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모형실험을 이용한 균질한 사질토 사면의 붕괴형상 분석

Analysis of the Failure Mode in a Homogeneous Sandy Slope Using Model Test

송영석 ( Young-suk Song ) , 박준영 ( Joon-young Park ) , 김경수 ( Kyeong-su Kim )
  • : 대한지질공학회
  • : 지질공학 32권2호
  • : 연속간행물
  • : 2022년 06월
  • : 209-219(11pages)
지질공학

DOI


목차

서론
모형실험장치 및 실험방법
모형사면 및 지반 특성
모형실험결과 및 분석
결론
시사
References

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초록 보기

본 연구에서는 강우에 따른 사면 내 지반특성 변화와 사면붕괴 형상을 실험적으로 규명하기 위하여 인공 강우장치와 모형토조를 이용한 실내모형실험을 수행하였다. 이를 위하여 균질한 모래를 대상으로 모형 실험을 수행하였으며, 계측장치를 이용하여 강우침투에 의한 사면 내 포화양상을 조사하였다. 모형사면은 30°의 경사면에 35°의 사면경사로 조성하였고 강우강도는 50 mm/hr를 적용하였다. 토층의 깊이는 모형토조의 크기를 고려하여 35 cm로 선정하고 TDR센서는 깊이별로 설치하여 시간에 따른 지반특성 변화를 고찰하였다. 실험결과 강우 시 모형사면은 강우침투로 인하여 지표에서 지중으로, 선단부에서 정상부로 포화가 진행됨을 알 수 있다. 즉, 강우의 침투로 인하여 사면의 선단부가 먼저 포화되고 이후 지속적인 강우로 인하여 포화의 영역이 사면의 선단부로부터 정상부로 확대됨을 알 수 있다. 모형사면의 붕괴는 사면의 선단부에서부터 붕괴가 시작되어 이후 사면의 정상부로 확장되는 진행성 사면붕괴가 발생되었으며, 최종 사면붕괴시점에서 붕괴면적이 급격하게 증가하였다. 또한 활동면은 원호활동의 형태로 발생되었다. 한편, 사면 내 모관흡수력이 흙-함수특성곡선(SWCC)에서 산정된 공기함입치(AEV)에 이르게 되면 사면붕괴가 발생되는 것으로 나타났다.
To experimentally investigate the variation of soil characteristics in slope during rainfall and the shape of slope failure, the model test was performed using soil box and artificial rainfall simulator. The model test of slope formed by the homogenous sand was performed, and the saturation pattern in the model slope due to rainfall infiltration was observed. The slope model with the inclination of 35° was set up on the slope of 30°, and the rainfall intensity of 50 mm/hr was applied in the test. The soil depth of 35 cm was selected by considering the size of soil box, and the TDR (time domain reflectometry) sensors were installed at various depths to investigate the change of soil characteristics with time. As the result of model test, the slope model during rainfall was saturated from the soil surface to the subsurface, and from the toe part to the crest part due to rainfall infiltration. That is, the toe part of slope was firstly saturated by rainfall infiltration, and then due to continuous rainfall the saturation range was enlarged from the toe part to the crest part in the slope model. The failure of slope model was started at the toe part of slope and then enlarged to the crest part, which is called as the retrogressive failure. At the end of slope failure, the collapsed area increased rapidly. Also, the mode of slope failure was rotational. Meanwhile, the slope failure was occurred when the matric suction in the slope was reached to the air entry value (AEV) estimated in soil-water characteristic curve (SWCC).

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간행물정보

  • : 공학분야  > 환경공학
  • : KCI등재
  • :
  • : 계간
  • : 1226-5268
  • : 2287-7169
  • : 학술지
  • : 연속간행물
  • : 1991-2022
  • : 1113


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32권3호(2022년 09월) 수록논문
최근 권호 논문
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1산사태 조사를 통한 토층심도가 산사태 발생 위험성에 미치는 영향 분석

저자 : 김만일 ( Man-il Kim ) , 김남균 ( Namgyun Kim ) , 곽재환 ( Jaehwan Kwak ) , 이승재 ( Seung-jae Lee )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 3호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 327-338 (12 pages)

