The Monitoring on Gradual Change of Seepage Blocking State with the Hydraulic Head Loss Rate Change According to Passage of time in Sea Dike Embankment

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수두손실률의 경시변화에 의한 방조제 제체의 점진적인 차수상태 변화 감시

The Monitoring on Gradual Change of Seepage Blocking State with the Hydraulic Head Loss Rate Change According to Passage of time in Sea Dike Embankment

임성훈^*,†

Eam, Sung Hoon

Abstract

In this study it was adopted on sea dike monitoring that the safety monitoring with statistical limits which was adapted usually on safety monitoring by measuring pressures, stresses or deformations. And also the hydraulic head loss rate change according to passage of time was calculated for the purpose of safety monitoring. Safety monitoring by setting the statistical limit on the measured pore water pressure graphs need to be supplemented with an additional method of monitoring because the difference between the rise and fall of the tide was irregular. Safety monitoring by the limits set from values predicted by linear regression and standard errors on the hydraulic head loss graph was not affected by irregularity of tide. But if the condition of an embankment is changed gradually and slowly, it will not be detected on the hydraulic head loss graph. The graph of hydraulic head loss rate for every 24 hours vs date showed clearly that the sea water blocking state was getting better or not even though it was changed gradually and slowly.

Keywords:Hydraulic head loss rate; seepage; sea dike; pore water pressure

* Major of Rural Construction Engineering, Kongju National University

† Corresponding author

Tel.: +82-41-330-1264 FAX: +82-41-330-1269 E-mail: [email protected]

Received: September 1, 2014 Revised: November 20, 2014 Accepted: November 20, 2014

Ⅰ. 서 론

방조구조물은 각 나라별 지형조건과 정책에 따라서 드물 게 시공되는 구조물이기 때문에 이에 대한 연구도 많이 수행 되지 않았다. 방조구조물을 가장 많이 시공한 나라는 총 연장 이 17,000km에 달하는 네덜란드이며 관련 연구도 가장 많이 수행하였다. 그럼에도 불구하고 Hanssen and Leijen (2008) 은 한 세기 전부터 여전히 전문가들이 육안관찰에 의해서 이 상 유무를 점검해오고 있기 때문에 감시가 취약하므로 위성 레이더 간섭계를 이용해서 외형의 변화 유무를 감시하는 방 법을 제시하였다. Closson and Karaki (2014)는 요르단 사해 (Dead Sea)에 있는 제방의 안정성 감시에 위성에 의한 관측방 법을 적용하였다.

국내에서는 일본으로부터 차관을 도입하여 방조제를 시공 할 때 차관도입조건에 의해서 일본으로부터 계측시스템을 도 입하여 방조제의 계측안정관리를 시도하였다. 그러나 당시 기술수준이 충분치 않았기 때문에 계측시스템의 내구성이 부

족하여 짧은 기간 동안만 작동한 후 고장 등으로 계측이 중단 되었다. 이러한 경험에 의해서 이후에 현장계측의 유용성에 대한 의문이 제기되어서 한동안 방조제 계측이 수행되지 않 았다.

새만금방조제를 시공할 당시에 이르러서 심해간척의 기술 적 난제 및 성토재료의 이질성 등으로 인한 불확실한 요소들 을 보완할 목적으로 2001년부터 지속적으로 방조제 계측이 실시되었다. 당시에도 정보화시공을 위한 계측안정관리가 육지의 시공현장에서는 많이 시행되고 있었다. 그러나 조석 현상의 영향으로 계측된 값이 주기적인 파동을 나타내는 해 안가 현장에 적용할 수 있는 적절한 방법은 제시되지 않은 상 태였기 때문에 그 형상이 등락을 반복하는 계측결과를 정밀 하게 해석하지 못했다.

지반변위를 측정할 수 있는 센서에 의한 계측과는 별도로 물리탐사방법을 방조제 조사에 적용한 사례들도 있다. Kim et al. (2013)은 전기비저항을 이용하는 물리탐사 방법을 방조 제 제체 탐사에 적용하였으며 전자탐사, 전기비저항탐사, 탄 성파탐사, 공내사진촬영 등에 의해 제체의 내부를 살펴보고 자 하는 시도들이 학술발표회 등에서 제시되었다.

