제5회 한·일 불포화지반 워크숍

(5th Korea-Japan Joint Workshop on Unsaturated Soils) 개최를 마치고

1. 들어가며

2012년 한국지반공학회의 정식 기술위원회(기존 ‘지반역학 연구회’와 ‘불포화지반 연구회’ 통합)로 시작한 ‘지반역학 및 불포화지반 기술위원회’에서는 2018년 5월 18일 현대 힐스테이트 갤러리(서울)에서「제5회 한·일 불포화지반 워크숍」을 개최하였다. 한·일 불포화지반 워크숍은 불포화토 관련 최신 연구동향을 파악하고, 한·일 연구자들간의 교류증진을 위하여 일본 ‘불포화토 연구회’와 공동으로 2009년부터 매 2년 마다 개최되어 왔다(1회: 단국대학교, 2009, 2회: 큐슈대학교, 2011, 3회: 연세대학교, 2013, 4회: 오카야마대학교, 2016). 올해는 2명의 기조강연을 포함하여, 총 3개의 세션으로 다양한 논문들이 발표되었다.

2. 기조강연 소개

기조강연에는 한국지반공학회 회장인 연세대학교 정상섬 교수와 코베대학교 Kato Shoji 교수가 초청되어 발표를 하였다. 정상섬 교수는 함수특성곡선(Soil-Water Characteristics Curve, SWCC)과 흙의 전단강도정수, 지형, 식생에 따른 전단강도증가 개념을 불포화토 이론에 접목시켜 개발한 YS-Slope Model을 소개하였다. YS-Slope Model은 여러 변수를 고려한 2차원 지하수흐름을 모사할 수 있으며, 이를 바탕으로 우면산과 같은 집중강우 시, 사면 붕괴와 토석류의 안정성을 예측하는 방법에 대하여 발표하였다. 나아가, 산사태와 같은 재난 상황에 대비하기 위해 기존의 현장 모니터링 시스템이 갖고 있는 문제점의 극복과 조기경보를 위한 무선 센서 네트워크에 대한 개발을 소개하고, 구룡산, 안산, 관악산에 현장 적용하고 있는 상황에 대해서 설명하였다. 이어진 기조강연에서 Kato Shoji 교수는 다져진 실트질 흙의 낮은 구속압 상태에서의 변형 및 강도 특성에 대한 연구를 발표하였다. 낮은 구속압 상태에서의 석션(Suction)이 흙의 파괴에 미치는 효과를 평가하기 위해, 함수비 6%와 10%인 시료에 대해 0, 20, 40, 100kPa의 구속압을 적용하여 압축(Compression) 시험을 실시하였다. 그 결과, SWRC와 함수비를 알고 있다면 비배수 압축시험을 통해 불포화토의 전단강도를 추측할 수 있다는 것을 설명하였다.

3. 전체 프로그램 개요

이번「한·일 불포화지반 워크숍」에 등록된 초록은 총 17개로써, 한국 12개, 일본 5개로 구성되어있으며, 이를 각각 수치해석(Modeling), 불포화 특성(Unsaturated characteristics), 시험 및 적용(Testing and application) 세션으로 구분하였다. 오전 10시에 진행된 개회식 이후, 3개의 세션이 순차적으로 오후 6시까지 진행되었으며, 그림 1은 이번 워크숍에 참석한 주요 참가자들의 단체사진이다.지반재료의 불포화 특성 중에서 모관흡수력(Suction)과 체적함수비의 관계를 나타내는 SWCC는 재료의 전체적인 거동에 큰 영향을 미치기 때문에 역학적 특성을 규명하는 데 있어 매우 중요한 요소로 인식되어 왔다. 하지만 기존의 실내시험을 통해 이를 획득하는 경우, 긴 시험시간이 소요되기에 함수특성곡선을 추정하기 위한 다양한 방법들이 이번 워크숍에서 제안되었다.