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산사태 발생지역에서 측정된 토층심도 자료를 토대로 경험적 내지 통계적으로 토층심도를 예측하기 위하여 지형고도 기반의 Z-model과 확률론적 통계모델을 활용하여 산사태 발생구간에 대한 토층심도를 산정하고, 이를 토대로 강우사상에 따라 토층 내로 강우의 침투특성을 반영하여 분석할 수 있는 토층에 대한 포화깊이비 개념을 접목하여 산사태위험도 분석을 수행하였다. 그 결과, Z-model로 예측된 토층심도가 확률론적 통계모델로 산정된 결과보다는 본 연구지역에서 측정된 토층심도와 비교적 유사하게 산정된 것으로 나타났다. 이를 토대로 산사태 발생지역에 대해 확률론적 통계모델로 예측된 토층심도를 적용해 분석한 결과가 Z-model로 산정된 결과보다 산사태위험도 1등급 분포 비율이 2.5배 이상 높게 나타났다. 이는 토층심도가 직접적으로 산사태위험도 평가에 영향을 주는 것을 의미하는 것으로 산사태위험도 분석을 위해서는 대상지역의 토층심도 자료의 획득 및 적용이 중요함을 의미한다.


This study aims to empirically and statistically predict soil depths across areas affected by landslides. Using soil depth measurements from a landslide area in Korea, two sets of soil depths are calculated using a Z-model based on terrain elevation and a probabilistic statistical model. Both sets of calculation results are applied to derive landslide risk using the saturated infiltration depth ratio of the soil layer. This facilitates analysis of the infiltration of rainfall into soil layers for a rainfall event. In comparison with the probabilistic statistical model, the Z-model yields soil depths that are closer to measured values in the study area. Landslide risk assessment in the study area based on soil depth predictions from the two models shows that the percentage of first-grade landslide risk assessed using soil depths from the probabilistic statistical model is 2.5 times that calculated using soil depths from the Z-model. This shows that soil depths directly affect landslide risk assessment; therefore, the acquisition and application of local soil depth data are crucial to landslide risk analysis.

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2경주 골굴사 응회암 사면의 타포니 분포 특성과 미세구조

저자 : 추창오 ( Chang-oh Choo ) , 이진국 ( Jin-kook Lee )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 3호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 339-350 (12 pages)

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경주시 골굴사 신생대 응회암에서는 다양한 형태의 타포니가 다수 발달한다. 응회암은 풍화변질되어 있는데, 석영, 장석류, 운모, 버미큘라이트, 녹니석, 스멕타이트와 제올라이트 광물인 아날사이트 등으로 구성된다. 타포니는 초기 단계에서는 각력이 제거된 동공이나, 응회암 결정 입자의 풍화변질에 의해 형성된 미세 동공에서부터 시작하여 점차 확대된다. 타포니는 사면의 반대방향으로 약하게 경사지면서 발달한다. 타포니의 상관계수는 폭-높이 0.839, 폭-깊이 0.900, 높이-깊이 0.856인데 서로 밀접한 관련성이 있다. 타포니 벽체가 제거되면 반달형이나 신장된 타포니로 되는데, 작은 동공들이 횡적으로 병합되면서 확대된다. 커다란 타포니 동공들은 암반 사면에 비하여 내부가 비어있기 때문에 암반의 강도가 더 낮다. 따라서 타포니 사면의 강도, 동공의 비율, 체적, 합병 양상에 대한 지속적인 모니터링이 요구된다.


There are a variety of types in tafoni formed in Miocene tuff from Golgulsa, Gyeongju. Tuff bearing tafoni was quite weathered, composed of quartz, feldspars, micas, vermiculite, chlorite, smectite, and analcite. In the early stage of the tafoni development, tafoni preferentially formed from cavities where volcanic breccias were removed or from microcavities where microcrystals were chemically altered. Small tafoni grew into large one by merging each other. The orientation of tafoni is inversely arranged to slopes, with slight inclination toward the inner cavity. Height, width, and depth of tafoni are closely interrelated: the correlation coefficients are 0.839 (width-height), 0.900 (width-depth), and 0.856 (height-depth), respectively. Removal of walls between tafoni resulted in lenticular or crescent forms, and small tafoni laterally combined to large tafoni. Large tafoni is weak because of high porosity and low strength compared to normal slope. Therefore, systematic monitoring for slope strength, pore proportion and volume, and growth of cavity needs to secure the slope stability where tafoni in Golgulsa is widespread.