Eam et al. (2010a)은 시화조력발전소 건설현장의 가물막 이 안정성을 모니터링하기 위해서 수두손실률에 의한 차수상 태 평가방법을 제시하였으며 방조제 계측관리현장에도 시범 적으로 적용하였다 (Eam et al., 2010b). Eam (2013)은 방조 제에서 조석에 의한 비정상침투해석을 하여 제체 내부에서는

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Fig. 1 The Schematic illustration of the measurement of seepage force (Eam and Heo, 2014a) 조석현상의 영향을 많이 받지 않고 침윤선도 내측에 가까울

수록 일정하게 유지된다고 하였다. 또한 방조제와 조석현상 을 모사하는 모형시험을 실시하여 제체 내부의 침윤선의 변 화양상과 1차 사석단면과 준설해사 성토단면의 경계면에서 의 취약성에 대해서 연구하였다. Eam and Heo (2014a)는 수 두손실률에 의한 방조제의 차수상태 평가 방법을 정립하고 새만금방조제 전 구간에 적용하여 정량적으로 차수상태를 평 가하였다. Eam and Heo (2014b)는 산출된 수두손실률을 침 투거리에 대해서 정규화하여 비교하여 제체의 횡단경로상 침 투경로에서 구간별 차수상태 비교를 가능하도록 하였다.

이상과 같이 방조제에서 측정된 공극수압자료를 분석하여 제체의 상태를 정밀하게 평가할 수 있는 방법들이 제시되었 으나 현장에 적용하고 운용하면서 실시간으로 계측되고 있는 조건에서 이상 유무를 판단하기 위한 기준값의 설정방법이나 제체가 아주 천천히 변화해서 그 징후가 명확하게 나타나지 않는 경우 등에 대해서도 분석할 수 방법의 필요성이 제기되 었다. 따라서 본 연구에서는 계측안정관리에 일반적으로 적 용되고 있는 통계에 의한 기준 설정방법을 방조제 계측안정 관리에 적용하여 유용성을 평가하고 시간에 따른 수두손실률 의 변화율을 산출하고 안정관리에 적용하는 방법을 제시하고 자 한다.

Ⅱ. 재료 및 방법

1. 수두손실률

Eam et al. (2010a)은 수두손실률 a를 식(1)과 같이 정의하 고 시화조력발전소건설현장에 적용하였으며, 새만금방조제 에서 계측한 공극수압자료의 분석에도 적용하여 그 유용성을 확인하였다 (Eam et al., 2010b; Eam and Heo, 2014a).

a  H_P

H_P H_P

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여기서 ^H_P : Fig.1 에서 침투류의 유입방향인 P1 공극수압 계에서 측정된 수두

H_P : Fig.1 에서 침투류의 유출방향인 P2 공극수압 계에서 측정된 수두

 : 차분기호

2. 해석자료

새만금방조제에서는 연차적으로 방조제 계측단면의 수를 증가시켰으나 현장 여건에 따라서 연속적은 계측이 실시되지 않은 단면들도 있다. 이 연구에서는 2008~2009년의 일부 기 간 동안 2호 방조제의 3개 단면들에서 계측한 자료와 2011년 의 일부 기간 동안 4호 방조제의 4개 단면들에서 계측한 자료 를 분석하였다. 2호 방조제의 계측단면은 수두손실률에 의한 방조제의 차수상태를 평가한 선행연구에 제시되어 있다 (Eam and Heo, 2014a). 4호 방조제의 계측단면은 수두손실 률의 정규화를 통해서 동일기준에 의해 차수상태를 평가한 선행연구에 제시되어 있다 (Eam and Heo, 2014b).

7개의 계측단면에 설치된 58개의 공극수압계들 중에서 4 호 방조제 STA.60+25 계측단면 해측으로부터 제 1열의 하단 에 설치된 P-1 공극수압계의 2011년 9월 10일부터 2011년 10 월 25일까지의 계측결과와 이로부터 산출된 수두손실그래프 를 Fig. 2에 실제 사례로 나타내었다. 공극수압계 설치 위치는 끝막이구간의 바닥보호공층에서 가장 해측이기 때문에 측정 된 공극수압의 파형이 조석의 파형과 비슷하게 형성이 되었 으며 수두손실률도 0.2 정도로 매우 작은 값이 산출되었다.

