 361m, 종단길이 약 2 km이다. 조사 분석 결과 내성천 시험하천구간은 지하수위가 하천수위보다 20~30 cm 가량 높게 나타나는 이득하천이었다. 지하수온은 일별, 계절별 차이가 $5^{\circ}C$ 미만이었고, 하천수온은 식생활착이 본격적으로 시작되는 5월부터 $10^{\circ}C$ 이하로 떨어지지 않았다. 토양수분의 영향인자는 하층은 지하수위, 상층은 강우이며, 상하층은 모두 토양입경에 영향을 받는 것으로 나타났다. 토양수분측정지점 6곳의 지표면~지하 1m까지의 토양은 $D_{50}$ 입경 0.07~1.37mm의 모래이며, 이 입경에서 가능한 모세관 높이는 약 14~43 cm 범위로 추정된다. 한편 비 조절하천인 시험하천구간의 40년간 공간분석 결과, 인위적인 하천교란과 가뭄은 식생활착을 촉진하며, 홍수로 인해 식생군락이 자주 소멸될 수 있음을 확인하였다. 1970년부터 식생의 크고 작은 활착과 소멸이 반복되고 있지만 현재의 식생면적은 과거에 비해 뚜렷하게 증가되어 있다. 식생면적은 시간에 따라 점진적으로 증가하고 있는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권3호
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• pp.247-261
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• 2018

본 연구에서는 금강유역($9,645.5km^2$)을 대상으로 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 HadGEM3-RA RCP 4.5와 8.5 기후 변화 시나리오에 따른 미래 기간(2020s: 2010~2039, 2050s: 2040~2069, 2080s: 2070~2099 )의 지하수위 변화를 평가하였다. 이를 위해 SWAT 모형의 검 보정은 11년(2005~2015)동안의 유역내 2개 댐지점(대청댐, 용담댐)의 일별 유입량 및 저수량, 5개 관정지점(JSJS, OCCS, BEMR, CASS, BYBY)의 일단위 지하수위 관측자료, 3년 5개월(2012년 8월~2015년 12월) 동안의 3개 보지점(세종보, 공주보, 백제보)의 일별 유입량 및 저수량 자료를 이용하였다. 2개 댐의 유입량 및 저수량 검보정 결과, Nash-Sutcliffe 모델효율(NSE)은 각각 0.57~0.67, 0.87~0.94, 결정계수($R^2$)는 각각 0.69~0.73, 0.63~0.73의 범위를 보였으며, 3개 보의 유입량 및 저수량의 NSE는 각각 0.68~0.70, 0.94~0.99, $R^2$는 각각 0.83~0.86, 0.48~0.61로 검보정 되었다. 5개 지점의 지하수위에 대한 $R^2$는 0.53~0.61이었다. 유역 전체의 미래 기온은 기준년도(1976~2005) 대비 2080s RCP 8.5 시나리오에서 최고 $4.3^{\circ}C$ 상승하고 강수량은 6.9% 증가하였으며, 미래 지하수위는 5개 지하수위 관측지점 중 금강 상류 3개 지점(JSJS, OCCS, BEMR)에서 각각 -13.0 cm, -5.0 cm, -9.0 cm 감소하였고, 금강 하류 2개 지점(CASS, BYBY)에서는 각각 +3.0 cm, +1.0 증가하였다. 미래 지하수위는 유역 내 강수량의 계절별 공간적 편차에 따른 지하수 충전량의 차이에 기인한 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.79-88
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• 2008

고속철도는 300km/h 이상의 고속으로 운행되기 때문에 노반의 부등침하는 큰 사고를 야기시킬 수 있어 주의를 기울여 관리되어야 한다. 일반적으로 침하는 두 층(성토체, 하부 원지반)에서 발생될 수 있다. 이 중 원지반에 대한 연구는 많이 수행되어 왔으나, 성토체 자체의 압축침하에 대한 연구는 그 크기가 상대적으로 크지 않고 장기적으로 발생되는 특성으로 많은 연구가 이루어지고 있지 않은 실정이다 하지만 잔류침하량이 약 30mm까지 허용되는 콘크리트궤도의 고속철도 구간에서는 이로 인한 영향은 무시할 수 없으며 이에 대한 원인 규명이 필요하다. 성토체의 압축은 다양한 원인에 의해서 발생될 수 있을 것이다. 그 중에서도 성토체 자체의 장기적인 압축침하특성은 공사 완료 후에 지하수위 상승이나 강우로 인한 습윤화 과정(Wetting)에서 크게 발생될 수 있으며, 이는 'Hydro Collapse' 또는 'Wetting Collapse'라 할 수 있다. 이러한 Wetting Collpase 문제에 대한 연구가 많이 이루어지지 않고 있지만, 이로 인한 모래, 자갈, 암석 등의 다짐 성토체의 압축발생은 여러 연구자들에 의해 인지되어지고 있다. 본 연구에서는 4가지 종류의 지반/암석에 대해 응력수준과 습윤화 조건 등에 대한 Wetting Collapse 실험을 수행하여 그 영향 정도를 평가해 보았다. 대형 오이도미터를 이용하여 실험을 수행하였으며, 실험결과로 각 재료별 수직응력에 따라 발생되는 침하 변형률과 순수히 포화도 상승에 따른 침하 변형률을 평가할 수 있었다.

