PURPOSES : A finite difference model considering snow melting process on porous asphalt pavement was derived on the basis of heat transfer and mass transfer theories. The derived model can be applied to predict the region where black-ice develops, as well as to predict temperature profile of pavement systems where a de-icing system is installed. In addition, the model can be used to determined the minimum energy required to melt the ice formed on the pavement. METHODS : The snow on the porous asphalt pavement, whose porosity must be considered in thermal analysis, is divided into several layers such as dry snow layer, saturated snow layer, water+pavement surface, pavement surface, and sublayer. The mass balance and heat balance equations are derived to describe conductive, convective, radiative, and latent transfer of heat and mass in each layer. The finite differential method is used to implement the derived equations, boundary conditions, and the testing method to determine the thermal properties are suggested for each layer. RESULTS: The finite differential equations that describe the icing and deicing on pavements are derived, and we have presented them in our work. The framework to develop a temperature-forecasting model is successfully created. CONCLUSIONS : We conclude by successfully creating framework for the finite difference model based on the heat and mass transfer theories. To complete implementation, laboratory tests required to be performed.

물안정동위원소를 이용하여 지하수와 강우 또는 융설이 하천에 미치는 영향을 정량적으로 분리하는 방법을 동위원소 수문분리법이라고 하며 지난 30년 동안 사용되어 왔다. 오래된 물(지하수)과 새로운 물(강우 및 융설)의 두 성분이 하천에 영향을 미치는 것으로 가정하고 새로운 물과 오래된 물의 주어진 시간동안의 동위원소를 측정하여 각각의 성분에 대한 비율을 결정할 수 있다. 본 연구에서는 동위원소 수문분리법을 수계에 적용할 때 새로운 물의 시간적인 안정동위원소분화를 고려하지 않고 새로운 물의 평균값을 이용하였을 때 계통오차가 발생함을 보였다. 이러한 표준오차의 크기는 (1) 새로운 물이 하천에 많이 기여할수록, (2) 사용된 평균값과 분화된 새로운 물의 안정동위원소 값과 차이가 클수록, 마지막으로 (3) 오래된 물과 새로운 물의 안정동위원소 값의 차이가 작을수록 커진다. 집중 호우로 유출이 증가하거나 봄철에 지면이 아직 녹지 않아 융설이 유출이 되는 경우 새로운 물이 하천에 미치는 영향이 커지게 되어 상대오차 역시 증가한다. 이러한 오차를 줄이기 위해서 각각의 새로운 물, 오래된 물, 하천의 안정동위원소를 같은 시간 간격으로 측정하여 새로운 물이 분화되는 것을 고려한 수문분리법을 수행하는 것을 고려하여야 한다.

종방향 그루빙 공법은 포장의 표면적과 타이어와의 접촉 면적을 넓혀줌으로써, 마찰에너지에 의해 결빙된 구간을 빨리 녹여주고, 차량의 주행성을 증가시키는 역할을 한다. 뿐만 아니라 요철이 있는 노면과 차량간의 충격 에너지, 제설 작업 시 살포된 염화칼슘의 잔류효과로 인하여 해빙 효율을 더 높일 수 있다(노성렬 외 2005; 김광우 외 2003). 본 연구에서는 폐비닐골재 혼합 아스팔트포장에 그루빙 공법을 적용하였을 때, 융설효과가 증진되는지를 확인하기 위한 현장실험을 실시하였다. 시험 시공은 총 4구간(일반 아스팔트, 일반 아스팔트 + 그루빙, 폐비닐골재 혼합 아스팔트, 폐비닐골재 혼합 아스팔트 + 그루빙)을 덧씌우기 형태로 시공하였다. 그루빙 공법은 배수성 향상, 결빙 억제 및 미끄럼 저항성 향상을 위한 설치 규격인 9mm(폭) × 6mm(깊이) × 60mm (간격 : CTC)을 적용하였다. 현장의 기온이 -3℃일 때 4cm 두께로 동일하게 인공눈을 포설하였고, 차량 통과 횟수 20, 100, 200, 400회 간격으로 적설 높이를 측정하여 융설효과를 정량적으로 비교하였다. 현장실험 결과, 융설효과는 그림 1과 같이 폐비닐+그루빙 구간, 폐비닐 구간, 일반+그루빙 구간, 그리고 일반 아스팔트 구간 순으로 뛰어난 것으로 나타났다. 이를 통해 융설효과에 영향을 미치는 폐비닐골재와 그루빙 두 인자를 비교하였을 때, 폐비닐골재의 기여도가 그루빙보다 큰 것으로 파악되었다. 또한 동일한 포장재료가 사용된 경우는 그루빙을 설치하였을 때 융설효과가 더 우수한 것으로 확인되었다. 차량주행횟수에 따른 융설효과를 비교하였을 경우 초기(100회 미만)에는 각 구간별 융설효과가 큰 차이를 보이지 않았지만, 주행횟수가 100회를 초과하면서 차이를 보이기 시작하였으며, 주행횟수가 200회일 때 가장 큰 차이를 보였다. 이는 주행횟수가 적은 초기에는 차량하부의 열과 포장의 마찰에너지가 포장 내부에 축적되는 과정으로, 융설에 미치는 영향이 미비하였지만, 에너지가 축적된 이후(주행횟수 100회 이상)에는 지속적인 차량주행으로 공급된 에너지가 폐비닐골재의 단열 및 보온 효과로 인하여 급격한 융설이 진행된 것으로 판단되었다.

