동절기에 암반의 절리면 내의 지하수의 동결 시 부피팽창으로 인해 절리면내 응력이 증가할 것이며, 융해 시 부피감소로 인해 응력이 감소되어 원상태로 회복된다. 동결융해과정이 지속적으로 반복되면서 발생되는 응력이력현상으로 인해 암반사면 내의 피로현상이 누적되면서 암반사면 절리면 내 누적 변위가 증가할 뿐만 아니라 전단강도 역시 지속적으로 감소될 것이다. 동결융해로 인한 응력의 이력현상은 대기의 온도의 영향에 의한 것으로, 일반적으로 점탄성 거동을 하게 된다. 그러므로, 일반적으로 점탄성 거동해석에 사용되는 Kelvin 모델을 적용할 수 있다. 동절기의 동결융해에 따른 암반사면의 거동을 해석하기 위하여, 계측깊이에 따라 얕은 절리면 깊이의 3지점과 깊은 절리면의 2지점으로, 총 5곳의 실측자료를 분석하였다. 얕은 절리면의 경우 많은 절리면을 가져, 다수의 Kelvin model이 연결된 상태이므로 거동이 복잡한 형태로 나타났다. 암반이 양호한 깊은 절리면의 경우 단순한 Kelvin model이 연결된 상태이므로, 절리면 거동이 단순한 형태로 나타남을 볼 수 있다.
본 연구에서는 토양의 동결-융해 상태 구분을 위해 영상레이더(Synthetic Aperture Radar) 자료를 활용해 지표상태인자(Surface State Factor, SSF)를 산정하고, 관측 토양수분 자료 및 지표면 온도(Land Surface Temperature, LST) 자료와의 비교를 통해 SSF의 정확도를 분석하였다. SSF 산정은 용담댐 유역을 포함한 인근 40×50 km2의 영역(N35°35'~36°00', E127°20'~127°45')에 대한 9개의 토양수분 관측지점(계북, 천천, 상전, 안천, 부귀, 주천, 장수읍, 진안읍, 무주읍)을 대상으로 연구를 수행하였으며, 이를 위해 2015년부터 2019년까지의 해당 지점의 토양수분 관측자료와 Sentinel-1A Interferometric Wide swath (IW) 모드의 Ground Range Detected (GRD) product를 구축하여 활용하였다. SSF 자료의 정확도 분석을 위한 토양수분 관측지점에 대한 LST 자료는 인근 7개 기상관측소 지점(전주, 금산, 임실, 남원, 장수, 함양군, 거창)의 관측자료로부터 역거리가중법을 통해 산정하였다. Receiver Operating Characteristic (ROC) 분석을 통한 겨울철(12-2월)의 SSF 산정 정확도를 평가한 결과, 지표면 온도 자료와의 평균 정확도는 0.75(0.48-0.87)로 나타났다. 그러나, 지표면 온도가 0℃ 이상일 때 SSF가 동결 상태로 나타나는 오차가 관측되었으며, 이는 여름철 후방산란계수의 평균값과 겨울철 후방산란계수의 평균값을 통해 산정하는 SSF 산정 수식의 특성 때문으로 이 값의 조정을 통해 오차를 개선할 수 있음을 보였다.
