토석류에 의한 건물의 물리적 취약함수 특성

강효섭,김윤태 한국방재학회 2014 한국방재학회논문집 Vol.14 No.5

2011년 7월과 8월 사이에 발생한 총 8개 토석류 재해 지역에 대한 재해이력 사례를 분석하여 각 재해지역의 토석류 물리적 특성을 파악하였다. 또한 각 재해지역에서 피해를 입은 15개 건물에 대한 손상 특성 분석을 수행하였다. 토석류의 물리적 특성과 건물 손상정도를 바탕으로 토석류의 높이, 속도 및 충격압력으로 구성된 취약함수를 구하였다. 또한 보강 콘크리트 구조와 비 콘크리트 구조와 같은건물의 구조 형식에 따른 취약함수를 각각 산출하였다. 비 콘크리트 건물의 경우 토석류 충격압이 30 kpa 이상일 때 완전 파괴,15~30 kPa일 때 심각한 손상, 0~15 kPa일 때 경미한 손상이 발생하는 것으로 분석되었다. 이에 비해 보강 콘크리트 건물의 경우100 kPa 이상에서 심각한 손상, 35~100 kpa일 때 보통 손상, 0~35 kPa일 때 경미한 손상을 입는 것으로 파악되었다. 콘크리트 건물의경미한 손상에 대응하는 토석류 충격압은 비 콘크리트 건물에서는 완전 파괴에 해당되는 손상을 가져다 줄 수 있음을 의미한다. 건물구조형식과 토석류 물리적 특성에 따른 취약곡선을 비선형 회귀분석을 수행하여 함수형태로 나타내었다. 이러한 토석류 취약함수는토석류 재해로 피해가 발생할 가능성이 있는 지역의 건물손상 정도를 정량적으로 평가하는 방법으로 이용할 수 있다. The physical characteristics of debris flows were analyzed from a total of 8 cases of debris flow disasters occurred in between Julyand August, 2011. 15 buildings damaged in these events were also investigated in detail to study the characteristics and patterns ofbuilding damages by debris flows. Physical vulnerability was obtained from the relationship of the degree of building damage and thephysical characteristics of debris flow. Three different empirical vulnerability curves were obtained, which were functions of debrisflow height, flow velocity and impact pressure, respectively. Furthermore, the vulnerability function was characterized according tothe structural types of the building. In the case of non-concrete building, a complete destruction occurred at the impact pressure ofmore than 30 kPa, an extensive damage at the impact pressure between 15 and 30 kPa, a slight damage at the impact pressure below15 kPa. In the case of reinforced-concrete buildings, an extensive damage occurred at the impact pressure of more than 100 kPa, amoderate damage at the impact pressure between 35 and 100 kPa, a slight damage at the impact pressure below 35 kPa. The impactpressure of debris flow corresponding to a slight damage to the reinforced-concrete building produced a complete damage for the caseof non-concrete building, Nonlinear regression analysis was performed according to the physical characteristics of debris flow and thebuilding structural type. The proposed physical vulnerability curves could be used as a quantitative assessment of the structural resistanceof buildings affected by a debris flow event.

