• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.35-40
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• 2013

일반적으로 동결대상지역에 설치되는 지반구조물은 동결피해에 대한 별도의 대책을 필요로 한다. 그러나 국내의 경우 터널, 옹벽 등과 같은 지반구조물에 대한 동결피해 조사 및 사례보고가 거의 이루어지지 않고 있어, 이를 저감시키기 위한 연구는 매우 미미한 실정이다. 이러한 이유로 국내의 구조물 관련 설계기준도 특별하게 이를 규정화하고 있지 않다. 본 연구에서는 터널, 비탈면, 옹벽의 동결피해에 대한 현장조사 및 1종, 2종 시설물에 대한 약 40여 년간의 지반구조물 유지관리 이력을 분석하여 구조물 설치지역의 기온에 따른 구조물의 유지관리 특성을 파악하였다. 그 결과 우리나라에서 동결깊이가 약 120cm 이상이고, 기온이 비교적 낮은 강원 산간지역 및 강원 북부, 경기 북부지역의 지반구조물은 기온이 비교적 따뜻한 타 지역과 달리 훨씬 더 오랫동안 보수보강을 필요로 하는 것으로 분석되었다. 이로부터 국내 동결피해 대상지역에 설치되는 구조물에 대한 설계기준 개정의 필요성을 제안하였다.

• 콘크리트학회지
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• 제10권4호
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• pp.205-212
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• 1998

레미콘을 제조하는 배쳐플랜트에는 혼화제를 저장하는 저장탱크가 설치되어 있는데, 특히 기온이 $0^{\circ}C$이하로 저하하는 겨울철에는 혼화제 저장탱크내의 혼화제가 동결할 수 있어 설비보존 목적상 동결온도의 검토가 요구되고 또한 동결된 혼화제를 이용할 경우 레미콘의 품질 변화가 초래될 수 있는지 검토가 요구되지만 국내의 경우 연구보고나 규정은 마련되어 있지 않은 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 본 연구에서는 국내에 유통되고 있는 콘크리트용 각종 화학혼화제를 무작위로 시료채취하여 동결온도를 측정하므로써 동절기 외기에 노출된 혼화제 투입설비에 대한 적정 보온대책의 제안 및 레미콘에서 반드시 사용되어지는 AE제 및 AE감수제 등의 혼화제를 대상으로 동결전과 동결융해를 반복한 혼화제를 사용한 콘크리트의 품질변화에대하여 실험연구를 실시하였다. 연구결과 방동제, AE감수제 촉진형 등 내한성 혼화제를 제외한 대부분의 혼화제는 제주도 및 일부 남부 지방을 제외한 한국의 겨울철 외기온 조건하에서는 혼화제의 동결위험성이 있으므로 보온조치가 필요할 것으로 판단되며, 동결된 혼화제를 사용할 경우의 콘크리트 품질변화는 교반을 충분히 하여 이용한다면 슬럼프, 공기량, 강도 등에서 크게 문제시 되지 않는 것으로 분석되었다.

• 지질공학
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• 제15권3호
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• pp.325-335
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• 2005

일차원 열전도 방정식을 이용하여 동결융해 작용에 의하여 발생하는 국내 암반사면의 열화심도를 산정하였다. 계산에 적용된 기온분포는 국내의 주요5개 도시의 최근 2년간의 기온분포를 분석하여 사용하였으며, 국내에 많이 분포하는 암종인 사암. 화강암, 편마암을 대상으로 하였다. 본 연구에서 고려 한 5개 지역 중 2년간의 최고기온과 최저 기온의 편차가 큰 지역인 서울, 대전, 포항은 열전도계수(Coefficient of thermal conductivity)가 클수록 암반 열화심도(deterioration depth)가 깊어지는 경향을 보이는 것으로 계산되었다. 암종별로 분석한 결과 열전도계수가 $55,200\;cal/m\timesday\times^{\circ}C$인 화강암이 분포할 때는 5개 지역 중 기온편차가 작은 광주와 강릉 지역의 영향심도가 기온편차가 큰지 역들보다 높게 예측되었다. 이 암석을 제외하면 기온 편차가 큰 지역에 분포하는 암석일수록 암반의 열화심 도가 크다. 국내의 동결융해에 의한 열화심도는 약 $8.4\sim10.7m$내외 인 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제17권3호
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• pp.359-365
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• 2007

