• 대한토목학회논문집
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• 제31권2A호
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• pp.121-127
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• 2011

콘크리트 내부에 존재하는 공극(void)의 공간적 분포는 콘크리트의 역학적, 물리적 거동에 큰 영향을 미친다. 따라서 콘크리트 재료 물성의 파악과 건정성 평가를 위해 내부에 존재하는 공극의 분포 상태를 파악하는 것은 매우 중요하다. 콘크리트에는 육안으로 보이는 재료 표면의 공극 이외에도 내부 공극이 존재한다. 본 연구에서는 경량골재 콘크리트의 공극 분포를 파악하기 위하여 micro CT(X-ray microtomography)를 활용하여 생성된 3차원 콘크리트 디지털 시편을 사용하였다. 흑백처리된 단면 이미지를 중첩하여 공극을 묘사할 수 있는 3차원 시편을 생성하였다. 공극의 분포 상태를 확률적으로 묘사하기 위하여 확률 분포 함수 two-point correlation function과 lineal-path function으로 분석하였다. 또한, 이미지 분석을 통해서 콘크리트 시편의 공극의 밀도 분포를 파악하였다. 콘크리트 내부에 있는 개별 경량 골재의 공극도 이미지 처리와 확률 분포함수를 사용하여 분석하였다. Micro CT와 3차원 이미지 분석 방법을 통하여 콘크리트 내부에 존재하는 공극의 분포 상태를 효과적으로 파악할 수 있음을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.227-235
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• 2012

대표적인 다상 재료인 콘크리트는 구성 성분의 공간적 분포에 의해 재료 특성이 큰 영향을 받는다. 특히 공극(void)은 콘크리트의 특성에 큰 영향을 주는 요인으로서, 콘크리트 내부에 분포하는 공극의 공간적 분포를 파악하는 것은 재료의 특성을 이해하는데 매우 중요하다. 본 연구에서는 콘크리트 내부에 존재하는 경량 골재의 공극 분포 분석을 위해서, CT(computed tomography)로부터 얻은 단면 이미지를 활용하여 생성된 3차원 경량 골재 이미지를 활용하여 공극 분포를 시각화(visualization)하였다. 방향에 따른 3차원 경량 골재 내부의 공극 분포 상태를 정성적으로 묘사하기 위해서 확률 분포 함수인 두점 상관함수(two-point correlation function)를 사용하여 공극의 공간적 분포 경향을 구(sphere)에 표현하였다. 또한 방향에 대한 골재의 강성도(stiffness)를 계산하여 각 방향에 따른 골재의 역학적 물성치 분포 변화를 확인하였다. 각 방향으로의 확률 분포 함수로 표현된 공극 분포와 강성도 분석함으로서 CT 이미지를 통한 공극 분포 특성 분석 및 경량 골재의 역학적 특성을 효과적으로 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제24권3호
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• pp.353-362
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• 2014

다공질 암석의 공극구조는 그 암석의 수리-역학적 거동에 매우 큰 영향을 미친다. 다공질 암석의 공극구조 특성을 표현하는 대표적인 방법은 공극률, 공극크기분포, 방향성 등이 있다. 암석의 유효공극률은 실험적으로 비교적 쉽게 구할 수 있지만, 공극의 크기분포 특성을 파악하는 것은 매우 어려운 실정이다. 본 연구에서는 X-ray CT를 이용하여 대표적 다공질 암석인 베레아 사암의 공극구조 중 공극크기분포를 이미지 기반으로 평가하였다. 공극크기분포 평가를 위해 본 연구에서는 이미지 필터링, 이진화, 골격화 등의 이미지 기반 처리 작업을 수행하였으며, 국부 두께평가 및 star chord를 이용하여 베레아 사암의 공극크기분포를 구하였다. 본 연구에서 제시된 X-ray CT 기반의 공극크기분포 평가방법을 이용하여 향후 다공질 재료의 공극구조 평가에 새롭고 효율적인 방안을 제시하고자 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1A호
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• pp.31-37
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• 2012