토석류 수치해석을 통한 건물의 물리적 취약곡선 연구

강효섭,김윤태 한국방재학회 2015 한국방재학회논문집 Vol.15 No.5

Residential areas and buildings located in vulnerable areas of landslide are commonly subjected to debris flow hazards. Recently, there is an increasing interest in researches on risk assessment. For a risk assessment, vulnerability assessment for the elements at risk in debris flow is required. Vulnerability assessment of elements at risk is a key component for risk assessment. Vulnerability assessment requires an understanding of the interaction between the hazard and the exposed element. This interaction can be expressed as a vulnerability curve. In this study, back analysis performed from total 4 cases of debris flow disasters occurred in between July and August, 2011. The appropriate input parameters were determined through the quantitative index analysis and survey data of debris flow affected areas. Numerical analyses were also carried out for each of the study area, Disaster-induced factors(debris flow height, velocity and impact pressure) were calculated on the damage of building. Physical vulnerability functions of masonry buildings were obtained from the relationship of the degree of building damage and the physical characteristics of debris flow obtained through the numerical analysis. The proposed physical vulnerability functions could be used as a quantitative assessment of the structural resistance of building affected by a debris flow event, and a vulnerability assessment for urban debris flow. 산사태 취약 지역에 위치한 주거지나 건물은 보통 토석류 위험의 대상이다. 최근 리스크 평가에 대한 연구가 증가하는 추세이며, 리스크 평가를 위해 토석류의 위험 요소에 대한 취약성 평가가 요구된다. 위험 요소에 대한 취약성 평가는 리스크 평가의 핵심 구성 요소이다. 취약성 평가는 토석류의 물리적 특성과 위험에 노출된 요소 사이의 상호작용에 대한 이해를 바탕으로 하며, 이러한 상호작용은 취약곡선으로 표현할 수 있다. 본 연구에서는 2011년 7-8월에 발생한 4개 토석류 재해지역에 대해 FLO-2D 수치모형을 이용하여 역해석을 수행하였다. 조사된 토석류 재해영역과 정량지수 분석을 통해 입력변수를 산정하였다. 이를 통해 토석류 재해 발생 지역에 대한 수치해석을 수행하여 피해건물에 미치는 재해 유발인자(토석류의 높이, 속도 및 충격압)를 산정하였다. 또한 토석류 재해 사례 분석을 통해 얻어진 건물손상 정보와 수치해석적인 방법을 통해 얻어진 토석류 재해 유발인자와의 관계를 통해 조적식 건물에 대한 취약함수를 도출하였다. 이와 같은 토석류에 의한 건물취약함수는 토석류 재해로 피해 발생 가능성이 있는 지역의 건물손상 정도를 추정하는데 이용할 수 있으며, 도심지 토석류 재해 취약성 평가에 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

액성지수에 따른 흙의 점성과 항복응력 특성

강효섭,김윤태,Kang. Hyo-Sub,Kim. Yun Tae 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.1

항복응력, 점성과 같은 유변학적 특성은 토석류의 유동성을 결정하는 주요 매개변수이다. 본 연구에서는 액성지수 변화에 따른 유변물성 특성을 파악하기 위해 다양한 액성지수 상태의 세립토를 대상으로 유동측정기(Rheometer)를 이용하여 유변물성을 분석하였다. 세립토의 전체적인 유동곡선의 형태는 전단담화(shear thinning) 거동형태를 보이고 있으나, 액성지수가 커질수록 전단담화 거동형태에서 의가소성(pseudoplasticity)과 가까운 거동을 나타낸다. 액성지수가 증가함에 따라 항복응력과 점성은 감소하는 상관관계를 보이며, 체적농도(<TEX>$C_{\nu}$</TEX>) 값이 커짐에 따라 항복응력과 점성은 증가하는 경향을 보인다. 항복응력과 <TEX>$C_{\nu}$</TEX> 관계, 점성과 <TEX>$C_{\nu}$</TEX> 관계에 대한 선형 회기분석을 수행하여 세립토의 경험적 계수 값인 <TEX>${\alpha}_1$</TEX>, <TEX>${\alpha}_2$</TEX>, <TEX>${\beta}_1$</TEX> 및 <TEX>${\beta}_2$</TEX>를 도출하였다. Rheological properties such as yield stress and viscosity is the main parameters to determine the fluidity of the debris flow. To evaluate the effects of liquidity index(water content) on the rheological properties of fine-grained soils, several series of rheometer tests were performed on soil specimens with various liquidity indices. The general shape of the flow curve for fine-grained soil is a shear thinning fluid, whereas some soils with high liquidity index are close to a pseudoplasticity-like fluid. The yield stress and viscosity gradually decreased as the liquidity index(water content) increased. Also, the yield stress and viscosity tend to increase with increasing concentration by volume(<TEX>$C_{\nu}$</TEX>) of the fluid matrix. The values of the four empirical coefficients <TEX>${\alpha}_1$</TEX>, <TEX>${\alpha}_2$</TEX>, <TEX>${\beta}_1$</TEX>, <TEX>${\beta}_2$</TEX> and were obtained by regression analysis for each fine-grained soil.

