본 연구에서는 확대머리철근이 정착된 접합부에서 측면파열파괴가 일어날 때 피복두께가 미치는 영향에 대해서 연구하였다. 인장응력을 받는 철근에 확대머리철근을 사용하는 것을 기계적정착 이라고 한다. 확대머리철근을 사용함으로서 지압판에 지압응력이 작용하며, 지압응력이 철근의 부착응력과 같이 인장응력에 저항하므로 짧은 정착길이를 가능하게 하며, 정착길이가 제한되는 접합부에 유용하게 사용된다. 기계적정착은 기존의 정착과 달리 지압판에 작용하는 지압응력에 의해서 측면파열파괴가 일어난다. 측면파열파괴는 철근이 충분한 피복두께를 충족하지 못하면 발생하는 경향을 보인다. Furche의 논문에 의하면 측면파열파괴강도는 철근의 피복두께, 지압판의 지압면적, 콘크리트의 인장응력에 비례하는 것을 볼 수 있다. 이를 통해서 기존의 ACI 기준에서는 기계적정착의 피복두께를 2db 이상으로 정하였는데, 실험에 의하면, 구경이 큰 철근을 기계적정착에 사용하였을 경우 피복두께가 2db 이상인 경우에도 측면파열파괴가 일어나는 경우를 보인다. 이와 같은 경우에 철근의 직경이 제한될 필요가 있으며, 철근의 직경과 피복두께에 상관관계에 관한 연구가 필요하다.

본 연구에서는 FRP로 보강된 장방형 철근콘크리트 기둥의 구속효과에 미치는 형상계수의 영향력 평가를 수행하였다. Lam and Teng의 연구결과를 바탕으로, FRP 종류를 구분하고, 단면형태에 따라 총 150여개의 철근콘크리트 기둥 실험 데이터를 분석하였다. 분석 결과, 단면의 형상계수가 구속효과에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, FRP로 보강된 장방형 철근콘크리트 기둥은 보강되지 않은 철근콘크리트기둥에 비하여 구속효과가 28%에서 67%까지 증가되는 결과를 나타냈다. 또한, 정방형 형태는 장방형 형태에 비하여 약 20% 정도 증가되는 구속효과가 나타남을 확인할 수 있었다. 현재 FRP 보강에 대한 구속효과 산정식은 매우 복잡한 형태를 보이고 있으며, 실무에 적용하기 어려운 실정이다. 이에 본 연구에서는 분석한 결과를 이용하여, 간단한 구속효과 산정식을 제안하였다.

도시화에 따른 불투수면적의 증가는 지표유출의 증가 및 도달시간의 감소를 야기함으로써 기후변화와 맞물려 도심지 내에서의 홍수피해를 가중시키고 있다. 실제 이러한 홍수피해의 대부분은 우수관거를 통한 내수침수 현상으로 이어지고 있으며, 실제 도심지에서 발생하고 있는 자연재해의 대부분을 차지하고 있다. 이러한 피해를 저감시키기 위해서는 침수에 의한 피해지역 정보를 사전에 분석하고 주요 문제점을 고려한 우수관거시스템의 설계분석이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 도시유출 해석모형인 SWMM(Storm Water Management Model)을 바탕으로 서울시 내 송파구 일부 유역을 적용하여 실제 우수관거시스템의 설계안에 따른 적정 통수능 분석을 실시하였다. 적용된 유역의 면적은 약 16.97ha, 32개 소유역으로 각 설계안 도출에 따른 적정 통수능의 비교를 위해 20년 빈도의 150분 임계지속시간의 설계강우를 대표 적용함으로써 비교･분석을 실시하였다. 본 연구에서는 합리적인 유로를 선정하기 위한 주요 착안점으로 관망의 설계시 지표의 경사가 역 경사를 갖지 않도록 하였으며, 관거의 연결방향을 고려함으로써 해당 유역면적이 적절히 분배되도록 설계하였다. 또한 관의 최소 동결깊이를 유지하며, 허용유속을 고려한 시스템의 적정 통수능을 만족시키도록 설계하였다. 최종적으로 적정 규모의 유수지 및 빗물펌프장 배치를 통해 단위유역의 우수관거시스템 설계에 있어 상대적인 침수위험성을 저감시키는 방안에 대해 분석하였다. 다만, 본 연구에서 고려한 방법들 이외에도 침수유발에 기인하는 주요 문제점들에 대한 면밀한 검토가 필요하나 해당 연구결과에 따른 다양한 대안을 통해 기초 대책수립에 도움이 될 것으로 기대된다.