최근 융설포장용 화학용 제설제가 콘크리트 포장 및 구조물에 좋지 않은 영향을 미치고 있으며, 환경적으로 좋지 못하여 친환경 융설제 개발 및 융설에 효율에 높은 아스팔트 포장 개발에 노력을 기울이고 있 다. 일반적으로 융설용 아스팔트 포장은 지열이나 태양열을 이용하여 물을 뜨겁게 한 다음 눈을 제거하는 방식으로 이를 효율적으로 수행하기 위해서는 열전달율이 좋은 포장이 효율적이다. 본 연구에서는 융설용 아스팔트 혼합물 재료개발을 위하여 그라파이트를 습식과 건식 두방법을 이용하여 아스팔트 혼합물에 첨가하였다. 습식에 사용하는 아스팔트의 소성변형과 피로균열 저항성을 평가하기 위하여 Dynamic Shear Rheometer와 Bending Beam Rheometer를 이용하여 아스팔트 시험을 하였다. 습식과 건식으로 아스팔트 혼합물 시료를 만들어 아스팔트 혼합물의 전도율을 측정하였으며, 인장강도를 측정하였다. 1차원 열전달 이론에 근거하여 아스팔트 혼합물의 융설을 모사하였다. 전도율 측정결과 그라파이트 함량이 증가할수록 전도율은 증가하였으며, 습식이 더 전도율 상승효과가 좋은 것으로 나타났다.

PURPOSES : This study aims to investigate the snow-melt effects of an underground electric heater's snow-melt system via a field performance test, for evaluating the suitability of the system for use on a concrete pavement. The study also investigates the effectiveness of dynamic measures for clearing snow after snowfall events. METHODS : In order to check the field applicability, in November 2010, specimens were prepared from materials used for constructing concrete pavements, and underground electric heating meshes (HOT-mesh) were buried at depths of 50 mm and 100 mm at the site of the Incheon International Airport Construction Research Institute. Further, an automatic heating control system, including a motion sensor and pavement-temperature-controlled sensor, were installed at the site; the former sensor was intended for determining snow-melt effects of the heating control system for different snowfall intensities. Pavement snow-melt effects on snowy days from December 2010 to January 2011 were examined by managing the electric heating meshes and the heating control system. In addition, data on pavement temperature changes resulting from the use of the heating meshes and heating control system and on the dependence of the correlation between the outdoor air temperature and the time taken for the required temperature rise on the depth of the heating meshes were collected and analyzed. RESULTS : The effects of the heating control system's preheat temperature and the hot meshes buried at depths of 50 mm and 100 mm on the melting of snow for snowfalls of different intensities have been verified. From the study of the time taken for the specimen's surface temperature to increase from the preheat temperature (0℃) to the reference temperature (5~8℃) for different snowfall intensities, the correlation between the burial depth and outdoor air temperature has been determined to be as follows: Time=15.10+1.141Depth-6.465Temp CONCLUSIONS : The following measures are suggested. For the effective use of the electric heating mesh, it should be located under a slab it may be put to practical use by positioning it under a slab. From the management aspect, the heating control system should be adjusted according to weather conditions, that is, the snowfall intensity.