3. 수두손실률의 경시변화율 산출방법

조석현상은 대략 약 12시간을 1주기로 한다. Fig. 3은 약 1 주기 동안 실제로 측정된 공극수두로부터 수두손실률을 계산 하는 과정을 나타내고 있다. 공극수두가 1주기가 지나고 다시 시작시의 위상 부근에 도달하면 수두손실그래프의 궤적은 1 회 왕복을 하는 궤적을 그린다. Eam and Heo (2014a)이 제시

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(a) The measured pore water pressure head at P4_STA.60+25_P-1

(b) The hydraulic head loss graph at P4_STA.60+25_P-1 Fig. 2 Sample of the measured and the analyzed data on Sections

along Sea dikes P2 and P4

Fig. 3 The procedure of calculating the rate of change of the hydraulic head loss rate

한 바에 따르면 이때 침투 경로상에 공동이 없어서 침투압이 유출부의 공극수압계에 도달할 때까지 시간지체가 일어나지 않으면 궤적은 직선을 그리게 되지만 침투 경로상에 침투수 가 채워질 수 있는 공동이 존재하면 침투압이 전달되는데 있 어서 시간지체현상이 발생하기 때문에 궤적은 타원궤적을 나 타낸다. 또한 이러한 현상은 침투경로상의 제체가 불안정한 상태를 의미하므로 동일 궤적에 대한 반복성도 낮아진다.

이 연구에서는 매 24시간마다 수두손실률을 산출하였다.

대략 2조석주기에 해당하므로 수두손실그래프의 궤적이 2회 왕복을 한 경우에 대해서 선형회귀직선을 구했다. 계측현장 은 실험실과는 다르게 측정에 영향을 주는 많은 외부요인들 이 있기 때문에 계측결과에 잡신호가 섞이게 된다. 간단한 매 크로 함수를 코딩해서 산출기준시간의 변화에 따른 전체적인 경향을 살펴본 결과 1회 반복된 궤적에 대한 수두손실률은 잡 신호의 영향을 매우 크게 받아서 분석에 지장을 초래하는 것 으로 나타났다. 이상 유무를 신속하게 판단하기 위해서는 시 간 간격이 짧을수록 유리하지만 너무 짧아서 판단에 방해가 되었으므로 궤적이 대략 2회 반복되는 24시간 간격으로 수두 손실률을 산출하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

1. 통계적인 범위에 의한 계측안정관리

가. 설정된 관리기준의 초과여부로 판단하는 기존의 방법 몇몇 지반계측 전문가들은 정상범위를 벗어나는 계측결과 를 판단하기 위해서 통계적인 방법을 사용해오고 있다. 안정 상태에서 측정한 계측값의 평균치를 기준으로 자료들의 표준 편차에 상수를 곱해서 정상범위의 상한값과 하한값을 설정하 고 이 한계값을 벗어나면 이상이 있는 것으로 판단하는 시스 템을 구축해서 적용하고 있다.

Fig. 4(a)는 측정된 값들의 평균과 표준편차를 구해서 ‘평 균+2×(표준편차)’를 상한선으로 설정한 그래프이다. 새만금 방조제 전 구간에서 계측된 모든 공극수압자료를 배수를 변 화시키면서 한계값을 벗어나는 자료의 현황을 분석한 결과 배수를 2로 설정하면 파동의 정점 부근에 상한값이 설정되는 것으로 나타났다. 측정된 모든 자료가 포함되도록 배수를 큰 값을 사용하면 안정관리의 감도가 둔감해지고 너무 작은 값 을 사용하면 한계를 벗어나는 상태가 빈번하게 되어서 안정 관리의 신뢰성이 낮아지게 된다. 이 그래프에서는 2011년 09 월 30일 경에 기준을 초과하는 자료를 탐지할 수 있다. 조석현 상은 대조기와 소조기가 있고 대조기도 조차가 매달 달라지 며 년 중으로는 백중사리도 있으므로 통계값들을 산출하는

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(a) The safety monitoring by setting up criterion

(b) Difficult of setting up criterion

Fig. 4 Unsuitability of the safety monitoring with statistical criterion

자료의 범위를 어느 기간으로 할 것인지에 따라서 관리기준 값은 다르게 된다. 현재로부터 특정범위의 과거 자료를 대상 으로 한다면 소조기에는 대조기의 통계값이 적용되어 계측값 이 관리기준을 초과하는 경우가 빈번하게 발생될 수 있고 대 조기에는 소조기의 통계값이 적용되어 실제로는 정상범위를 초과하는 값도 관리기준보다 낮은 상태가 될 수 있다. Fig.