광주호 유역의 1961년부터 2013년까지의 일강우량, 1시간 강우량의 변화추세를 분석해본 결과 일강우량은 변화가 거의 없는 반면 1시간 강우량은 증가하는 추세로 연간 강우량 및 시공간적 집중강우가 증가함으로써 홍수량이 증가하는 것을 볼 수 있다. 광주호는 전라남도 담양군 고서면 분향리에 위치한 1976년에 준공된 저수지로서 고서면 분향리 등 2,338ha의 수혜면적에 농업용수를 공급해왔는데, 광주댐 부근인 담양군 고서면의 농업용수를 1980년부터 2009년까지 분석해본 결과 2002년부터 급격히 농업용수 이용량이 급격히 감소하고 있는 것으로 나타났다. 본 설계에서는 담양군 고서면의 1980년부터 2001년까지 농업용수 이용량은 평균 1355.7만m3, 2002년부터 2009년까지 농업용수 이용량은 평균 795.0만m3으로 2002년부터 급격히 감소하는 농업용수 이용량으로 인한 무효방류량을 저수지 주변과 하류하천의 수질 및 환경개선을 위해 산림공원을 조성하려는 것이고 1시간 강우량이 증가하는 추세로 연간 강우량 및 시공간적 집중강우가 증가함으로써 홍수량 증가에 따른 치수안전대책 수립을 목적으로 한다.

국민소득이 증가하며 안전하고 편안한 도로에 대한 요구는 증가하고 있으나, 도로 주변의 토지수용의 어려움 등 제반여건에 따라 도로를 위한 공간의 확보는 어려운 실정이다. 동신대학교 운동장 뒤편의 율정길의 경우 협소한 도로로 인하여 주민 이동이 불편하며, 호우시 도로변의 좁은 개천이 범람할 위험이 상존하고 있는 지역이다. 본 연구에서는 율정길변의 개천을 확장 및 복개하여 치수안전성과 이동 편이성을 확보하고자 하였다. 개천의 너비, 토지 수용의 어려움, 도로 확장 가능성, 우천시 통수능 등을 고려하여 암거형태를 선택하였으며, 암거 구조물의 자중과 토압조건, 차량 이동에 따른 활화중과 기타 설계 고려사항 등을 반영하여 최적의 단면을 가지는 암거를 설계하였다. 이를 통하여 평균 폭 4m이하의 율정길을 폭 8m의 왕복 2차선 도로로 확장할 수 있었다. 본 설계의 결과로 최소한의 비용으로 율정길 통행의 편이성과 치수안전성이 개선될 것으로 판단된다.

소득수준이 향상되며 라이프스타일이 급격하게 변하게 되며, 편안하고 여유로운 공간 및 공간활용에 대한 요구가 증가하고 있다. 동신대학교 간호학관의 경우 표고가 2m 이상 낮은 지방도 831호선과 인접하고 있어 공간이 비효율적으로 활용되고 있으며, 이로 인하여 학생 휴게공간의 부족, 경관 악화 등이 문제가 되고 있다. 이에 본 연구에서는 간호학관과 지방도 831호선 사이에 기존의 석축을 제거하고 옹벽을 설치하여 안전성을 증대시키고 휴식 공간을 확보하고자 하였다. 재료별 단위중량, 기초지반의 토질조건, 작용하중, 내진설계, 옹벽의 안전조건, 옹벽 형식별 장단점 및 적용조건과 기타 설계고려사항 등을 반영하여 최적의 단면을 가지는 역T형 옹벽을 설계하였으며, 폭 4m, 길이 80m, 면적 320㎡의 휴게공간을 창출할 수 있었다. 본 설계의 결과로 더욱 효율적인 공간활용이 가능할 것으로 판단되며, 학생들의 학교생활에 대한 만족도가 향상될 것으로 판단된다. 또한 도로에서 학교를 바라보는 경관이 개선되어 학교 이미지 개선에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