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33DEC을 이용한 무등산국립공원 입석대 주상절리대의 안정성 평가

저자 : 노정두 ( Jeongdu Noh ) , 강성승 ( Seong Sueng Kang )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 3호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 351-361 (11 pages)

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본 연구에서는 무등산국립공원 입석대 주상절리대의 거동을 예측하고 안정성을 파악하기 위하여 수치 해석을 실시하였다. 수치해석은 불연속체 해석이 가능한 개별요소법 기반인 3DEC을 사용하였다. 수치 해석 시 사용한 지반 물성의 결과 평균 밀도는 2.68 kN/㎥ 평균 수직강성은 3.15 GPa/m, 평균 전단강성은 1.00 GPa/m, 평균 점착력은 0.51 MPa, 평균 마찰각은 33°으로 나타났다. 입석대 주상절리대 전망대와 등산로 사이 15개의 입석대 주상절리대에 대하여 현장조사 결과를 바탕으로 모델링을 실시하였다. 수치해석 시 주상절리 윗면과 밑면의 모서리의 변위를 분석하여 각 주상절리의 거동을 분석하였고, 최대 변위는 6번 주상절리에서 약 0.67mm로 가장 크게 나타났고, 최소 변위는 11번 주상절리에서 0.21 mm로 가장 크게 나타났다. 수치해석 결과 최소변위가 가장 크게 발생한 11번 주상절리 내부의 분리면 5개 거동을 분석한 결과 2층에서 가장 큰 변위가 발생하였고, 그 다음으로 5층, 4층, 1층, 그리고 3층 순으로 나타났다. 이를 통해 입석대 주상절리 15개에서 발생한 변위의 총량을 고려하면 안정한 것으로 판단된다. 하지만 무등산국립공원의 문화적, 역사적 가치를 고려해볼 때 사면전체 안정성 뿐만 아니라 입석대 주상절리 개별 블록에 대한 모니터링도 실시하여 현재의 안정성을 유지해야할 것으로 사료된다.


Numerical analysis performed to predict the behavior of Ipseok-dae columnar joints in Mudeungsan National Park to understand their stability and movement. The numerical analysis technique, 3DEC, is based on the discrete element method that can analysis discontinuities. The analysis used data for material properties derived from laboratory tests, which found that average density was 2.68 kN/m3, average normal stiffness was 3.15 GPa/m, average shear stiffness was 1.00 GPa/m, average cohesion was 0.51 MPa, and the average friction angle was 33°. The Ipseok-dae columnar joints were modeled on the basis of the field survey data for 15 joints located between the observation platform and the hiking trail. The numerical analysis assessed the behavior of each columnar joint by interpreting the displacement of the edges of its upper and lower surfaces. The greatest maximum displacement was found in columnar joint No. 6, and the greatest minimum displacement was found in joint No. 11. Analyzing the movements of five discontinuities in joint No. 11 indicated that the maximum displacement occurred at the 2nd level. The other levels were ordered 5th, 4th, 1st, and 3rd in terms of subsequent greatest displacements. Considering the total displacement in the 15 studied joints, the Ipseok-dae columnar joints are judged to be stable. However, considering the cultural and historical value of Mudeungsan National Park, it is regarded that the currents slope stability should be maintained by monitoring the individual rock blocks of the joints.

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4Damage Proxy Map over Collapsed Structure in Ansan Using COSMO-SkyMed Data

저자 : Arip Syaripudin Nur , Muhammad Fulki Fadhillah , Young-hoon Jung , Boo Hyun Nam , Yong Je Kim , Yu-chul Park , Chang-wook Lee

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 3호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 363-376 (14 pages)

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An area under construction for a living facility collapsed around 12:48 KST on 13 January 2021 in Sa-dong, Ansan-si, Gyeonggi-do. There were no casualties due to the rapid evacuation measure, but part of the temporary retaining facility collapsed, and several cracks occurred in the adjacent road on the south side. This study used the potential of synthetic aperture radar (SAR) satellite for surface property changes that lies in backscattering characteristic to map the collapsed structure. The interferometric SAR technique can make a direct measurement of the decorrelation among different acquisition dates by integrating both amplitude and phase information. The damage proxy map (DPM) technique has been employed using four high-resolution Constellation of Small Satellites for Mediterranean basin Observation (COSMO-SkyMed) data spanning from 2020 to 2021 during ascending observation to analyze the collapse of the construction. DPM relies on the difference of pre- and co-event interferometric coherences to depict anomalous changes that indicate collapsed structure in the study area. The DPMs were displayed in a color scale that indicates an increasingly more significant ground surface change in the area covered by the pixels, depicting the collapsed structure. Therefore, the DPM technique with SAR data can be used for damage assessment with accurate and comprehensive detection after an event. In addition, we classify the amplitude information using support vector machine (SVM) and maximum likelihood classification algorithms. An investigation committee was formed to determine the cause of the collapse of the retaining wall and to suggest technical and institutional measures and alternatives to prevent similar incidents from reoccurring. The report from the committee revealed that the incident was caused by a combination of factors that were not carried out properly.