• 한국농공학회지
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• 제13권4호
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• pp.2456-2470
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• 1971

수수자원(水水資源) 개발(開發)을 위(爲)한 Earth Dam이나 도로(道路)와 같은 흙을 주(主)로하는 많은 구조물축조(構造物築造)에 있어서 그 구조물성질(構造物性質)에 따라서 흙의 종류(種類)가 결정(決定)되며 때로는 흙의 성질(性質)에 따라서 구조물(構造物)의 설계(設計)가 달라진다. 특(特)히 저수(貯水)를 목적(目的)으로 하는 제당축조(堤塘築造)에서 중심점토재료(中心粘土材料)의 선정(選定)은 완전(完全)한 구조물(構造物)을 위(爲)해서 또 공사비(工事費) 절감(節減)을 위(爲)해서 대단(大端)히 중요(重要)한 문제(問題)라 하겠다. 이를 위해서 여러종류(種類)의 흙이 사용(使用)되고 있고 이들 흙의 제반(諸般) 역학적(力學的) 성질(性質)이 이미 실시(實施)된 많은 시험결과(試驗結果)로서 실제(實際) 설계(設計)에, 또 구조물(構造物) 안전도(安全度) 검토(檢討)에 응용(應用)되고 있으나 이들 결과(結果)는 그 흙의 최적함수비(最適含水比) 최대밀도(最大密度)에 대(對)한 것으로 실제(實際) 시공과정(施工過程)에서 볼 때 최과함수상태하(最過含水狀態下)에서 시공(施工)하기는 어려운 것으로 이런 경우(境遇)에 흙의 역학적성질(力學的性質)에 대(對)한 자료(資料)가 없어 설계(設計) 및 안전도(安全度) 검토(檢討)에 지장(支障)이 많은바 이를 위해서 본(本) 시험(試驗)을 실시(實施)하였다. 1. 시험(試驗)에 사용(使用)한 시료(試料)는 실제(實際) 저수지(貯水池) 축제재료(築提材料)로서 사용(使用)하고 있는 재료(材料)를 현장(現場)에서 채취(採取)하였다. 2. 본(本) 시험(試驗)은 농업진흥공사(農業振興公社) 농공시험소(農工試驗所)에서 실시(實施)하였다. 3. 본(本) 시험(試驗) 결과(結果)로서 다음과 같은 점(點)을 실제업무(實際業務)에 응용(應用)할 수 있다. 가. 현장함수비(現場含水比)를 알므로서 공사재료(工事材料)로서의 적부판단(適否判斷)을 내릴수 있다. 나. 함수비(含水比)가 변화시(變化時) 다짐율(率)과 투수계수(透水係數)를 알 수 있으므로 실제설계(實際設計) 및 시공관리(施工管理)에 적용(適用)할수 있다. 다. 시공(施工)된 구조물(構造物)의 다짐율(率)을 알므로서 이에 적합(適合)한 안정도검토(安定度檢討)를 할수 있다. 라. 도로(道路)와 같은 높은 지내력(支耐力)을 요(要)하는 구조물(構造物)을 위(爲)해서는 최적함수비(最適含水比) 내지 건조상태(乾燥狀態)가 좋고 저수지(貯水池)와 같은 지수(止水)를 요(要)하는 구조물(構造物)에서는 최적함수비(最適含水比) 내지 습윤상태(濕潤狀態)로 시공(施工)함이 좋다. 그러나 고소성(高塑性) 흙에서는 지내력(支耐力) 및 지수(止水)를 위해서 공(共)히 후자(後者)의 경우(境遇)가 좋다. 이상(以上)의 연구결과(硏究結果)가 완벽(完璧)하다고는 할수 없으나 본(本) 실험(實驗) 결과(結果)로서 함수비(含水比) 변화(變化)에 대(對)한 제반(諸般) 역학적(力學的) 성질(性質)의 변화상태(變化狀態)를 구(求)하기에 최선(最善)을 하였으므로 이 분야(分野)의 연구자(硏究者)나 설계자(設計者) 또는 시공자(施工者)와 같은 실무자(實務者)에게 다소(多少)의 도움이 된다면 큰영광(榮光)으로 생각 하겠다.