Soil Moisture Ocean Salinity (SMOS) 위성은 토양수분을 관측하는 위성 최초로 L-band 대역 (1.4 GHz)의 밝기온도를 관측하여 토양수분을 산정한다. 2012년 발사된 이후, 밝기온도를 통해 토양수분을 산정하는 복원 알고리즘에 대한 연구와 이에 대한 평가 및 검증이 국/내외에서 활발하게 이루어지고 있다. 특히, L-band를 이용한 토양수분 산정하는 알고리즘인 L-band Microwave Emission of the Biosphere (L-MEB) model의 정확도에 대한 연구는 매우 중요한 의미를 갖는다. 왜냐하면 L-band의 Radio Frequency Interferences (RFI)의 심각한 영향으로 세계 특정 지역에서 부정확한 토양수분의 산출과, 잘못된 밝기온도를 제공하기 때문이다. 특히 한국의 경우, 2012년 김해와 함평에서 토양수분의 최대 수득률인 43%를 나타내었으며, 이는 타 위성과 비교했을 때 매우 저조한 수치이다. 또한 지점 토양수분과의 평균 R2 값은 0.06, 보정 후 0.22로 매우 저조한 수치를 나타내었다. 이에따라 향후 연구는, 한반도에서의 SMOS 위성의 부정확한 토양수분 값의 원인을 다방면에서 분석할 계획이다. 타 인공위성들의, 같은 토질에서의 같은 토양수분을 갖는 지점의 값과, 그 지점들의 SMOS 산출 값을 비교하고, 미세먼지가 SMOS 토양수분 산출에 미치는 영향을 위성자료의 Aerosol Optical Depth(AOD)를 이용하여 분석할 계획이다.

인공습지는 습지의 수자원 확보 및 홍수제어, 생태서식처, 조경 및 레크레이션, 기후조절, 수질정화 및 환경교육 등의 기능을 목적으로 조성한 습지를 의미한다. 인공습지는 고유의 물순환, 생태, 자연정화, 경관, 심미적 기능 등의 융합적 기능에 의하여 복잡하고 다양한 문제해결에 적당한 기술로 평가받고 있으며, 선진국에서는 이러한 인공습지가 도시화, 기후변화 및 생활수준 향상으로 인한 홍수와 가뭄, 하천생태계 변화, 수질오염과 같은 문제를 해결하는 방안으로 제시되고 있다(환경부, 2014). 이와 같이 여러 목적으로 인공습지가 많이 조성되고 있는데, 특정 기능을 목적으로 인공습지가 조성된다 하더라도 인공적 생태계가 조성되는 습지의 특성상 융복합 기능을 갖게 된다. 인공습지 조성 시에는 특정 목적만이 아닌 다양한 효과에 대한 통합적 분석이 필요하지만, 한 가지 목적에 초점을 맞추는 게 대부분이다. 따라서 본 연구에서는 하천변 인공습지 조성 목적 중 홍수 저감 및 수질개선 효과를 함께 분석하고자 한다. 홍수 저감효과의 경우 동일한 홍수량을 홍수위 산정 모형인 HEC-RAS모형을 이용하여 저류지와 식생수로의 하도를 입력하여 모의하였으며, 수질모형인 QUAL2E모형에 동일한 인공습지를 적용하였을 때의 오염부하량 삭감량을 고려한 시나리오를 적용하여 수질개선효과를 분석하였다. 이와 같이 인공습지를 조성하였을 때의 다양한 효과들을 예측하여 습지의 총체적인 이익을 정량화할 수 있다면 수 있다면 다목적 인공습지를 적재적소에 더욱 효율적으로 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

