콘크리트 수리구조물의 수중마모저항성 평가기술에 관한 실험적 연구

김명원,Kim, Meyongwon 한국농공학회 2018 한국농공학회논문집 Vol.60 No.3

The purpose of this paper is to propose an experimental method to evaluate the resistance of abrasion about 24 MPa, 27 MPa, and 30 MPa compressive strength. These strength are used in the design and construction of concrete hydraulic structures in Korea. The mixing ratios of the ready mixed concrete strengths were investigated countrywide and set the representative mixture proportion ratios of the nine mixed types of OPC, FA and BFS. After making and curing the test specimens, the underwater abrasion test was performed. ASTM C 1138 International Standard was used to fabricate the test equipment, and the surface abrasion resistance of the specimen was tested using the test equipment. In the case of OPC, the 30% abrasion resistance improvement effect was observed at 72 hours as the water-binder ratio decreased. That was reason the coated cement bond strength of the specimen was strong. In the case of BFS and FA, it was improved by 9.9% and 3.8%, respectively, at 72 hours as the water-binder ratio decreased. It was due to the characteristics of the latent hydraulic and pozzolanic reactions. Generally, the relative abrasion resistance of concrete can be evaluated at 24 hours. However, in case of low strength (under 24 MPa), the surface mortar layer wears much faster at the first 12 hours, so it can be considered to evaluate the relative abrasion loss rate at this point.

논에서 타작물재배 생산기반구축을 위한 유형분류 및 IoT 요소기술 분석 연구

김명원 ( Meyongwon Kim ),이준구 ( Joongu Lee ),서동욱 ( Donduk Seo ),진현희 ( Hyunhee Jin ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

국내 농업생산량변화로 인한 벼 재배면적 축소, 농지이용의 효율성 제고, 국민식량의 안정적 공급을 위하여 논의 타작물 재배를 위한 생산기반의 재편이 최근 이슈화되고 있다. 본 연구에서는 농업환경 및 구조의 변화, 기후변화에 대응하기 위한 농업생산기반의 기능강화와 정부의 밭기반 정비 대상면적의 수요조사 및 지역 맞춤형 정비모델, 밭직 불제 시행에 따른 밭기반 정비사업 개선방안, 중장기 추진방향 등 정부정책과의 연계성을 가지고 논의 타작물 생산 기반구축 기술개발연구를 통해 논에서의 타작물 재배 생산기반 정비모델 개발 및 실증과 농업생산기반의 기능 강화 및 스마트 생산기반 조성 방안을 제시하고자 총 2단계에 걸친 연구계획을 수립하였다. 본 연구는 제1 단계 연구로서 논의 타작물재배지역 생산기반 정비모델 개발을 위한 유형분류와 IoT융합모델 개발을 위한 기술요소분석을 수행하였으며 추진내용 및 전략은 다음 그림에 제시하였다. 본 연구를 통하여 논의 타작물재배 생산기반 육성으로 농지이용의 효율성을 높이고 국민식량의 안정적 공급과 농촌의 균형발전을 유도하며, 선진화된 첨단 기술농업(4차산업화)을 육성함으로써 한국농업의 선진화를 촉진할 수 있는 이정표를 제시할 수 있을 것으로 기대한다. 또한 본 연구사업의 타당성이 인정되어 향후 정책사업으로 시행 할 경우, 농업인과 국민의 긍정적 공감대를 형성하고 새로운 형태의 농업생산기반 조성사업을 추진할 수 있는 계기를 마련할 것으로 본다.

농업용 용배수암거 토사퇴적 원인 및 처리방안

김경묵 ( Kyoungmuk Kim ),김석열 ( Seogyeol Kim ),김명원 ( Meyongwon Kim ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

전국에 광역으로 산재해 있는 농업용 용수간선, 지선은 약 35,079km에 달한다. 농업용수 급수시 암거, 개거, 잠관 등의 구조물 완경사지역에서(빠른 유속이 갑자기 느리게 변하는 구간) 반복적인 퇴적작용 및 용수소통이 어려워 반복적인 민원이 발생되고 있다. 특히 농업용수간 지선의 설치환경은 소형 구조물이 넓은 지역에 산재 되어 있고, 접근로가 제대로 갖추어져 있지 않으며, 준설장비 등의 접근이 용이치 않아 관개기 및 비관개기 동안 임시적인 토사준설 처리가 매년 같은 구간에서 발생되고 있다. 농업용수는 모래, 흙입자, 잡물 등을 동반하여 관개용수로 공급되고 있어 퇴적환경이 상수관로보다 잘 발생되는 조건에 있으며 상시 관개용수로에 용수를 공급하는 용수체계가 아닌 비관개기에는 용수공급이 중단되어 퇴적된 흙, 모래, 오니 등이 고형화되어 토사 준설 처리가 어려운 여건에 있다. 따라서 반복적인 퇴적현상으로 인한 용수공급 지장을 초래하는 구조물에 대하여 유지관리가 용이하고 근원적인 토사처리를 위한 수로 퇴적토사 처리방안을 도출하고자 하였다.