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5기계학습 분석을 위한 차원 확장과 차원 축소가 적용된 지진 카탈로그

저자 : 장진수 ( Jinsu Jang ) , 소병달 ( Byung-dal So )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 3호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 377-388 (12 pages)

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최근, 다수의 연구가 지수적으로 증가하는 지진 자료를 효율적이고 정확하게 처리하기 위해 기계학습을 활용하고 있다. 본 연구는 지진의 발생 시간, 위치, 규모의 정보를 확장하여 기계학습에 적용 가능한 자료를 제작한 후, 주성분 분석을 통해 추출한 자료의 주요 성분으로 자료의 차원을 축소하였다. 차원이 확장된 자료는 36,699개의 지진 사건을 포함하는 Global Centroid Moment Tensor 카탈로그로부터 얻은 지진 정보의 통계량으로 구성되었다. 표준화와 최대-최소화 스케일링을 활용하여 자료 전처리를 수행하였으며, 스케일링이 완료된 자료에 주성분 분석을 적용하여 자료의 주요 특징을 추출하였다. 스케일링은 상이한 단위로 인한 특징 값의 차이를 현저히 감소시켰으며, 그 중 표준화는 다른 전처리에 비해서 각 특징의 중앙값을 더 균등하게 변환하였다. 주성분 분석이 스케일링이 적용되지 않은 자료로부터 추출한 여섯 개의 주성분은 원본 자료의 정보를 99% 설명하였다. 표준화와 최대-최소 스케일링이 적용된 자료로부터 추출한 열여섯 개의 주성분은 원본 자료의 정보의 98%를 재구성하였다. 이는 특징 값의 분포가 균등한 자료의 정보를 보존하기 위해서는 더 많은 주성분이 필요함을 지시한다. 본 연구는 지진 데이터와 지진 거동과의 관계를 분석하는 효율적이고 정확한 기계 학습 모형을 훈련시키기 위한 데이터 처리 방법을 제안하였다.


Recently, several studies have utilized machine learning to efficiently and accurately analyze seismic data that are exponentially increasing. In this study, we expand earthquake information such as occurrence time, hypocentral location, and magnitude to produce a dataset for applying to machine learning, reducing the dimension of the expended data into dominant features through principal component analysis. The dimensional extended data comprises statistics of the earthquake information from the Global Centroid Moment Tensor catalog containing 36,699 seismic events. We perform data preprocessing using standard and max-min scaling and extract dominant features with principal components analysis from the scaled dataset. The scaling methods significantly reduced the deviation of feature values caused by different units. Among them, the standard scaling method transforms the median of each feature with a smaller deviation than other scaling methods. The six principal components extracted from the non-scaled dataset explain 99% of the original data. The sixteen principal components from the datasets, which are applied with standardization or max-min scaling, reconstruct 98% of the original datasets. These results indicate that more principal components are needed to preserve original data information with even distributed feature values. We propose a data processing method for efficient and accurate machine learning model to analyze the relationship between seismic data and seismic behavior.

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6Fluid Infiltration Effect on Breakdown Pressure in Laboratory Hydraulic Fracturing Tests

저자 : Melvin B. Diaz , Sung Gyu Jung , Gyung Won Lee , Kwang Yeom Kim

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 3호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 389-399 (11 pages)

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Observations on the influence of the fluid infiltration on the breakdown pressure during laboratory hydraulic fracturing tests, along with an analysis of the applicability of the breakdown pressure prediction for cylindrical samples using Quasi-static and Linear Elastic Fracture Mechanics approaches were carried out. These approaches consider fluid infiltration through the so-called radius of fluid infiltration or crack radius, a parameter that is not a material property. Two sets of tests under pressurization rate controlled and injection rate controlled tests were used to evaluate the applicability of these methods. The difficulty of the estimation of the radius of fluid infiltration was solved by back calculating this parameter from an initial set of tests, and later, the obtained relationships were used to predict breakdown pressures for a second set of tests. The results showed better predictions for the injection rate than for the pressurization rate tests, with average errors of 3.4% and 18.6%, respectively. The larger error was attributed to differences in the testing conditions for the pressurization rate tests, which had different applied vertical pressures. On the other hand, for the tests carried out under constant injection rate, the Linear Elastic Fracture Mechanics solution reported lower errors compared to the Quasi-static solution, with values of 3% and 3.8%, respectively. Moreover, a sensitivity analysis illustrated the influence of the radius of fluid penetration or crack radius and the tensile strength on the breakdown pressure, suggesting a need for a careful estimation of these values. Then, the calculation of breakdown pressure considering fluid infiltration in cylindrical samples under triaxial conditions is possible, although larger data sets are desirable to validate and derive better relations.