도시화의 급격한 변화로 인한 불투수층의 증가는 도시 내의 강우유출수를 아무런 처리 없이 직접 도시 내에 유출되어 홍수, 첨두유량 증가 등의 문제점을 야기 시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 미국, 유럽, 우리나라 등 많은 국가에서 개발 전 자연이 가지고 있던 수문학적 기능을 최대한 유지하면서 개발 후 발생되는 비점오염물질을 효율적으로 관리하는 저영향 개발 기술을 도입하고 있다. 따라서 본 연구에서는 도시지역 물순환 관리 및 비점오염물질 저감에 기여하고자 저류와 침투가 가능한 식생체류지를 개발 및 평가하고자 수행되었다. 본 연구는 식생체류지의 물순환 및 비점오염물질 저감 능력을 평가하기 위하여 공주대학교 내 주차장에 설치된 식생체류지의 모니터링을 수행하였다. 모니터링한 수질시료는 수질오염공정시험법에 준하여 입자상물질, 유기물, 영양물질 및 중금속에 대한 분석을 수행하였다. 또한 첨두유량 발생시간 및 지체시간, 첨두유량 저감 및 물수지를 산정하여 물순환 효과를 분석하였다. 식생체류지 시설의 모니터링은 2013년 11월부터 현재까지 총 11회가 수행되었으며 모니터링 결과, 강우유출수의 발생시간은 식생체류지를 적용하기 전에 비하여 약 40min 지체되는 것으로 나타났다. 또한 첨두유량의 발생 시간은 시설 적용 전에 비하여 약 80min 이후에 발생하는 것으로 분석되었으며, 첨두유량은 약 0.3m3/min 저감되는 것으로 나타났다. 물수지 산정 결과, 시설 내 저류 및 침투되는 양은 90%로 높은 물순환 효과를 나타낸 것으로 분석 되었다. 비점오염물질 저감효율을 산정한 결과, 모든 오염물질에서 90% 이상으로 높은 저감효율을 나타내는 것으로 분석되었다. 이는 여재부에서 일어나는 오염물질 저감 기작이 효과적으로 작용되는 것으로 판단된다.

습지의 훼손과 파괴에 따른 피해가 증가함에 따라 습지의 기능과 중요성을 인식하고 습지 보존과 보호를 위한 노력이 진행되고 있다. 특히, 하도습지는 인간의 생활과 밀접한 관련이 있기 때문에 적절한 관리방안이 수립될 필요가 있다. 합리적인 습지 관리방안을 마련하기 위해서는 습지가 가진 특성과 기능을 고려해야 하며, 이를 위해서는 습지가 수행하고 있는 기능을 먼저 파악할 필요가 있다. 습지 기능평가 방법 중 수리·수문/지형/생태학적 측면을 고려한 HGM(Hydrogeomorphic) 방법이 최근에 많이 사용되고 있다. 그러나 이 방법은 대상습지가 기준습지보다 기능이 우수할 경우 오히려 기능지수가 낮게 산정되는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하고, 시간이 지남에 따라 변화하는 습지의 기능을 파악하여 습지 관리방안 수립에 활용하고자 수정 HGM 방법을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 수정 수문지형학적 방법을 임진강 하도습지에 적용하여 기능평가를 수행한 결과, 임진강 하도습지는 우포늪과 거의 유사한 수준의 기능을 수행하는 것으로 평가되었으며, 이는 향후 다른 하도습지의 기능평가 수행 시 기준습지 선정에도 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 보다 정확한 기능평가를 수행하기 위해서는 기초자료에 대한 중장기적인 모니터링을 통한 자료구축이 필요하며, 이와 더불어 주기적인 기능평가가 수행된다면 하도습지의 관리와 보존방안을 수립하는 데에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 전력·통신 시설에 대한 화산재 취약도를 평가하였다. 해당 사회기반시설에 대한 한계상태는 전력시설의 섬락과 통신장애의 발생으로 설정하였다. 화산재 취약도를 평가하기 위하여 임의의 화산재 퇴적두께와 전력·통신 시설물 저항 성능의 통계치로부터 한계상태를 산정할 수 있는 몬테카를로 모사(Monte Carlo Simulation)모형이 개발되었다. 본 방법론을 적용하여 전력시설 3종과 통신시설 2종의 화산재 취약도가 평가되었으며, 평가된 화산재 취약도는 대수정규누적분포함수(Lognormal Cumulative Distribution Function)의 모수 형태로 데이터베이스화되었다. 본 연구에서 평가된 전력·통신 시설의 화산재 취약도는 향후 백두산 분화로 발생할 수 있는 화산재 퇴적피해를 대비한 국내 사회기반시설의 위험도 평가 시 활용될 계획이다.

