As climate change and population growth raise the likelihood of natural disasters, it becomes crucial to comprehend and mitigate these risks in vital infrastructure systems, especially nuclear power plants (NPPs). This research addresses the necessity for evaluating multiple hazards by concentrating on slope failures triggered by earthquakes near NPPs over a timeframe extending up to a return period of 100,000 years. Utilizing a Geographical Information System (GIS) and Monte Carlo Simulation (MCS), the research conducts a comprehensive fragility assessment to predict failure probability under varying ground-shaking conditions. According to the Newmark displacement method, factors such as Peak Ground Acceleration (PGA), slope angle, soil properties, and saturation ratio play significant roles in determining slope safety outcomes. The investigation aims to enhance understanding seismic event repercussions on NPP-adjacent landscapes, providing insights into long-term dynamics and associated risks. Results indicate an increase in slope vulnerability with longer return periods, with distinct instances of slope failures at specific return periods. This analysis not only highlights immediate seismic impacts but also underscores the escalating risk of slope displacement across the extended return period scales, crucial for evaluating long-term stability and associated hazards near nuclear infrastructure.

강우로 인한 사면파괴는 전 세계적으로 공통적으로 발생하고 있는 문제이다. 이러한 강우 지반 침투로 인해 발생되는 침투 및 유출은 불포화 지반에서 사면파괴 혹은 침식을 유발시킨다. 본 연구에서는 1차원 모델을 이용하여 불포화 지반의 침투 및 유출량을 산정하여 사면의 안정성에 미치는 영향을 분석하였다. 강우로 인한 침투 및 유출을 실제와 유사하게 모의하기 위해 2011년에 사면파괴가 발생한 춘천지역의 불포화 특성(함수특성곡선, 불포화 투수곡선)을 반영하였고, 확률론적 강우량을 적용하였다. 다양한 조건의 강우강도, 초기 모관흡수력, 투수계수 및 함수특성곡선 영향인자를 반영하여 침투 및 유출량을 산정하였다. 그리고 제안된 모델식과 수치해석 결과와 비교분석을 수행하였다.

국내에서 1999년부터 2011년까지 발생한 우기(6월~9월) 및 건기(10월~5월) 시 발생한 사면파괴 이력을 살펴보면 대부분의 사면파괴는 6~9월인 우기 시 태풍 및 집중호우로 인해 집중적으로 발생한다. 이러한 사면파괴로 발생하는 도로 유실 및 가옥 매몰 등은 심각한 경제적인 손실뿐만 아니라 인명피해를 유발하고 있으며, 이에 대한 대책이 필요한 실정이다. 특히 전 국토면적의 70% 이상이 산지로 구성되어 있기 때문에 국지성 집중호우에 의한 사면파괴로 인명피해가 발생할 가능성이 높다. 또한 실제 사면 안정성을 평가하기 위해서는 불포화 지반정수를 반영함과 동시에 사면안정성에 큰 영향을 미치는 강우특성을 고려해야 한다. 그러나 대부분 기존의 연구에서는 사면의 침투 및 안정해석 시 지속강우를 적용하여 강우강도의 변화만을 이용해 해석을 수행하고 있다. 본 연구에서는 강우가 사면의 안정성에 미치는 영향을 고려하기 위해 국내의 강우패턴을 반영하여 불포화 사면의 안정해석을 수행하였다. 쌍봉형(Bimodal rainfall pattern), 단봉형(Unimodal rainfall pattern)의 강우를 적용하고 투수계수가 높은 지반과 낮은 지반에 대해 사면의 침투 및 안정해석을 수행하였다. 이를 통해 지반조건에 따라 강우패턴을 적용하였을 때, 사면의 안전율 변화 및 침투특성을 분석하였다.

적외선 영상이란 대상물을 열 적외선 영상장치로 촬영해 표면의 미소한 온도차이로부터 물체의 성질이나 물체내부의 상황에 대해서 비접촉, 비파괴로 조사하는 기법을 말한다. 열적외선 영상장치는 물체의 가시상을 영상화하는 보통의 촬영과는 다르고 물체의 온도를 영상화할 수가 있다. 일반적으로 적외선 열화상은 건축물과 지하구조물에 적용되어 왔으나 본 기술을 절토사면 안전관리 분야에 확대 적용함으로서 안전하고 신속하게 보수보강이 필요한 결함부위의 추출이 가능할 것으로 본다. 열 적외선 장치를 이용해 숏크리트 면을 촬영하면 배후 지반의 상태에 따라 표면의 온도가 다르게 나타난다. 일반적으로 공기의 부피 열용량은 흙에 비해 대단히 작기 때문에 모르터 배후에 공동부가 있는 경우에는 외부온도에 민감히 반응하며, 가열은 쉽고 감열은 서서히 나타난다. 반대로 물의 부피 열용량은 대단히 크기 때문에 습기가 많은 부위는 가열감열속도가 늦은 특성을 가지고 있다. 한편, 상온부근의 물체표면에서는 적외선(파장 3～14㎛)에 의한 열방사가 이루어지므로 열적외선영상장치를 이용해 이 열방사량을 면적으로 감지해 영상화하여 숏크리트면의 온도분포를 단시간에 효율적으로 획득할 수 있다. Fig. 1은 일반적인 열적외선 시스템을 나타내고 있다. Table 1은 열적외선 영상법의 주된 활용범위를 나타낸 것이며, 열적외선 영상법의 주요 특징은 다음과 같다. ① 측정대상물의 온도를 비접촉으로 계측할 수 있다.② 온도분포로서 영상화된 상태로 표시되기 때문에 평면적인 관찰이 용이하다.③ 야간에도 관찰이 가능하다.활용분야주요활용방법의 료체온측정전 자 전 기전기기구의 신뢰성 시험 및 이상조사전 력발전소 등의 설비보존, 점검기 상위성을 이용한 기상관측건 축건축물의 점검

사면거동 및 파괴를 분석하기 위하여, 일반적으로 암반사면에는 Polynomial model, 토사사면에는 Growth model을 별도로 적용하여 사용하여 왔다. 이 기법은 사면의 파괴예측보다 사면의 누적변위를 묘사하기 위한 그래프 형태 위주이다. 따라서 본 연구에서는 사면의 거동보다는 파괴 예측에 초점을 맞추어 일반적으로 사용되는 두 모델을 병합하여 파괴예측을 위한 Asymptote(점근선)과 누적변위량도 같이 묘사할 수 있는 3차 방정식 모델 (3-degree polynomial model)로 단일화 할 것을 제안하여 현장 계측 data를 분석하였다. 국도 절취 사면부인 단양군 고수재 사면과 영덕군 축산면에 위치한 영덕 사면에 본 해석 모델을 적용하였다. 고수재는 토사사면으로 Growth model에 다른 거동을 나타내었고, 영덕사면은 Polynomial model에 따른 거동을 나타내었다. 분석결과, Polynomial model 과 Growth model로 구분된 해석 모델 형태를 의 형태를 가지는 3차 방정식을 사용하면, 하나의 모델로 사면의 거동 및 파괴를 해석할 수 있으며, 그 거동 해석 및 파괴 예측능력이 더 우수하다는 것이 증명되었다. Polynomial model의 경우, 방정식의 차수를 증가시켜도, 그래프의 값과 형태가 유사함을 알 수 있었다.