Geostatistical Properties of Liquefaction Vulnerability Index for Reclaimed Land in South Korea

봉태호,김성렬,정충기,유병수 대한토목학회 2021 KSCE JOURNAL OF CIVIL ENGINEERING Vol.25 No.6

Various liquefaction vulnerability indices (LVIs) have been proposed to quantify the severity of liquefaction, and used to create the liquefaction hazard map. In producing the liquefaction hazard map, the spatial variability of LVI is important because the number of available in-situ data is typically limited, and the values at the unmeasured locations are predicted using kriging operations that consider the spatial correlation of observed values. In addition, the liquefactionhazard map may vary significantly depending on how LVI was spatially interpolated. This studyaims to evaluate the spatial variability of soil properties based on cone penetration test (CPT) data, and to investigate the changes in geostatistical properties of LVIs depending on shaking intensity. A simplified CPT-based procedure was used to calculate the factor of safety against liquefaction, and the geostatistical properties of LVI according to shaking intensity were evaluated using the parameters of semivariogram. In addition, the LVIs at unmeasured locations were predicted using two geostatistical modeling approaches, and their results were compared to investigate the accuracy of geostatistical approaches in predicting LVIs according to the peak ground acceleration (PGA).

실트질 모래의 비배수 크리프특성 및 크리프 모델 비교연구

봉태호,손영환,노수각,박재성,Bong, Tae-Ho,Son, Young-Hwan,Noh, Soo-Kack,Park, Jae-Sung 한국농공학회 2012 한국농공학회논문집 Vol.54 No.1

Soils exhibit creep behavior in which deformation and movement proceed under a state of constant stress or load. In this study, A series of triaxial tests were performed under constant principal stress in order to interpret the undrained creep characteristics of silty sands. Although samples are non-plastic silty sands, the results of tests show that the creep deformation increasing over time. Based on the results of test, Singh-Mitchell model parameters and Generalized model coefficients were calculated. Generalized model showed slightly larger deformation in the primary creep range but secondary creep deformation was almost identical. Although Singh-Mitchell model showed relatively large errors compared to Generalized model because it uses the average of test results, but Singh-Mitchell model can be easily represented by three creep parameters.

탄성파 탐사를 활용한 산지사면 토심 추정 및 예측모델 보정

봉태호,임상준,서정일,김동엽,허준 한국산림과학회 2023 한국산림과학회지 Vol.112 No.3

Landslides are major natural geological hazards that cause enormous property damage and human casualties annually. The vulnerability of mountainous areas to landslides is further exacerbated by the impacts of climate change. Soil depth is a crucial parameter in landslide and debris flow analysis, and plays an important role in the evaluation of watershed hydrological processes that affect slope stability. An accurate method of estimating soil depth is to directly investigate the soil strata in the field. However, this requires significant amounts of time and money; thus, numerous models for predicting soil depth have been proposed. However, they still have limitations in terms of practicality and accuracy. In this study, 71 seismic survey results were collected from domestic mountainous areas to estimate soil depth on hill slopes. Soil depth was estimated on the basis of a shear wave velocity of 700 m/s, and a database was established for slope angle, elevation, and soil depth. Consequently, the statistical characteristics of soil depth were analyzed, and the correlations between slope angle and soil depth, and between elevation and soil depth were investigated. Moreover, various soil depth prediction models based on slope angle were investigated, and corrected linear and exponential soil depth prediction models were proposed.