2002년 이후 백두산 화산 폭발에 대한 가능성이 높아지면서 언론을 비롯해 국민들의 관심이 집중되고 있다. 이는 백두산 주변지역의 지진 횟수의 증가로 인해 주변 지형이 융기하고 있는 등, 분화의 가능성이 점차적으로 증가하고 있기 때문이다. 백두산이 분화할 경우, 비래해 오는 화산재는 활발한 경제활동이 이뤄지고 있는 동북아시아 지역에 막대한 피해를 초래할 것으로 예상된다. 따라서, 화산재로 인한 국가적 손실을 최소화하기 위한 낙하 화산재 활용 기술의 개발이 절실한 실정이다. 본 연구는 화산분출물을 주요 골재로 활용한 친환경적 수질정화용 블록 개발을 위한 것으로 수질정화 기능성 유용미생물의 오염물질에 대한 생물학적 분해효과를 분석하고, 유용미생물을 블록에 효과적으로 정착하기 위한 중성화 방안 및 블록의 수질정화특성을 분석하였다. 본 연구를 통해 얻어진 결과물은 향후 수질정화용 블록의 실용화를 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 전망된다.

습지는 다양한 생물종의 서식지를 제공하고 있다. 특히 습지 생태계는 어느 생태계보다 생산성이 높다. 습지는 물과 영양분이 충분하기 때문에 식물이 서식하기 좋을 것 같지만 실제적으로 습지에서는 잦은 수위변동이 발생하므로 습지에서 식물은 생리적으로 가혹한 환경에 처해 있다고 할 수 있다. 이를 통해 습지 식물은 수위의 영향을 많이 받는다고 할 수 있다. 따라서 습지 조성 및 관리에 있어 습지 식물의 서식환경을 분석하는 것이 필요하며, 이를 위해서는 습지의 식물은 수문과 연계분석하여 습지 식물종의 특징과 최적의 생육환경과의 관계를 규명할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 자연생태계가 잘 발달되어 있어 식물 군락이 잘 발달되어 있는 남한강의 비내섬 습지에 대해 유황분석을 수행하였고, 유황에 따른 유량을 모의하였다. 모의된 유량과 HEC-RAS 모형을 이용하여 유황별 홍수위를 산정하였다. 또한 RAS Mapper를 이용하여 침수심과 침수구역을 모의하고, 이를 통해 여러 생물군 중 침수심에 영향을 많이 받는 식물의 서식환경을 분석하였다. 분석 결과, 버드나무군락은 침수가 발생하지 않는 지역 및 0~0.8m의 침수심, 물억새군락은 침수가 발생하지 않는 지역 및 0~0.4m의 침수심, 쑥-망초군락과 달뿌리풀군락은 0~0.4m의 침수심, 그리고 환삼덩굴군락은 0~0.8m의 침수심이 발생하는 지역에서 서식하는 것으로 분석되었다. 본 연구는 유황에 따른 침수심에 대한 식생서식환경을 분석한 것으로 식생을 고려한 인공습지 조성이나 하천설계에 있어 기초적인 자료가 될 것으로 기대되며 보다 더 정확한 연구를 위해서는 장기모니터링을 통한 식생 자료의 축적 및 더 효과적인 수위-식생 연계분석 방법론에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

