• 한국수자원학회논문집
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• 제55권2호
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• pp.147-157
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• 2022

후향단차 수공구조물의 모서리에서는 흐름분리가 발생하며 이로 인해 형성되는 전단층과 재순환 흐름 영역에서의 흐름은 복잡한 난류가 지배적이다. 물리적으로 안정하면서 성능이 보장되는 구조물 설계를 위해서는 이러한 난류 흐름의 거동을 정확하게 예측하고 분석하는 것이 중요하다. 이 연구에서는 공학적으로 널리 이용되고 있는 대표적인 난류 모형인 k-ω SST 모형과 RNG k-ε 모형을 이용한 3차원 RANS 계산을 통해서 개수로에 설치된 후향단차를 통과하는 난류 흐름을 레이놀즈 수 23,400과 후르드 수 0.22의 조건에서 수치모의하고, 해석 결과를 기존 실험자료와 비교 분석하여 수치해석의 성능을 평가하고자 한다. 두 가지 난류 모형을 이용하여 구한 평균유속 분포를 보면 모두 경계층에서 관측된 실험값을 양호하게 잘 재현하는 것으로 나타났다. 재순환 영역 상부에서 계산된 평균유속을 보면 RNG k-ε 모형이 k-ω SST 모형보다 중앙부에서의 유속을 약 5% 정도 크게 계산하는 것으로 나타났다. 난류 통계량 관점에서 보면 두 난류 모형 모두 단차 모서리 직하류에서 흐름 분리로 인해 발생하는 레이놀즈 전단응력을 현저히 과소산정하는 한편, 재부착점 하류에서는 실험값을 상대적으로 양호하게 재현하는 것으로 나타났다. RNG k-ε 모형은 수로 바닥 부근 경계층에서의 전단응력 분포를 k-ω SST 모형보다는 우수한 정확도로 실험값을 계산하는 반면에 접근수로 경계층에서 그리고 단차 하류부에서는 경계층 상부에서 전단응력을 과대 산정하는 것으로 나타났다.

• 보존과학회지
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• 제37권6호
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• pp.626-637
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• 2021

공주 무령왕릉과 왕릉원은 세계유산으로 등재된 웅진백제시대(AD 475~538) 왕족의 고분군이다. 1971년 무령왕릉 발굴 이후 안전한 보존관리 체계 없이 공개됨에 따라 급격한 환경변화를 겪으며 고분 내부에 다양한 손상이 발생하였다. 이 연구에서는 왕릉원의 미시적 변위분석을 위해 각 고분 내부에 취약부를 선정하여 3차원 정밀스캐닝을 바탕으로 디지털 형상정보를 구축하였다. 5호분에서는 진행성 변위를 검출하였으며, 6호분과 무령왕릉은 향후 모니터링을 위한 기초자료를 획득하였다. 특히 5호분 남측 회벽의 편차분석 결과, 공차범위 ±18 mm와 ±2 mm에서 추가 손상은 나타나지 않았다. 그러나 인방석은 평균 0.32 mm의 처짐이 발생하였고, 벽체 사이의 거리는 평균 0.36 mm가 증가하였다. 5호분 내부는 직접적인 누수가 있어 탈락과 처짐거동 등 손상을 가중시킨 것으로 해석된다. 이 연구에서 획득한 3차원 형상정보는 계속 연구를 위한 자료로 중요한 기준이 되며, 정밀 계측모니터링과 교차검증을 거쳐 왕릉원의 안정적 보존방안을 검토하는 데 활용할 것이다.

