• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권11호
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• pp.51-60
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• 2012

동토지반의 기초구조물을 설계하는데 있어 기초의 안정성을 지배하는 설계정수인 동결토의 전단강도 및 동착강도를 측정하기 위하여 지난 50여 년 동안 많은 연구가 수행되어 오고 있다. 하지만, 아직까지 동결토의 전단강도 특성에 관한 많은 연구들은 토사 종류, 수직구속응력, 동결온도조건 등 여러 가지 영향인자 중 제한된 영향인자의 변화를 통해 수행되어 왔다. 동결토는 일반 토질과는 달리 토립자, 물, 공기뿐만 아니라 얼음을 포함한 4상으로 구성되어 있으며, 동토의 역학적인 성질의 변화는 일반적으로 온도, 수직구속응력, 동토의 구성물질에 따라 영향을 받는다. 이와 같은 동결토의 전단강도 특성을 측정하기 위하여 영하 30도의 저온환경에서도 동작이 가능하도록 설계된 동결토 직접전단시험기를 활용하였으며, 동토지역의 저온환경을 모사하기 위하여 대형 냉동챔버 내에 직접전단시험기를 설치하였다. 동결토의 전단강도 특성을 측정하기 위하여 비교적 균질한 입경분포를 지닌 주문진표준사 및 실리카모래와 입도분포가 좋은 화강풍화토를 활용하였다. 각각 세가지 시료에 대하여 전단시험은 세가지 동결온도 조건 및 수직구속응력 조건에서 수행되었으며, 그 결과를 바탕으로 동결온도조건 및 수직구속응력이 동결토의 전단강도에 미치는 영향을 분석하였다. 전반적으로 동결토의 전단강도는 동결온도가 낮아질수록 증가하는 경향을 보였으나, 수직구속응력에 의한 영향은 미미한 것으로 나타났다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.82-82
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• 2011

현재 도로 포장 설계시 동결심도의 결정은 30년간 관측한 기상자료 분석을 통해서 얻은 동결지수를 근거로 하여 동결심도를 산정한다. 그러나 기후 온난화 현상 등 변화된 기상조건과 대기온도를 근거로 작성된 동결지수와 대기온도에 따른 실제 포장 내부의 온도 변화를 반영하지 못하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 설계시 산정된 동결심도와 실제 현장의 동결심도의 차이를 확인하기 위하여 한반도 북부지역을 동결지수에 따라 동결지수 $550{\sim}650^{\circ}C{\cdot}$일, $450{\sim}550^{\circ}C{\cdot}$일, $350{\sim}450^{\circ}C{\cdot}$일, $350^{\circ}C{\cdot}$일 이하로 구분하여 15개 지역을 선정하였고, 각 지역별로 절토부, 절성경계부, 저성토부(2m 이하 성토부) 구간으로 45단면을 구분하여 현장계측시스템을 구축하였다. 그리고 현장계측시스템으로부터 얻어진 대기온도와 포장층별 온도를 이용하여 현장 동결심도를 산정하고 동결심도 산정식의 동결심도와 비교하였다. 또한, 현장 동결심도를 이용하여 동결심도선도를 작성하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.942-948
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• 2002

콘크리트의 초기동해는 응결과정이거나 종결 후에도 충분한 강도발현이 되지 않은 단계에서 콘크리트중의 수분이 동결함에 따라 발생하는데, 초기동해를 방지하기 위해서는 콘크리트가 동결하기 이전에 일정강도를 조기에 발휘하는 것이 필요하다. 따라서, 이에 대한 많은 대처방안이 제시되고 있는데, 최근에는 내한촉진제를 사용하는 방법이 검토되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 내한촉진제를 혼합한 콘크리트의 실무 활용 가능성을 검토할 목적으로 콘크리트 단계에 앞서 모르터 단계에서 내한촉진제의 동결온도, 응결시간 및 염화물량 등을 측정하고, 아울러 정온 및 변온조건에서 양생한 모르터의 강도특성도 검토함으로서 내한 촉진제를 사용한 한중콘크리트의 개발에 기초자료를 제시하고자 하였다. 연구결과, 내한촉진제를 혼합한 모르터의 동결온도는 내한촉진제의 사용량이 증가할수록 낮아지는 반면, 촉진형 감수제의 경우는 동결온도 저하에 거의 영향이 없는 것으로 나타났으며, 응결특성은 양생온도가 낮을수록, 내한촉진제의 응결촉진 효과가 우수한 것으로 평가되었다. 염화물량은 공히 KS F 4009의 관리규준을 만족하고 있었다. 강도증진성상은 내한촉진제를 혼합한 경우, 로지스틱 곡선식을 이용한 강도증진해석 결과와 거의 유사한 것으로 나타난 반면, 정온조건으로 영하5$^{\circ}C$이고, plain과 촉진형 감수제를 사용한 경우는 강도증진해석 결과의 표준오차가 상대적으로 매우 크게 나타나, 강도증진해석을 목적으로 사용되는 로지스틱 곡선이나 적산온도와 압축강도의 관계에서 적용성이 매우 적은 것으로 평가되었다. 한편 내한촉진제를 혼합한 모르터의 압축강도가 5.0 N/$\textrm{mm}^2$을 발휘하게 되는 적산온도는 각각 20~30$^{\circ}$CD(K), 30~40$^{\circ}$CD(B), 40$^{\circ}$CD(S)이후인 것과 같이 내한촉진제의 종류에 따라 크게 상이한 것으로 나타났다. 정온 및 변온양생조건에 따른 한중콘크리트의 압축강도는 동일 적산온도라 할지라도 정온조건보다는 변온조건이 더 유리한 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권10호
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• pp.13-23
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• 2011