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7노건조된 화강풍화토의 공기 중 노출시 습윤무게 증가에 관한 실험적 연구

저자 : 김석주 ( Suk-joo Kim )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 3호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 401-410 (10 pages)

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본 연구에서는 순수한 흙입자의 무게를 측정하는 유효한 방법을 찾기 위하여 예천지역의 화강풍화토를 대상으로 노건조 시험을 수행하였다. 노건조 후 데시케이터를 사용하는 한국산업표준(KS F)에 규정된 방법과 데시케이터를 사용하지 않는 경우에 대하여 비교하였다. 노건조 후 45분간 공기 중에 노출된 흙 시료는 공기 중에서 수분을 흡수하여 무게가 점진적으로 증가하였다. 공기 중에 노출 후 30초에 측정된 결과에서 데시케이터를 사용한 경우는 데시케이터를 사용하지 않은 경우에 비하여 흙의 입경에 따라 0.103~0.735%의 무게가 증가되었다. 노건조 후 데시케이터를 사용하면 순수한 흙무게를 과대평가하는 결과가 나타난다. 그러므로, 데시케이터의 사용 없이 노건조 후 시료의 무게를 곧바로 측정하면 흙무게의 측정오차를 감소시킬 수 있다.


This work reports an oven drying test performed on weathered granite soil from Yecheon, Korea, in order to find an effective method for measuring the weight of pure soil particles. After samples were oven dried, weights measured following desiccation using the method specified by the Korean Industrial Standard (KS F) were compared with weights measured without prior desiccation. Soil samples exposed to air for 45 min after oven drying absorbed moisture from the air and gradually increased in weight. When a desiccator was used, results measured 30 s after exposure to air indicated weight increases of 0.103-0.735% (depending on the particle size of the soil) relative to equivalent samples measured without desiccation. Using a desiccator after oven drying leads to overestimation of the pure soil weight. Therefore, measuring the weight of a soil sample immediately after oven drying without using a desiccator can reduce the error of weight measurement.

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8TanDEM-X DEM을 이용한 강화도 갯벌 조류로 추출과 분석

저자 : 윤가람 ( Ga-ram Yun ) , 김린 ( Lyn Kim ) , 김남영 ( Nam-yeong Kim ) , 김나경 ( Na-gyeong Kim ) , 장윤영 ( Yun-yeong Jang ) , 최영진 ( Yeong-jin Choi ) , 이승국 ( Seung-kuk Lee )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 3호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 411-420 (10 pages)

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최근 환경, 과학, 사회 등 다양한 분야에서 원격 탐사를 활용한 연구가 활발해지고 있다. 원격탐사를 활용한 연구의 결과가 수치적인 결과뿐만 아니라 사회 및 과학적 문제 해결과 예방하는데 있어 중요한 역할을 하고 있다. 이 논문은 갯벌 환경을 대상으로 원격탐사 기술을 활용하여 제공되는 데이터와 각 데이터의 연관성을 말하고자 하는데 목적을 두고 있다. 원격 탐사 중 인공위성을 활용한 고해상도 데이터를 얻어 갯벌 조류로에 대한 정보를 알아보고자 한다. 침식과 퇴적, 간조, 만조 등의 원인으로 생성되는 갯벌의 조류로는 갯벌 경사에 대한 정보와 생태계에 대한 정보를 내재하고 있다. 따라서 갯벌의 전체적인 조류로를 분석하는 것은 매우 중요한 연구 중에 하나라고 볼 수 있다. 본 논문은 TanDEM-X를 통해 DEM(Digital Elevation Model, 수치표고모델)을 생성하며, DEM은 조류로를 생성하는데 가장 기본적인 데이터로 활용이 된다. 이번 연구 지역은 강화도 갯벌로 서해안 중부에 위치한 갯벌이다. 연구 결과로 생성된 조류로를 분석해보면 강화도 갯벌의 경사 방향과 조류로의 형태 등 다양한 정보를 파악 할 수 있다. 또한 갯벌의 입도분포, 경사도, 밀도도 등의 데이터와 본 연구에서 추출한 조류로와의 연관성이 높은 점을 고려하여 해당 연구의 결과가 앞으로 갯벌 연구에 DEM 데이터의 활용에 대한 중요성과 필요성이 높아지고 양질의 결과를 얻을 수 있다라는 기대를 가져본다.