세립토의 모래함량에 따른 유변학적 특성 분석

강효섭,김윤태,Kang, Hyo-Sub,Kim, Yun-Tae 대한토목학회 2013 대한토목학회논문집 Vol.33 No.5

Rheological properties such as yield stress and viscosity is the main parameters to determine the fluidity of the debris flow. In this study, several series of rheometer tests were performed to investigate rheological properties of fine-grained soil samples with various sand contents and various liquidity indices. Test results indicated that the general shape of the flow curves for fine-grained soils had characteristics of a shear thinning fluid, with a decrease in viscosity as shear rate increases. The yield stress and viscosity of fine-grained soil samples with same sand content gradually decreased as the liquidity index increased. At the same liquidity index, yield stress and viscosity of fine-grained soil increased with an increase in sand content. The yield stress and viscosity of fine-grained soil greatly decreased with a slight increase in water content. Also, the yield stress and viscosity tend to increase with increasing concentration by volume($C_v$) of the fluid matrix. The values of the four coefficients ${\alpha}_1$, ${\alpha}_2$, ${\beta}_1$, and ${\beta}_2$ were obtained by regression analysis for each fine-grained soil. 항복응력, 점성과 같은 유변학적 특성은 토석류의 유변성을 결정하는 주요 매개변수이다. 본 연구에서는 다양한 액성지수와 모래함량을 가지는 세립토를 대상으로 유변측정 시험을 수행하였다. 이를 통해 전단응력-전단변형률속도 관계, 액성지수와 점성 및 항복응력 관계, 체적농도와 점성 및 항복응력 관계 등과 같은 다양한 분석을 통해 모래함량을 달리하는 흙에 대한 유변학적 특성을 파악하였다. 유변측정 시험 결과로부터 세립토의 유동곡선 특성은 전단변형률속도가 점차 커짐에 따라 곡선의 기울기가 감소하는 전형적인 전단담화(shear thinning)의 거동 형태를 나타냄을 알 수 있다. 동일한 모래함량을 갖는 시료에서 액성지수가 증가함에 따라 항복응력과 점성은 감소하는 경향을 보이며, 동일 액성지수 상태에서 모래함량이 커짐에 따라 항복응력과 점성 모두 증가하는 것으로 나타났다. 항복응력과 점성은 약간의 함수비 증가에도 크게 감소함을 알수 있다. 체적농도($C_v$)가 증가함에 따라 항복응력과 점성은 증가하는 경향을 나타낸다. 회귀분석을 통해 임의의 체적농도($C_v$)에 대한 항복응력과 점성의 계수 ${\alpha}_1$, ${\alpha}_2$, ${\beta}_1$, ${\beta}_2$를 산정하였다.