경기도 지역안전지수 분석 및 개선 방안

봉태호,전소영,권재우 경기연구원 2020 경기개발연구원 기본연구 Vol.- No.-

정부는 지자체 안전관리 책임을 강화하고 취약요인에 대한 자율적 개선을 유도하기 위한 목적으로 2015년부터 안전수준을 계량화한 지역안전지수를 공표하고 있다. 본 연구는 경기도 지역안전지수 분석을 통한 개선방안 마련을 위하여 안전지표별 통계자료를 수집하고 현황 및 타 지역과 비교를 통하여 지표별 안전수준을 정략적으로 평가하였으며 취약요인 도출하여 지역안전지수 개선을 위한 주요 안전사업 및 시사점을 얻고자 하였다. 또한, 31개 시군의 지역안전지수에 대한 지역적 격차를 정확하고 상세하게 분석하기 위하여 경기도 통계자료만을 대상으로 지역안전지수를 표준화하고 안전등급을 상세화하여 안전분야별 취약지역 및 지표별 변동성을 파악하였다. 마지막으로 경기도민의 안전의식 및 안전분야별 체감안전도, 지역안전지수 산정을 위한 지표별 중요도를 파악하기 위한 설문조사를 실시하였다. 도민의 안전의식 및 체감안전도를 조사한 결과 거주하는 시군에 따라 다소 차이가 있었으며 개인 안전의식 평균은 75점, 분야별 체감안전도 평균은 65점으로 나타났다. 또한, 개인 안전의식이 높다고 응답한 지역일수록 체감안전도도 높은 것으로 나타났다. 경기도의 지역안전지수를 분석한 결과 지표점수에 영향을 주는 주요인은 높은 인구수로 나타났으며 인구수를 기준으로 환산되는 취약지표와 경감지표는 모두 낮게 평가되어 취약지표(인구밀도 제외)에는 긍정적 영향을 미치는 반면, 경감지표에는 부정적 영향을 미치는 것으로 나타났다. 취약요인 중 가장 중점적으로 안전대책을 수립할 필요가 있는 대상은 재난약자, 독거노인, 고령 인구수에 모두 해당되는 고령층으로 경기도 내 노인의 비중은 지속적으로 증가하는 것으로 나타났으며 급속한 고령화에 따른 미래 사회의 안전수준 향상을 위해서도 노인에 대한 분야별 안전대책 마련은 매우 중요한 것으로 나타났다. 가장 낮은 안전등급을 받은 범죄 분야의 주 취약요인은 인구밀도로 평균 대비 약 3.8배 높은 수준을 보이며 타 취약지표에 비하여 가중치가 높아 지역안전지수 하락의 주원인으로 나타났다. 취약요인 개선사항으로는 스트레스 인지율로 감소추세이나 타 도와 비교하여 여전히 높은 비율을 보임에 따라 심리적 요인에 대한 대책 마련을 통하여 범죄예방을 도모할 필요가 있는 것으로 나타났다. 경감요인의 주요 개선사항으로는 범죄 분야의 기관/인력 인프라를 강화할 필요가 있는 것으로 나타났다. 특히, 다양한 신도시가 형성됨에 따라 범죄 발생률, 인구밀도, 도시계획 등을 고려한 지역 파출소를 증설과 경찰 인력충원을 통하여 치안 사각지대를 해소하고 지역 간 치안서비스 불균형을 해소할 필요가 있는 것으로 나타났다. 하지만 이는 단기간 강화가 어려움에 따라 범죄예방 CCTV 증설, 자율방범대 운영지원 확대 등을 통하여 범죄 저감을 함께 도모할 필요가 있는 것으로 나타났다. 시군별 안전수준 격차를 분석한 결과 28개 시의 경우 안전수준 격차는 변동계수 기준으로 교통사고 분야(21.4%)가 가장 크게 나타났으며 다음 화재 분야(19.3%), 범죄 분야(17.6%) 등 순으로 나타났다. 특히, 안전분야별 경감지표 대부분은 지역적 격차가 매우 큰 것으로 나타남에 따라 안전에 대한 균등한 예산투자보다는 지역균형을 고려한 안전사업 계획 및 투자가 필요한 것으로 나타났다. 지역안전지수는 지자체의 안전에 대한 관심을 제고할 수 있다는 점에서 큰 의의를 갖는다. 하지만 전국을 대상으로 표준화함에 따라 지역 특성을 반영하기 어려운 한계가 있으며 각 세부지표의 중요도 또한 지역마다 다르게 나타날 수 있다. 또한, 세부지표의 종류는 지역안전지수 산출의 간편화를 위하여 제한적이며 전국을 대상으로 대표적 지표만을 고려함에 따라 지역 특성이 반영된 취약요인들은 고려되지 못하거나 중요도에 차이가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 경기도의 안전수준을 진단하고자 지역안전지수에 활용되는 41개의 통계자료만을 분석대상으로 취약요인을 진단하였으나 안전에는 매우 다양한 요인들이 영향을 미칠 수 있으므로 추후 경기도 지역 특성을 고려한 다양한 취약요인들을 검토하고 평가할 필요가 있다. Safety is an important factor in determining quality of life, and it is a right that human beings deserve. The aim of this study is to diagnose the regional safety index in Gyeonggi province and to derive improvements to improve the safety level. The statistical analysis was performed to understand the current situation and to derive vulnerable factors when calculating the regional safety index. In addition, statistical data for each city and county in Gyeonggi province were analyzed to identify the gaps in safety level and safety infrastructure between regions. The regional safety index for 28 cities was re-standardized based only on Gyeonggi province statistical data, and the safety level has been detailed into 7 grades. As a result, the safety gap between cities and counties was quantitatively identified, and vulnerable regions for each safety field were derived. In addition, the vulnerable factors in Gyeonggi province were identified and improvements were suggested to improve the regional safety index and safety level. The regional safety index has great significance in that it increases the interest of the safety and induces voluntary improvement. However, as it targets the whole country, it is difficult to reflect regional characteristics, and the importance of safety indicators used to derive regional safety index may differ from region to region. This study has limitations in that only 41 statistical data which are used to calculate the regional safety index were analyzed to derive the safety level and vulnerable factors in Gyeonggi Province. However, since various vulnerable factors can affect the safety level, it is necessary to derive and evaluate vulnerable factors reflecting regional characteristics in future studies.