본 연구는 돼지 정액의 동결과정동안 flow cytometric 분석에 의한 정액내 생존정자의 비율을 조사하여 주관적으로 평가되는 활력 및 정상첨체율(normal apical ridge ; NAR)과 비교하여 정자의 손상과 생존성에 대한 적절한 평가법을 찾기 위하여 실시하였다. 동결과정 중 정액채취, 냉각, 예비동결 및 동결융해 후에 flow cytometric 분석에 의한 정자 생존율은 각각 93.0$\pm$3.6, 85.1$\pm$3.9, 28.9$\pm$6.8 및 26.1$\pm$5.9%이었다. 동결처리동안에 생존율은 예비동결 및 동결융해 후 가장 많은 정자사멸로 동결상태 이전의 생존율보다 유의적으로 낮게 나타났다. (p<0.05). 평가기법으로 정액 채취시 활력, NAR율 및 생존율을 조사한 결과 각각 91.0$\pm$4.2, 96.8$\pm$2.5 및 92.2$\pm$3.2%로 NAR율이 생존성 및 활력보다 높게 평가되었으며, 생존율이 활력보다 다소 높게 평가되었다. 그러나 동결융해 후에는 각각 44.0$\pm$8.9, 49.0$\pm$7.9 및 35.6$\pm$9.7%로 활력이 생존율보다 다소 높게 평가되었다. 전체적으로 NAR율은 활력은 생존율보다 높게 평가되었으며, SYBR-14 / PI(propidium iodide) 이중형광염색법에 의한 flow cytometric 평가법으로 생존율은 동결되지 않은 정액에서의 활력 및 NAR 평가보다 다소 민감하게 나타났다. 이러한 결과로 미루어보아 SYBR-14 / PI 형광염색에 의한 flow cytometry의 생존성 평가는 동결되지 않은 정액의 평가방법으로는 적절하지만 동결된 정액의 생존성 평가는 부적절한 것으로 사료되었다.
본 연구에서는 닭 동결 정액의 융해 방법에 따라 정자 운동성의 변화도를 분석하였고, 적절한 융해방법에 대한 자료를 확보하였다. 동결정액을 융해하는 방법은 축종에 따라 서로 다른 열전달 효율을 제시하기도 하나, 닭 동결 정액에 대한 연구는 미진한 상태이다. 특히 닭 정액은 고 농도의 정액을 필요하기 때문에 이러한 요인에 대한 정자 운동성은 변이가 많은 것으로 알려져 있다. 그러므로, 닭 정액 융해에 필요한 온도는 $5^{\circ}C$임을 알 수 있었으며, 닭 농장에서 동결정액의 융해를 실시할 때, 알코올이 함유된 냉각수를 이용하게 되면 냉각수의 과냉각 생태를 방지할 수 있음을 관찰하였다. 또한, 동결정액을 이용한 인공수정을 실시할 때, 현장에서 직접 닭 정액을 융해하여 시간을 절약할 수 있으며, 인공 수정 작업시간이 30분을 넘기게 되면 정자의 운동성은 감소하여 수정율에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 그러므로, 농가에서 동결정액을 활용할 경우, 융해에 신경을 써야 하며 정확한 방법을 적용하여야 수정란의 부화율 감소현상을 막을 수 있을 것으로 보인다. 이와 같이 본 연구에서 제시된 방법으로 동결정액을 이용할 때, 동결정액의 수정율이나 부화율의 변이를 막을 수 있고, 동결 정액을 활용한 가금종축생산 효율이 높아질 것으로 판단된다.
다공성 시스템 내부 동결체의 생성과 성장은 온도경사와 화학적 에너지뿐만 아니라 열 물리학적 영향과 이동 물질에 의해서도 영향을 받는다. 더욱이 융해 화학물질의 확산율은 반복적인 동경융해 환경 하에서 매우 높은 값을 나타낸다. 결과적으로 콘크리트구조물의 열화는 해양환경과, 높은 고도 및 북쪽 지방에서 특히 크게 발생된다. 그러나 균열 성장과 누적된 손상에 의한 열화를 동반한 동결융해의 특성은 실험을 통해서 추정하기가 곤란하다. 이러한 손상을 예측하기 위해서 응답면기법 (RSM)을 이용한 회귀분석법을 사용하였다. 콘크리트구조물에서 반복되는 동결융해로 인한 열화의 주요 변수인 물-시멘트비, 연행공기, 동결융해의 반복 횟수 등은 응답면기법의 한계상태방정식을 구성하는데 중요한 입력 변수로 사용되었다. 누적변형률, 상대동탄성계수, 또는 등가 소성변형과 같은 주요한 열화 변수에 대한 회귀방정식은 열화된 구조물의 성능을 평가할 수 있다. 300번의 동결융해 반복 후의 상대동탄성계수와 잔류변형의 결과는 실험 결과와 매우 유사한 경향을 나타내었다. 응답면기법의 결과는 설계 시 한계값에 대한 초과 확률을 예측하는데 사용되어질 수 있다. 그러므로 개발된 예측 기법을 활용하여 반복적인 동결융해에 의해서 누적 손상을 받는 콘크리트구조물의 생애주기 관리에 사용될 수 있다.