농지범용화를 위한 지하배수 시스템 설계 및 적용

김성필 ( Seongpil Kim ),이준구 ( Joongu Lee ),김명원 ( Meyongwon Kim ),배승종 ( Seungjong Bae ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

지금까지 농업생산기반정비는 주로 쌀 자급기반 확충 차원에서 논 위주로 이루어져 쌀의 자급기반, 기계화 영농기반 등은 어느 정도 마련되었으나, 밭의 경우 미흡한 기반정비, 낮은 수준의 기계화 등의 문제가 남아 있는 상황이다. 또한 논에서 밭작물 재배 비율이 1990년 7.7%에서 2000년 8.2%, 2010년 9.9%, 2012년 13%로 꾸준히 증대되고 있어 기술적 대응의 필요성이 커지고 있다. 이러한 관점에서 논으로 사용되는 농지를 밭으로 활용하고 다시 논으로 환원할 수 있는 농지의 범용화에 대한 관심과 요구가 증대되고 있는 실정이다. 또한 쌀 수입량과 생산량이 수요를 초과하여 쌀이 남는 현실과 쌀을 제외한 작물의 자급율 증대라는 요구와 맞물려 농지의 범용적 활용과 관련된 기술의 확보 및 실용화에 대한 필요성이 증대되고 있다. 토양특성이 논과 밭에 대해 모두 양호하고 관련된 생산기반 시설이 구축된 농지의 경우 특별한 기술 또는 시설이 없이 논과 밭으로 활용될 수 있다. 그러나 논에서 생산되는 주곡인 쌀의 안정적 확보 측면에서 이러한 논의 경우에는 지속적으로 쌀생산지로 확보해 둘 필요가 있다. 따라서 이러한 우량농지를 제외한 논에서 쌀을 제외한 타작물을 재배하기 위해서는 농지의 생산기반 연건, 토양특성, 인근의 주요 생산작물 등 다양한 여건을 고려하여 범용화 사업을 수행할 필요가 있다. 본 연구에서는 농지범용화를 위해 필요한 많은 기술 및 시설 중에서 배수가 불량한 농지에서 우선적으로 고려되는 주요 시설은 지하암거배수 시스템 설계와 관련된 주요 변수와 이를 이용한 설계기법에 대하여 제시하고, 암거배수 시스템이 적용된 농지에서 지하수위 및 토양수분의 모니터링 결과를 제시하였다. 먼저, 지하배수 암거의 설계와 관련된 기법과 각 변수의 산정방법을 검토하였다. 설계 시 주요 항목으로 계획지하수위, 암거의 매설간격 및 매설깊이, 암거의 관경 및 기울기를 검토하였고 설계시 필요한 변수로 단위계획배수량, 지하수위, 투수계수, 유효간극률, 암거의 유효반경 등을 제시하고 각 변수의 산정방법과 검토사항을 제시하였다. 그리고 지하배수암거를 시공한 시험포를 운영하면서 지하배수에 따른 농지의 토양수분 및 지하수위 변화를 모니터링하여 시설의 효과를 검증하였다.

배수갑문교량콘크리트 염분침투 프로파일 추정에 관한 연구

이준구 ( Joongu Lee ),김명원 ( Meyongwon Kim ),조재용 ( Jaeyong Cho ),김한중 ( Hanjoung Kim ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

해양환경 하에 놓인 철근콘크리트구조물의 가장 큰 열화요인 인자는 염화물의 콘크리트 침투에 의한 철근의 부식을 들 수 있다. 이러한 이유로 해양콘크리트구조물은 설계당시부터 내염대책 등을 강구하는데 도막 철근사용, 방청제혼입, 고로슬래그 등 혼화재혼입, 구조물외벽도장 등 다양한 방법이 도입된다. 콘크리트는 비균질 재료로서 해수로부터 침투되는 염화물함량을 깊이별로 정량적인 값을 얻어내기란 쉽지 않다. 또한, 공용연한 및 깊이에 따른 염분침투프로파일의 예측식이 실내실험을 기반으로 도출된 식으로서 현장 구조물에 적용 시 수정이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 실내실험을 통하여 염화물 침투 프로파일 추정 함수를 유도하고, 현장 배수갑문교량 콘크리트로부터 실측된 염화물 함량 자료를 통하여 기본 함수를 수정함으로써 배수갑문교량콘크리트의 공용 연한에 따른 깊이별 염화물 침투 프로파일 추정식을 제안하였다. Re-bar corrosion caused with chloride penetration in reinforced concrete structures under tidal environment usually is considered as a main factor in deteriorating them. For this reason marine concrete structure ought to be designed with several special chloride penetration protection methods like as using coated re-bar, adding chemical admixture for anti-corrosion, cement replacing with pozzuolan, such as granulated blast furnace slag, fly ash, coating with paint to the outside of structure. The contents of chloride at a depth could not measured easily because of non-homogeneousness of concrete. The estimation function of chloride penetration profile driven from lab experimental research result might be modified to apply to the real structure under tidal zone. The estimation function modified by considering measured data in situ was suggested to apply to the gate bridge in this paper.