확률론적 응답면 기법을 이용한 저수지 제체의 침투수량 해석

봉태호,손영환,노수각,최우석,Bong, Tae-Ho,Son, Young-Hwan,Noh, Soo-Kack,Choi, Woo-Seok 한국농공학회 2013 한국농공학회논문집 Vol.55 No.3

The seepage quantity analysis of reservoir embankment is very important for assessment of embankment safety. However, the conventional analysis does not consider uncertainty of soil properties. Permeability is known that the coefficient of variation is larger than other soil properties and seepage quantity is highly dependent on the permeability of embankment. Therefore, probabilistic analysis should be carried out for seepage analysis. To designers, however, the probabilistic analysis is not an easy task. In this paper, the method that can be performed probabilistic analysis easily and efficiently through the numerical analysis based commercial program is proposed. Stochastic response surface method is used for approximate the limit state function and when estimating the coefficients, the moving least squares method is applied in order to reduce local error. The probabilistic analysis is performed by LHC-MCS through the response surface. This method was applied to two type (homogeneous, core zone) earth dams and permeability of embankment body and core are considered as random variables. As a result, seepage quantity was predicted effectively by response surface and probabilistic analysis could be successfully implemented.

불의 고리와 지반공학

봉태호 한국농공학회 2016 韓國農工學會誌 : 전원과 자원 Vol.58 No.3

경기도 내 소규모 저수지 재해대응능력 평가 및 운영방안

봉태호,전상민,정복선 경기연구원 2021 정책연구 Vol.- No.-

여름철 집중적으로 발생하는 강우로 인한 수해로 매년 인명 및 재산 피해가 발생하고 있다. 특히, 기후변화에 따라 집중호우 빈도 및 강도 증가로 기상 여건은 열악해지는 반면 저수지는 노후화로 인한 내구성 저하, 유지관리 미흡 등으로 인하여 붕괴위험에 노출되어 있는 상황이다. 과거 저수지는 농업용수 공급을 위한 단일 목적으로 축조되었으나 경제발전과 함께 사회기반시설로서 기능이 요구되고 있으며 수재해에 대응하기 위한 치수기능 또한 강조되고 있다. 본 연구에서는 시·군 저수지의 현황을 살펴보고 안전성 및 유지관리에 대한 문제점을 분석하였으며 이에 따른 유지관리방안을 제안하였다. 경기도 내 농업용 저수지는 총 337개소로 관리주체가 한국농어촌공사인 저수지가 94개소 시·군 관할 저수지가 243개소로 약 72%는 지자체에서 관리하고 있다. 시·군 저수지 대부분은 저수용량 30만톤 이하의 소규모 저수지로 2종 시설물에 해당하는 것으로 나타났으며 약 83%는 내구연한 50년을 초과하는 노후화된 저수지인 것으로 나타났다. 시·군 저수지의 구조적 취약 요인으로는 과거 낮은 홍수량 설계기준 대비 기상 여건은 열악해지고 있어 이에 대응하기 어려우며 소규모 저수지는 대부분 자연월류식으로 수위를 조절함에 따라 집중호우 증가로 월류에 따른 붕괴 위험성이 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 노후화된 저수지는 내구성이 저하됨에 따라 제체의 침하 및 내부 침식, 누수 등이 발생하게 되므로 유지관리가 제대로 이루어지지 않을 경우 붕괴가 발생할 위험성이 높은 것으로 나타났다. 2020년 시설물 안전점검 결과에 따른 종합 안전등급은 ‘C등급’ 이하가 96개소로 약 40%가 안전등급이 취약한 것으로 나타났으며 이중 ‘D등급’도 8개소인 3.3%에 해당하여 긴급한 보수·보강이 필요한 것으로 나타났다. 시·군 저수지의 제도적 취약 요인으로는 시·군 저수지는 대부분 총저수용량 30만 톤 미만의 소규모로 정밀안전진단이나 비상대처계획수립 대상이 아님에 따라 제도적으로 안전사각 지대에 놓여있다. 특히, 대부분 저수지 붕괴사고가 저수용량 10만 톤 미만의 소규모 저수지에서 발생하는 반면 이에 대한 안전관리는 미흡한 것으로 나타났다. 또한, 현행 안전점검 기준은 대규모 저수지를 기준으로 하고 있어 소규모 저수지에는 적합하지 않아 안전진단결과가 과소 평가될 우려가 있으며 지자체의 재정 및 전문인력 부족, 업무 연속성 부족, 관리체계 미흡 등도 저수지의 붕괴위험에 대한 취약 요인으로 나타났다. 외부 기상환경변화에 따른 재해대응능력을 평가하기 위하여 IPCC에서 제공하는 CMIP6 기반 미래기상자료를 구축하고 시·공간 상세화를 통한 경기도 시·군별 미래 강우자료를 구축함으로써 수문환경 변화를 분석하였다. 구축된 미래 기상자료는 시·군 저수지의 재해대응능력을 평가하기 위한 기초자료로 활용하였으며 IPCC에서 제공한 취약성 개념을 활용한 홍수 취약성 평가를 수행하였다. 평가 결과는 경기도 내 저수지의 상대적 취약성을 산출함에 따라 홍수 취약 저수지 보강사업 선정을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 유역면적과 저수용량의 비를 통하여 잠재적 월류 및 붕괴 위험성을 평가하였다. 마지막으로 시·군 저수지의 효율적 안전관리 및 운영을 위한 방안에 대하여 살펴 보았다. 저수지 관리운영 방안으로는 저수지 안전점검에 대한 점검자의 전문성 강화와 함께 안전점검에 대한 세분화된 평가항목 및 평가 기준 마련이 필요한 것으로 나타났으며 「지속가능한 기반시설 관리 기본법」에 기반한 선진적 유지관리 체계를 구축함으로써 정부의 재정지원과 함께 효율적 유지관리를 수행할 필요가 있는 것으로 나타났다. 또한, 업무의 효율성 및 안전관리의 전문성 강화를 위해서는 한국농어촌공사와 지자체의 이원화된 저수지 관리체계를 한국농어촌공사로 일원화를 추진할 필요가 있으며 현실적 여건을 고려하여 위탁관리방안도 함께 고려할 필요가 있는 것으로 판단된다. 