Recently, research using remote sensing has been active in various fields such as environment, science, and society. The results of research using remote sensing are not only numerical results, but also play an important role in solving and preventing social and scientific problems. The purpose of this thesis is to tell the correlation between the data provided and each data by using remote sensing technology for the tidal flat environment. The purpose of this study is to obtain high-resolution data using artificial satellites during remote sensing to find out information on tidal flat currents. Tidal flats created by erosion, sedimentation, low tide, and high tide contain information about the tidal flat slope and information about the ecosystem. Therefore, it can be considered as one of the very important studies to analyze the overall tidal flow channel. This paper creates a DEM (Digital Elevation Model) through TanDEM-X, and DEM is used as the most basic data to create a tidal channel. The research area is a tidal flat located in the middle of the west coast of Ganghwado tidal flat. By analyzing the tidal channel created, various information such as the slope direction of Ganghwado tidal flat and the shape of the tidal channel can be grasped. It is expected that the results of this study will increase the importance and necessity of using DEM data for tidal flat research in the future, and that high-quality results can be obtained.

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1모형실험을 이용한 균질한 사질토 사면의 붕괴형상 분석

저자 : 송영석 ( Young-suk Song ) , 박준영 ( Joon-young Park ) , 김경수 ( Kyeong-su Kim )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 209-219 (11 pages)

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본 연구에서는 강우에 따른 사면 내 지반특성 변화와 사면붕괴 형상을 실험적으로 규명하기 위하여 인공 강우장치와 모형토조를 이용한 실내모형실험을 수행하였다. 이를 위하여 균질한 모래를 대상으로 모형 실험을 수행하였으며, 계측장치를 이용하여 강우침투에 의한 사면 내 포화양상을 조사하였다. 모형사면은 30°의 경사면에 35°의 사면경사로 조성하였고 강우강도는 50 mm/hr를 적용하였다. 토층의 깊이는 모형토조의 크기를 고려하여 35 cm로 선정하고 TDR센서는 깊이별로 설치하여 시간에 따른 지반특성 변화를 고찰하였다. 실험결과 강우 시 모형사면은 강우침투로 인하여 지표에서 지중으로, 선단부에서 정상부로 포화가 진행됨을 알 수 있다. 즉, 강우의 침투로 인하여 사면의 선단부가 먼저 포화되고 이후 지속적인 강우로 인하여 포화의 영역이 사면의 선단부로부터 정상부로 확대됨을 알 수 있다. 모형사면의 붕괴는 사면의 선단부에서부터 붕괴가 시작되어 이후 사면의 정상부로 확장되는 진행성 사면붕괴가 발생되었으며, 최종 사면붕괴시점에서 붕괴면적이 급격하게 증가하였다. 또한 활동면은 원호활동의 형태로 발생되었다. 한편, 사면 내 모관흡수력이 흙-함수특성곡선(SWCC)에서 산정된 공기함입치(AEV)에 이르게 되면 사면붕괴가 발생되는 것으로 나타났다.

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2데이터 증강 기반 회귀분석을 이용한 N치 예측

저자 : 김광명 ( Kwang Myung Kim ) , 박형준 ( Hyoung June Park ) , 이재범 ( Jae Beom Lee ) , 박찬진 ( Chan Jin Park )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 221-239 (19 pages)

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플랜트, 토목 및 건축 사업에서 말뚝 설계 시 어려움을 겪는 주된 요인은 지반 특성의 불확실성이다. 특히 표준관입시험을 통해 구한 N치가 설계 시 주요 입력값이나 짧은 입찰기간과 광범위한 구역에서 다수의 현장시험을 실시하는 것은 실제적으로 어려운 상황이다. 본 연구에서는 인공지능(AI)을 가지고 회귀분석을 적용하여 N치를 예측하는 연구를 수행하였으며, 최소한의 시추자료를 학습시킨 후 표준관입시험을 실시하지 못한 곳에서 N치를 예측하는데 그 목적이 있다. AI의 학습 성능을 높이기 위해서는 빅 데이터가 중요하며, 금회 연구 시 부족한 시추자료를 빅 데이터화 하는데 '원형증강법'을 적용하여 시추반경 2 m까지 가상 N치를 생성시키는 작업을 선행하였다. AI 모델 중 인공신경망, 의사결정 나무, 오토 머신러닝을 각각 적용하였으며 이 중 최적의 모델을 선택하였다. 최적의 모델을 선택하는 방법은 세 가지의 예측된 AI 모델 중 최소 오차값을 가지는 것이다. 이를 위해 폴란드, 인도네시아, 말레이시아에서 수행한 6개 프로젝트를 대상으로 표준관입시험의 실측N치와 AI의 예측N치를 비교하여 타당성 여부를 연구하였고, 연구 결과 AI 예측값에 대한 신뢰도가 높은 것으로 분석되었다. AI 예측값을 가지고 미시추 구간에서 지반특성을 파악 할 수 있었으며 3차원 N치 분포도를 사용하면 최적의 구조물 배치가 가능함을 확인하였다.