융설액 분사 시스템은 강설이 예상되거나 진행 중인 상황에서 즉시 대응이 가능하며, 강설 초기에 효율적인 처리로 강설로 인해 발생 가능한 교통사고와 교통 지정체를 감소시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 시스템의 설치비용이 고가이고, 설치되는 장비의 종류에 따라 운영 및 유지관리 비용이 지속적으로 소요되기 때문에 모든 도로 구간에 설치하는 것은 현실적으로 불가능하다. 최근 국내에서는 결빙 위험 구간을 파악할 수 있는 프로그램들이 개발되어 턴키 및 대안 설계에 활용되고 있다. 그러나 프로그램 개발 업체들마다 분석 방식이 상이하고 객관적인 기준이 없는 실정이다. 이에 따라 융설시스템 적용구간에 대한 기준 마련도 시급하다고 볼 수 있다. 본 연구에서는 선형, 기상조건, 일조조건 등을 다양한 도로 조건을 정량화하여 어떤 구간에 우선적으로 융설시스템을 적용하여야 하는지 판단할 수 있는 기준을 제시한다. 이를 위해 국내 지역별 기상 조사, 지형지물에 의해 음지 발생 여부 분석, 선형과 미끄럼 저항성을 고려한 차량 시뮬레이션 등을 수행하고 이론적 검토를 통해 설치 기준 방법론을 정립하는데 중점을 둔다.

The snow melting system by electric heating wires which is adopted in this research is a part of road facilities to keep surface temperature of the road higher than freezing point of water for melting the snow accumulated on it. The electric heating wires are buried under paved road at a certain depth and operated automatically and manually. Design theory, amount of heating, and installation standard vary according to economic situation, weather condition, installation place and each country applying the system. A main purpose of this study is figuring out the appropriate range of required heat capacity and installation depth and pitch for solving snowdrifts and freezing problems with minimum electric power consumption. This study was performed under the ambient air temperature(-2℃, -5℃), the pitches of the electric heating wires(200 mm, 300 mm), heating value(250 W/m2, 300 W/m2, 350 W/m2).

동절기 도로 유지관리는 일반적으로 제설활동을 의미하며 제설활동에는 도구를 사용하여 물리적으로 눈을 제거하는 방법과 융설제를 사용하여 화학적으로 눈을 제거하는 방법 이 포함된다. 융설제를 사용하여 화학적으로 눈을 제거 할 때, 융설제를 과도하게 사용하면 환경문제와 예산낭비가 생길 수 있고, 융설제를 적게 사용하면 그 성능을 충분히 낼 수 없으므로 얼마나 사용해야 하는지는 중요한 문제이다. 본 연구에서는 실내 및 현장 실험을 통해 제설제의 성능을 평가하고 이를 바탕으로 도로 제설작업시 적정 융설제 살포량을 제안하였다.

토양온도는 비점오염과 관련된 수문학적 및 생지화학적 과정에 영향을 주는 중요한 물리적 환경인자 중 하나이다. 이 연구에서는 분포형 유역모델인 CAMEL(Chemicals, Agricultural Management and Erosion Losses)의 겨울철 토양온도 모의성능을 개선하기 위해서 융설과 토양 동결-융해 모델을 개발하였으며, 경기도 여주에 위치한 시험유역의 4개 지점에서 3개월 동안 관측한 토양온도 자료를 사용하여 모델을 보‧검정하였다. 모의 결과, 표층 토양온도에 대해서는 모델이 토양온도의 시계열 변화를 비교적 잘 재현하는 반면(R2 0.71～0.95, RMSE 0.89～1.49℃), 하부토양층 온도에 대해서는 경우에 따라 모델의 예측오차가 다소 크게 나타났는데(R2 0.51～0.97, RMSE 0.51～5.08℃), 이것은 모델에서 토양 깊이별 토성을 동일한 것으로 가정한 것이 주요 원인인 것으로 판단된다. 한편, 개발된 모델은 융설에 의한 단열효과와 토양 동결-융해 과정에서 유입 또는 방출되는 잠열흐름의 영향으로 토양온도의 진폭이 감소하는 현상을 잘 모의하고 있다. 비록 모델 구조의 한계와 자료의 부족으로 토양온도에 대한 다소의 예측오차가 발생하였지만, 개발된 토양온도 모델은 시험유역의 토지이용 및 지형에 따른 토양온도와 적설상당수량의 시공간적 분포를 합리적으로 잘 모의하는 것으로 사료된다.