• 광물과 암석
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• 제35권3호
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• pp.273-281
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• 2022

맨틀 불균질성은 지구 내부의 휘발성 성분의 분포 및 순환과 밀접한 관련이 있으며, 맨틀에서 휘발성 물질의 거동은 규산염암의 유변학적 특성에도 큰 영향을 미친다. 이와 같은 상부맨틀의 물리화학적 특성은 미구조와 유체포유물의 형태로 맨틀 포획암에 기록될 수 있다. 본 논문에서는 미국 리오 그란데 리프트 지역에서 산출되는 페리도타이트 포획암의 미구조와 유체포유물의 특성과 관련된 이전 연구결과들을 요약 및 리뷰하였으며, 이를 통해 이 지역의 상부맨틀의 진화과정과 불균질성에 대해 이해하고자 한다. 리오 그란데 리프트에서 맨틀 포획암이 산출되는 지역은 크게 리프트 중심부인 리프트 축(rift axis) 지역(EB: Elephant Butte, KB: Kilbourne Hole)과 리프트 연변부인 리프트 측면(rift flank) 지역(AD: Adam's Diggings)으로 나눠진다. 전자(EB 및 KB 페리도타이트)의 경우 응력이 낮고 물함량이 적은 조건에서 형성되는 type-A 격자선호방향이 보고되었고, 후자(AD 페리도타이트)의 경우 응력이 낮고 물함량이 많은 조건에서 형성되는 type-C 격자선호방향이 보고된 바 있다. 특히, AD 페리도타이트의 경우 초기(type-1: CO₂-N₂) 및 후기(type-2: CO₂-H₂O)와 같은 최소 두번의 유체 침투 사건이 사방휘석 내에 기록되어있다. 이와 같은 미구조 및 유체포유물에 기록된 상부맨틀의 불균질성은 북미 판과 Farallon 판 사이의 상호작용에 기인한 것으로 추정된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권6호
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• pp.5-16
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• 2022

국내 내진설계의 경우, 일반적으로 비배수 조건 해석을 통해 구조물과 지반의 변형을 검토하여 이를 설계 및 유지보수에 적용한다. 하지만 지진과 같은 동적하중에 의해 발생한 액상화 현상 이후 과잉간극수압의 소산과정을 거치게 되면 추가적인 지반의 침하가 발생하고 그에 따른 더 큰 피해가 발생한다. 그러므로 배수조건의 해석이 추가적으로 요구되는 실정이며, 지진이 끝난 후 소산과정을 거친 지반의 침하량을 산정하고 검토하는 등의 정확한 지반의 거동을 파악해 이를 설계 및 유지보수에 함께 적용해야 한다. 따라서 본 연구는 순수 사질토 지반을 Dr=30%의 느슨한 지반과 Dr=70%의 조밀한 지반으로 구분하여 비배수조건과 배수조건을 가정해 수치해석을 실시하였다. 특히, 지진과 같은 동적하중이 작용할 때, 지반의 배수조건을 고려하여 느슨한 지반과 조밀한 지반의 침하량 및 과잉간극수압비를 비교하고, 지진이 끝난 후 지반의 소산과정에서 나타나는 침하량 및 과잉간극수압비를 비교, 분석하는 부분에 초점을 맞췄다. 그 결과 지진 시 발생한 지반의 침하량 보다 소산과정을 거친 지반의 침하량이 약 30~60배 큰 결과를 얻었다.

• 터널과지하공간
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• 제33권4호
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• pp.228-243
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• 2023

벤토나이트는 팽윤 능력과 낮은 투수율 등의 유리한 특성으로 인해 고준위방폐물처분장에서 완충재로 널리 인정받고 활용되고 있으며, 낮은 투수율로 인해 방사성 핵종이 주변 암반으로 이동하는 것을 효과적으로 방지하여 방사성 폐기물의 안전한 처분을 보장하는 데 중요한 역할을 한다. 그러나 벤토나이트 완충재의 장기적인 성능은 여전히 지속적인 연구의 대상으로 남아 있으며, 주요 우려 사항 중 하나는 벤토나이트의 팽윤과 지하수 흐름에 의한 완충재의 침식이다. 벤토나이트 완충재의 침식은 완충재의 무결성을 손상시키고 지하수를 통한 방사성 핵종의 이동을 촉진할 수 있는 콜로이드 형성을 초래하여, 결과적으로 방사성 핵종 이동 위험을 높임으로써 처분장 안전에 중대한 영향을 미칠 수 있다. 따라서 벤토나이트 완충재의 침식 메커니즘과 침식 정도를 수치 해석적으로 정량화하여 장기적인 벤토나이트 완충재의 성능 및 콜로이드 형성 정도를 평가하는 것이 고준위방폐물처분장의 안전성 평가에 매우 중요하다. 본 기술 보고에서는 동적 벤토나이트 확산 모델을 기반으로 거동이 유사한 영역을 두 개로 분류하여 벤토나이트의 균열 침투 및 콜로이드 형성을 모사할 수 있도록 제안된 모델인 Two-region 모델을 소개하였으며, 이 모델을 이용해 벤토나이트 완충재 침식 정도를 정량적으로 평가하였다.