동토기반 말뚝기초의 지지력은 말뚝구조물 표면과 주변 토사의 접촉면에서 발현되는 동착강도에 의해 산정되며, 이는 동착-강도가 동토지반 기초설계를 위한 가장 주요한 설계정수임을 의미한다. 동착강도는 토사종류, 동결온도, 말뚝표면에 수직방향으로 작용하는 지중응력, 재하속도, 말뚝구조물의 표면 거칠기 등 다양한 인자들에 동시다발적인 영향을 받는 것으로 보고되고 있다. 1960년대부터 동토지반 기초설계를 위한 동착강도 산정방법들이 제안되어 왔으나, 대부분 동결온도와 말뚝구조물 표면특성에 대한 영향은 고려하고 있는 반면 동착강도의 주요 영향인자 중 하나인 지중응력에 의한 영향을 고려하지 않고 있어 소정깊이 이상의 말뚝기초 설계를 위한 동착강도 산정방법으로 활용되기에는 한계가 있는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 동결온도뿐 아니라 지중응력이 동착강도에 미치는 영향을 파악하기 위하여 직접전단시험기를 활용한 동결토 전단강도 및 동착강도 측정실험을 각각 수행하였다. 실험결과 전단강도와 동착강도는 모두 동결온도 조건이 낮아질수록, 혹은 수직응력 조건이 커질수록 증가하는 경향을 보였다. 전단강도와 동착강도의 정량적 관계분석을 위해 정의된 전단강도와 동착강도의 비 $r_s$는 초기 동결온도에서는 급격하게 감소하는 경향을 나타냈으나, 동결온도가 낮아질수록 증가하며 수렴구간을 형성해가는 경향을 보였다. 본 연구에서는 최종적인 연구결과로서 동결온도 및 수직응력 조건을 바탕으로 결정된 $r_s$값을 이용하여 동결토의 전단강도로부터 동착강도를 예측할 수 있는 방법을 제안하고 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권9호
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• pp.67-76
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• 2011

동토지역 말뚝기초의 지지력은 말뚝과 토사의 접촉면에서 작용하는 동착강도에 지배된다. 말뚝주변 토사 내 간극수의 동결로 인해 발현되는 동착강도는 동토지반 기초설계에 있어 가장 주요한 설계정수로 고려되고 있다. 지난 50년간 동착강도에 대한 연구가 다각도로 수행되어 왔으나, 대부분 동결온도와 지중온도를 고정조건으로 그 영향력을 고려하지 않은 채 토사종류, 말뚝종류, 재하속도 등의 영향인자를 분석하기 위한 목적으로 수행되었다. 본 연구에서는 동결온도와 마찰면에 작용하는 수직구속응력을 주요 변수로 적용하고, 토사종류, 말뚝종류, 재하속도 등은 고정조건으로 적용하여 직접전단방식의 동착강도 측정실험을 수행하였다. 실험재료로는 표면 가공이 용이하여 거칠기를 정밀하게 조절할 수 있는 알루미늄 모형과 주문진표준사를 활용하였다. 실험은 상온(> $0^{\circ}C$), $-1^{\circ}C$, $-2^{\circ}C$, $-5^{\circ}C$, $-10^{\circ}C$의 동결온도및 1atm, 2atm, 3atm의 수직구속응력 조건에서 수행되었으며, 그 결과를 바탕으로 동결온도와 수직구속응력이 동착강도에 미치는 영향을 분석하였다. 전반적으로 동착강도는 동결온도가 낮아질수록, 혹은 수직구속응력이 커질수록 증가하는 경향을 보였으며, 특히 단위온도차에 따른 동착강도의 증가율이 1)급증하는 구간과 2)점진적으로 감소하는 구간을 뚜렷하게 나타내며 변화하는 특성을 보였다. 또한, 동결온도의 저하에 따라 동착강도의 변화를 지배하는 요소가 마찰각에서 부착력으로 변화하며 수렴구간을 형성하는 경향을 나타냈다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권7호
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• pp.19-29
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• 2013

