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- 저자 : 정은수(EunSoo Jeong) (검색결과 8 건)
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디지털 이미지 프로세싱을 이용한 함수비 예측 및 침투속도 산정
정은수 ( Eunsoo Jeong ),봉태호 ( Taeho Bong ),변지섭 ( Jiseop Byeon ),김민선 ( Minseon Kim ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0
우리나라의 경우 국토의 65%는 산지로 이루어져 있고 산지 사면의 대부분이 얕은 토심의 풍화토로 형성되어 있다. 산사태를 유발하는 주요 외적 요인은 강우로 매년 강우가 집중되는 여름철에 산사태가 빈번하게 발생한다. 또한 최근 기후변화에 따른 극지성 이상호우 및 극한강우의 강도 및 빈도 증가로 산사태 취약성은 증가하고 있다. 사면의 불안정성은 강우와 깊은 관련이 있으며 강우에 의한 침투나 습윤대의 발달은 습윤전선을 하강시켜 양의 간극수압 증가 또는 음의 간극수압 감소로 이어지며 잠재적인 파괴면에서의 전단강도를 감소시키게 된다. 일반적으로 강우로 인한 사면파괴는 지하수위 상승으로 인한 사면 내 간극수압 증가로 사면 전체의 활동 파괴가 발생하는 것으로 알려져 있으나, 기존 연구에 의하면 집중 호우시 강우로 인한 지하수위 상승은 크지 않으며 반면 강우의 침투로 침윤전선이 임계깊이에 도달하여 얕은 파괴가 주로 발생하게 된다. 따라서 산사태를 예측 함에 있어 강우에 따른 침투에 대한 예측과 그 결과를 해석에 반영하는 것은 매우 중요하다. 많은 연구를 통해 강우 침투에 대한 많은 모델이 제안되었으나 현재까지의 이론들은 실제 사면의 침투 거동과 차이가 있다. 따라서 본 연구는 침투속도 대한 이론을 개선하고 침투 모델을 수정하기 위해 디지털 이미지를 이용하여 함수비와 침투속도를 산정하고 기존의 이론식들과 비교분석 하였다. 기존 이론들의 검증에 있어서 주로 함수비 센서를 이용하였으나 비용적인 문제나, 물리적인 센서 사이의 간격에 의한 연속적인 분석의 어려움, 센서의 오차에 따른 실험 결과의 정확도가 낮아지는 문제가 있다. 따라서 침투와 강우 종료 후 수분 재분포 현상을 토층 내 함수비를 이용하여 정밀한 하게 규명하기 위해 실내 모형실험을 위한 몰드를 제작하였고 토양 내 함수비 변화에 따른 디지털 이미지에서 파장을 이용하여 함수비를 예측하고 침투속도를 산정하는 식을 제안 하였다. 몰드에 일정 간격으로 함수비 센서를 설치하여 디지털 이미지를 이용한 침투속도와 함수비 센서 결과를 비교하였으며 제안 식에 대한 정확도를 검증하였다. 또한 기존 이론을 이용하여 산정한 침투속도, 침투깊이와 비교분석 하였다.
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봉태호 ( Taeho Bong ),허준 ( Joon Heo ),정은수 ( Eunsoo Jeong ),변지섭 ( Jiseop Byeon ),김민선 ( Minseon Kim ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0
사면안정은 해석에 있어 외적 요인뿐만 아니라 내적으로 많은 불확실성이 존재하는 지반공학 문제로 알려져 있다. 일반적으로 사면 안전율은 토심이 증가함에 따라 감소하므로 사면의 안전율을 결정하는데 있어 토심은 매우 중요한 역할을 하며 토석류에 의한 피해 예측, 유역의 수문과정 평가 등에서도 활용된다. 그럼에도 불구하고 토심은 측정하기 어려운 변수 중 하나이며 사면안정해석 시 다른 매개변수와 비교하여 그 중요성은 종종 무시되어 왔다. 토심을 추정하기 위한 정확한 방법은 현장에서 직접 인력굴착이나 시추를 통하여 지층을 확인하거나, 핸드오거 또는 전동오거를 통하여 지층을 직접 확인하는 방법이다. 하지만 이러한 방법은 산지사면의 경우 대형장비의 접근이 어렵고 인력에 따른 토심측정 심도는 한계가 존재한다. 또한 접근이 어려운 산지에서 광역적 지역의 토심을 현장조사로 파악하는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서 정밀토양도나 산림입지토양도에서 제공하는 유효토심을 활용하거나 간접적으로 토심을 추정하기 위하여 다양한 토심추정모델이 제안되어 왔다. 하지만 유효토심은 사면안정에서 정의되는 토심인 지 표면에서 기반암까지의 거리와는 다소 차이가 있으며 제안된 토심추정모델들도 예측 정확도 및 실용성에 있어서는 여전히 많은 제한이 있다. 본 연구에서는 산지사면에 대한 토심을 추정하기 위하여 국내 산지를 대상으로 수행된 71개의 탄성파 탐사 결과를 활용하여 사면 내 경사 및 고도에 따른 토심을 추정하였다. 토심을 추정하기 위한 탄성파 속도 기준은 700m/s를 적용하였으며 탄성파 탐사가 수행된 사면을 5m 간격으로 나누고 각 분할된 사면의 경사, 고도 및 토심에 대한 데이터를 구축하였다. 이를 바탕으로 사면경사와 토심, 고도와 토심 간 상관관계 및 사면 내 토심에 대한 변동성을 분석하였다. 또한, 기존 사면경사를 기반으로 한 다양한 토심 예측 모델을 조사하고 이에 대한 비교·분석을 수행하였으며 경사를 활용한 보정된 토심 예측식을 제안하였다.