4(b)는 이러한 상태를 잘 나타내고 있다. 소조기에 관리기준 은 해측 조위보다도 높게 설정되어 있으므로 제체에 파이핑 이 발생해서 완전한 통수상태가 되어도 측정되는 공극수압은

해측 조위까지만 상승할 수 있을 뿐이고 관리기준을 넘지는 않게 되므로 정상범위에 있는 것으로 나타날 것이다. 따라서 이와 같은 방법은 계측자료가 쉽게 변하지 않는 정적인 조건 에 대해서는 유효하지만 새만금방조제와 같이 조석현상에 의 해서 계측값이 파동을 나타내는 경우에는 추가적인 보완 방 법이 필요하다.

나. 수두손실률기법에 통계적인 기준설정을 적용한 안정관리 수두손실률 기법을 개발하고 일정기간 동안 계측한 공극 수압자료를 분석하여 방조제 제체의 차수상태를 정량적으로 평가한 후에 실시간으로 계측되어 그려지는 수두손실그래프 상에서 기존의 통계적인 관리기준에 의한 실시간 안정관리가 시도된 것은 당연한 수순이었다. 수두손실그래프에서는 평 균에 대한 표준편차 대신에 회귀직선의 예측값에 대한 표준 오차를 범위설정의 기준으로 사용하였다. 즉 (선형회귀예측 값)±(배수)×(표준오차) 를 기준값의 상한과 하한으로 설정하 였다. 수두손실그래프에 통계적인 관리기준을 적용하여 실 시간으로 이상 유무를 감시하는 방법에서는 계측환경의 주기 적인 변동성으로부터 나타나는 문제점들은 해소되었으나 또 다른 몇 가지 문제점들이 나타났다. Fig. 5 ~ Fig. 7 은 기존의 통계적인 기준에 의한 계측안정관리방법을 수두손실그래프 에 적용하는 경우에 나타날 수 있는 몇 가지 문제점들을 실제 계측자료에 적용해서 노출시킨 것이다.

Fig. 5(a)는 2008년 4월 1일부터 2009년 6월 26일까지 1년 이 넘는 기간 동안 2호방조제 STA.27+00 계측단면의 PWP4 공극수압계에서 일부는 불연속적으로 계측한 공극수두와

‘평균±2×(표준편차)’에 의한 관리기준 상한값과 하한값을 나 타낸 것이다. 계측기간의 초․중반에 간헐적으로 상한값을 초 과하는 부분들이 있고 계측 기간의 끝에서 하한값 이하로 낮 아지는 부분도 나타났다. 이 그래프 상에서 관리기준에 의하 면 초․중반에 위험상태로 판단해야 한다. 후반부에서는 계측 값의 평균적인 경향이 하향을 하고 있으므로 제체나 계측기 에 변화가 진행되고 있는 것으로 판단할 수 있다. 이 그래프에 서 그 이상의 세부적인 상황을 판단하는 것으로 곤란하다.

Fig. 5(b)는 이 계측결과를 수두손실그래프로 나타내고 통 계적인 관리기준을 설정한 것이다. (선형회귀예측값)±(배 수)×(표준오차)에서 배수는 58개의 센서에서 계측한 모든 자 료를 분석하고 그 중에서 유의미한 자료들을 평가한 후에 3으 로 결정하였다. 그래프에서 연직방향으로 여러 개의 선형 궤 적을 나타내는 자료들은 계측 초반부의 자료들에 의해서 형 성된 것이다. 중․후반부 자료들은 반복되는 궤적이 정확하게 일치하지도 않았지만 각각의 궤적이 미세하게 변하였기 때문 에 여전히 관리기준범위 안에 있으며 궤적이 실시간으로 그

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(a) The measured pore water pressure head

(b) The hydraulic head loss graph with statical criterion Fig. 5 The safety monitoring with the statical criterion on hydraulic

head loss graph at P2_STA.27+00 PWP4

head loss graph at P2_STA.65+15_3

려지는 경우에도 이상 징후로 판단하기는 어려운 상황이다.