본 연구는 충주댐 유역을 대상으로 SLURP 모형에서 RS, GIS를 이용한 융설매개변수 적용 및 영향을 평가하고자 한다. 모형의 음설 관련 매개변수 준비를 위해 3 set (1998-1999, 2000-2001, 2001-2002)의 NOAA AVHRR 위성영상을 분석하였다. 적설분포면적은 채널 1번, 3번, 4번을 이용하여 추출하였고, 적설심은 지상기상관측소의 적설심 자료를 이용하여 공간적으로 내삽하여 추출하였다. 융설 매개변수와 DEM, 토지피복도

융설 모형을 이용하여 융설 기간 동안의 하천유출량을 모의하기 위해서는 융설 관련 매개변수의 정립이 반드시 필요하다. 우리나라의 경우 관측 자료의 부족으로 인하여 적설분포면적, 적설심, 적설분포면적 감소곡선과 같은 융설 관련 매개변수의 추출이 불가능하였다. 본 연구에서는 1997년부터 2003년까지의 겨울철(11월-4월) NOAA/AVHRR 위성영상을 이용하여 한반도의 적설분포도를 추출하고 기상청의 69개소 유인지상기상관측소의 기상자료 중 최심적설심 자료

본 연구는 준 분포형 장기유출모형인 SWAT모형을 이용하여 융설모의에 따른 유출 및 수문성분의 영향을 분석하고자 하는데 그 목적이 있다. 대상유역으로는 충주댐 유역을 선정하였으며 융설 매개변수를 산정하였다. 충주댐지점에서의 관측유량과 융설모의 전후의 모의유량을 비교한 결과 융설모의를 수행한 유출거동이 관측치와 유사하게 모의되었으며, 특히 3, 4월에 융설 영향이 큰 것으로 나타났다. 상류유역 2개 지점에 대해서도 유사한 결과를 보였다. 또한, 융설 모의

쌍천 유역의 강수량과 지하수위의 관계를 분석한 결과 융설 효과를 확인하였고 갈수기에 지하수위가 현저히 저하됨을 확인하였다. 지하댐 운영을 위해 개발된 Groundwater dam Operation Index(GOI)는 이동평균값을 사용하여 상용 로그값을 취한 것으로 지하수위와의 상관관계를 분석하여 비교적 높은 상관관계가 있을 시 지하댐 운영지표로 사용하는데 목적을 두고 개발되었다. 그러나 유역별, 자료별로 이동평균기간이 다를 수 있기 때문에 여러 이동평

적설 및 융설모의를 포함하여 소양강댐과 충주댐에 대한 유출모의를 수행하였다. 사용한 모의모형은 탱크모형의 수정 형태로서 직렬 3단 탱크와 맥동 응답함수로 이루어져 있다. 매개변수의 추정에는 컴플렉스 혼합진화 (SCE-UA) 전역최적화 기법을 사용하였다. 적설 및 융설모의를 위하여 유역을 고도별로 4개 영역으로 구분하였으며 고도에 따른 기온감률은 0.6/100m로 하였다. 모의 결과 12∼2월 사이에 이 지역에 내리는 강수는 대부분 눈으로 쌓여 있다가3∼

본 연구의 목적은 융설모형을 국내에 도입하고 이를 강우-유출모형과 결합하여 우리나라 북부 산간지방의 장기 유출해석을 위한 융설의 영향을 고찰하는데 있다. 선택된 모형은 미국 국립기상청의 온도지수 융설모형이며, 이를 유연면적이 1,059.6 인 내린천 유역에 적용.검토하였다. 모형에 의해서 계산된 강설의 지역적 분포에 대한 시간적 변동성은 인제 측후소에서 관측된 강설량의 변동성과 잘 일치하는 것으로 나타났다. 또한 모형에 의해서 계산된 토양수분 및 하천유