농업용저수지 수리ㆍ수문학적 안정성 평가에 관한 연구

박지성 ( Jisung Park ),김명원 ( Meyongwon Kim ),윤창진 ( Changjin Yoon ),신태호 ( Teaho Shin ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

국내에는 농업용수 공급을 목적으로 축조된 저수지가 2008년 통계연보기준에 따르면 17,649개소가 있으며, 이 중 3,326개소는 한국농어촌공사에서 관리하고, 나머지 14,323개소는 지자체에서 관리하고 있는 것으로 파악되고 있다. 유효저수량으로 보면 공사관리가 24억4천7백만㎥, 지자체관리가 3억2천3백만㎥으로 각각 88.3%와 11.7%를 관리하고 있는 셈이다. 경상북도와 같은 산이 많은 지방은 지자체관리가 전체 대비 34.5%인 4,943개소이지만 유효저수량으로 보면 전체 27억7천만㎥ 중 8천4백만㎥으로 3%수준, 지자체관리 대비 26.1%수준의 저수지가 있는 셈이다. 저수지의 축조년도를 지자체관리 저수지의 58%인 8,352개소의 저수지가 1948년 이전에 축조된 일명 ‘밀가루 댐’으로 불리는 저수지가 대부분이다. 축조된 지 60년 이상 된 시설물은 공용내구연한이 경과한 시설로서 노후손상부위를 복구해야 함은 물론 이상기후에 따른 강우사상의 변화로 설계빈도를 달리하여 재해대비 보강이 필요한 시설이다. 2002년 8월 제15호 태풍 루사나 2003년 9월 제14호 태풍 매미 등에 의해 저수지의 피해가 발생하는 빈도가 점차 늘어가고 있다. 따라서 지자체관리 저수지의 안전관리방안의 마련을 통한 재해대비보강 및 기능강화가 시급한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 시ㆍ군 관리 농업용 저수지에 대하여 저수지 준공년도별 설계빈도에 대한 등급 구분 및 홍수배제 능력 등 수리ㆍ수문학적 안정성 기준을 설정하여 검토한 결과 1960년대 이전에 축조된 저수지의 경우 50%이상의 저수지에서 안정성에 문제가 생긴 것으로 파악되며, 1970년대에는 38%, 1980년대에는 34%, 1990년대에는 24%로 검토되었다. 이와 같이 안정성에 문제가 있는 저수지는 주기적인 모니터링과 보강이 필요하다고 사료된다.

해양콘크리트 구조물의 염해 예측 및 유지보수 시뮬레이션시스템 개발

이준구 ( Joongu Lee ),김명원 ( Meyongwon Kim ),김관호 ( Kwanho Kim ),조재용 ( Jaeyong Cho ),신태호 ( Taeho Shin ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