여기서 다시 관리기준을 설정하기 위한 통계자료의 범위를 어떻게 설정할 것인지의 문제가 제기된다. 이 그래프에서는 1 년 이상의 전체 계측자료를 통계범위로 하였기 때문에 대부 분의 자료가 관리기준 안에 있으나 실시간으로 계측하고 수 두손실그래프가 그려지는 경우에는 현재로부터 과거 어느 시 점까지의 자료를 통계범위로 설정할 것인지에 관한 문제가 제기되므로 결국 이동평균을 구하는 문제가 된다. 수두손실 그래프에서는 대조기와 소조기 등에 의한 문제점들은 나타나 지 않으며 결정계수가 큰 안정적인 계측자료에서는 기준범위 가 좁기 때문에 큰 문제가 되지 않지만 이 그래프와 같이 불안 정한 계측자료에서는 적절한 통계범위를 설정하는 방법이 명 확하지 않은 한계가 있다. 누적된 자료에 대한 수두손실률이 0.4 정도로 낮고 결정계수도 낮은 값이므로 차수상태가 양호

하지 않고 침투경로상의 제체도 불안정한 상태라는 것을 알 수 있으나 계측기의 설치위치가 1차 사석단면과의 경계면에 가까우므로 예상할 수 있는 결과로써 Fig. 5 (a), (b) 두 그래프 만으로는 간헐적으로 관리기준을 초과하는 이유를 설명할 수 없고 제체가 명확하게 위험한 상태인지를 판단하는 것도 곤 란하다.

Fig. 6(a)는 2009년 1월 1일부터 2009년 6월 26일까지 2호 방조제 STA.65+15 계측단면의 PWP3 공극수압계에서 계측 한 공극수두와 (평균)±2×(표준편차)에 의한 관리기준 상한값 과 하한값을 나타낸 것이다. Fig. 6(b)는 이 계측결과를 수두 손실그래프로 나타내고 (선형회귀예측값)±3×(표준오차)에 의해서 관리기준을 설정한 것이다. Fig. 6(a)에서는 관리기준 의 상한값을 초과하는 부분들이 빈번하게 나타나고 하한값보 다 작은 값들도 두 부분이 나타나서 상당히 위험한 상태로 보

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head loss graph at P4_STA.65+00_3

이지만 Fig. 6(b)의 수두손실그래프에서는 수두손실률이 0.938로 실질적으로 완전한 차수상태이며 결정계수가 0.9946으로 직선성도 매우 좋아서 제체도 큰 변화가 없고 안 정된 상태임을 알 수 있다. 이와 같이 두 가지 방식의 안정관리 방법에서 서로 다른 결과가 나타나므로 현재 제체의 상태를 판단하는 것이 곤란하다.

Fig. 7(a)는 2011년 9월 9일부터 2011년 10월 25일까지 4 호방조제 STA.65+00 계측단면의 P-3 공극수압계에서 계측 한 공극수두와 (평균)±2×(표준편차)에 의한 관리기준 상한값 과 하한값을 나타낸 것이다. 전체 자료에서 공극수두 진폭의 중심이 시간의 경과에 따라서 하향하는 경향이 있다는 것이 명확하게 나타나서 측정환경의 변화가 진행 중이라는 것을 알 수 있다. 통계적인 범위는 전체자료를 대상으로 했으므로

측정환경의 변화가 급격하거나 간헐적이지 않을 경우에는 비 록 전반부에서 상한값에 근접하고 중․후반부에서 하한값에 접하는 부분들이 있지만 범위를 넘지는 않으므로 안전한 상 태인 것으로 해석이 된다. 이 계측자료를 수두손실그래프로 나타낸 Fig. 7(b)에서는 수두손실률이 약 0.5 정도로 차수상 태는 양호하지 않지만 결정계수는 0.9 정도의 큰 값으로 안정 된 상태라는 것을 알 수 있다. 공극수압계의 매설위치가 바닥 보호공층이라는 것을 고려하면 낮은 수두손실률도 설명이 가 능하다. 두 그래프만으로 판단을 한다면 제체에는 큰 상태변 화는 없고 공극수압계의 매설깊이가 변동된 것으로 판단할 수 있다.