암석의 동결과 융해 작용의 반복적인 과정은 암반의 기계적인 풍화작용의 중요한 인자 중에 하나이다. 이러한 자연 상태의 과정은 암반 물질의 파쇄에 의해서 풍화를 가속시키고 암반 사면의 표층부에 토양이나 풍화암을 생산한다. 또한 사면의 전단강도 감소를 일으키므로 사면 안정성 분석을 위하여 동결-융해에 의해 유발되는 열화 심도를 계산하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 동결-융해에 의한 암반 사면의 열화 심도를 1차원 열전도방정식을 이용하여 계산하였다. 국내 주요 도시의 지난 5년간 기온 자료를 수집하여 기온 분포를 분석하였다. 기온 분포 분석은 국내 암종 분포를 고려하여 수행되었다. 아울러 연구 대상 지역에 분포하는 암석의 열전도율, 비열, 밀도 등에 대한 실내 시험을 수행하였다. 이들 암석의 열적 특성은 열화심도 계산을 위한 입력 인자로서 활용되었다. 본 논문은 암석의 열적 특성의 차이를 의미하는 암종, 외부 기온 등의 영향 인자들과 열화심도 간의 상관관계에 대하여 검토하였다. 최종적으로 계산에 의한 국내 주요 도시의 암반 사면 열화심도 추정 값을 소개하고자 한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.15-24
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• 2009

우리 나라는 계절 동토지대로서 겨울에는 기온이 영하로 떨어져 지반에 동상현상이 발생하고, 봄에는 얼었던 지반이 융해하면서 도로포장을 파손하거나 그 수명을 단축시킨다. 이러한 동상 및 융해로 인한 도로포장의 파손을 방지하기 위하여 도로포장 하부에 동상방지층을 설치하고 있다. 그런데 국내에서는 도로 동상방지층의 두께 결정시 사용되는 동결깊이 추정식으로서 미국이나 일본에서 개발된 식을 이용하고 있다. 그러나 이 식들은 자국의 기후 및 지반 조건에서 만들어진 것이므로 국내에서 그대로 적용하는 것이 합리적이라고 말하기는 어렵다. 우리 나라의 기후 및 지반조건에 맞지 않는 동결깊이 산정식을 도로 설계시 적용할 경우 전국에 새로 설치하는 도로 동상방지층의 두께가 달라질 수 있으며, 이에 따라 공사비가 잘못 산정될 수도 있다. 따라서 도로 공사비의 효율적인 집행과 도로의 내구성 향상을 위해 국내 기후 조건과 지반 여건에 맞는 동결깊이 산정식의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 전국 89개 포장국도에서 측정한 동결깊이와 기상청 측정 기온으로부터 산정한 동결지수를 함수로 하여 동결깊이 산정식(안)을 만들어 보았다. 아울러 지역별, 음/양지(陰/陽地) 조건별로 동결깊이가 어떻게 다르게 나타나는지 분석하였다. 또한 국내에서 기존에 이용하고 있던 동결깊이 산정식 및 외국의 동결깊이 산정식들과 그 결과가 어떻게 다르게 나타나는지 분석하였다.

• 한국지형학회지
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• 제20권3호
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• pp.95-107
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• 2013