경제성장을 위한 도시화 및 불투수면의 증가는 자연적인 물순환 체계를 변화시켰으며, 강우시 첨두유량 증가, 발생 시간 단축, 지하 침투량 감소 및 지표수 유출량 증가 등의 수문학적 문제 발생의 원인이 되고 있다. 이에 환경부에서는 기존의 한정된 수자원을 더욱 효율적으로 관리하고 이용하고자 LID/GSI 기법을 통한 강우유출수 관리 방법을 도입하였다. 지붕유출수의 경우, 오염물질 농도가 도로 및 주차장에 비하여 낮게 나타나기 때문에 LID 시설을 통한 처리 후 저류 및 지하 침투를 통한 자연적인 물순환 체계의 재현 혹은 조경, 청소 용수 등으로 이용이 가능할 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 지붕유출수 관리를 위한 LID 시설의 운영 및 처리효율 평가를 통하여 도시내 물순환 체계 구축과 물의 재이용을 도모하고자 수행하였다. 본 연구를 수행하기 위한 LID시설은 침투화분으로서 공주대학교 천안캠퍼스내 조경공간에 설치하였다. 침투화분의 규모는 1.6×1.5(A×D, m2×m)이며, 시설은 강우시 지붕유출수가 직접 유입되는 자갈부와 식생이 식재된 토양층(상부)으로 나뉘어져있으며, 하부에는 모래와 자갈이 충진 되어있다. 시설 하단에는 시설로 유입된 강우유출수를 지하로 침투시키기 위한 지름 10 cm의 침투구멍이 존재한다. 모니터링은 포장지역의 강우유출수 특성을 고려한 수질모니터링 방법으로 수행되었으며 채취된 시료는 입자상물질, 유기물질, 영양염류 및 중금속(Total Pb, Total Cu, Total Zn) 항목에 대하여 수질오염공정시험법에 의해 분석을 실시하였다. 모니터링 및 수질 분석 결과를 토대로 시설 적용 전과 후의 수문학적, 환경적 분석을 수행하였다. 시설의 효율 평가를 위한 강우시 모니터링은 2013년 11월부터 2014년 9월까지 총 12회가 수행되었다. 모니터링이 수행된 대부분의 강우사상은 10 mm 이하의 소규모 강우로 평균 강우량은 8.8±6.7 mm로 나타났다. 침투화분 설치 후의 수문학적 분석 결과, 침투화분을 통하여 지붕유출수의 유출을 약 3시간 정도 지체 시키는 것으로 나타났으며 시설로 유입된 양의 최소 17%에서 최대 100%, 평균적으로 79% 정도 시설 내 저류 및 침투를 통한 유출시간 지체와 유출량 저감 효과를 보였다. 수질시료 분석결과를 토대로 모니터링 기간 동안 집수구역에서 발생된 오염물질의 처리효율을 분석한 결과, 입자상 물질의 경우 평균적으로 76%, 유기물질의 경우 94%, 영양염류는 86~96% 및 중금속의 경우 93% 처리되는 것으로 나타났다.

본 연구는 강우 시 발생하는 비점오염물질 중 인과 총 부유성 고형물 분석을 통해 혼합 토지이용에 따른 비점오염 배출 특성을 비교분석하였다. 경기도 용인시 금학천 유역내의 도시지역, 농업우세지역, 혼합토지이용지역, 택지개발지역을 대표하는 총 4개의 소유역 말단에서 강우유출수를 모니터링 하였다. 연구 결과 불투수층이 많은 도시지역은 강우초기에 초기유출현상이 뚜렷하게 발생되었고 다른 지역에 비해 용존성 인의 비가 약 40%정도 높았다. 농업우세지역과 혼합토지이용지역, 택지개발지역은 대부분 인이 고형물에 부착되어 배출되는 입자성 인의 형태를 보였으며, 도시지역과 달리 첨두유량이 발생하는 강우 중기에 가장 높은 농도의 오염물질(TP 및 TSS)이 배출되었다. 모든 모니터링 지점에서 TSS와 TP 농도간 높은 상관성을 나타내고 있어 TP의 배출 제어를 위해서는 TSS의 적절한 제어가 매우 중요함을 알 수 있었다. 특히 택지개발지의 경우 타 토지이용지역에 비해 다량의 토사침식에 의하여 높은 TP 배출부하가 야기될 수도 있음을 예상할 수 있었다.

