국내 교량에 대한 내진설계기준에서는 곡선교 및 비정형성 교량에 대한 상세한 언급이 되어 있지 않다. 곡선교는 곡선반경이 어느 정도 작아지면 직교와는 다른 진동특성을 보이며, 같은 해석모델의 작성방법 또는 지진력의 작용방향에 따라 지진하중에 대한 교량거동의 차이를 보인다. 본 논문에서는 다양한 기하형상을 포함하는 비정형성과 SRC 교각 특성을 갖는 교량의 지진취약도를 해석하였다. 교량 전체 구간 중 램프 및 곡률이 비교적 작아 비정형성이 큰 구간을 해석단면으로 선정하였으며, 구조해석방법으로는 구조해석 프로그램을 이용한 비선형 시간이력해석을 수행하였다. 시간이력해석에 필요한 지진파는 강진지역에서 계측된 실측지진파 30개를 사용하였으며, 수직성분을 포함한 3축방향을 고려하였다. SRC교각의 경우 단면해석을 통해 비선형 단면모델(모멘트-곡률모델)을 구성함으로써 교량전체 모델링을 단순화 하는 작업을 통해 반복적인 비선형 시간이력 해석과정에 소요되는 시간적 효율을 높였다. 비선형 시간이력 해석을 통해 본 교량의 지진영향평가 결과로 부터 ductility ratio를 활용하여 구조물의 손상상태를 정의하였고, 손상단계별 지진취약도 곡선으로 도출하기 위해 최우도추정법을 활용하였다.

최근 일본, 중국 등 주변 국가에서 대규모 지진발생에 따른 라이프라인 시설의 피해로 2차재해가 발생함에 따라 라이프라인 시설의 취약도 및 피해 예측기술 개발을 통해 대규모 지진재난에 대한 피해저감기술 확보가 절실히 요구 되고 있다. 일반적으로 송전철탑은 풍하중설계를 통해 부재단면의 크기를 결정해 왔으며, 풍하중 설계된 송전철탑에 대해 지진하중의 영향을 검토한 결과로부터 이를 입증한 바 있다. 이러한 이유로 국내 송전철탑에 대한 지진하중의 영향평가가 이루어지지 않고 있으며, 내진설계 또한 수행되지 않고 있다. 하지만 전력수요의 증가로 더 효율적인 고용량 송전의 증가에 따라 송전철탑의 규모가 커지고, 중요도 또한 높아졌다. 본 연구에서는 전력시설 중 송전선로의 가공선 지지물인 송전철탑의 지진취약도를 분석하였다. 국내에서 운용중인 송전철탑의 중요도 및 사용성을 고려하여 345kV용량의 송전철탑 중 가장 많이 사용되는 표준각도 철탑에서 두가지 단면형상을 대표단면으로 선정하였다. 강진지역에서 계측된 실측지진파 8개를 이용하여 선형 시간이력해석을 각각 수행하였다. 각각의 지진파는 일반적인 내진설계 기준에 부합되는 PGA값을 포함하여 다양한 PGA가 3축으로 적용되었다. 시간이력해석을 통한 송전철탑의 지진영향평가 결과는 좌굴응력과 항복응력 두 한계상태로 정의하였고, 최우도추정법을 사용하여 지진취약도곡선을 도출하였다. 따라서 송전철탑의 지진취약도 분석은 라이프라인 중 전력시설물의 안전성 및 효율적 관리의 기초자료로 활용될 수 있다.

본 연구에서는 주요 사회기반시설물 중 하나인 매설가스배관의 지진 취약도 모델을 개발하였다. 취약도 모델 개발을 위해서는 대상시설물의 지진해석이 선행되어야 하며, 지진해석은 동적해석법인 시간이력해석과 실무에서 지중구조물의 지진해석에 많이 이용되는 방법인 응답변위법을 이용하였다. 동적해석법인 시간이력해석에서는 지반과 구조물의 상호작용을 고려할 수 있는 Winkler Foundation모델을 이용하여 모델링하였고, 동정평형방정식의 해를 구하는 수치해석기법은 Hilber-Hughes-Taylor방법을 이용하였다. 가스관의 지진 해석 결과는 확률론적인 해석방법인 최우도추정법을 이용하여 지반별 지진취약도 곡선을 작성 및 분석하였다.

