식생매트의 수리 안정성 평가를 위한 실규모 실험

김명환,이두한,김영주 한국방재학회 2014 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.-

제방을 유수에 의한 침식으로부터 보호하기 위해 설치되는 호안의 덮기 재료는 호안블록과 같은 콘크리트가 주를 이루고 있어 하천의 오염과 경관 훼손의 원인으로 지적되고 있다. 이에 따라 최근 이런 콘크리트 재료의 단점을 보완한 다양한 재료들이 호안 덮기 재료로 대두되고 있다. 그 중에서 코코넛섬유 및 황마, 생분해성 합성섬유 등의 친환경 재료를 주로 사용하는 식생매트공법은 식생의 자연적인 활착을 통해 지반의 안정성을 확보하여 제방을 보호하는 공법으로 강한 수류가 발생하는 지점이나 수충부 등의 하천구간에서 사용하기 어려운 단점을 가지고 있지만 그 이외의 구간에서는 친환경적으로 제방을 보호할 수 있기 때문에 최근 각광받고 있는 공법이다. 식생매트공법은 식생이 활착하기 이전까지는 호안블록에 비해 매우 낮은 제방보호기능을 가지기 때문에 무식생 상태에서 식생매트의 제방보호기능의 판단 기준이 되는 식생매트 수리 안정성의 평가는 매우 중요하다. 그러나 아직까지 국내에서는 식생매트의 기본적인 물성치 외에 치수 안정성과 직접적인 관련이 있는 식생매트의 허용유속 등에 대한 수리 안정성 평가는 미흡한 실정이다.이에 본 연구에서는 현재 실재 하천에 사용되는 식생매트 1종을 선별하여 소하천을 재현한 실규모 실험수로에 설치하고, 국내에는 아직 식생매트의 평가기준이 없으므로 미국의 재료시험학회의 시험기준 ‘ASTM D 6040’을 참고하여 실험을 수행한 뒤 수리량에 따른 식생매트의 상태와 하부 기반층의 유실량 등을 측정하여 식생매트의 수리 안정성을 평가하였다.

수직 보강토옹벽에 적합한 식생에 관한 연구

박병수,이희광,엄재경,김종광 한국방재학회 2011 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.10 No.-

본 논문은 수직 보강토 옹벽의 전면녹화에 대한 연구이다. 기존 수직의 식생 보강토 옹벽은 별도의 관수시설이 설치되지 않아 식생층 내부로 지속적인 수분 공급이 어렵게 때문에, 건기가 한달 이상 지속되는 경우 고사의 우려가 있고 식생매트를 적용하지 않고 전면부에 직접 Seeding 하는 경우 집중호우시 토사 유출 및 세굴현상으로 인한 하자가 발생하여 유지보수비용이 추가적으로 발생 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 별도의 관수시설을 갖춘 식생블록 장치에 기존에 이용되는 식생매트 4종과 두 종류의 종자를 직접 파종하여 발아상태와 생육상태를 관찰하므로써 수직의 보강토 옹벽과 같은 환경에서 적용 가능한 식생매트와 수종을 알아보았다. 식생매트와 종자에 대한 발아특성 시험결과 수직환경에서 식생매트 C, D는 낮은 성장률을 보이는 것으로 나타났고 식생매트 A, B는 양호한 성장을 보였다. 또한, 식물식재수태층에 양잔디를 직접파종한 경우 20일 경과 후에도 발아가 되지 않아 수직상태에서 직접파종하는 것은 적합하지 않은 것으로 나타났고, 세덤류는 지면에 수평으로 설치한 상태에서 식재하였으며, 수직벽체 설치 후 양호한 성장상태를 보였다. 실험시기가 11월로 식물의 성장이 멈추는 시기이므로 세덤류의 경우 더 이상의 성장은 없었으나 활착상태는 양호한 것으로 관찰되었다.