보는 하천의 대표적 횡단구조물로써 보 상·하류의 낙폭으로 인해 발생하는 유속을 적절히 감세하지 못할 경우 하류하상에 피해를 야기할 수 있다. 이에 보의 설치위치 및 규모에 따른 적절한 감세시설의 설치가 필수적이다. 본 연구에서는 다기능 보 하류의 세굴현상에 대한 해결책으로 ‘Hydraulic Design of Navigation Dams’(USACE, 1987)에서 감세시설로 권장하는 2차 감세지(Secondary Stilling Basin)를 보에 적용하여 하류의 감세효과를 검토하였다. 3차원 수치모의를 통해 2차 감세지의 효과를 판단하기 위해 하도, 다기능 보, 2차 감세지를 반영하여 지형을 구축하였다. 수치모의는 상·하류의 수위차가 최대로 발생하는 관리수위 조건에서 수행하였으며, 보 하류의 수위, 유속분포, 바닥전단응력, Froude 수 등의 수리특성 검토를 수행하였다. 모의결과를 바탕으로 보로부터의 거리에 따른 최대유속 등을 산출하고, 2차 감세지의 감세효과를 확인하였다. 또한 2차 감세지의 형상(상·하류 경사 및 폭)을 변화시키며 바닥보호공 끝단에서 작용하는 전단응력과 하상의 소류력을 비교하여 하상이 평형 상태에 도달할 수 있는 적정모델을 제시하였다. 2차 감세지를 활용한 감세효과의 검증을 통해 홍수기에 보 하류에 발생하는 세굴 피해의 저감이 가능하며, 2차 감세지의 현장적용 시 기존 세굴된 지형을 활용할 수 있어 보수 및 보강 비용의 절감이 기대된다.

기존 자갈궤도는 궤도의 노후화 및 열차의 고속화로 인하여 과도한 궤도의 비틀림 및 처짐이 발생하고 있으며, 이에 대한 유지보수비가 급증하고 있다. 자갈궤도를 개량하기 위해 개발된 급속경화궤도는 자갈도상궤도에 급속경화 모르터를 충진하여 콘크리트 슬래브궤도화 하는 공법으로 궤도의 강도증진 및 유지보수비 절감에 효과가 있다. 현재 급속경화궤도는 일반선에서 부분 시공되어 운영되고 있으며, 급속경화궤도를 고속선에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 국내 고속선 열차구간은 전체의 약 40%이상이 교량구간으로 구성되어 있다. 따라서 고속선 구간에서 급속경화궤도를 적용하기 위해서는 궤도-교량의 상호작용을 고려한 급속경화궤도의 적용성 검토가 필수적이다. 교량구간에서 시공되는 콘크리트 슬래브 궤도에 대한 연구는 다양하게 이루어져 왔으나, 급속경화궤도의 구조적 특이성 및 시공성을 고려한 연구는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 교량 상에서 시공되는 급속경화궤도 슬래브의 구속량 및 마찰특성, 슬래브의 길이를 매개변수로 설정하고, 궤도-교량 상호작용에 대한 유한요소해석을 실시하여 급속경화궤도 슬래브의 특성 및 시공성을 고려한 교량상 급속경화궤도의 적용성을 분석하였다.

본 연구에서는 농업용 소규모 저수지의 붕괴에 따른 침수 지역 모의를 수문·수리 모형을 활용하여 산정하였다. 2014년 8월 21일에 발생한 집중호우로 경상북도 영천의 농업용 소규모 저수지인 괴연저수지가 붕괴하였으며, 그에 따라 저수지 하류부의 농가 및 농경지에 침수에 의한 피해가 발생하였다. 그러나 이러한 소규모 저수지는 유입량·방류량·수위·저수량 등 기본적인 수문학적인 요소를 측정하고 있지 않기 때문에, 무인비행기로 관측한 항공영상(DSM, Digital Surface Model)과 GIS(Geographic Information System)기법을 활용하여 저수지 내용적곡선 및 하류부 하천 형상을 추출하였다. 일반적인 수면아래의 지형고도는 항공영상으로 촬영할 수 없으므로 저수지 붕괴이후에 드러난 지형을 촬영하였으며, 각 지형고도별 격자를 GIS기법으로 계산하였다. 또한 하류부 하천의 지형고도 및 침수흔적도를 활용하여 침수모델링 및 모의결과 검증을 실시하였다. 그 결과 침수흔적도와 모델링 결과가 약 90% 정도 일치하는 결과를 나타내었으며 침수면적은 약 1.7 ha, 하천을 제외한 범람지역에서는 약 0.5 m 정도(성인 무릎높이)의 침수심이 산정되었다. 본 연구에서는 HEC-HMS 모형의 홍수량 산정시 실측자료를 통한 검·보정이 불가능 하였으므로, 향후 중소규모의 농업용 저수지에서도 활용할 수 있는 실측자료가 존재하고, 이를 적극 활용한다면 더욱 신뢰있는 결과를 도출해 낼 수 있을 것이다.