동토지역에서 지반의 역학적인 특징은 기존 토질역학이론과 다르기 때문에 동토지반 내 응력분포와 파괴조건을 묘사하기 위하여 기존 토질역학을 동토에 적용하는 것은 효과적이지 못하거나 적합하지 않다고 할 수 있다. 따라서, 동토지역에서 구조물의 설계 및 시공을 위해서는 동토역학에 관한 기술 자료의 수집 및 분석, 그리고 체계적이고 전문화된 연구가 필수적으로 요구된다. 극한지에서 나타나는 영구동토지역은 계절에 따라 활동층이 동결 융해를 반복하게 되며, 이에 따라 구조물에 영향을 끼치는 하중조건 또한 변화된다. 특히, 동토의 역학적인 성질들은 온도, 함수비, 입도분포, 상대밀도, 하중을 가하는 속도에 따라 민감하게 반응하기 때문에 동토지역 구조물 설계 및 시공에 있어 다양한 조건에 따른 동토의 역학적인 특징들을 신뢰성 있게 분석할 수 있는 방법이 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 동토의 전단강도 특성을 분석하기 위하여 영하 30도에서 작동 가능한 직접전단시험장비와 대형 냉동 챔버를 활용하였으며, 동결온도, 수직응력, 함수비 및 상대밀도를 달리하여 화강풍화토의 전단강도 특성을 분석하였다. 본 연구에 따르면 수직응력, 함수비 및 상대밀도는 동결온도 조건하에서 화강풍화토의 전단강도 특성에 영향을 끼치는 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.957-972
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• 2018

한랭지역에 건설된 터널은 내 외부의 온도변화에 의해 갱구부 또는 환기구와 같이 특정한 구간에서 외부 온도변화의 영향으로 균열, 누수 등을 비롯한 심각한 결함이 발생할 수 있다. 이러한 동결-융해로 인한 터널의 결함을 방지하기 위해서는 동결 피해가 우려되는 구간에 대해서 적절한 동결 피해 방지 대책을 적용하여야 하지만 동결-융해 조건을 판단하는 구체적인 기준은 제시되어 있지 않다. 본 연구에서는 국내 터널의 정밀안전진단 결과를 통해 강원지역의 동결피해 현황을 분석하였으며 향후 한랭지역 터널의 동결피해 저감을 위한 설계 및 유지관리에 활용할 수 있도록 동결-융해 반복일수(F) 조건에 따른 국내 동결피해 가능지역을 분류하고자 한다. 따라서 한랭지역 터널의 동결피해 사례분석과 국내 외 동해환경 평가기준을 바탕으로 콘크리트 시험체의 온도변화에 대한 실내실험을 실시하였으며 실험적 검토결과를 기반으로 시간 및 온도변화에 따른 열류량(W) 분석을 실시하였다. 최종적으로 열류량(W) 분석결과와 국내의 기후특성을 고려하여 동결-융해 반복일(F)에 대한 조건을 제안하였으며, 동절기 동결피해에 대비하여 효율적인 설계 및 유지관리에 활용할 수 있도록 국내 한랭지역을 분류하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.43-51
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• 2003