유한요소법을 이용한 수변구조물의 유속에 대한 안전성 평가

정영석,김진섭,장준호,권민호 한국복합신소재구조학회 2019 복합신소재구조학회논문집 Vol.10 No.2

Recently, many eco-friendly revetment protection systems have been constructed in consideration of ecological aspects of rivers. In the case of the revetment systems such as vegetation mats in which the vegetation mat is fixed with the fixing pin, the vegetation mat systems differs from the method of designing other revetment systems of stone or concrete. And the development and construction of the products are carried out through empirical methods. Therefore, in this study, the ground where the fixing pin and the fixing pin used in the vegetation mat systems are modeled and the safety of the vegetation mat is evaluated by using the finite element method. As a result of analysis, tensile stress is induced to resist drawing at the upper part of the pin, and almost no stress acts on the head part. Von Mises stress value of pin is lower than tensile strength, And that the pullout between the pin and the ground dominates the overall behavior, not the fracture due to yield or fracture. In this study, the safety of the vegetation mat systems is evaluated by the finite element method for displacement and generated stress. 하천의 생태 환경적인 측면을 고려하여 여러 가지 친환경적인 호안공법이 적용되어 시공되는 사례가 증가하고 있다. 친환경적인 호안공법으로는 식생공이 대표적이나 중량물을 시공하는 호안공법과 달리 식생매트를 고정핀으로 고정하는 방식의 식생매트와 같은 호안공법의 경우 중량물을 설계하는 여타의 공법과 달리 적합한 설계방법이 없어 경험적인 방법을 통해서 제 품의 개발과 시공이 이루어지고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 식생매트공법에 사용되는 고정핀과 고정핀이 정착된 지 반을 모델링하고 유한요소법을 활용하여 호안식생매트의 안전성을 평가하였다. 해석결과 핀의 상단 부분에서 인발에 저항하기 위해 인장응력이 유발되고 있으며, 헤드 부분은 거의 응력이 작용하지 않는 것으로 나타났고, 핀의 Von Mises 응력값이 인장강 도에 비해 낮게 나타나 파괴모드가 재료 자체의 항복 또는 파쇄에 의한 파괴가 아닌 핀과 지반사이의 뽑힘이 전체 거동을 지배 한다고 평가하였다. 본 연구는 유한요소법을 통해서 식생매트공법의 안전성을 변위와 발생응력에 대하여 평가하였다.

고수호안 식생매트공법의 수리적 안정성에 관한 연구

한은진,황수덕,김영도,박재현,김철 한국습지학회 2010 한국습지학회지 Vol.12 No.2

본 연구의 목적은 고수호안 식생매트공법의 수리적 안정성을 검토하는 것이다. 최근 들어 치수 기능만을 위한 공학적 효율 위주의 하천관리 정책에서 벗어나 하천의 환경적 기능의 개선을 위한 생태하천으로의 복원사 업이 이루어지고 있다. 치수 안정성 확보를 위해 기 설치된 콘크리트 호안을 철거하는 대신에 복토 후 식생매트 를 덮어주는 공법인 식생매트 공법은 다양한 복토공법 중의 하나이다. 그러나 이와 같은 복토공법의 적절한 수리 학적 기준이 제시되지 않아 홍수기 유실로 인한 경제적 손실이 자주 발생하고 있다. 본 연구에서는 고수호안의 복토공법에 대한 수리실험을 통해 수리학적 조건에 따른 토양의 유실율을 평가하고, 식생매트 설치여부에 따른 토양유실율의 비교를 통해 수리적 안정성을 평가하였다. 또한 복토공법의 수리학적 안정성을 확보하기 위한 고수 호안 주변의 유속 구조에 대하여 실험과 수치해석을 통해 분석하였다.

비점오염 부하 저감을 위한 식생 매트의 수질정화능 평가

송규성,한상훈,Song, Kyu Sung,Han, Sang Hun 응용생태공학회 2016 Ecology and resilient infrastructure Vol.3 No.1