• 공업화학
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• 제34권4호
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• pp.444-449
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• 2023

전자 기기의 소형화, 집적화 및 박형화에 따라 인쇄회로기판 제조 시 미세한 회로 패턴이 요구되고 있다. 기존의 인쇄회로기판은 dry film resist를 이용한 photolithography 법을 적용하여 주로 제조하지만, 미세 회로 패턴 구현을 위해서는 정밀한 마스크 설계 및 고가의 노광장비 등이 필요하다는 한계점이 있다. 이에 따라서 최근에는 dry film resist를 대체하여 미세 회로 패턴 형성에 유리한 광경화형 잉크를 직접인쇄 공정을 통해 인쇄회로기판의 회로 패턴을 형성하는 연구들이 관심받고 있다. 광경화형 잉크를 통한 회로 패턴 형성을 위해서는 동박과의 밀착성, 패턴 형성 과정에서의 에칭 저항성, 박리 특성의 제어가 필수적이다. 본 연구에서는 광개시제 종류 및 함량이 다른 여러 광경화형 잉크를 제조하고 이들의 광경화 거동을 분석하였다. 또한, 광경화형 에칭 레지스트 잉크로의 적용성 평가를 위해 에칭 저항성, 박리성, 밀착성 등을 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.5-16
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• 2023

본 연구는 기초판의 연성률이 말뚝지지 전면기초에 미치는 영향을 해석적 연구와 수치해석으로 분석했다. 기초판의 연성률(K_R)과 선단지지 조건에 따른 말뚝과 기초판의 하중 분담률을 분석했다. 각각의 말뚝과 전체적인 응답은 3차원 유한 요소 해석법을 사용하여 분석했다. 본 연구에서 수직 하중이 증가하고 기초판의 연성률이 감소함에 따라 말뚝지지 전면기초의 하중분담비(α_pr)가 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 경향은 선단지지 말뚝을 사용하는 것보다 마찰말뚝을 사용하는 경우에 더 뚜렷하게 나타났다. 또한, 연성 기초판의 경우, 하중조건에 따른 말뚝 위치별 축력 분포경향은 큰 차이를 보이지 않았으나, 강성 기초판의 경우, 하중조건에 따라 외곽에 위치한 말뚝 두부 축력이 증가하는 경향을 보였다. 기초판의 침하는 연성 기초판 조건이 강성 기초판보다 더 크게 나타났으며, 이로 인해 연성 기초판 조건에서 하중분담비가 감소하는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제33권2호
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• pp.95-107
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• 2023

본 연구에서는 휴·폐광산 채굴 공동을 다른 목적으로 사용코자 할 경우, 특히 갱도 내에서 발생하는 반복 교통 진동이 채굴 공동의 장기적인 안정성에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 대상 광산은 주방식 채광법이 적용된 지하 석회석 광산이며, 해당 광산이 물류 창고로 활용되는 상황을 가정하여 동적 수치해석을 수행하였다. 특히 해당 광산에서 광산차량의 운행으로 실제 발생하는 교통진동을 직접 측정하여 이를 진동파형 형태로 동적수치해석용 입력자료로 반영하였다. 20,000회의 교통 진동이 반복된 상황을 고려한 동적수치해석 이후, 채굴 공동은 안정적인 것으로 분석되었지만, 해석 단면 전체에 걸쳐 최대주응력의 증가와 탄소성 거동 영역의 추가 발생이 확인되었다. 또한 채굴 공동 벽면의 변위와 체적 변형률, 최대주응력의 변화 양상에서 반복 교통 진동이 지속될 경우, 공동 주변의 응력 변화로 인해 공동의 불안정성이 증대될 수 있음을 확인하였다. 채굴 공동에 작용하는 교통 진동의 영향을 분석한 국내 연구 사례가 부족한 상황에서 본 연구는 국내 휴·폐광산 활용을 위한 기초연구자료로 활용될 것을 기대한다.