Pham 등은 기존에 획득한 다양한 종류의 지반재료에 대한 함수특성곡선을 바탕으로 뉴런 네트워크 분석을 통해서 함수특성곡선을 추정하는 방법을 제안하였으며, Kim과 Cho는 지반재료의 입도분포곡선을 바탕으로 함수특성곡선을 추정하는 방법을 제안하였다. Park과 Park은 실내시험을 통해 획득한 함수특성곡선의 건조경로를 바탕으로 습윤경로를 추정하는 방법을 제안하고, 실제 시험결과와 비교함으로써 그 타당성을 확인하였다. 하지만 실내시험 혹은 추정방법을 통해서 획득한 지반재료의 불포화 특성은 현장상태를 반영하지 못한다는 단점이 존재하기에 실제 대상 현장에 직접 계측장치를 설치하고 그 거동을 파악하는 연구 또한 활발히 수행되고 있는 것으로 나타났다. Song과 Kim은 실제 현장 사면에 흡수력을 측정하는 Tensiometer와 체적함수비를 측정하는 TDR을 각각 설치하여 함수특성곡선의 스캐닝 곡선(Scanning curve)을 획득하고 이를 실내 시험결과와 비교하였으며, Takeshita 등은 새롭게 제안된 현장 투수 시험기를 활용하여 현장상태 지반재료의 함수특성곡선 및 불포화 투수계수의 이력현상을 확인하였다.

앞선 지반재료의 불포화 특성을 확인하는 연구와 관련된 논문들뿐만 아니라, 불포화 지반재료와 지반재료가 아닌 재료 간의 거동을 파악한 다양한 연구들이 본 워크숍에서 소개되었다. 최근 중금속으로 오염된 지반을 식물을 통해 정화하는 방법이 저렴하고 지속 가능한 방법으로써 주목받고 있기에 기후의 변화에 따른 식물의 정화 효과를 확인하고자, Koga 등은 수치해석을 통해 Morimoto 등은 실내시험을 통해 각각 그 거동을 확인하였다. 다음으로 Furukawa 등은 농지 혹은 사질토 지반에 섬유 재료를 관입하고 일정한 양의 물을 지속해서 공급하는 방법을 소개하고 그 적용성을 실험을 통해 확인하였다. 마지막으로 Byun과 Erol은 지오그리드와 골재의 맞물림에 의해 발생하는 국부적인 강성 증가에 함수비가 미치는 영향을 파악하기 위해 수행한 실험 결과를 발표하였다.

전체적으로 워크숍에 소개된 논문들을 확인해보면, 최근에는 지반재료의 불포화 특성을 획득하는 데 있어 실내시험보다는 추정방법 혹은 현장시험이 주로 수행되는 것을 확인할 수 있었다. 특히 현장시험의 경우 기존의 계측장치들의 한계점을 극복하고자 하는 연구들이 진행되고 있음을 파악할 수 있었다. 하지만 불포화 지반재료의 동상에 따른 팽창 특성을 확인한 Lee 등의 연구와 같이 특수한 경우의 거동을 파악하는 데 있어 여전히 실내시험과 관련된 연구가 필요할 것으로 판단된다. 또한, 지반재료 자체만의 거동이 아니라 다른 재료와의 상호거동을 불포화 이론을 접목한 실내시험 혹은 수치해석을 통해서 확인하려는 연구가 활발히 진행되고 있음을 확인할 수 있었다. 발표논문과 발표자를 포함한 상세 프로그램은 표 1과 같다.

모든 발표가 종료된 이후 Closing ceremony 시간을 통해, 일본 방문단의 대표인 오카야마대학교  Takeshita Yuji 교수와 ‘지반역학 및 불포화지반 기술위원회’ 초대위원장인 단국대학교 박성완 교수의 폐막 연설이 이루어졌다. Takeshita Yuji 교수는 2년 후에 일본에서 개최될 제6회 한·일 불포화지반 워크숍에 대한 기대를 나타냈으며, 박성완 교수는 한·일 불포화지반 워크숍의 지난 10년간의 발자취를 더듬으며, 향후 더 발전된 불포화지반 워크숍의 방향성을 제시하였다. 이후 진행된 공식 연회 시간을 통해 한·일 연구자들 간의 밀접한 교류의 시간이 이루어졌다. 