본 연구의 목적은 하천과 호소로 유입되는 비점오염을 저감하기 위해 자연형 하천조성기술 중에서 활용성이 증가되고 있는 식생 매트에 충진재를 적용하여 수질정화기능을 향상하는데 있다. 본 연구에서는 우수한 충진재 선별을 위하여 제올라이트, 규조토 그리고 이들을 혼합하여 소성한 발포여재에 대한 수질정화기능 실내 평가실험과 제방사면조건에서 강우 유출수를 대상으로 한 식생 매트의 수질정화능 검증 현장실험을 진행하였다. 충진재별 수질정화기능은 발포여재가 SS 46.3%, T-N 29.9%, T-P 33.3%로서 다른 충진재보다 수질정화기능이 우수하였다. 식생 매트의 현장 실험에서는 수질정화능은 SS가 60.1%, T-N이 32.2%, T-P가 20.2%으로서 식생 매트의 우수한 오염저감 능력을 확인할 수 있었다. The purpose of this study was to develop water-purification vegetation mats consisting of the eco-friendly materials and to validate their water purification capabilities with the objective of reducing nonpoint pollution into streams. The developed vegetation mats are made of coconut fiber shell and filling consisted of zeolite, diatomaceous earth or a mixture of calcinated foam media. The bench scale assessment of the water purification capability of the three filling materials showed that the removal efficiencies of suspended solid (SS), total nitrogen (T-N) and total phosphorus (T-P) were higher in the foam media than in zeolite or diatomaceous earth. From the results of the field experiment, the removal efficiencies of the vegetation mats filled with the foam media were 60.1% in SS, 32.2% in T-N and 20.2% in T-P. Therefore the vegetation mats filled with the foam media calcinated from zeolite and diatomaceous earth should have higher efficiencies in controlling the nonpoint source pollutions in streams.

스톤매트리스가 설치된 호안 내 식생둔덕의 안정성 연구

Dong Woo Jang,Selenge Erdenesaikhan,Hyo Seon Park,Gye Woon Choi,Dong Wook Kim 위기관리 이론과 실천 2014 Crisisonomy Vol.10 No.5

이 연구에서는 수리모형실험과 수치모형실험을 통하여 스톤매트리스와 식생둔덕이 설치된 호안의 흐름특성을 분석하고, 식생둔덕의 안정성을 판단하였다. 프루드 수가 2.0 정도인 강한 사류흐름에서 스톤매트리스에 의해 보호를 받는 식생둔덕의 활착 여부를 실험을 통해 확인하였고, 식생둔덕 주변의 수위, 유속분포를 제시하였다. 연구결과, 스톤매트리스 하류부에 위치한 식생둔덕에서의 흐름특성은 스톤매트리스를 월류하지 않는 수심조건에서 수로 중앙부 유속보다 50%이상 낮게 나타나 식생둔덕 주변에서 안전구역이 형성되는 것을 확인하였다. 또한 수치해석 결과를 통해 스톤매트리스를 월류하는 수심조건에서는 식생둔덕 주변에서 강한 흐름이 유지되어 홍수시 실제 하천에서 식생둔덕을 보호하기 위해서는 홍수위에 따라 스톤매트리스 높이를 결정해야 할 것으로 판단되었다.

植生マットを用いた屋上?化 : 식생매트를 이용한 옥상녹화

李順雨(Lee Soon Woo),?飼 惠三, 古川 正二 한국주거환경학회 2004 주거환경(한국주거환경학회논문집) Vol.2 No.1

본 논문은 경사면 안정공법의 하나인 식생공법에 사용되고 있는, 식생 매트률 군마대학건설도의 옥상에 설치해 종자, 비료 등을 혼합한 토양을 주입해 옥상녹화를 설치했다. 옥상을 녹화하므로써 열성(Heat island) 현상의 완화, 절전효과에 의한 도시환경개선, 건축물에게 주는 하중으로서의 영향과 비용절감, 그리고 유지관리문제의 해결에 한 걸음 가까워질 수 있다는 것을 증명하는 것을 목적으로 하였다. 본 공법의 풀꽃녹화와 기존의 세담녹화공법을 비교한 결과, 토양이 갖고 있는 수분의 증발에 의해, 증산작용이 활발한 식물에 의해 일반적인 꽃과 잔디녹화는 세담녹화보다 단열효과가 큰 것을 알 수 있다. 또한 일반적으로 잔디녹화에서도 토양의 두께가 10 ㎝이상 필요한 것으로 알려져 있으나, 본 연구에서, 식생 매트의 두께를 5㎝로 옥상녹화를 설치해서, 그 유효성을 확인했다. 이 실험은 건축물의 하중경감과 연결되므로 본 공법의 실용성이 높음을 알 수 있다.