풍화토 종류와 사면파괴 유형에 따른 위험수준별 산사태 유발 강우규준에 대한 연구

강효섭,김윤태 한국방재학회 2016 한국방재학회논문집 Vol.16 No.2

In this paper, warning level-based-landslide triggering rainfall criteria was proposed using quantile-regression method to set up a objective and reasonable criteria. Also, in order to increase the accuracy and reliability of the proposed rainfall criteria, rainfall criteria were subdivided based on weathered soil types and landslide types. The warning levels obtained from quantile-regression analysis were defined into four classes: null (below 2nd percentile regression line), watch (above 2nd and below 20th percentile regression lines), warning (above 20th and below 50th percentile regression lines), alarm (above 50th percentile regression line). This study indicates the weathered metamorphic soil is more sensitive to rainfall-induced landslide than the other two soil types. Debris flows is more vulnerable in case of high-intensity rainfall. The results showed that rainfall criteria depended on weathered soil types as well as landslide types. Validation of the proposed criteria was carried out using I-D paths of landslide events occurred during 2013~2014. The proposed warning level-based rainfall criteria considering weathered soil types and landslide types could be expected to improve the accuracy and reliability of the landslide early warning system. 본 연구에서는 객관적이고 합리적인 강우규준을 설정하기 위해 통계적 기법인 분위수 회귀분석을 적용하여 위험수준별 강우규준을 설정하였다. 또한 통계적인 방법을 통한 I-D 강우규준의 정확성과 신뢰성을 높이기 위해서 산사태 DB를 풍화토 종류와 산사태 발생유형에 따라 세분화하여 위험수준별 강우규준을 제시하였다. 분위수 회귀분석에서 얻어진 2nd, 20th 및 50th 분위에 해당하는 회귀선을 기준으로 위험수준별 강우규준을 정의하였다. 즉 2nd이하 분위에 해당하는 경우는 Null, 2nd~20th 분위에 해당하는 경우는 예보, 20th~50th 분위에 해당하는 경우는 주의보, 50th이상 분위에 해당하는 경우는 경보로 구분하였다. 화성암 풍화토 및 퇴적암 풍화토 지역 보다 변성암 풍화토 지역이 강우에 의한 산사태 발생에 민감하다. 토석류는 얕은 산사태에 비해 강한 강우강도를 가지는 강우가 내릴 때 주로 발생함을 알 수 있다. 풍화토 종류와 산사태 발생유형에 따라 산사태 유발 강우규준이 차이남을 알 수 있다. 제안된 위험수준별 강우규준은 2013-2014년의 산사태 자료를 통해 검증하였다. 본 연구에서 제시한 풍화토 종류와 발생 유형에 따른 위험수준별 강우규준은 산사태 예·경보의 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

열유속법에 의한 주물의 수축공예측

강효섭,조현기,홍준표 대한금속재료학회 1986 대한금속재료학회 학술대회 개요집 Vol.1986 No.1

토석류 재해지역 풍화토의 체적농도에 따른 유변물성 특성

강효섭(Kang Hyo Sub),정진호(Jeong Jin Ho),김윤태(Kim Yun Tae) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.2

본 연구는 토석류 재해가 발생된 세 지역(서울 우면산, 춘천 마적산, 용원 문수산)의 풍화토 시료를 이용하여 토석류 유변물성 특성을 조사하였다. 유변물성 실험 시 입자크기의 한계점을 극복하기 위해 대형 베인 레오메타를 이용하여 다양한 함수비(체적농도)에 대한 유변물성 특성을 분석하였다. 유변물성 실험 결과 전단응력과 전단변형률속도 관계는 선형적인 관계 즉, Bingham 모델을 따르는 것으로 나타났다. 함수비가 증가(혹은 체적농도가 감소)함에 따라 동일한 전단변형률속도에서 전단응력은 감소하는 경향을 나타내며, 유동곡선의 기울기 또한 감소하고 있음을 알 수 있다. 작은 함수비와 체적농도의 변화에도 항복응력과 점성 값은 큰 차이를 보인다. 이와 같은 결과로부터 흙의 함수비가 유변물성에 크게 영향을 줌을 알 수 있다. 유변물성과 체적농도의 관계에서 동일 항복응력과 점성에 대응하는 세 지역 풍화토의 체적농도 값은 큰 차이를 보였다. 토석류의 항복응력, 점성과 같은 유변물성 값은 풍화토 시료의 토질 특성(세립분 함량과 액성한계)에 영향을 받고 있음을 관찰하였다. In this study, the characteristics rheological properties are investigated using three samples of weathered soils collected from Woomyun Mt. in Seoul, Munsu Mt. in Yongin, and Majeok Mt. in Chuncheon were debris flow disasters occurred. Several series of rheometer tests were performed to investigate rheological properties of weathered soil samples with various water content (i.e. volumetric concentration of sediment). A large vane rheometer were used to overcome the limitation of commercial equipment on the particle size of weathered soil. Test results indicated that general shape of flow curves for weathered soil samples had characteristics of a Bingham fluid, with a linear relationship between shear stress and shear rate. At the same shear rate, shear stress of weathered soil decreased and slope of flow curve decreased with an increase in water content (or decrease in volumetric concentration of sediment). Also, the yield stress and viscosity give a large difference with a small change in volumetric concentration of sediment (Cu). The results indicated that the water content in soil samples influenced significantly the rheological properties such as yield stress and viscosity. The volumetric concentration of three weathered soil samples showed a significant differences at a given yield stress and viscosity. The results indicated that the soil properties (fine grained soil content, liquid limit) affected significantly the yield stress and viscosity of debris flow.