콘크리트는 대표적인 다상 재료로서, 재료를 구성하는 각 성분의 공간적 분포는 콘크리트의 특성에 큰 영향을 미친다. 콘크리트에 존재하는 공극(void)은 콘크리트의 강도 및 투수성에 큰 영향을 주는 요인으로서, 콘크리트의 재료 물성의 파악을 위해 내부 공극의 분포를 파악하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 투수 콘크리트의 공극 분포 분석을 위해서 CT(computed tomography)로부터 얻은 단면 이미지를 중첩하여 3차원 콘크리트 디지털 시편을 생성, 공극 분포를 시각화(visualization)하였다. 공극 분포 상태를 확률적으로 묘사하기 위하여 확률 분포 함수들(two-point correlation function, lineal-path function과 two-point cluster function)을 사용하여 투수 콘크리트 디지털 시편의 공극 분포를 분석하였다. 그 결과, CT와 확률 분포 함수를 이용한 3차원 이미지 분석 방법을 통하여 투수 콘크리트 내부에 존재하는 공극의 공간적 분포에 대한 연속성, 투수성 및 이방성을 효과적으로 파악할 수 있음을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.463-469
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• 2016

본 논문에서는 저차원 확률 함수를 사용하여 연속적인 선형 공극비 기울기를 갖는 기능경사재료 형태의 가상 시편을 제작하였다. 실제 물 시멘트 비가 다른 두 종류 시멘트 풀 시편의 X-선 CT 단면 이미지를 통해 3차원 공극 분포 모델을 제작하여 이를 기반으로 가상 시편을 제작하였다. 가상 시편이 두 실제 시편 사이에 위치하도록 공극 분포 특성을 저차원 확률 함수와 공극비 기울기로 구성하였다. 공극 분포의 기울기는 연속적인 형태의 수직 방향의 선형 공극비 기울기로 구현하며, 이를 위해 확률적 최적화의 목적 함수로 저차원 확률 함수와 공극비 기울기에 관한 함수를 사용하였다. 가상 시편 내 공극 분포 특성 확인을 위해 본 연구에서는 투기율 분석을 유한요소해석을 통해 수행하였다. 공극 분포 특성과 투기율 해석 결과를 비교하여 가상 시편이 갖는 공극 분포 특성이 투기율에 미치는 영향을 확인하고, 투기율의 실제 실험 결과와 해석 결과의 비교를 통해 해석 결과의 타당성을 입증하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제4권3호
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• pp.5-18
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• 1988

3종의 입상체시료를 대상으로 공극비의 빈도분포, 상대밀도 전단강도 등에 대한 시험연구결과 (1) 유리알의 경우 공극비의 빈도분포는 Shahinpoorl가 제안한 음의 지수분포에 접근하며 입자의 모양은 구형에서 각형의 순으로 변화되는 반면에 조밀한 공극의 빈도는 감소하며 Beta분포로서 잘 나타냈다. (2) 전 시료에서 공극비의 표준편차는 시료의 상대밀도와 입자의 구형성이 감소함에 따라 증가하였다. (3) 전단강도는 평균공극비와 표준편차의 함수일 뿐만 아니라 공극비 분포의 확율밀도함수이다. (4) 공극비는 정도분포가 조밀한 공극쪽으로 기울수록 시료의 전단강도는 더 크며 이의 역도 또한 같다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권6A호
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• pp.449-456
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• 2011

Power에 의해 제안된 간격계수는 기하학적 모델을 바탕으로 구성된 공극 간격의 평균적 개념으로, 실제 콘크리트의 공극구조 특성을 반영하는데 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 간격계수의 한계를 극복하기 위해 콘크리트의 실제 공극구조 특성을 반영한 간격분포지수를 제안하였으며, 간격계수와의 비교분석을 통해 이 지수에 대한 평가를 수행하였다. 본 연구결과, 간격계수는 AE제 첨가량이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었으나, 간격분포지수는 증가하는 경향을 나타내었다. 이는 간격분포지수가 간격분포곡선의 면적 값을 이용한 것으로 간격별 빈도수가 높은 것이 크게 나타나기 때문이다. 또한 간격계수 $300{\mu}m$이하의 범위에서 간격분포지수는 더 넓은 범위를 나타내었다. 이에 간격분포지수 사용 시 내구성지수 80% 이상이 되는 임계지점을 찾는데 좀 더 용이할 것으로 예상되며, 콘크리트의 내구성을 추정하는데 있어 좀 더 신뢰성 있는 분석이 가능할 것으로 판단된다. 간격분포지수는 공극 간격분포의 면적 값으로 실제 콘크리트의 공극구조특성을 반영한 지수이다. 추후, 동결융해실험 결과와의 비교를 통해 추가적인 검증연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제26권4호
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• pp.284-288
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• 1993

