광섬유 온도 센싱을 활용한 제방의 이상 감지 모니터링 시스템에 대한 실험 연구 = Experimental Study on Levee Monitoring System for Abnormality Detection Using Fiber Optic Temperature Sensing

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Medium-scale levee experiments were performed to monitor the infiltration and failure of levee body by applying fiber optic temperature sensing. In this study, bio-polymer soil was spread in the levee slope to increase the strength and intensity. Therefore, the infiltration and failure by overflows were produced in a different way compared to general soil type of levees. This was also observed in the experiment data for temperature changes monitored by fiber-optic distributed temperature sensing system. Through the analysis of temperature changes at specific location by time, the location and initiation time for physical changes and infiltration in levee body could be identified based on temperature variation. In this experiment, the time of rapid changes in temperature was ahead in the inland slope rather than the forceland slope. It was corresponding to the levee failure sequence of first inland slope failure and then the forceland slope failure.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 광섬유 온도 분포 센싱을 통한 제체의 침투 및 붕괴와 같은 물리적 변화 현상을 모니터링하기 위해 중규모제방 수리실험을 수행하였다. 본 실험의 중규모 실험 제방은 바이오폴리머 흙을 제방 전면에 도포하여 강도를 증진시킨 것으로월류에 의한 침투 및 붕괴 현상이 일반 제방과는 다르게 나타날 수 있으며, 이러한 현상은 광섬유 온도 분포 센싱을 통해 획득한온도 변화 정보를 통해 분석할 수 있었다. 제체의 위치별 시간에 따른 온도 변화 자료를 통해 제체 내부의 물리적 변화 및 침투가발생하는 위치와 시간을 판단할 수 있었다. 본 실험에서는 급격한 온도 변화 시점이 제외지 사면보다 제내지 사면에서 먼저 발생하였으며, 이는 실험에서 제내지 사면이 붕괴된 후에 제외지 사면이 붕괴된 순서와 일치하였다.

참고문헌 (Reference)

1 김진만, "하천제방의 월류 붕괴 메커니즘 규명을 위한 모형실험" 한국지반신소재학회 16 (16): 41-52, 2017

2 김진만, "파이핑에 의한 하천제방 붕괴 메카니즘 분석 및 대책공법 평가" 한국산학기술학회 18 (18): 600-608, 2017

3 김중열, "온도 모니터링을 위한 광섬유 센서와 온도센서 배열 케이블의 비교 연구" 한국지반공학회 23 (23): 15-24, 2007

4 이종원, "분포형 광섬유센서와 변형률 모드를 이용한 구조물의 손상탐지기법" 대한건축학회 27 (27): 47-54, 2011

5 김경수, "광섬유센서케이블을 이용한 지하연구시설의 지반변위 및 온도변화 감시시스템 구축" 대한지질공학회 19 (19): 63-70, 2009

6 Van Baars, S., "The causes and mechanisms of historical dike failures in the Netherlands" Official Publication of the European Water Association 2009

7 Brown, R.G., "Smoothing, Forecasting and Prediction of Discrete Time Series"

8 Sasaki, Y., "Reconnaissance report on damage in and around river levees caused by the 2011 off the Pacific coast of Tohoku earthquake" 52 : 1016-1032, 2012

9 Hanson, G. J., "Physical modeling of overtopping erosion and breach formation of cohesive embankments" 48 : 1783-1794, 2005

10 Wang, Z., "Investigation of Erosion of Cement-Bentonite via Piping" 2017 : 1762042-, 2017

11 Sekuła, K., "Innovative solutions in monitoring systems in flood protection" EDP Sciences 2018

12 Ko, D., "Experimental studies on the stability assessment of a levee using reinforced soil based on a biopolymer" 10 : 1059-, 2018

13 Su, H., "Distributed optical fiber-based monitoring approach of spatial seepage behavior in dike engineering" 103 : 346-353, 2018

14 Danka, J., "Dike failure mechanisms and breaching parameters" 141 : 04015039-, 2015

15 KICT, "Development of Advanced Technologies for Levees" Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology 2004

16 Mohamed, M. A. A., "Breach Formation: Laboratory and Numerical Modeling of Breach Formation" Association of State Dam Safety Officials 2004

17 Schenato, L, "A review of distributed fibre optic sensors for geo-hydrological applications" 7 : 896-, 2017