통계적인 관리기준을 수두손실그래프에 적용한 세 가지 사례를 통해서 통계에 적용할 자료의 범위에 따라서 해석이 변경될 수 있으며, 제체가 점진적으로 변화하는 경우에는 탐 지되지 않는 문제점이 있고, 공극수두그래프에 관리기준을 적용하는 방법과 수두손실그래프에 관리기준을 적용하는 방 법에서 서로 반대되는 결과가 해석될 경우에는 추가적인 해 석수단이 필요하다는 문제점이 도출되었다.

2. 수두손실률의 경시변화에 의한 방조제 제체의 점진적인 차수상태 변화 감시

Fig. 8은 Fig. 5 ~ Fig. 7에 나타낸 계측자료에 매 24시간 간 격으로 수두손실률을 산정하고 시간의 경과에 따라서 나타낸 것이다. Ⅱ.3절에서 기술한 것과 같이 24시간은 수두손실그 래프에서 궤적이 대략 2회 왕복을 하는 기간이다. 따라서 매 2 회 왕복한 궤적에 대한 회귀직선의 기울기를 각 2회 왕복종점 시간에 대해서 그래프로 나타내었다.

Fig. 5에서 수두손실그래프에서는 계측의 전반부에 범위 를 초과하는 부분이 나타나는 반면에 공극수두그래프에서는 계측의 후반부에서 점진적인 변화가 진행되고 있는 것으로 나타나서 제체의 상태 판단에 참고할 수 있는 정보가 부족했 다. 같은 자료로부터 수두손실률의 시간에 따른 변화를 나타 낸 Fig. 8(a)에서는 전반부에서 전체적인 경향을 벗어나는 값 들이 나타나고 후반부에서는 조석주기에 따라서 파동을 나타 내고 있다. 현재까지 분석한 세 개의 그래프를 모두 종합하면 전반부는 계측에 오류가 발생한 것으로 판단할 수 있고 후반 부에서는 계측환경이 불안정하기는 하지만 전반적인 경향은 수두손실률이 점차로 낮아지고 있으므로 제체의 상태가 느슨 해지고 있다는 것을 알 수 있다. 전체 자료에 대한 수두손실률 은 0.5 에 가까운 값이 나타났으나 계측당시의 실제 수두손실 률은 약 0.3 정도로 작은 상태이다.

Fig. 6의 공극수두그래프에서는 상한값을 초과하는 부분 들이 빈번하게 나타나지만 수두손실그래프에서는 수두손실

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(a) P2_STA.27+00_4

(b) P2_STA.65+15_3

(c) P4_STA.65+00_3

Fig. 8 The hydraulic head loss rates for everyday according to passage of time

(a) Measurement sections of sea dike P2

(b) Measurement sections of sea dike P4

Fig. 9 The hydraulic head loss rate vs the rate of it’s change with passage of time (a’)

률과 결정계수 모두 매우 안정된 상태를 나타내고 있어서 판 단이 어려웠다. 같은 자료로부터 수두손실률의 시간에 따른 변화를 나타낸 Fig. 8(b)에서는 차수상태가 양호하고 안정된 상태이지만 수두손실률은 미세하지만 일관되게 감소하고 있 으므로 주의해서 감시해야 한다는 것을 알 수 있다.

Fig. 7에 나타낸 공극수두그래프와 수두손실그래프로부터 안정된 상태이며 공극수압계의 심도가 변경되고 있는 것으로 판단하였으나 같은 자료로부터 수두손실률의 시간에 따른 변

화를 나타낸 Fig. 8(c)에서는 수두손실률이 빠르게 낮아지고 있으므로 주의해서 감시해야 한다는 것을 알 수 있다. 다만 계 측기간이 짧기 때문에 단정적으로 결론을 내리기는 미흡하다.

