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전호성 ( Hoseong Jeon ),윤웅재 ( Woongjae Yoon ),이동진 ( Dongjin Lee ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0
최근 이상기후로 인한 국지성 집중호우의 영향으로 농업용 저수시 제방의 월류, 침식, 파이핑에 의한 제방 유실과 붕괴가 지속적으로 발생하고 있으며, 이로 인한 재해로 큰 사회적 문제가 되고 있다. 이러한 피해가 발생하기 전 근본적인 대책 마련 및 하천재해 예방을 위해 연평균 1조원 정도의 많은 비중의 예산을 하천시설물 구축 및 보강에 힘쓰고 있으나 국내 제방 축조 및 보강기술은 몇 십년간 정체되어 있다. 최근 설계기준의 개정으로 고강도 및 친환경 제방이 적용되고 있으나, 이 역시도 기후변화에 의한 침식, 월류, 파이핑 대응 등의 안정성 성능향상 능력은 여전히 개선되고 있지 않으며 매년 동일한 피해 발생과 복구가 반복되고 있는 실정이다. 개발기술은 피마자유에서 추출한 바이오 폴리머 접착소재와 골재를 활용하여 하천호안 사면 및 저수지 제방을 안전하게 보호하기 위한 기술로 교반과정에서 골재의 표면을 코팅한 바인더가 주변골재와 다점접착을 통해 불규칙하고 연속적인 공극을 지닌 다층다공성 형태로 제작된다. 특히 이 기술은 기존 시멘트 콘크리트 구조물과 달리 하천에 유해한 물질을 방출시키지 않고 하천환경 및 생물에 영향을 주지 않는 무독성 소재를 활용하여 치수적으로 수리적 안정성을 강화시키고 자연식생 활착이 가능하여 생태적 건강성을 유지시킬 수 있는 기술로 본 연구에서는 자연친화적인 저수지 제방 보강기술에 대한 수리적 안정성을 검토하고자 한다. 수리적 안정성 검증을 위한 실험은 한국건설기술연구원 안동하천실험센터에서 수행하였으며, 수로의 제원은 폭 2.0m, 길이 30.0m이며, 실험구간은 수로의 중앙 10.0m에서 진행하였다. 수로경사는 13/100의 경사로 이루어져 있으며 최대 8㎥/s의 유량공급이 가능하다. 한계유속 및 허용소류력 실험결과 유속 8.0m/s, 최대 허용소류력은 659.05N/㎡에서 제체 안정성을 확인하였다. 또한 동일 유속조건에서 식생이탈율 시험결과 식생피복 전체 면적의 75 ~ 85%에서 식생이탈이 없어 홍수시와 같은 큰 유속이 작용함에도 불구하고 식생을 잘 보존하는 것을 확인할 수 있었다. 추가적으로 수행된 실규모 제방 월류에 대한 안정성 시험에서도 흙으로 구축된 제방의 경우 월류 후 26분 만에 붕괴가 일어났지만 바이오폴리머로 구축된 제방의 경우 6시간 경과 후에도 제체를 안전하게 보호하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 바이오 폴리머를 활용한 제방보강기술이 실현장에 적용된다면 홍수시 높은 수압과 빠른 유속조건에서도 내부 표면토의 침식과 소재의 이탈없이 제방을 안전하게 보호할 수 있으므로 제방붕괴 위험성 저감을 통한 막대한 재산피해와 인명피해 저감 및 재해로부터 골든타임 확보가 가능할 것으로 판단된다.
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