재해대응방안으로는 현재 저수용량 기준에 따른 비상대처계획 수립 대상을 유역면적과 저수용량을 고려한 위험도, 붕괴 시 하류부의 예상 피해 규모 및 범위 등을 고려하여 확대할 필요가 있는 것으로 나타났으며, 또한, 풍수해보험이나 농작물재해보험을 홍보·활성화하여 재해가 발생하더라도 실질적인 피해를 보상함에 따라 2차 피해를 방지하고 주민들이 일상으로 신속하게 돌아갈 수 있는 복원력 강화를 위한 노력이 필요한 것으로 나타났다. The weather conditions are getting worse as the frequency and intensity of heavy rain increases due to climate change. However, reservoir is exposed to the risk of collapse by deterioration in durability due to aging and insufficient maintenance. In this study, the current state of reservoir managed by Gyeonggi-do was examined, and problems related to safety and maintenance were analyzed, and a maintenance plan was proposed accordingly. The structural weakness factor of the city·gun reservoirs is that it is difficult to respond to climate change as the weather conditions are getting worse compared to the low design standard for flood in the past, and most of the small reservoirs were found to have an increased risk of collapse as the water level is controlled by natural overflow. In particular, old reservoir has a high risk of collapse if not properly maintained because settlement, internal erosion, and leakage occur as the durability deteriorates. The institutional weakness factor of the city·gun reservoirs is that most of city·gun reservoirs are small-scale with a total storage capacity of less than 300,000 tons and are not subject to precise safety diagnosis or emergency action plan. In particular, Although most of the reservoir collapse accidents occur in small reservoirs with a storage capacity of less than 100,000 tons, safety management for them is insufficient. The current safety inspection standards are based on large-scale reservoirs, so they are not suitable for small-scale reservoirs, and the results of safety diagnosis may be underestimated. In addition, lack of finance and professional manpower of local governments, lack of business continuity, and insufficient management system were also found to be vulnerable factors to the risk of reservoir collapse. In order to evaluate disaster response capability for climate change, CMIP6-based future climate scenario provided by IPCC was established, and future rainfall data for each city and gun in Gyeonggi-do was established through downscaling of climate scenario. The constructed future rainfall data were used to evaluate disaster response capabilityof city·gun reservoirs through the concept of flood vulnerability proposed by IPCC. Finally, measures for efficient safety management and operation of city·gun reservoirs were proposed. For the reservoir management and operation plan, it was necessary to prepare detailed evaluation items and evaluation criteria for safety inspection along with strengthening the professionalism of inspector, and to perform efficient maintenance by establishing an advanced maintenance management. In addition, it is necessary to promote the unification of reservoir management by Korea Rural Community Corporation to improve work efficiency and strengthen professionalism. However, it is not easy to unify the reservoir management at once due to lack of finance and manpower. Therefore, it is necessary to consider a consignment management plan in which the local government bears the maintenance cost. As a disaster response plan, it was necessary to expand the target of establishing an emergency action plan according to the current storage capacity standard. It was found that efforts are needed to prevent secondary damage and strengthen resilience so that residents can quickly return to their daily lives by promoting and activating wind and flood damage insurance and crop disaster insurance to compensate for actual damage even in the event of a disaster. In addition, it is necessary to strengthen resilience for residents to quickly return to their daily lives and prevent secondary damage.