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김민선 ( Minseon Kim ),봉태호 ( Taeho Bong ),정은수 ( Eunsoo Jeong ),변지섭 ( Jiseop Byeon ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0
최근 국내의 지진 발생 빈도가 잦아지고 그 규모가 대형화됨에 따라 지진에 의한 땅밀림 등 산사태 발생에 관한 관심이 증가하는 추세에 있다. 특히 땅밀림은 그 피해 규모가 산사태보다 광범위하지만 긴 시간에 걸쳐 서서히 발생하므로 예방하는 데에 있어 어려움이 있다. 국내 많은 지역에서 땅밀림이 관측되고 있지만, 땅밀림과 관련된 연구는 땅밀림 발생 원인과 조사에 대한 것이 대부분이다. 땅밀림은 다양한 내부요인(지질, 토양, 지형, 수문, 산림 등) 및 외부요인(강우, 지진, 대규모 공사 등)에 의해 복합적으로 발생한다. 따라서 이러한 땅밀림 위험성을 사전에 파악하고 관리하기 위해서는 땅밀림 발생에 영향을 미치는 산지 환경 특성 인자를 규명하고 이를 통하여 땅밀림 우려지를 판정할 수 있는 기법의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 땅밀림 우려지 예측을 위하여 일반산지 및 땅밀림 우려지를 대상으로 수행된 현장조사 및 물리탐사 기법인 탄성파 탐사와 전기비저항 탐사 결과에 대한 데이터베이스를 구축하고 이를 활용한 로지스틱 회귀분석을 수행하였다. 로지스틱 회귀분석 수행결과 땅밀림 우려지 판정을 위한 주요 인자를 도출하였으며 분류정확도를 바탕으로 개발된 기법의 적용성을 확인하였다. 하지만 아직까지 땅밀림 우려지에 대한 자료가 충분하지 않아 지속적인 자료구축이 필요하며 이를 활용하여 로지스틱 회귀모델을 보완한다면 효율적인 땅밀림 우려지 예측이 가능할 것으로 판단된다.
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직접전단 시험기를 활용한 함수비에 따른 산지지반 전단 크리프 특성 규명
변지섭 ( Jiseop Byeon ),봉태호 ( Taehoo Bong ),정은수 ( Eunsoo Jeong ),김민선 ( Minseon Kim ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0
최근 땅밀림 현상이 전국적으로 광범위하게 나타나 땅밀림에 대한 관심이 높아지고 있다. 땅밀림은 토층 내 점토층이 위치하거나 암반층 피압지하수의 영향으로 인하여 토층 전체가 천천히 이동하는 현상을 의미한다. 땅밀림지 상태에 따라 붕괴와 같이 이동속도가 빠른 경우도 있지만, 대부분 하루에 0.01∼10mm 또는 일 년에 몇 cm∼몇 m 정도로 서서히 이동하는 특징이 있다. 이런 현상은 토양 크리프 특성과 관련이 있으며 주로 점토에 기인하는 것으로 알려져 있다. 크리프란 일정한 응력이나 하중이 작용하고 있는 임의의 재료는 시간이 경과함에 따라 변형이 발생하는 현상을 의미한다. 특히 점토는 시간에 따른 크리프 변형이 큰 것으로 잘 알려져있다. 이에 본 연구에서는 세립질 함량이 높은 산지지반을 대상으로 함수비에 따른 크리프 특성 파악을 위해 직접전단 시험기를 활용한 크리프 실험을 수행하였다. 실험을 위해 기존 직접전단 시험기 끝에 도르래와 바를 달아 일정 하중을 가할 수 있도록 개조하였다. 대상 시료는 충북대학교 학술림 토양으로 통일분류법상 SC에 해당하며 200번체 통과율이 45% 정도로 세립분 함량이 높은 것으로 나타났다. 크리프 특성 규명을 위해 함수비는 포화함수비 기준 50%, 75%, 100%, 하중은 최대전단응력의 40%, 60%, 80%로 적용하여 실험을 수행하였다. 또한 결과 비교를 위해 시간에 따른 변화가 적은 사질토인 표준사를 대상으로 동일한 조건으로 시험을 수행하였으며 산지지반 크리프 특성을 비교·분석하였다.