최근 한국 근해 및 내륙에서 발생되는 지진의 횟수가 증가함에 따라 지진피해 가능성에 대한 우려가 증가되고 있으며, 지진재해가 발생하였을 경우 신속한 대책을 마련해야 한다는 필요성이 부각되고 있다. 그러나 대규모 사회기반 시설중의 하나인 상수관망 시스템의 경우, 국내 전체 503개소 중 현행 내진설계기준을 만족하는 곳이 전무(소방방재청, 2013)할 정도로 지진재해에 매우 취약하다. 상수도 시설의 경우 구조해석을 통한 개별 구조물의 내진성능평가 뿐 만 아니라, 물 공급가능성을 포함하는 수리학적 위험도(또는 신뢰도) 평가가 반드시 필요하다. 본 연구에서는 수리해석을 기반으로 한 상수관망 지진재해 위험도 산정 프로그램을 개발하였다. 이를 위해 과거 한반도에 발생한 지진자료를 활용하여 지진 발생시나리오를 구성하는 모듈을 구축하였다. 또한 지진 발생에 의해 나타나는 상수도 관망 구성요소(관로, 펌프, 배수지)의 피해 상태를 취약도 함수에 의해 결정하고, 이를 적절히 반영하여 수리해석 결과가 도출되도록 모형화하였다. 본 연구에서 개발된 프로그램을 실제 상수관망 시스템에 적용한 결과, 적용지역에 가까운 곳에서 발생한 과거 지진을 상정하였을 경우 나타난 신뢰도는 지진 재해에 의한 피해를 무시할 수 있는 수준은 아니었으며, 특히 설계 기준에 해당하는 큰 강도의 지진이 발생할 경우 상수관망 시스템의 전반적인 마비가 초래될 수 있음을 확인하였다. 따라서 본 모형은 상수관망의 설계와 사전보강을 위한 의사결정 수단으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

최근 일본 등을 비롯한 세계 각국에서의 지진 등의 자연재해로 인한 구조물의 내진성능평가에 대한 관심이 고조되고 있다. 우리나라에서도 규모3이상 중급지진의 잦은 발생과 규모5이상 지진의 출현으로 규모6이상의 지진발생 가능성을 염두에 두어 사회 인프라시설의 피해 예측 기술과 대규모 지진재난에 대한 피해 저감기술의 개발이 필요한 시점이다. 인간의 삶과 생활에 밀접한 관련이 있는 라이프라인은 지진에 대하여 취약성을 띄고 있으며, 거대도시일수록 지진발생에 따른 재해위험은 증대되고 도시의 현대화 및 고도화에 따라 구조물의 파손에 의한 직접 손실 보다는 가스, 전기, 통신망 등의 라이프라인을 비롯하여 상수도, 도로등의 도시기반 인프라 네트워크 시설물 파괴에 의한 1차 및 차후 2차 피해까지 고려한다면 중요성은 더욱 크다고 할 수 있다. 특히 상·하수도관이나 천연가스관등과 같은 매설배관은 지진하중에 대해 심각한 취약성을 나타내는 것으로 보고되고 있다. 지진취약도 해석은 교량, 빌딩 구조물 등은 널리 연구하고 있지만 매설배관에 대한 취약도해석의 연구는 미흡한 것이 사실이다.<br> 본 연구에서는 국내에서 가장 많이 사용되는 상수도관의 대표단면을 선정하여 모델링하고 비선형 Winkler Foundation 모델을 이용하여 지진취약도를 평가하였다. 지진취약도 평가는 선정된 대표단면의 여러 가지 특징을 고려하여 시뮬레이션 모델과 최우도법을 통해 산정하였으며, 다양한 진동수 대역을 이용하여 평가하였다.