대형 해상풍력 터빈을 지지하기 위해 이중관 콘크리트 충전(Double-Skinned Concrete Filled; DSCT) 풍력 타워가 개발되고 연구되고 있다. DSCT 풍력타워는 내·외부 튜브가 존재하고 그 사이가 콘크리트로 채워진 구조로 되어 있기 때문에 대형화하여 시공하기 위해서는 풍력타워의 모듈화가 필수적이며, 연결부는 본체의 성능 이상의 강도를 확보하여야 한다. 본 연구에서는 DSCT 풍력타워의 모듈화를 위하여 소켓형식과 H형 커넥터, 그리고 용접 몰탈 주입형과 같이 3종의 연결부를 개발하고 일체형 DSCT 풍력타워와 비교하여 성능 해석을 수행하였다. 각 개발 연결부에 대하여 정적해석과 동적해석을 수행하였다. 하중 변화에 따른 타워 상단의 변위를 비교하고 횡방향 변위에 따른 최대응력과 각 연결부에 작용하는 응력을 분석하였다. 기존의 실험 결과와 해석 결과를 비교하였으며, 해석에 의해 산출된 접합형식에 따른 탄성 구간 내 하중-변위 선도가 실험 결과와 유사하게 나타났으며, 상세검토를 위해 추가적인 재료비선형 해석이 필요한 것으로 나타났다.

수충부란 하천형상의 영향으로 유수가 제방에 부딪혀 유속이 상대적으로 상승하는 구간을 말한다. 특히 만곡의 수충부에서는 만곡부 외측에 빠른 유속이 발생하여 제방의 침식을 야기하므로 유속의 흐름 방향을 적절히 조절하여 피해를 줄이는 수리구조물의 설계가 필요하며 대표적으로 수제를 들 수 있다. 수제는 유속을 제어하여 제방이나 하안의 침식으로부터 보호하는 기능 외에도 수생 생물들의 서식처를 제공하고 수제역 내의 재순환 영역이 하천생태 개선의 도움을 주는 등 다양한 기능들로 국내 및 국외에서 활발히 연구되고 있다. 국내에서는 직선 수로에서 수제의 방향, 투과율 변화에 따른 흐름 분리 영역, 선단유속과 선단흐름각에 대한 연구가 수행되었다. 하지만 만곡 수로의 경우, 만곡부 내 이차류 거동에 초점을 맞춘 연구가 진행되었을 뿐, 만곡 하천에서의 수제 설치로 인해 생기는 흐름 변화를 파악하고 그 효용성을 판단하기에는 부족한 실정이다. 국외의 경우, 만곡부에서 변형된 수제(vane, barb)을 설치하여 하상 형상의 변화와 3차원 흐름 패턴과 난류 특성에 대하여 정량적인 수치로 제시하였지만 변형된 수제를 설치하였다는 점에서 한계를 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 만곡수로에서 수리구조물의 설치로 인한 유속의 변화와 그에 따른 난류 인자들의 변화 파악하여 수충보를 보호하는 데 그 목적이 있다. 본 연구에서는 수로 길이 24.4m 주수로폭 0.5m 비탈면경사 1:2, 수로경사 2%의 사행수로에서 실험을 수행하였다. 단일수제의 설치 여부에 따라 두 가지 실험으로 나누어 수행하였으며, 하류수위 0.25m, 유량 0.13m3/sec로 흐름조건을 동일하게 하였다. 평균수심을 특성길이로 산정한 Reynolds 수는 1.35×105으로 수로 내 흐름이 난류 특성을 띄기에 충분히 큰 값을 보였다. 유속의 흐름 특성을 파악하기 위해서 Acoustic Doppler velocimeter(ADV)를 사용하였으며 흐름방향의 수직 단면에 대하여 횡방향과 수심방향에 따라 등간격으로 나누어진 65지점에서 3차원 유속을 측정하였다. 측정된 유속은 이차류와 Reynolds 전단강도와 난류운동에너지를 파악하는 데 이용되었다. 실험결과, 수리구조물 설치로 인해 만곡부 외측에서의 유속이 감소하는 것을 확인할 수 있었고, 주수로에서 제방을 향했던 유속 벡터 또한 그 편각이 감소함을 확인할 수 있었다.