유속 및 입경에 따른 조립토의 이동 및 퇴적 특성

봉태호,손영환,김규선,박재성,김동근,Bong, Tae-Ho,Son, Young-Hwan,Kim, Kyu-Sun,Park, Jae-Sung,Kim, Dong-Geun 한국농공학회 2016 한국농공학회논문집 Vol.58 No.1

Dredging and land reclamation works has actively carried out for the efficient use of land and secure of agricultural and industrial site. During the reclamation, a portion of landfills are lost from the desired location due to a variety of causes. However, these causes has been rarely studied, and water flow velocity has a great influence on the movement of landfills. For the economical and efficient reclamation, it is important to predict the movement of landfills in water. In this paper, an experimental study was carried out to investigate the deposition distance according to the flow velocity and soil grain size. We have made a large open-channel apparatus that can reproduce a laminar flow, and the deposition test was carried out on the four grain size (0.638, 1.425, 3.375, 7.125 mm) and four flow velocity (0.1, 0.3, 0.5, 0.67 m/s) with high definition video recording. As a results, average deposition distance increased with the flow velocity, and its relationship is shown linearly. For the grain size, the average deposition distance were drastically increased as the grain size becomes smaller.

압밀계수의 공간변동성에 따른 압밀도의 확률론적 해석

봉태호,손영환,노수각,박재성,Bong, Tae-Ho,Son, Young-Hwan,Noh, Soo-Kack,Park, Jae-Sung 한국농공학회 2012 한국농공학회논문집 Vol.54 No.3

Soil properties are not random values which is represented by mean and standard deviation but show spatial correlation. Especially, soils are highly variable in their properties and rarely homogeneous. Thus, the accuracy and reliability of probabilistic analysis results is decreased when using only one random variable as design parameter. In this paper, to consider spatial variability of soil property, one-dimensional random fields of coefficient of consolidation ($C_v$) were generated based on a Karhunen-Loeve expansion. A Latin hypercube Monte Calro simulation coupled with finite difference method for Terzaghi's one dimensional consolidation theory was then used to probabilistic analysis. The results show that the failure probability is smaller when consider spatial variability of $C_v$ than not considered and the failure probability increased when the autocorrelation distance increased. Thus, the uncertainty of soil can be overestimated when spatial variability of soil property is not considered, and therefore, to perform a more accurate probabilistic analysis, spatial variability of soil property needed to be considered.

사질토 지반의 띠하중 재하에 따른 지중응력증가비의 실험적 고찰

봉태호,김성필,허준,손영환,Bong, Tae-Ho,Kim, Seong-Pil,Heo, Joon,Son, Young-Hwan 한국농공학회 2011 한국농공학회논문집 Vol.53 No.4

Soil stress distribution under loading is one of the important problems in civil engineering. Many models have been proposed to interpret the stress distribution in soil and most models assume that the soil is homogeneous and isotropic. Therefore, the actual stress distribution may be different. In addition, With the increase of the top load, soil stress does not increase linearly. In this study, vertical stress changes in sandy soil according to top load increase were measured through experiments. Experimental results, vertical soil stress due to top load increase showed an initial nonlinear behavior and when the load increases to some extent, vertical soil stress showed a linear behavior. ${\alpha}$ value obtained by existing theories always 1.00. But, ${\alpha}$ value by experiment was observed from 0.91 to 1.22 and ${\alpha}$ value was increased with increasing distance from the loading plate.