지상구조물에 대한 내진설계는 체계가 갖추어져 있으나, 지중구조물은 지반과 구조물의 상호 작용과 과거 지진데이터를 검토한 결과 지진의 영향이 적기 때문에 내진설계 중점을 두고 있지 않다. 하지만 공동구는 일상 생활에 필수적인 상수도, 전력 케이블, 통신케이블 등을 지하에 수용함으로써 유지관리의 편리를 도모하고 화재나 홍수에 대한 침수 등을 예방하여 도시 생활을 윤택하게하고 있다. 만약 지진으로 공동구가 파괴되었을 시 생활에 필수적인 lifeline이 차단되어 1차 및 2차 피해를 야기할 수 있다. <br> 국내의 경우, lifeline 시설의 규모에 비하여 연구 투자가 미약할 뿐만 아니라 각 관리주체 별로 부분적인 연구가 수행되고 있어 그 중요성에 비하여 종합적인 연구는 부족한 실정이다. 그래서 사회 주요 시설물의 지진취약도 평가가 요구된다. 본 연구에서는 라이프라인 시설물중 공동구에 대한 지진 취약도 평가를 했다.

한반도가 더 이상 지진재해에 안전한 지역이라 확신할 수 없는 상황임에도 불구하고 사회기반시설인 상수관망 시스템의 지진재해에 대한 대응방안이 매우 미흡한 실정이다. 지진피해를 최소화하기 위해서는 시스템의 사전 보강 및 내진설계가 선행되어야 한다. 하지만, 자연재해를 완전히 대비할 수 없는 현실을 감안하면 재해가 발생한 이후에 상실된 시스템의 기능을 최대한 신속히 복구하는 노력이 더욱 중요하다 할 수 있다. 본 연구에서는 지진발생 시 시스템의 신속한 대응 및 복원을 위한 컴퓨터 기반 시뮬레이션 모형의 개발방안을 제시하였다. 이를 위해 과거 한반도에 발생한 지진자료와 일본, 대만, 미국 등 해외에서 발생한 과거 지진피해 사례, 관련 데이터, 연구 등을 종합적으로 검토하여 다양한 시나리오의 구성이 가능하도록 하였다. 또한, 정밀한 수리해석을 통해 지진발생 후 시간에 따른 시스템의 복구진행상황을 정량화하여 시간모의가 가능하도록 하였다. 개발 모형은 재해발생에 따른 시스템의 상태를 Risk-free, Virtual 환경에서 구현할 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 사후 복구 측면에서의 시스템 복원력 증진을 도모하고 실무자들의 신속한 시스템 복구대책을 마련하기 위한 (복구순서 결정, 복구인력 및 장비 배치 등) 중요한 의사결정 수단으로 활용될 수 있을 것이다.

본 논문은 관통된 터널에서 일정 시간 경과후 지표면 함몰붕괴가 발생한 터널시공사례로서 발생원인과 보강대책에 대하여 분석하였다. 이와같이 터널 관통후 지표면 함몰붕괴는 매우 드문사례로서 붕괴원인을 터널시공 조건, 지질조건과 굴착중 계측결과를 분석하였다. 본 터널의 경우, 토피고는 14m∼22m이고, 지질조건은 붕적토 내에 점토로 피복된 상당한 규모의 핵석(core stone) 및 전석이 존재하는 구간으로 조사되었다. 또한 계측값은 변위가 3mm 이내로 수렴인 상태이다. 붕괴원인은 붕적토내에 국지성 강우가 유입되므로서 핵석과 전석의 점착력이 급격히 약화되면서 붕락이 발생한 것으로 분석되었다.

본 터널은 대규모 단층파쇄대가 존재하여 기존 설계시 강관다단그라우팅 보강공법을 적용하여 보강이 완료된 터널이다. 본 터널굴착공사는 상반굴착 완료후 1년간 중지된후 하반굴착을 위하여 공사안전 확인 계측을 실시한 결과 최대 천단부에서 28cm 이상의 변위와 하반 측벽부에서 융기가 발생되어 원인분석과 추가적인 보강대책을 적용하지 않을 경우 대규모 붕락 발생가능성 높은 터널에 대한 변형원인과 보강대책에 대하여 분석하였다.

본 논문은 2011년 8월초 태풍“무이파”에 의한 영향으로 경상남도 하동군 일대에 발생한 집중호우로 고소성 주변 일대에 발생한 비탈면 붕괴, 옹벽붕괴 및 배부름, 배수로 파괴 등 현황조사 결과를 소개하고 이에 대한 안정성을 검토하여 영구적인 보강대책을 수립한 내용을 소개하고자 한다.