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3물 세척한 예천지역 화강풍화토의 입자분리와 입도분포 변화 특성

저자 : 김석주 ( Suk-joo Kim )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 241-255 (15 pages)

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본 연구에서는 예천지역의 화강풍화토에 대하여 KS F 2302의 체 분석 방법과 규정에 준하여 체분석 시험을 수행하고, 물 세척시 발생되는 흙의 입자분리와 입도분포 변화의 특성을 비교 분석하였다. 광학현미경에 의한 영상이미지 분석결과 흙입자가 물에 의해 더 작은 입자로 분리됨을 확인하였고 입도분포곡선의 변화를 5가지 지표값으로 산출한 결과 세립분(0.075 mm)의 증가량은 13.67%, 임의 입경(0.25 mm)의 증가량은 19.44%, 입도분포곡선의 최대통과율폭(BM)은 #30 체에서 21.08%가 증가되었고 입도분포곡선의 이동면적(A)은 69.28%ㆍmm로 분석되었으며 평균입경(D50)은 0.663 mm가 감소되었다. 이러한 결과는 물 세척을 수행하는 것이 세립토의 함량이 실제보다 과소평가 되는 것을 막을 수 있는 효과적인 방법임을 의미한다.

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4제주도 지역별 지하수위 변동 요인에 대한 고찰

저자 : 정지호 ( Jiho Jeong ) , 박재성 ( Jaesung Park ) , 고은희 ( Eun-hee Koh ) , 박원배 ( Won-bae Park ) , 정진아 ( Jina Jeong )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 257-270 (14 pages)

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본 연구에서는 제주도 전역에 대해 발생하고 있는 지하수위 저하 현상의 원인을 평가하기 위한 분석이 실시되었다. 이를 위해 지하수위, 강수, 지하수 이용량 시계열 자료 및 토지 이용에 대한 정보를 취득하고 이들 간의 상관성을 분석하여 지하수위 저하 원인을 파악하고자 하였다. 반응표면 분석법 및 민감도 분석법을 이용하여 지역별 강수 및 지하수 이용량 변화가 지하수위 변동에 미치는 영향력을 정량화하였으며, 획득된 영향력 지도 및 다양한 공간통계 자료를 비교 분석함으로써 지하수위 하강 원인을 분석하고, 이를 통해 지역별 지하수량 관리를 위한 방안을 고찰하였다. 분석 결과, 서부지역의 지하수위 하강률이 동부지역에 비하여 큰 것으로 나타났으며, 특히, 서부지역은 지하수 이용량이 지하수위 변동에 큰 영향력을 가지는 것으로 나타났다. 반면, 동부지역의 경우, 지하수위 변동에 대한 강수의 영향력이 크게 나타났으며, 지하수위 저하율은 상대적으로 작게 나타나고 있다. 하지만, 강수량 대비 지하수 이용량의 증가율이 서부지역에 비하여 빠르게 발생하고 있고, 동부지역의 넓은 기저 지하수대 형성 양상 및 해수 침투가 지속적으로 보고 되고 있는 점에서 미루어 보았을 때, 지하수 이용량이 증가함에 따라 지하수의 절대량은 줄어들었음에도 염수압으로 인하여 지하수위 저하가 크지 않은 것처럼 나타났을 가능성이 있는 것으로 평가되었다. 이를 종합하였을 때, 서부지역에 대한 지하수량 관리를 위해서는 강수 및 지하수 이용량에 대한 정보가 필수적으로 고려되어야 할 것으로 판단되며, 동부지역은 이 외 광역적인 수리학적 스트레스를 가할 수 있는 요소(해수면 변동, 염수-담수 경계 위치, 등)에 대한 면밀한 연구가 필요할 것으로 판단된다. 또한, 동부 및 서부지역의 지하수위의 변동 특징이 비교적 뚜렷하게 구분됨에 따라 보다 효율적 지하수량 관리를 위해 각 지역에 최적화된 관리 방안이 제시 및 적용되어야 할 것으로 판단된다.