한라산 아고산대 표고 1,710m 지점의 나지에서 동결기를 중심으로 212일간 지상 55cm 높이의 기온과 지중 2cm, 10cm 및 20cm 깊이의 지온을 관측하여 주빙하성 지형형성환경을 조사하였다. 관측기간의 평균기온은 $-0.1^{\circ}C$이며, 깊이별 평균지온은 2cm $1.8^{\circ}C$, 10cm $2.6^{\circ}C$, 20cm $3.2^{\circ}C$이다. 2cm 깊이에서는 1월부터 3월까지 영하의 월평균지온이 관측되었으나 다른 깊이에서는 출현하지 않았다. 동결융해 사이클의 출현횟수는 55cm 높이에서 72회인 반면 지중 2cm 깊이에서 17회, 10cm 깊이에서 8회, 20cm 깊이에서 3회로 지중으로 내려가면서 크게 감소하였다. 지상과 2cm 깊이에서의 동결융해는 일일 주기가 탁월한 반면 10cm와 20cm 깊이에서는 수일 주기로 출현하였다. 또한 2cm 깊이에서 12월 중순~4월 중순, 10cm 깊이에서 2월 말~4월 중순, 20cm 깊이에서 4월 초순~중순에 일평균지온이 대체로 $0^{\circ}C$ 밑으로 내려가는 계절적 동결기가 출현하였다. 관측지점은 1월부터 4월 초순까지 55cm 이상의 눈으로 덮여 있다가 4월 16일에 전부 사라졌다. 12월 하순 2cm 깊이에 형성된 계절적 동토층은 적설의 단열효과로 인하여 3월 말~4월 초에 10cm 깊이에 도달하였다. 4월 7일부터 14일까지 깊이 20cm를 넘는 최대동결심을 보이나 이후 급속하게 융해되어 17일 이후 계절적 동토층은 출현하지 않았다. 융해진행기에도 잔설이 남아 있는 관측지점에는 융해진행기보다 동결진행기에 주빙하 프로세스가 더 탁월하게 진행되며, 일주기성 동결융해 사이클의 발생심도와 최대동결심을 고려하면 한라산 아고산대의 사면물질이동은 주로 동상포행에 의해 발생한다.

• 지질공학
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• 제11권1호
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• pp.13-23
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• 2001

도로나 철도 변에 나타나는 암반사면은 외부 기온에 영향을 받아 동절기부터 이른봄에 걸쳐 동결융해작용을 반복해서 받는다. 본 연구의 목적은 불연속성 암반이 동결융해작용을 반복하여 받을 경우 열화현상을 겪게 되고 이에 따른 암반의 안정성이 어떻게 변화되는가를 해석한다. 해석방법으로는 균질화법을 이용하여 불연속성 암반의 강도특성을 밝히고 파괴기준으로는 드러커-플래커 기준을 이용한다. 또한 실제 암석의 열화특성은 응회암을 채취하여 실내 동결융해실험에 의하여 열화특성을 정량화 하여 암반의 안정성 해석의 기초 자료로 이용한다. 현장사면에서 동결융해에 의한 열화의 깊이를 추정하기 위하여 일차원 열전도 방정식을 이용하여 온도에 영향을 받는 깊이를 구한다. 모델 사면의 동결융해 깊이를 결정한 후 모델 암반사면에서 암반의 강도 값의 변화양상을 해석한다. 암반의 작용하는 외력은 자중에 의한 중력만이 작용한다고 가정하고 안전율 해석을 실시한다. 그 결과 암반의 안정성 변화양상을 정량적으로 분석한다. 대상으로 하는 두 도시의 경우 동결융해 영향을 받는 깊이는 1.0m 내외 였으며 10년 경과 후에는 암반의 붕괴 조짐을 나타나는 것을 추측할 수 있다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.561-564
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• 2008

콘크리트의 동결융해 작용에 의한 내구성능 저하는 콘크리트 내부의 수분이 동결융해 작용을 반복적으로 받아 균열이 발생하거나 표층부가 박리함으로서 표면부분으로 부터 점차적으로 떨어져나가 콘크리트의 내구성능이 저하되는 현상을 말한다. 우리나라에의 경우 겨울철에 대부분 일평균기온이 0$^{\circ}C$이하로 되는 경우가 많으므로 거의 모든 지역이 매년 동결융해의 피해를 받고 있다고 볼 수 있으며, 다소 정도의 차이는 있으나 전국적으로 대부분의 콘크리트 구조물이 동결융해 및 제설제의 염해 피해 함께 받아 복합적인 열화를 받고 있다고 볼 수 있다. 그중 콘크리트포장 고속도로의 경우 기상작용 및 자동차에 의한 지속적인 피해를 받기 때문에 콘크리트구조물에 비해 더욱 많은 피해를 입고 있으며, 이로 인한 보수 및 보강에 대한 비용이 해마다 증가하는 추세이다. 본 연구에서는 고속도로 구조물의 용도로 가장 많이 사용되고 있는 40, 27, 21 MPa, 포장용 콘크리트로 현행 표준 배합비를 바탕으로 포장콘크리트의 동결융해 특성을 평가하기 제설제에 따른 동결융해 시험을 통해 동결융해저항성 및 중량감소율을 비교 분석하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.565-568
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• 2008