• 한국토양비료학회지
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• 제36권3호
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• pp.163-179
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• 2003

밭농사의 다원적 기능중 재해방지인 홍수방지 기능과 수자원함양 기능에 대하여 기존에 보고된 결과를 수정 보완하였으며, 계량화 평가 방법간 비교 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 밭농사의 홍수조절 기능을 분석하기 위하여 (1) 홍수가세 강우량-물 유출량A(I-1), (2) 작토층 깊이${\times}$기상율(I-2), (3) 홍수가세 강우량-물 유출량B(I-3), (4) 작토층 깊이${\times}$유효공극율(I-4)을 검토하였으며, 이중 모형식 I-1이 물 유출량에 대한 데이터의 유용성이나 실제 홍수조절 기능을 평가하는데 있어서 가장 적합할 것으로 판단되었다. 2. 밭농사 수자원함양 기능을 평가하기 위하여 (1) [포화수리전도도${\times}$투수기간${\times}$(1-하천유입율)](II-1), (2) [강수량${\times}$지하수 함양율${\times}$(밭면적/총국토면적)](II-2), (3) [토양수분보유량(입목지)-토양수분보유량(무입목지)](II-3)을 검토하였다. 이중 모형식 II-1이 자료의 유용성이나 지하수함양 기여율을 고려해 볼 때 수자원함양 기능을 평가하는데 가장 적합할 것으로 생각되었다. 3. 모형식 I-1에 의해 평가된 밭농사의 홍수조절량은 연간 ha 당 883 Mg이었으며 우리 나라 밭 전체로는 645 백만 Mg에 해당되었다. 모형식 II-1에 의해 평가된 수자원함양량은 연간 ha당 94.1 Mg었으며, 우리 나라 밭 전체로는 69 백만 Mg 이었다. 4. 밭농사에 의한 다원적 기능을 대체법에 의해 경제적 가치를 평가하였는데, 밭농사의 홍수조절 기능을 다목적 댐 건설비용으로 계산할 경우 1조 4283억원으로 평가되었으며, 수자원함양 기능을 물 값을 적용하여 평가할 경우 86억원에 해당되었다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제5권1호
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• pp.10-20
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• 1998

상곡광상은 캄브로-오르도비스기의 석회질암내에 발달된 열극을 교대한 다금속광상이다. 광산부근에는 상당량의 폐석과 광미가 방치되어 있으며, 폐갱도에서 유출되는 갱내수는 여과없이 하천을 따라 이동되어 상수원 및 농경지로 유입되고 있다. 토양과 퇴적물의 주성분 원소는 시료에 따라 조성 차이가 심하나 Fe, Mn, Ca 및 Na이 부화되어 있고, 특히 광미야적장 토양에서는 Fe (평균 18.58 wt.%)와 Mn (4.18 wt.%)의 함량이 아주 높다. 광미야적장 토양에서 검출된 중금속의 평균함량은 Ag=10, As=2278, Cd=7, Cu=206, Pb=1372, Sb=14 및 Zn=2231 ppm이며, 광산수계의 퇴적물에는 Ag=1, As=146, Cd=1, Cu=39, Pb=146, Sb=2, Zn=259 ppm이 함유되어 있는 것으로 보아, 독성원소들은 적어도 수 km 하류까지 이동되었을 것으로 보인다. 비광산수계 퇴적물의 조성으로 표준화한 주원소의 부화지수는 광산수계 퇴적물=1.54, 광미야적장 토양=6.84로서 높은 이상치를 갖는다. 희토류원소의 부화지수는 광산수계 퇴적물=0.92, 광미야적장 토양=0.52이다 환경적 독성원소 (As, Cd, Cu, Pb, Sb, Zn)를 비광산수계 퇴적물의 조성으로 표준화한 부화지수는 광산수계 퇴적물=2.42, 광미야적장 토양=25.47 이다. EPA의 환경오염 기준치로 표준화된 부화지수는 비광산수계 퇴적물=0.53, 광산수계의 퇴적물=1.84, 광미야적장 토양=23.71 이다. 퇴적물과 토양의 X-선 회절분석 결과, 구성광물의 함량비는 다소 차이가 있으나 모든 시료에서 동일한 광물조성(방해석, 돌로마이트, 마그네사이트, 석영, 운모, 녹니석 및 점토광물)을 갖는다. 중금속 오염이 심한 토양과 퇴적물을 비중분리하여 반사현미경으로 관찰하면 황철석, 유비철석, 섬아연석, 방연석, 침철석 및 수산화 광물들이 많이 관찰되는 것으로 보아, 이 광물들이 오염원으로 작용하고 있음을 보인다.