식생 방틀공법을 이용한 광산사면 보호공법에 관한 연구

최광수(Gwang-Su Choi),김태혁(Tae-Heok Kim),권현호(Hyun-Ho Kwon) 한국암반공학회 2009 터널과지하공간 Vol.19 No.6

본 연구는 광산지역 암반사면이나 광물찌꺼기 적치 사면 등을 보호하기 위한 섬유 방틀공법에 관한 것이다. 섬유 방틀공법은 식생이 자라기 어려운 열악한 환경에서 섬유를 이용해 식생기반을 조성하여 식생이 활착할 수 있도록 도와주는 사면보호공법이다. 섬유 방틀공은 폴리에스테르 섬유매트, 토양, 종자, 사면에 부착을 위한 앵커부로 구성되어 있다. 섬유 방틀공의 무공상태에서 나타난 저조한 발아율을 V형 타공으로 개선하였으며 18개 초본류에 대한 실내발아시험 결과를 토대로 섬유 내 충전재의 최적 배합비를 산정하였다. 최적 배합비는 4곳의 현장 시험시공에 적용 되었으며 활착율이 낮은 현장에서는 보완된 현장시험 시공을 통해 시공된 섬유를 피복하는 식생 활착률이 70% 이상임을 확인하였다. 특히 시험시공 결과 토양보습제는 식생 활착을 위한 충전재 중 가장 중요한 요소로 작용하였다. This study presents Mine Green Framework(M.G.F) which can protect the slope of rock and tailings. M.G.F method provides the fiber frame which helps the growth of the plant in the barren site like mined rock slope. M.G.F system consists of the polyester fiber mat, soil, seeds and anchors for the attachment. The optimum rate of filling materials was figured out by many germination tests in order to improve the effect of filling materials and the optimum rate of filling materials was applied in four test sites individually. High rooting rate over 70% was confirmed in all field tests. Especially the moisturizer was the most important component of filling materials and it could make the better condition for the plants.

생분해성 플라스틱 식생매트의 특성

박진오(Park, Jin-O),김하석(Kim, Ha-Seog),이세현(Lee, Sea-Hyun) 한국건설순환자원학회 2016 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.4 No.2

본 연구에서는 급속히 성장하고 있는 산업분야인 생분해성 플라스틱인 PLA(Poly Lactic Acid)를 사용하여 개발된 식생매트의 생분해기간에 따른 인장성능을 비교하였다. 시험방법은 한국산업표준(KS)에서 정한 방법을 준용하였다. 단일소재로 제작된 PLA 매쉬 및 PLA 플라스틱으로 실험한 두꼐, 인장강도 및 분자량은 5개월 생분해 기간에 반비례하는 결과를 나타내었다. PLA 매쉬의 두께는 11.2%~13.4% 수준까지 두께가 증가하였으며 PLA 매쉬의 인장강도는 32.4%~55.4% 수준까지 감소하였다. PLA 플라스틱의 인장강도 및 분자량도 시간경과에 따라 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 다만, PLA 매쉬, 부직포(씨앗포함) 및 황마네트로 혼합 구성된 식생매트의 인장시험결과는 특정한 경향성을 보이지 못하였다. This research compared the tensile performance of the vegetation mat, which was developed byu using the rapidly growing biodegradable plastic, Poly Lactic Acid(PLA), according to the biodegradation period. The test applied the method defined by Korean Standard KS. In the result of experiment using single-material PLA mesh and PLA plastic, the tensile strength and molecular weight were inverse-proportional to the 5 months of biodegradation period. The thickness of PLA mesh was increased by 11.2~13.4% while the tensile strenth of it was reduced by 32.4~55.4%. The tensile strength and molecular weight of PLA plastic were also reduced over time. However, the tension test of vegetation mat comprised of PLA mesh, non-woven fabric (including seeds), and jute net didn't have specific tendency.

Characterization of Heavy Metal Removal using Bio-mat Prepared for Supporting Vegetation

An, Byungryul(안병렬),Kim, Taehan(김태한) 한국태양에너지학회 2016 한국태양에너지학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.10