해양환경에 노출된 콘크리트 구조물에 발생되는 열화는 염해, 동해, 중성화, 황산염해 등으로 대별된다. 해양콘크리트 구조물의 노후손상원인중 염화물로 인한 철근 부식과 그로 인한 구조물 성능저하가 차지하는 비중이 가장 크다. 따라서 배수갑문 등과 같은 해양콘크리트 구조물의 열화메카니즘을 규명하고 사용연한에 따른 염해예측을 통하여하여 적정 유지보수가 가능하도록 하는 것이 필수적이다. 본 연구의 대상구조물인 배수갑문은 방조제에서 해수와 담수를 유통시키는 역할을 하는 중요한 시설이며, 여기에는 통선문과 물고기의 이동을 위한 어도 등도 포함되어 있다. 배수갑문에서 갑문을 지지하는 언주와 언주상부에 놓이는 교량이 콘크리트 구조물로서 해양콘크리트 구조물로 다루어진다. 대형 배수갑문의 경우는 교량내부에 배수갑문의 개폐에 소요되는 유압을 발생시키는 기계, 전기 시설이 설치되며 관리차량의 통행로도 확보된다. 공용연한이 증가함에 따라 배수갑문의 언주나 교량은 열화가 진행될 것이며, 이를 보수하기 위해선 육상에서와 달리 가체절 및 많은 부대시설이 필요할 것이기 때문에 적정시점의 예측을 통한 최적 시뮬레이션이 필수적이다. 콘크리트구조물의 내구성을 향상시키기 위한 연구는 끊임없이 계속되어 오고 있다. 콘크리트는 그 수명주기가 길어서 자연환경 하에의 추이를 관찰하는 것은 얻어지는 결과에 비해 너무 많은 노력과 비용이 수반되기 때문에 적지 않은 어려움이 있다. 이러한 이유 때문에 많은 연구자들은 줄곧 실내촉진실험을 통하여 콘크리트의 내구성 변화를 찾아내어 오고 있다. 콘크리트를 손상시키는 환경 인자를 한 가지에서 두 가지 이상으로 늘려가지도 한다. 최근에는 구조물이 처해있는 열악한 환경에 실험체를 설치함으로써 자연환경에서 콘크리트의 내구적 특성 변화를 모니터링하는 추세가 늘어가고 있다. 일본 공항항만연구소에서는 40여년간 해양환경하에서 모니터링해오고 있다. 본 연구에서는 해수노출 시험장에 비말대와 간만대의 공간을 확보하고 650여개의 실험체 폭로를 시작한지 4년이 지났으며, 역학적 특성, 염화물에 대한 침투특성을 분석하여 실내촉진실험과 현장장기폭로실험을 겸한 리뉴어블 예측모델 개발하고자한다.

지자체관리 저수지의 안정성평가에 관한 연구

이준구 ( Joongu Lee ),윤창진 ( Changjin Yoon ),김명원 ( Meyongwon Kim ),김성필 ( Sungpil Kim ),허준 ( Joon Heo ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

소규모 지자체관리 저수지는 전국에 14,323개소가 있는데 안정성평가가 거의 이루어지지 못하고 있다. 그 이유는 지구수가 많아 예산과 기간이 많이 소요되기 때문에 지자체에서는 그 중 규모가 큰 저수지 위주로 정밀안전진단을 통해 개보수사업을 수행하고 있기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 소규모 저수지에 적용할 수 있는 간편한 방법의 안정성평가 기법을 정립하고 그 신뢰성을 검증하였다. 간편한 방법을 통해 재해안전등급이 낮은 저수지의 경우 우선적으로 정밀 안전진단을 실시하거나 간편법을 통해 얻은 결과를 통해 개보수사업을 실시 할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 간편법을 적용한 지자체관리 저수지의 안정성 평가 결과를 분석하여 재해취약정도를 제시하였다. The 14,323 reservoirs(based on 2008 Annual Statistics) nationwide under the management of local governments almost have not been evaluated for safety. Huge budgets and long periods make the local government to diagnose only large and weak one among them preferentially and to rehabilitate the reservoir according to the detail diagnosis result. On this study the simple method of safety assessment was developed with preceeding of verification. It could be possible to rehabilitate the reservoir estimated as week by this developed method or to set the one under detail diagnosis preferentially. The result of adoption of this method to small reservoirs revealed their vulnerability for disaster on this paper.

간척농지 종합 DB구축 방안

진현희 ( Hyunhee Jin ),서동욱 ( Donguk Seo ),이준구 ( Joongu Lee ),김명원 ( Meyongwon Kim ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

우리나라 간척지는 총 135천ha(201지구)이며 처분된 간척지는 82천ha(186지구), 준공 후 미처분 간척지(13천ha, 10지구) 및 시행 중 농업용 간척지(17천ha, 5지구)는 30천ha이다. 세계 최장의 새만금 방조제 축조를 비롯한 국내의 간척지 조성 기술은 세계 최고 수준으로 동남아 등 해외에 기술을 전수하는 등 활용 가치가 높다. 또한 최근 간척지는 수도작 이외에도 농산물 수출을 위한 ICT 융·복합 첨단 수출원예, 종자 채종, 친환경 축산, 바이오 작물 재배 등 생산기능과 가공·저장·유통·서비스, 시험연구, 생태관광체험 등 다양하게 활용될 계획이다. 그러나 이처럼 간척지를 다각적으로 활용하기 위한 기초적인 정보(기상, 지형, 토양, 수질, 수문, 작부, 임대, 영농, 지형, 정주 등)가 부족하고, 기존 간척사업을 통해 축적된 수많은 정보가 체계적으로 정리되어 있지 않아 활용하기 어려운 실정이다. 따라서 기존의 간척사업을 통해 축적된 정보를 포함한 다양한 정보들을 이용하여 간척농지의 다각적 활용을 도모할 수 있도록 간척농지 종합 DB 시스템 구축이 필요하며 본 연구에서는 종합 DB 구축을 위한 방안을 제시하였다.