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5Sentinel-1 영상레이더 간섭 긴밀도 영상의 레이어 병합을 활용한 남극 장보고 과학기지 주변 정착해빙 탐지

저자 : 김승희 ( Seung Hee Kim ) , 한향선 ( Hyangsun Han )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 271-280 (10 pages)

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정착해빙은 극지역 해안에 형성되는 고착된 해빙으로, 해양 생태계와 해안에 위치한 과학기지들의 운용에 큰 영향을 끼치는 중요한 인자이기 때문에 지속적인 관측이 중요하다. 본 연구에서는 6, 12, 18일의 시간 기선을 가지는 Sentinel-1 영상레이더(synthetic aperture radar, SAR) 간섭 긴밀도 영상들을 레이어 병합하여 동남극 장보고 과학기지 주변의 정착해빙을 탐지하였다. 2017년 7월부터 2018년 6월까지 총 50장의 간섭 긴밀도 영상을 제작하였으며, 이로부터 1년간의 정착해빙 면적 변화를 도출하였다. Campbell 빙하설을 기준으로 동쪽과 서쪽에서 정착해빙의 면적이 최대가 되는 시기가 상이함을 확인하였다. 이 연구를 통하여 SAR 간섭 긴밀도를 활용한 정착해빙 탐지 가능성을 확인하였으나, 생성 시간이 짧거나 부드러운 표면을 가져 작은 레이더 후방산란을 보이는 정착해빙과 Campbell 빙하설의 흐름 및 붕괴로 인해 급작스러운 움직임을 보이는 빙하설 인접 지역에서의 정착해빙이 미탐지 되는 한계점은 개선이 필요할 것으로 보인다.

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6시계열 분석을 이용한 춘천 지역 지하수관측망 수위변동 해석

저자 : 목종구 ( Jong-koo Mok ) , 장범주 ( Bum-ju Jang ) , 박유철 ( Yu-chul Park ) , 신혜수 ( Hye-soo Shin ) , 김진호 ( Jin-ho Kim ) , 송세정 ( Se-jeong Song ) , 황가영 ( Ga-young Hawng )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 281-293 (13 pages)

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본 연구는 강원도 춘천에 설치ㆍ운영 중인 지하수관측망의 지하수위 변동특성을 이해하기 위해 2009년에서 2018년까지 장기 관측된 관측망 지하수위 자료에 대하여 시계열분석은 실시하였다. 해당 관측망은 5개소로 모두 암반대수층에 설치되어 있으며, 해당 운영기관에서 주기적인 점검과 관리가 이루어지는 것으로 파악된다. 시계열분석은 자기상관함수, 스펙트럼밀도함수 그리고 교차상관함수 분석을 수행하였다.

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7중부 옥천대 월악산과 속리산 화강암의 방사성 광물 산출상태와 U-Th 지구화학

저자 : 황정 ( Jeong Hwang )

발행기관 : 대한지질공학회 간행물 : 지질공학 32권 2호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 295-310 (16 pages)

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월악산-속리산 화강암은 SiO2와 알카리(Na2O+K2O) 함량이 높고 CaO와 P2O5는 결핍된 원소 특성을 보인다. 또한 화강암의 알루미나 포화지수는 1.3 이상으로 과알루미나질 특성을 보인다. U과 Th의 평균 함량은 각각 8.3과 39.3 ppm으로서 국내 중생대 화강암 중에서 가장 높은 방사성 원소 함량을 보이며, 화강암의 세계 평균보다 약 2배 정도로 높다. 이러한 높은 방사성 원소 함량 특성은 화강암의 고분화 특성과 대륙지각 기원의 암석 성인에 기인한다. U 또는 Th을 함유하는 방사성 광물은 저어콘, 토라이트, 모나자이트, 제노타임, 퍼구소나이트, 우라니나이트 등이다. 화강암의 Th/U 비 평균값이 5.4로서 지각 평균값과 유사하다는 것은 방사성 원소의 화강암 내 분포가 지각 기원 물질의 마그마 작용에 조절되었음을 의미한다. U과 Th에 대한 Zr, Y, HREE 간의 상관관계로 보아, 방사성 원소는 저어콘이나 모나자이트보다는 주로 제노타임에 포함되어 산출되는 것으로 해석된다.

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