급경사지 재해 원인 및 대책방안에 관한 연구

강효섭(Kang, Hyo Sub),석재욱(Suk, Jae Wook),김호종(Kim, Ho Jong) 대한토목학회 2020 대한토목학회 학술대회 Vol.2020 No.10

광역 토사재해 물리적 취약성 평가를 위한 Flow-R 모델의 매개변수 분석

강효섭(Kang, Hyo-Sub),김윤태(Kim, Yun-Tae) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.4

This study analyzed effects of input parameters (maximum velocity and travel angle) of Flow-R model on debris flow mobility and deposition, which are essential to evaluate physical vulnerability of debris flow disasters in regional scale. The characteristics of debris flow spreading area and the maximum kinetic energy were analyzed through sensitivity analysis according to input parameters. Back analysis was carried out using total 11 cases of debris flow disasters in 2011, and the reasonable values of input parameters were determined through a comparison with investigated debris flow spreading areas. The results of numerical analysis showed that debris flow spreading area and kinetic energy increased with an increase in maximum velocity, but they converged to asymptote values at critical maximum velocity. The debris flow spreading area decreases with an increase in travel angle. Several case studies showed that travel angles of the 11 debris flow disaster regions were ranged from 10° to 22°, with an average of 15°, and the maximum velocities from 11 m/s to 35 m/s, with an average value of 22 m/s. The estimated travel angle and maximum velocity were compared with the results of previous researches. 본 연구는 광역 토사재해 물리적 취약성 평가를 위해 필요한 Flow-R 입력 매개변수(토석류 최대속도, 이동각)가 토석류의 거동특성에 미치는 영향에 대한 분석을 수행하였다. 입력 매개변수에 따른 민감도 분석을 통해 토석류 확산면적과 최대 운동에너지 변화 특성을 분석하였다. 2011년에 발생한 총 11개 토석류 재해 사례에 대해 Flow-R 모델을 이용하여 역해석을 수행하였고, 조사된 토석류 재해영역과의 비교를 통해 합리적인 입력 매개변수를 산정하였다. 최대속도가 증가함에 따라 토석류 확산범위가 증가하는 것으로 나타났으며, 한계 최대속도 이상에서는 토석류 확산범위가 수렴하는 것으로 나타났다. 이동각이 증가함에 따라 토석류 확산면적은 감소하는 것으로 나타났다. 사례 분석을 통해 산정된 총 11개 토석류 재해지역의 이동각은 10°~22°범위를 나타내며, 평균값은 약 15°로 분석되었다. 역해석을 통해 얻어진 한계 최대속도 값은 11 m/s에서 35 m/s범위를 나타내며, 평균 값은 약 22 m/s로 분석되었다. 산정된 이동각과 최대속도를 기존 연구결과와 비교하였다.

얼굴과 지문을 결합한 다중 생체인식 시스템의 실험적 연구

강효섭(Hyo-Sup Kang),한영찬(Young-Chan Han),김학일(Hakil Kim) 한국정보과학회 2002 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.29 No.2Ⅱ

생체인식 기술은 급속도롤 발전하고 있지만 개개의 생체 정보를 이용한 단일 생체인식 기술은 생체 방식에 따라 각각의 문제점이 노출되고 있는 상황이다. 이에 두 가지 이상의 생체 정보를 결합하여 단일 생체인식 기술의 문제점을 극복하고 보다 좋은 인식률을 확보하기 위해 다중 생체인식 시스템(Multi - Modal Biometrics System)이라는 복합 시스템이 제안 되었다. 이 논문에서는 생체인식 산업의 특성 및 개인 인증 방법으로 사용중인 단일 생체인식 시스템의 문제점을 알아보고 그 해결방안으로 다중 생체인식 시스템의 확률단계(Probability Level)에서 더 좋은 성능을 보여주기 위해 각각의 시스템이 가중치(Weight)를 부여 할 경우, EER(Equal Error Rate)이 단일 생체인식 시스템에 보다 가중치를 부영 했을 때 낮아짐과 동시에 ROC 커브도 (Receiver Operating Characteristic Curve) 좋아 짐을 보였다.