우리나라의 경우 매년 전국적으로 일평균기온이 0$^{\circ}C$이하로 되는 경우가 대부분이므로 거의 모든 지역의 콘크리트가 반복되는 동결융해의 피해를 입고 있다고 볼 수 있다. 이러한 동결융해의 반복에 대한 콘크리트의 내구성은 콘크리트의 공기량과 매우 관계가 깊다. 따라서, 현재 콘크리트의 동결융해에 대한 저항성을 향상시키기 위해 AE제 등을 사용하고 있으며 콘크리트의 기포간극계수를 $250{\mu}m$ 이하로 권장하고 있다. 외국의 경우도 마찬가지로 AE제 및 감수제에 관한 품질규격에서 기포간극계수를 캐나다의 경우 각각 $200{\mu}m$ 이하 및 $230{\mu}m$ 이하로 규정하고 있으며 일본학회에서도 기포간극계수 $250{\mu}m$ 이하가 적당하다고 보고되고 있다. 또한, 융설제와 동결융해의 복합작용에 의해 콘크리트의 스켈링 저항성을 향상시키는 데에도 일반 동해와 마찬가지로 공기량이 상당히 중요하다고 알려져 있다. 따라서, 반복되는 동결융해에 의한 동해를 동시에 받는 복합열화 환경하에 있는 일반콘크리트의 내구성에 크게 영향을 미치는 인자로 알려져 있는 공기량에 따른 동결융해 내구성을 알아보고자 Non AE(공기량 1.5%), AE(공기량 4.5%, 7.2%) 콘크리트를 통해 동결융해에 따른 상대동탄성계수와 중량감소율, 스켈링 저항성 및 공극특성을 비교검토 하였다.

• 원예과학기술지
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• 제28권6호
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• pp.990-995
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• 2010

본 시험은 이상저온($-3.5^{\circ}C$ 이하에서 7시간 지속)에 의해 수체 상에서 동결된 사과 '후지' 과실들의 수확시기에 따른 품질차이를 비교하고자 실시하였다. 수확 시기는 동결피해 1일 전, 동결피해 2일 후, 동결피해 6일 후였다. 시험에 조사된 과실들의 수확시 가용성 고형물 함량은 $14^{\circ}Bx$ 이상이었다. 동결피해 후 수확한 과실의 수확 시 경도 및 산 함량은 동결피해 전에 수확한 과실보다 낮았다. 저온저장 중의 에틸렌 발생량은 동결피해 후 수확한 과실이 동결피해 전에 수확한 과실보다 높았다. 동결피해 후 수확한 과실의 저온 저장 동안의 품질저하는 동결피해 전에 수확한 과실보다 심하였다. 동결피해 후에 수확한 과실의 저온저장 출고 후 실온 1주일째의 품질 저하는 동결피해 전에 수확한 과실보다 더 심하였다. 동결피해 후에 수확한 시험구들간의 비교에서는 저온저장 8주까지 동결피해 6일 후에 수확한 시험구의 에틸렌 발생량 및 과실품질 저하가 동결피해 2일 후에 수확한 시험구보다 낮았으나, 이러한 차이는 저온저장 8주 이후로는 없었다. 과육 갈변증상 발생률은 $-3.5^{\circ}C$ 이하에서 7시간 동결될 경우 영향을 받지 않은 것으로 나타났다.