4. 맺음말

2009년「제1회 불포화지반 한·일 공동워크숍」을 시작으로 올해까지 다양한 주제에 대해 한국과 일본 양국이 지속적인 학술행사를 진행하였다는 사실만으로도 우리 학회에서는 뜻깊은 일이 아닐 수 없다. 앞으로도 ‘지반역학 및 불포화지반 기술위원회’가 담당하고 있는 국제지반공학회의 여러 TC 분야(TC101 Lab testing, TC103 Numerical Methods in Geomechanics, TC104 Physical Modeling in Geotechnics, TC105 Geo-mechanics from micro to macro, TC106 Unsaturated soils)에 대해서, 이번 행사와 같은 국제적인 학술활동이 시작되고 지속되기를 바란다.

2018 제11회 한·일 산사태 공동 심포지움 참관기

1. 개요

2008년 처음 열리기 시작한 한·일 공동심포지움은 올해로 11년째 열리고 있으며, 한국 일본 양국 간의 산사태 재해에 관한 사례와 경감을 위한 의견 교류를 위한 것으로 격년으로 양국이 주최를 번갈아가면서 여는 행사로 한국재해방재센터, 일본국립연구개발법인 토목연구소, 한국지반공학회, 김재원 의원실 주최로 열렸으며, 대한민국 국회, 대한토목학회, 한국도로공사가 후원 하였다. 2018년 5월 24, 25일 이틀간 국회의사당 의원회관 및 고속도로 사면붕괴 현장에서 한·일 공동 심포지움이 열렸다.

2. 한일산사태 공동 심포지움

이번 심포지움은 의장이신 이승호 교수님의 개회사, 정상섬 회장님의 환영사, 김홍택 대한토목학회 회장님 및 추미애, 조정식, 김재원 국회의원의 축사와 문희상 국회의원의 격려사로 시작되었다.기조강연은 ‘국내 사면안정기술의 과거, 현재 그리고 미래’라는 주제로 상지대학교 황영철 교수님께서 한국측 대표로 발표해 주셨으며, 일본측에서는 ‘Landslide disasters in 2017 Japan’를 주제로 일본 토목연구소 Wataru Takeshita 주임연구원이 일본측 대표로 발표하였다.

2편의 기조강연이 끝난 후 양국의 산사태에 대한 내용으로 본격적인 연구 발표시간이 이어졌다. 일본의 경우 산사태 대책공법에 대한 유지관리 방안 및 시공방법에 대한 내용을 중심으로 연구발표가 이루어 졌으며, 한국 측에서는 산사태 예측 기법, 보강공법 등 다양한 내용으로 16편의 논문이 발표 되었다.연구발표가 모두 끝나고 두 개의 그룹으로 나뉘어 ‘4차 산업혁명/ i-Construction에 대비한 사면안정기술’이라는 큰 주제를 가지고 그룹별 토론을 진행하였다. 시간이 다소 부족한 관계로 세부적이고 구체적인 토론은 어려웠지만, 많은 것을 공유할 수 있는 시간이었다. 그룹별 결과보고와 양국 공동의장이신 이승호교수님, Hiroshi Nishii 두분의 비평을 끝으로 연구발표회는 마무리 되었다.

3. Field Trip

심포지움 둘째 날인 25일 준비위원회에서 준비한 차량을 이용하여 현장견학을 시작하였다. 이번 현장견학은 한국도로공사 유병옥 박사님의 진행으로 ‘서천-공주간 고속도로 공용 중 사면붕괴 현장(공주방향 51km지점)’에 대한 붕괴 원인 및 대책에 대하여 진행되었다. 또한 한국건설기술연구원 백용 박사님의 도움으로 국립부여박물관 및 공산성 견학을 병행하여 옛 역사를 돌아볼 수 있는 기회도 가질 수 있었다.