지구환경의 변화로 국내의 강우패턴이 변화하고 사회의 발달로 인한 여가시간을 증가로 산지 및 산지인근 지역에 대한 활용도가 높아짐에 따라 산지재해에 대한 관심도가 증가하고 있다. 산지재해 중 최근 이슈가 되고 있는 토석류재해는 산지에서 발생하여 피해가 하류지역까지 영향을 미치는 재해다. 토석류재해를 저감하기위한 목적으로 다양한 방법들이 동원되고 있지만 사방댐의 건설이 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 본 연구에서는 산지환경 및 산지계류의 생태계에 영향을 미치는 사방댐의 건설에서 벗어나 환경 친화적이고 발생원에서의 재해위험을 저감할 수 있는 수목을 이용한 토석류 재해저감 효과를 확인하기 위해 수목 뿌리 모사모형을 제작하였다. 또한 수목 뿌리모사모형을 이용한 토석류 유출량 변화실험을 수행하여 수목 뿌리의 형태에 따른 저감효과를 분석하였다. 연구결과 다양한 수목뿌리 형태에 따른 토석류 저감효과를 제시하였다.

본 연구에서는 화산재를 건설재료로 활용하기 위하여 백두산, 한라산의 화산재 및 다공성의 제올라이트에 시멘트 및 메타카올린을 첨가한 공시체에 대한 재령 0일, 7일, 28일 배합비별 압축강도 특성 데이터를 바탕으로 인공신경망 모델에 적용하여 학습, 예측함으로써 강도예측을 위한 인공신경망의 적용 가능성을 평가하였다. 인공신경망 모델에는 역전파 학습알고리즘(back-propagation learning algorithm)이 적용되었으며, 다양한 입력변수를 달리한 최적의 인공신경망 조건에서 학습을 시행하였다. 또한, 다양한 배합조건이 일축압축강도에 미치는 영향에 대한 민감도 분석을 실시하였다. 이러한 연구를 통해 얻어진 결과물은 화산재를 활용한 블록의 일축압축강도 특성을 파악하는데 좋은 툴이 될 것으로 기대된다.

최근 기상이변으로 인한 국지성 호우로 최근 산지에서 발생하는 재해는 규모가 커지고 빈번하게 발생하는 추세이다. 특히 2011년 7월 발생한 서울 우면산 산사태 및 토석류 재해, 춘천 천전리 토석류 재해 등과 같이 산지에서 발생하는 재해가 많은 인명피해를 동반함으로 사회적으로 큰 주목을 받고 있다. 이에 본 연구에서는 GIS기법을 활용하여 산사태 위험지수 표에 의한 통계적 기법과 결정론적 기법인 SINMAP 모형을 적용하여 산지재해 발생 위험지와 산지에 주로 분포하고 있는 탐방로의 위험지역을 파악하고 등급화 하여 산지재해지도를 제작하는 기초연구를 수행하였다.

우리나라 저수지의 과반수 이상은 축조된지 60년 이상이 경과된 노후 저수지로, 경시적 열화에 의한 내구성 감소 및 붕괴 위험 증가, 퇴적토사 축적에 따른 유효저수량 감소 등 안전 및 기능상의 문제점을 내포하고 있다. 이와 같은 상황에서, 범지구적 이상기후 현상에 의한 집중호우의 빈도가 증가하고 있어 노후 저수지의 재개발이 시급한 실정이다. 저수지의 증고는 이와 같이 재해에 취약한 노후 저수지를 보수하는 유효한 방법이며, 저수량을 제고하여 수자원 확보 및 풍수해 대비능력 강화효과를 기대할 수 있다. 본 연구는 현장응력상태 및 월류를 재현한 원심모형실험을 통하여 증고 및 비증고 제체의 안정성을 평가하였다. 그 결과, 비증고 제체의 월류 발생시 하류측에 대규모의 파괴가 발생하는 반면, 동일 수위에서 증고 제체는 안정성을 확보함을 알 수 있었다. 따라서, 기후변화 대처 및 저수량 증대를 도모하기 위해 증고를 통한 노후 저수지의 재개발이 필요한 것으로 판단된다.