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봉태호 ( Taeho Bong ),허준 ( Joon Heo ),정은수 ( Eunsoo Jeong ),변지섭 ( Jiseop Byeon ),김민선 ( Minseon Kim ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0
땅밀림은 지반이 경사가 낮더라도 암석과 토양이 비탈면을 따라 천천히 아래로 움직이는 대규모 이동 현상으로 산사태에 비하여 대규모 피해를 유발할 수 있어 이에 대한 관심이 높아지고 있다. 땅밀림의 원인 중 하나는 팽창성 점토로 지하수위 상승과 같은 조건에서 물에 노출되면 팽창과 수축에 영향을 받으며 땅밀림의 활동면으로 작용하게 된다. 하지만 사면 내에 존재하고 있는 이러한 취약지역을 찾기란 매우 어려우며 수목의 이상 생장, 인장균열과 같이 외부적으로 땅밀림 발생에 대한 징후를 발견함으로써 땅밀림의 발생유무를 알 수 있다. 지반조사 방법 중 하나인 전기비저항탐사 (electrical resistivity survey)는 지반에 전류를 흘려보내 매질에 따라 전류가 잘 흐르거나 흐르지 않는 지반의 전기적 물성 차이에 의한 전위차를 측정함으로써 지하구조를 조사하는 방법으로 토양 특성의 공간적 및 시간적 변동성을 판별하기 위해 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 땅밀림지의 취약성을 평가하기 위한 방법으로 물리탐사를 적용하기 위하여 현장조사 및 전기비저항탐사를 수행하였다. 현장 조사에서는 토성, 토양의 물리적 및 수리적 특성, 경사도, 지형, 지질 및 식생 등 땅밀림에 영향을 미치는 다양한 요소를 조사하고, 인장균열이나 기울어진 나무 등과 같은 땅밀림 발생 흔적을 관찰하였으며 현장 조사 결과에 따라 땅밀림에 대한 취약성을 세 그룹 (A:높음, B:보통, C:낮음)으로 분류하였다. 전기비저항탐사 결과를 활용하여 땅밀림 우려지를 판정하기 위하여 사면지반의 전기비저항값에 대한 평균, 표준편차 및 특정 기준값에 대한 하위평균 등 다양한 통계적 특성을 산출하였다. 또한, 땅밀림 취약성을 뚜렷하게 구분할 수 있는 A그룹과 C그룹에 대하여 두 그룹을 구별하기 위한 가장 적합한 통계적 특성치를 규명하기 위하여 t-검정을 수행하였다. 결론적으로, 땅밀림 취약성이 높은 사면의 경우 평균적으로 낮은 전기비저항값을 갖는 것으로 나타났으며 지반 내 전기비저항 400Ω·m 이하가 차지하는 비율은 두 그룹 간에 통계적으로 유의한 차이(p-value=0.003)가 있는 것으로 나타났다.
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鄭恩洙 弘益大學校 科學技術硏究所 2002 科學技術硏究論文集 Vol.13 No.-
A quasi one-dimensional analytic model for the pulse tubes of pulse tube refrigerators was proposed. In this model the heat transfer rate between the wall and the gas is expressed in terms of the wall to mean-gas temperature difference and the time rate of change of pressure. The temperature distribution normal to the wall is expressed in terms of a pressure dependent boundary layer thickness. The model can be used as a one-dimensional model but has characteristics of two-dimensional model since it can take the temperature variation normal to the wall.
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