동절기 콘크리트 시공에 있어서 낮은 외기온에 따른 콘크리트의 강도발현이 저하되며, 동결 및 융해에 따른 콘크리트의 내부조직의 이상으로 인해 내구성이 저하하는 것으로 알려져 있다. 따라서 한중콘크리트 제조시 조기강도를 확보하기 위해 혼화재의 사용을 경시하고 있는 실정이다. 본 연구는 한중콘크리트의 제조시 혼화재의 사용에 따른 초기동해의 영향을 평가하기 위한 실험을 실시한 것으로서, 초기동해를 입히기 위한 실험 조건으로서, 본 연구는 초기 재령에서 콘크리트에 영향을 미치는 동결온도 및 동결지속시간, 초기양생시간에 따른 혼화재를 사용한 콘크리트의 강도발현특성을 검토하였으며, 실험조건으로서 초기양생기간을 비빔 직후, 12, 24, 48시간, 동결시간을 12, 24, 48시간, 동결온도는 -1, -10, $-15^{\circ}C$로 설정하여 실험을 실시하였다. 본 연구의 실험결과 고로슬래그 미분말의 대체율이 증가할수록 초기재령에서의 강도발현은 지연되는 것으로 나타났으나, 응결을 고려할 경우 고로슬래그 미분말 대체율 20%까지는 거의 차이가 없는 것으로 나타났다. 또한 동결에 따른 강도발현특성을 살펴보면, 비빔 직후 동결시킨 경우에서는 동결온도와 상관없이 재령 28일에 있어서 동결 받지 않은 경우의 80%를 발현하는 것으로 나타났으나, 12시간 이상 양생을 실시한 후 동결시킨 경우에 있어서는 동결온도 및 동결시간과 상관없이 동결시키지 않은 경우와 거의 유사한 강도를 발현하는 것으로 나타났으며, 모든 실험조건에서 혼화재를 사용한 경우에 있어서는 고로슬래그 미분말에 의한 강도회복효과가 매우 큰 것으로 나타났다. 따라서 동절기 초기재령에서 적절한 양생을 실시한다면, 한중콘크리트 제조시 고로슬래그 및 플라이애시와 같은 혼화재의 사용에 따른 콘크리트의 성능향상 효과가 매우 클 것으로 사료된다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제21권2호
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• pp.207-212
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• 1992

식품의 동결장치 설계 및 최적조작조건의 설정을 위해 필요한 식품중의 온도분포, 동결시간, 동결계면의 이동속도의 측정을 위하여 기존의 모델과 3단계동결 모델(3단계 수치계산모델)을 식품에 적용한 결과는 대략 다음과 같다. 1. Neumann왜와 체적변화를 고려한 Neumann해는 물의 경우 거의 일치하여 동결에 따른 체적팽창은 큰 영향이 없으며, 중간상을 고려한 Weiner때가 Neumann해보다 빠른 냉각속도를 나타내었다. 2. 체적팽창을 고려한 Neumann해를 물, 2% 한천겔, 20% 젤라틴 겔, 돈육에 적용시킨 결과, 결합수의 영향을 무시할 수 있는 물과 2% 한천겔에 잘 적용되었다. 또한, 잠열분산형 모델인 Weiner 해에는 결합수가 각각 16%, 23%로 그 값이 상대적으로 높은 젤라틴 20%겔과 돈육에 잘 적용되었으며, 돈육의 경우 중간상은 $0^{\circ}C$~-7$^{\circ}C$로 고려 할 때 실측치와 잘 일치하였다. 3. 3단계동결모델을 이용한 수치 해석해를 물과 20% 제라틴겔에 적용시킨 결과, Neumann해가 Weiner해보다 양호한 적용성을 보였다. 4. 이상과 같은 3단계동결모델에 의한 수치해는 수분의 존재상태 및 과냉각현상등의 문제를 포함한 식품의 동결현상을 기술하기에 그 범용성과 정도가 높은 모델임이 판명되어 금후에 상기 연구를 바탕으로 초기온도와 동결매체온도의 변화에 따른 빙결정의 크기 및 동결시간과 최대빙결정생성대 통과시간의 상관관계를 추정할 수 있다면 식품의 동결중 동결장치의 설계 및 최적조작조건의 설정이 가능하리라 사료된다.

• 한국동물번식학회:학술대회논문집
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• 한국동물번식학회 2003년도 학술발표대회 발표논문초록집
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• pp.81-81
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• 2003

돼지 정액의 동결보존은 돼지 정자가 내동성이 약한 특성을 가지고 있어 아직 만족할만한 결과를 얻지 못하여 액상정액을 이용하여 인공수정을 실시하고 있는 실정이다. 돼지 정액의 동결보존을 효과적으로 이룩한다면 돼지 인공수정의 효율성을 증대시킬 수 있고, 우수한 종돈의 보호 및 국제적 돼지 품종의 교류를 증진시킬 수 있을 것이다. 본 실험은 돼지 정액 동결시 동결온도와 시간, 항산화제로 알려진 Taurine의 농도별 첨가, 동해보호제 및 융해조건이 돼지 정액의 동결 융해후 생존성에 미치는 영향을 검토하고자 수행되었다.