3. 수두손실률의 시간에 따른 변화율의 상관성 분석 수두손실률의 시간에 따른 변화율이 다른 인자들과 연관 되어 있는지를 알아보기 위해서 상관성을 살펴보았다. 우선 수두손실률의 변화율이 수두손실률 자체와 관련이 있는지 알 아보았다. 수두손실률이 높다는 것은 그만큼 차수가 잘되는 안정된 상태라는 의미이므로 시간에 따른 변화도 미미하고 제체의 차수상태가 불량하고 유동적이어서 수두손실률이 낮 은 경우에는 변화율이 높을 것으로 예상을 하였으나 Fig. 9에 나타낸 것과 같이 해석한 모든 대상에서 수두손실률과 그 변 화율과의 상관성은 낮은 것으로 나타났다.

Fig. 10은 해측으로부터 이격 거리에 따른 상관성을 알아 보기 위해서 나타낸 것이다. Fig. 10(a)에 나타낸 2호 방조제 에서는 수두손실률에 의한 분석을 고려하지 않고 계측기가 설치되어서 계측기의 매설 위치가 정렬되지 않았기 때문에 열로 표시하지 못하고 해측으로부터의 개략적인 침투경로길 이를 산정해서 상관성을 나타내었다. 이 그래프에서 0을 나타 내는 가로선의 상부에 표시된 양수의 변화율은 시간이 경과

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(a) Measurement sections of sea dike P2

(b) Measurement sections of sea dike P4

Fig. 10 The installed column vs the rate of the hydraulic head loss rate change with passage of time (a’)

함에 따라서 수두손실률이 더 높아지고 있다는 의미이므로 제체의 차수효율이 더 증가하고 있다는 의미이다. 반대로 하 부에 표시된 음수의 변화율은 시간이 경과하면서 수두손실률 이 더 낮아지고 있다는 의미이므로 제체의 차수효율이 더 낮 아지고 있으므로 주의해야 함을 의미한다. 회귀직선의 결정 계수에 의하면 수두손실률의 경시변화율과 횡단면상의 매설 위치와의 상관성은 낮은 것으로 나타났다. Fig. 10(b)에 나타 낸 4호 방조제에서도 가장 내측인 4열에서는 수두손실률의 경시변화가 0에 가까운 안정된 상태이고 1~3열에서는 수두 손실률이 증가하는 위치도 있고 감소하는 위치도 있으나 횡 단위치에 따른 상관성은 낮은 것으로 나타났다. 2호 방조제와 4호 방조제를 비교하면 세로축의 범위가 2호 방조제가 작으 므로 상대적으로 안정되어 있음을 알 수 있고 변화율이 양수 를 나타내는 비율은 두 방조제 모두 약 30% 정도로 비슷하게 나타났다.

Ⅳ. 결 론

이 연구에서는 계측안정관리에 일반적으로 적용되고 있는 통계에 의한 범위 설정방법을 방조제 계측안정관리에 적용하 고 시간에 따른 수두손실률 변화율을 산출하고 계측안정관리

에 적용하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

(1) 계측된 공극수두에 평균과 표준편차에 의한 관리기준을 설정하여 이상 유무를 감시하는 방법은 대조기, 소조기 등 유입부의 침투압이 불규칙적으로 변화하는 경우에는 통계산출범위를 설정하는 방법의 임의성으로 인해서 추 가적인 안정관리방법에 의한 보완이 필요한 것으로 나타 났다.

(2) 수두손실그래프에 선형회귀방법에 의한 예측값과 표준 오차에 의한 관리기준을 설정하고 이상 유무를 감시하는 방법은 조석현상의 영향을 받지 않는 것으로 나타났으나 계측환경이 점진적으로 변화하는 경우에는 탐지하는 것 이 곤란한 것으로 나타났다.

(3) 수두손실그래프에서 궤적이 2회 왕복하는 24시간 간격으 로 수두손실률을 산출하고 시간의 경과에 대해서 그 변화 양상을 감시하는 방법은 계측환경의 미세하고 점진적인 변화도 명확하게 드러내는 것으로 나타났다.

(4) 수두손실률의 시간에 따른 변화율은 스스로와의 상관성 은 낮은 것으로 나타났으나 방조제 제체에서 해측에 가까 울수록 음의 변화율을 나타내어 차수효율이 점진적으로 낮아지는 경향이 있는 것으로 나타났다.

(5) 공극수두그래프, 수두손실그래프, 수두손실률의 경시변 화그래프 등을 동시에 적용하면 안정관리에 관한 세부적 인 상황 판단에 도움이 되는 것으로 나타났다.

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