• 환경생물
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• 제39권4호
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• pp.550-558
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• 2021

본 연구에서는 방사성동위원소 추적자 실험을 통해서 산화아연 또는 두 종류의 은나노물질로 오염시킨 토양에서 지렁이(Eisenia fetida)의 금속축적과 제거율을 비교하였고, 이들을 이온상의 Ag와 Zn으로 처리한 대조구와 비교하였다. 추가적으로 토양의 금속을 다단계추출법(sequential extraction method)을 이용하여 금속의 결합 형태로부터 생물이용도(bioavailability)를 예측하고 실제 생물축적(BAF, bioaccumulation factor)과 비교하였다. ZnO 처리구의 BAF (0.06)는 아연이온 처리구 BAF (1.86)보다 31배 낮았는데, 이는 토양에서 ZnO의 생물전이가 매우 낮음을 제시해 준다. 한편, 은의 BAF는 금속의 오염 형태에에 무관하게 0.11~0.17의 범위를 보였다. 다단계추출법을 통해서 아연이온 처리구의 아연은 토양에 비교적 약한 결합을 하는 형태(mobile fraction)에 35% 분포하여 아연이온처리구 값(<20%)보다 높았고, 이는 전자의 더 높은 BAF와 일치한다. 하지만, ZnO 처리구의 다단계추출은 생물이용도나 BAF를 잘 예측하지 못했으며 이는 ZnO가 토양에서 아연이온과 지화학적으로 다른 거동을 하기 때문으로 추정된다. 지렁이 체내에 축적된 은의 제거율(3.2~3.8% d^-1)은 아연의 제거율(1.2~1.7% d^-1)보다 2~3배 더 높았다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권8호
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• pp.15-25
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• 2010

점토층 사이에 존재하는 모래 협재층은 연약지반 거동에 중요한 영향을 미친다. 협재층은 주로 표준 콘(단면적: $10cm^2$)에서 측정된 지반의 저항력과 간극수압 값을 이용하여 평가하고 있지만, 높은 해상도를 위하여 소형 콘이 널리 활용되고 있다. 본 논문의 목적은 연약지반에 얇게 분포된 협재층을 선단저항력, 주면마찰력 그리고 전기비저항을 이용하여 평가할 수 있는 전기비저항 콘(Cone Resistivity Penetrometer, CRP)을 개발하고 적용하는 것이다. CRP는 각각 실내실험(단면적: $0.78cm^2$, 직경: 1.0cm)과 현장실험(단면적: $1.76cm^2$, 직경: 1.5cm)에 활용되도록 제작하였으며, 길이는 표준 콘(단면적: $10cm^2$, 직경: 3.57cm)의 단면적과 마찰부의 면적비를 고려하여 제작하였다. 실내실험은 모래와 점토가 반복적으로 조성된 다층의 층상탐지 셀을 사용하여 각 지층의 경계면을 탐사하였으며, 현장실험은 광양지역에서 심도 6m부터 15m까지 관입실험을 수행하였다. CRP는 실내실험에서 측정된 선단저항력과 전기비저항으로 조성된 시료의 각 지층 경계면을 뚜렷하게 평가하였으며, 현장실험에서는 3개의 협재층을 탐지하였다. 본 연구에서 개발된 CRP는 실내 및 현장결과 적용성이 뛰어나 추후 유용하게 사용될 것으로 판단된다.