최근 급격한 기후변화로 인한 국지성 집중호우가 빈번하게 발생하고 있다. 지역별 방재성능 목표 이상의 집중호우가 발생할 경우 댐, 저수지 등 수리 시설의 한계성능을 초과하여 월류 또는 붕괴를 야기한다. 본 연구에서는 저수지 붕괴로 인한 홍수유출을 모의하여 저수지 붕괴로 인한 피해 범위를 예측하고자 한다. 경기도 여주군 대신면에 위치하고 있는 옥촌저수지는 2013년 7월 22일 경기도 동부 지역에 발생한 집중호우로 제방이 전면 붕괴되어 하류 농경지 및 가옥의 침수 피해가 발생하였다. 홍수유량 산정을 위하여 저수지 내부의 정밀측량을 수행하였으며, 산정된 저수량을 기준으로 홍수유출을 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 결과 저수지 붕괴로 인한 침수 피해 예상 지역은 저수지 하류140,000㎡이며 최대 침수심도는 4.5m로 분석되었다. 또한 실제 붕괴 현장조사 결과와 분석 결과를 비교하여 시뮬레이션의 신뢰도를 검증하였다.

지난 반세기 동안 무분별한 산업 활동과 도시화로 인하여 유역환경은 심각하게 훼손 되었다. 이러한 도시화로 인하여 2010년을 기준으로 4대강 평균 총 배출부하량의 69.3%가 비점오염[non-point source(NPS)pollutants]으로 인한 것으로 조사 된바있다. 이를 관리하기 위한 요구는 증대되고 있으나 정량적으로 유역환경을 예측하여 판단하기 위한 시스템은 부족한 실정이다. 따라서 본연구에서는 영산강유역 환경을 판단함에 있어 HSPF(Hydrological Simulation Program-Fotran)모델의 모의를 통하여 국내 적합성 검토에 관한 연구를 수행하였다. 그 후 HSPF(Hydrological Simulation Program-Fotran)모델을 이용하여 강우 특성에 따른 유역내 분포하는 비점오염원 발생량의 공간적 시간적 분포에 관한 연구를 수행하였다. 그 결과 영산강유역 환경을 모의 함에 있어 HSPF(Hydrological Simulation Program-Fotran)모델이 적합한 모델이라 판단 되었으며, 이를 통하여 영산강 유역의 4대강 사업 이전과 이후 사상에 대한 비점오염부하에 대한 정량적인 평가를 실시 하였다.

도시화로 인한 인구집중 및 개발 집중현상으로 하천변 저지대 및 지하공간 사용이 증가하였고, 불투수층이 증가하여 도시유역의 배수체계는 우수관거에 의존하고 있다. 이러한 변화로 의해 우수관거의 저류용량 부족 및 외수와 내수의 충돌로 인한 도심지 역류 현상으로 인한 침수피해가 발생하고 있다. 기후변화로 인한 국지성 기습폭우에 의해 우리나라 침수면적은 줄어드는 추세지만 수해 밀도는 높아지고 있어 인구가 밀집되어 있는 도시지역에서의 피해는 급증하고 있다. 도시 침수피해 발생시 인명 및 재산뿐만 아니라 사회기반시설의 피해 등, 내수배제 불량에 의한 침수빈도는 더욱 빈번히 발생할 것으로 예상되며, 도시유역 유출특성을 고려한 홍수의 정확한 예측과 내수배제 효율증가가 필요하다. 본 연구에서는 상습침수가 발생하는 도시유역에 대하여 도시유역 유출특성을 고려한 홍수의 정확한 예측을 위해 강우분석 및 내외수를 고려한 홍수량을 산정하고, 도시유출모형인 SWMM 모형을 이용하여 하수관거의 월류를 분석하고, 이 결과를 홍수범람해석 모형과 연계하여 도시유역에서의 집중호우 발생시 범람해석을 실시하여 수방시설물의 홍수배제 효율을 분석하였다. SWMM 모형의 적용결과 외수위영향에 따른 원활한 내수배제가 불가능 한 것으로 나타났고, 관거 월류량이 많아진 것으로 나타났다. SWMM 모형의 결과를 이용하여 홍수범람해석 모형을 모의한 결과 지표경사와 도로를 따라 노면수가 모여 침수현상을 발생시키는 것으로 나타났다.