토양수분조건에 따른 공극(孔隙) 크기별 분포(分布)의 변화를 구명하기 위하여 Vertisol과 Alfisol을 가지고 수분조건(水分條件)이 각각 0.033MPa, 1.5Mpa 및 건조상태(乾燥狀態)에서 동결건조(凍結乾燥)시켜 수은(水銀) 침투법(浸透法)과 보수력(保水力)으로 공극(孔隙)의 크기별 분포(分布)를 측정(測定)하였다. 수은(水銀) 침투법(浸透法)으로 측정한 공극량은 보수력법(保水力法)보다 대공극량(大孔隙量)이 많았고 냉동건조전(冷凍乾燥前)의 수분조건(水分條件)에 따라서도 공극분포(孔隙分布)는 큰 차이가 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.27-34
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• 2022

지반내 물의 흐름은 입자 사이의 공극 분포에 의존하므로 입자의 크기를 이용한 수리학적 물성치의 예측은 정확도가 낮다. 본 논문은 Silveria의 방법을 이용하여 입도분포곡선으로부터 수축 공극크기분포를 산정하고, 포화-불포화 수리학적 물성치를 산정하는 방법을 제시하였다. 입도분포가 양호한 흙은 단봉의 공극크기분포를 보이고, 입도분포가 불량한 흙은 쌍봉의 공극크기분포를 보였다. 공극크기분포를 이용한 이론적 포화투수계수 모델식 중에서 Marshall 모델이 실내실험결과와 가장 부합되었다. 불포화토 수리해석에 필요한 함수특성곡선과 불포화투수계수에 대한 모델식을 공극크기분포를 이용하여 제안하였다. 개발된 모델식을 다양한 흙에 적용하여 수리학적 물성치의 예측에 적합한 모델을 선정하는 지속적인 연구가 필요하다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권4호
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• pp.407-414
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• 2010

토양의 공극 크기별 분포는 토양중 수분의 함량과 수분퍼텐셜의 관계를 나타내는 토양수분특성 자료로부터 계산된다. 그러나 기존의 토양수분특성 측정방법들은 교란된 토양을 이용하거나 코어시료를 채취한다 하여도 동역학적으로 변화하는 현장 토양 공극분포를 반영하는 데는 많은 어려움이 있었다. 또한 이러한 토양수분특성 자료를 얻기 위해서는 많은 시간과 노력이 요구되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 교란되지 않은 현장 토양에서 측정한 불포화 수리전도도 자료로부터 토양의 공극 크기별 분포 곡선을 추정하는 이론적 체계를 제시하고자 하였다. 이를 위해 Brooks-Corey와 van Genuchten의 수리학적 모델을 이용하여 토양의 불포화 수리전도도 자료로부터 공극의 크기별 분포를 추정하는 이론적 모델을 전개하였으며, 이러한 이론적 모델에 근거하여 Brooks-Corey와 van Genuchten의 soil parameter들의 변화에 따른 불포화수리전도도와 공극 크기별 분포곡선의 모사하였다. 공극크기별 분포곡선의 모사는 토성별 불포화수리전도도 곡선의 scaling factor 역할을 하는 $K_s$를 1.0 cm $h^{-1}$로 설정하고, 수리학적 모델별로 일정한 경계조건 (Brooks-Corey soil parameters, ${\alpha}_{BC}=1-5L^{-1}$, b = 1 - 10; van Genuchten soil parameters, ${\alpha}_{VG}=0.001-1.0L^{-1}$, m = 0.1 - 0.9)에서 수행하였다. Brooks-Corey 모델을 이용한 공극 크기별 분포곡선의 모사에서는 parameter b가 공극분포곡선의 형태에 영향을 주었으며, ${\alpha}_{BC}$는 공극분포곡선의 민감도에 영향을 주었다. 또 van Genuchten 모델을 이용한 공극 크기별 분포곡선의 모사에서는 ${\alpha}_{VG}$가 scaling factor의 역할을 하였으며, parameter m은 공극분포곡선의 형태에 영향을 주었다. 따라서 경계조건 안에서 불포화 수리전도도 자료로부터 공극의 크기별 분포 모사가 가능하였으며, 토양 parameter들이 토성, 입자분포 등의 물리적 특성을 잘 반영하는 경우 이론적으로 현장 토양의 공극 크기별 분포의 추정이 가능할 것으로 판단되었다.