• 한국지리정보학회지
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• 제12권2호
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• pp.82-98
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• 2009

본 연구에서는 용담댐 상류의 동향과 천천 유역을 대상으로 고탁수 발생에 영향을 주는 부유사량을 분석하기 위해 SWAT 모델을 적용하였다. DEM, 토지피복도, 토양도와 같은 GIS 자료 및 기상자료 등을 SWAT 모델의 입력자료로 활용하였으며 동향과 천천 수위국의 수위-유량 곡선식과 유량-유사량 곡선식을 관측자료로 이용하였다. 유량 분석 결과, 동향 지점의 결정계수($R^2$)와 모델효율성지수(EI)는 0.87과 0.87로 나타났으며, 천천 지점의 $R^2$과 EI는 모두 0.95로 높게 나타났다. 또한 유사량 평가에서는 동향지점의 $R^2$과 EI는 0.77과 0.76으로 나타났으며, 천천 지점의 $R^2$과 EI는 0.86과 0.80으로 높게 나타났다. SWAT 모델을 이용시 2003년의 부유사량이 강우량 및 강우강도의 영향으로 가장 높은 결과를 나타낸 것으로 판단된다. 본 연구에서 모의된 부유사량 분석결과는 저수지 관리를 위한 토양침식 가능성 및 탁수발생 잠재성을 평가하기 위한 의사결정지원 자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권7호
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• pp.13-28
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• 2015

본 연구에서는 잔류간극수압의 추정에 관한 기존의 해석해에서 지적된 오류를 수정한 Lee et al.(2015a)의 연구결과를 진행파와 흐름의 공존장으로 확장한다. 이 때, 흐름이 없는 경우를 대상으로 한 Lee et al.(2015a)의 이론결과에 흐름에 의한 입사파의 주기와 파장의 변화를 고려하여야 한다. 검증에서는 Laplace 변환법으로부터 무한 두께의 경우에 대해서만 해를 제시한 Jeng and Seymour(2007)의 해석해와 Fourier 급수전개법에 의한 본 해석해의 두 결과를 비교하여 각각 상이한 형태를 갖는 두 해석해의 결과가 완전히 동일하다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 유한, 무한 및 얕은 두께의 해저지반에 대한 각 해석해에 흐름속도의 크기와 방향, 지반두께 및 입사파 주기 등을 변화시켜 잔류간극수두의 변화특성을 면밀히 분석 검토하였다. 제시되는 각 해석해에서 지반두께의 변화에 의해 유한 두께의 토층에서 얕은 두께로의 점근적인 접근은 가능하지만, 무한 두께로의 접근은 불가능하며, 유한 두께와 무한 두께의 사이에는 동일한 토층 두께에 대해서도 서로의 결과가 일치하지 않는 경우가 있다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권4호
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• pp.13-18
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• 2010

본 논문은 반변천 상류지류(임하댐 유입지천 유역)의 토양들에 의해 탁수 발생 시 부유된 물질의 특성을 규명하고자 하였다. 토양시료는 탁수유발 지역인 영양 일대 5개 지점과 청정지역인 청송 일대 2개 지점에서 시료를 채취하여 실험을 수행하였다. 청정지역 토양에 비하여 탁수지역 토양을 증류수에 분산 시 pH가 높게 나타나는 경향을 보이고 있었다. 탁수지역 토양의 XRD 분석결과 침전 전에는 모든 시료에서 석영, 일라이트, 장석 등이 확인되었다. 3일간 침전 후 탁수지역의 부유물은 대부분 석영(Quartz)과 일라이트(Illite)가 주로 존재하였다. 청정지역의 신흥교 토양에는 일라이트(Illite)만 조사되었다. 원소 분석결과 모든 지점에서 침전 전 다량의 $SiO_2$로 구성되었던 광물질들이 3일간 침전 후, $SiO_2$의 함량은 줄어든 반면 일라이트의 주요 구성성분인 $K_2O$, MgO, CaO, $Al_2O_3$ 및 $Fe2O_3$의 함량은 상대적으로 증가하는 양상을 보였다. 따라서 탁수를 유발시키는 주요 광물질은 일라이트(Illite)임을 확인하였다.