최근 기후변화에 의한 하천의 홍수량의 증가가 큰 관심사로 대두되고 있다. 하천의 홍수량이 증가하면 현재의 계획홍수량에 대해 적정 규모를 확보한 하천 구조물이라도 증가한 홍수량에 대해서는 구조물의 기능수행이 어려워질 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 한강의 장래 홍수량을 예측하고 제방 취약 구간에 대한 홍수범람 모의를 시행하였다. 일반적으로 장래 홍수량 증가는 기후변화 시나리오에 의한 장래 강우량 증가와 토지이용현황 변화를 고려하여 강우-유출 모형을 이용하는 것이 일반적이나 이러한 방법으로 대하천의 하천 유량을 산정하기 위해서는 막대한 자료와 데이터 분석이 필요하다. 본 연구에서는 하천의 과거 실측 수위와 수위-유량 관계곡선식에 의해 산정된 유량 데이터를 수집하여 확률 홍수량을 산정하고, 확률 홍수량 변화 양상을 검토하여 장래 하천 유량을 추정하였다. 또한, FLUMEN 모형을 적용하여 2차원 홍수범람 해석을 시행하여 한강 제방 취약 구간의 침수범위 및 침수심을 예측하였다. 이는 구조적 및 비구조적 홍수 방어 대책 수립의 근거 자료로 이용이 가능할 것으로 기대된다.

본 연구에서는 파트린드 저수지의 유입부에서 댐 구조물까지 대상구간으로 설정하고 상류유입 유량, 유사 및 수문 운영에 따른 장기 퇴적양상을 EFDC 모형을 이용하여 5년에 걸쳐 모의하고 배사문 운영을 통한 배사효과에 대하여 모의하였다. 배사문 운영결과 배사시 수로를 형성하여 주로 수로를 따라서 활발히 발생하는 것으로 나타났으며 이는 기존 저수지 배사의 물리적인 특성을 잘 반영하는 것으로 판단된다. EFDC 모형의 모의결과로부터 취수구 전단부에서의 입도분포와 특정입경의 유사도달 여부 등 다양한 정보를 얻을 수 있었으며 향후 저수지 운영에 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

수자원 사업의 계획을 수립함에 있어서 그 사업이 추구하는 목적과 목표를 달성하기 위해서는 다양한 가치의 수렴이 중요시 되어야 하며, 이를 통하여 목적과 가치의 관계를 설정하는 과정에서 다양한 기준과 대안들이 선정되어야 한다. 또한 선정된 대안에 대해서는 개별사업의 중요도를 바탕으로 한 투자우선순위를 결정하는 것도 중요한 사항이 될 수 있다. 특히, 댐 직하류 하천정비사업과 같이 내재된 가치가 복합적이고 판단기준이 다양한 경우 최적의 대안을 결정하는데 어려움이 있을 수 있는데, 이는 다기준의사결정 기법을 활용함으로써 해결할 수 있다. 본 연구는 과거 연구에서 수행되어 제시된 댐 직하류 하천정비사업의 투자우선순위로부터 상위 10개 대안을 선별하고, 이를 순위선호 결정에 장점이 있는 PROMETHEE 기법에 적용하여 그 결과를 비교하였다. 이를 위해 평가기준별 가중치는 AHP 기법에서 제안하는 고유벡터법에 의해 산정된 값을 적용하였고, PROMETHEE 기법에 의해 재선정된 투자우선순위 결과는 각 평가기준에 대한 대안들의 상관성 및 특성을 시각적으로 나타내는데 효과적인 GAIA 기법을 이용하여 고찰하였다. 분석결과, 총 10개의 대안 가운데 주암조절지댐, 운문댐, 용담댐 순으로 투자우선순위가 높은 것으로 나타났으며, 과거 연구에서 제시한 결과와는 다소 차이를 보였다. 본 연구에서 활용한 PROMETHEE 기법은 댐 직하류 하천정비사업을 비롯한 다양한 대안이 고려되는 의사결정 문제에서 많은 도움을 줄 것으로 기대되며, 다양한 정보로 이루어진 의사결정 과정의 내부적 구조를 GAIA 기법을 통해 확인함으로써 다소 복잡할 수 있는 의사결정 평가체계를 이해하는 데 도움을 줄 것으로 판단된다.