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초록
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최근 이상기후에 따른 홍수로 인해 하천제방 붕괴 및 홍수피해가 급증하고 있다. 하천제방 관련 홍수피해는 침투에 의한 제방붕괴 및 파이핑, 부적절한 축제재료선정, 다짐불량 등 제방누수와 관련된 제방파괴요인이 52% 정도를 차지하는 것으로 나타나, 이에 대한 대책으로 저비용 TDR(Time Domain Reflectometry) 하천제방 누수탐사기법과 같은 대책이 요구된다. 본 논문에서는 아크릴로 제작된 소형 캡슐모양의 CAP(CAPsule)형 몰드 및 기존 탐침형 TDR를 사용하는 저비용 TDR 제방누수 모니터링시스템의 성능을 평가하고자 기존 TDR(탐침형, 튜브형)과 개발 CAP형 TDR에 대한 다양한 비교실험을 수행하였다. 실험결과, 평가된 TDR시스템은 20cm 정도의 누수탐사능력인 임계탐사능이 존재하며, 함수비, 건조단위중량 등에 대한 TDR 탐사 민감도의 경우 건조단위중량에 비해 함수비가 3배 이상 민감한 것으로 평가되었다. 또한, 개발 CAP형 TDR 시스템의 경우 함수비 측정을 위한 화강풍화토 지반 함수비(w)-유전상수(${\epsilon}$) 관계식을 제시하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The river levee collapse and flood damages are dramatically increased due to the floods which caused by abnormal weather nowadays. The counterplan like TDR(Time Domain Reflectometry) river levee leaking exploration technique is needed to that levee failure causes of levee failure such as levee failu...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 영구 설치구조물인 CAP(CAPsule)형 몰드 및 기존 탐침형 TDR 센서를 이용하는 저비용 TDR 제방누수모니터링시스템 개발을 하고자 개발된 CAP형 TDR센서와 기존 탐침형 및 튜브형 TDR 센서에 대한 TDR 탐사능 효과, 함수비에 의한 효과, 단위중량에 의한 효과 등 다양한 형태의 비교실험을 수행하였다.
  • 본 실험에서는 함수비를 15%로 고정시킨 후 하천제방 현장에서 발생할 수 있는 건조단위중량 변화에 따른 유전상수값의 영향 정도를 평가하고자 하였다. 따라서 본 실험은 건조 단위중량의 증가를 유발시키기 위해 토체 내 흙입자 및 물의 양을 동일한 비율로 증가를 시키고, 단위부피당 공기량을 감소시킨 후 유전상수값을 측정하는 방식으로 수행하였다.
  • 본 실험은 TDR 관련 실내실험을 수행할 소형실험토체의 최적 크기를 선정하고자 수행되었다. 이때 실험 관련 변화인자는 함수비(12%, 25%), 단위중량 (1.
  • 본 연구에서는 기존 탐침형 TDR 센서를 이용한 저비용 TDR 제방누수모니터링시스템 개발하고자 CAP(CAPsule)형태 TDR 모니터링시스템 제안하였다. 또한, 이를 위해 본 연구는1) TDR 센서의 탐사능 효과, 2) 함수비 변화에 따른 TDR센서별 효율성 평가, 3) 단위중량에 따른 TDR 센서별 효율성 평가 등을 수행하였으며, 그 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
TDR기법은 무엇인가? 한편, TDR(Time Domain Reflectometry) 기법은 전기신호를 발생하는 장치, 전기신호를 전달하는 장치, 반사신호를 측정하여 분석하는 장치 등으로 구성되어 전기신호가 전달매체를 따라 발생시킨 전자기파에 의하여 전달매체 자체의 물리적, 전기적 변화나 전달매체 주변의 변화를 탐지하는 방법이다.
하천제방 제체누수의 원인은? 하천제방 제체누수의 원인은 제방단면이 너무 작은 경우, 제방이 사질토 또는 조립토를 다량으로 포함한 토사로 만들어지고 제외지 또는 중심부에 물막이벽이 없는 경우, 제체를 충분히 다지지 않은 경우, 두더지 등의 동물에 의해 구멍이 뚫린 경우, 제체 내에 매설되어 있는 구조물과의 접합부에 흐름이 생기는 경우 등이 있다. 한편, 기초지반누수는 파이핑 현상으로도 불리우며, 치수 상 문제가 되기 때문에 유선망, 침투압, 누수량 등을 검토하여 충분한 대책을 강구해야 한다.
해외에서는 누수로 인한 하천제방피해 예방을 위해 무엇을 하고있는가? 누수로 인한 하천제방피해는 침투에 의한 제방붕괴 및 파이핑, 부적절한 축제재료선정, 다짐불량 등과 연관되어 증가 추세에 있다. 또한, 해외 각국은 전기비저항, TDR, OTDR 등 다양한 모니터링기법을 이용하여 제체누수관리시스템을 구축․운용하고 있으나, 국내의 경우 관련 연구가 미미한 실정에 있다.
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참고문헌 (9)

  1. Kim, K. H. (2004). Levee development of advanced technologies relevant, Final Report, Korea Agency for Infrastructure Technology Advancement. 

  2. Kim, J. M. (2011). Development of integrated system of damage management for river facility using ubiquitous technology(II), Strategic Research Project Annual-Report, KICT 2011-115, Korea Institute of Construction Technology, pp. 97-123. 

  3. Davis, J. L. and Chudobiak, W. J. (1975). "In-situ Meter for Measuring Relative Permittivity of Soils." Geol. Surv. Can., Ottawa, Pap 75-1A, pp. 75-79. 

  4. Ledieu, J., De Ridder, P. and Dautrebande, A. (1986). "A method for measuring soil moisture by time domain reflectometry." Hydrology, Vol. 88, pp. 319-328. 

  5. Scheuermann, A., Huebner, C., Schlaeger, S. and Wagner, N. (2009). "Spatial time domain reflectometry and its application for the measurement of water content distributions along flat ribbon cables in a full-scale levee model." Water Resour. Res., Vol. 45, pp. 1-15. 

  6. Topp, G. C., Davis, J. L. and Annan, A. P. (1980). "Electromagnetic determination of soil water content: measurement in coaxial transmission lines." Water Resour. Res., Vol. 16, No. 3, pp. 574-582. 

  7. Topp, G. C. and Davis, J. L. (1985). Time domain reflectometry (TDR) and its application to irrigation scheduling, Advances in Irrigation, Vol. 3, Academic Press, pp. 107-127. 

  8. Worsching, H., Becker, R., Schlaeger, S., Bieberstein, A. and Kudella, P. (2006). "Spatial-TDR moisture measurement in a large scale levee model made of loamy soil material." Proc. TDR 2006, Purdue University, West Lafayette, USA, Sept. 2006, Paper ID 33, pp. 1-15. 

  9. Zegelin, S. J., White, I. and Jenkins, D. R. (1989). "Improved field probes dor soil water contents and electrical conductivity measurement using time-domain reflectometry." Water Resour. Res., Vol. 25, No. 11, pp. 2367-2376. 

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