본 연구에서는 고속도로 교량 바닥판 747개소의 GPR 데이터를 분석하여 주요 열화인자를 도출하고, 이들을 활용하여 교량의 공용연수에 따른 교량의 손상률을 추정하였다. 바닥판의 손상률 데이터를 공용연수에 따른 영향을 최소화하기 위해 공용연수에 따른 손상률 데이터를 선형회귀분석 모형을 사용하여 보정하였다. 보정된 바닥판 손상률과 강설일수, 강설량, 동결융해일수, 동절기평균기온, 고도, 제설제살포량, 환상교통량의 상관관계를 분석하였으며, 동결융해일수와 제설제살포량이 바닥판의 손상률에 지배적인 영향이 있음을 도출하였다. 동결융해일수와 제설제살포량을 동시에 고려하여 복합열화 상황 하에서 바닥판의 손상률 차트를 도출하고, 이를 기반으로 평균적인 예상 바닥판 수명을 도출하였다. 본 연구의 결과는 고속도로 교량의 유지관리 시에 현 교량상황별로 바닥판의 열화진전 상태와 전단면 개량이 필요한 시점을 예상할 수 있는 참고자료로 활용될 수 있을 것이다.
본 연구에서는 다초점 레이저 스캔 현미경 (confocal laser scanning microscope, CLSM)을 활용한 균열의 생성 및 성장에 대한 분석을 실시하기 위해 가압조건 및 동결/융해를 통하여 풍화를 가속시킨 실험을 수행하였다. 실험에 적용된 가압조건은 시료 3개에 각 가압틀을 이용하여 50 MPa, 55 MPa, 70 MPa로 설정하였으며 조건을 유지한 상태로 동결/융해 실험을 실시하였다. 실시된 동결/융해 실험에서 온도 조건은 -20~40℃로 설정하고, 설정 온도까지 도달시간 1시간, 유지시간 2시간을 기본으로 6시간을 1주기로 하였다. 이를 바탕으로 동결/융해 매 20주기가 끝난 후 CLSM을 활용하여 시료의 표면을 관찰하였다. 그 결과 동결/융해 실험이 반복되면서 각 시료에 발생한 균열의 개수가 7개, 10개, 19개로 가해진 압력에 따라 차이를 보였고 균열의 누적 길이도 가해진 압력이 큰 시료에서 길게 나타났다. 측정한 균열의 누적 길이와 동결/융해 실험 주기를 통해 계산한 균열의 성장 속도 역시 압력의 세기에 따라 높은 압력을 가한 시료에서 빠르게 나타났다.
목 적: 동결-융해 배아이식은 보조생식술에서 환자들에게 보다 많은 임신의 기회를 제공해줄 수 있는 방법으로 이용되고 있다. 본 연구에서는 예후가 좋지 않은 환자들에서 동결-융해 배아이식의 효용성을 알아보고자 하였다. 연구방법: 나이가 많은 고령 환자군 (38~44세)과 신선주기 배아이식에서 임신 실패군을 연구대상으로 하였다. 과배란 유도를 통해 채취한 난자를 일반적인 체외수정 또는 세포질내 정자주입술을 시행하여 수정을 유도하고, 잉여의 전핵 또는 난할 시기의 배아를 완만동결법으로 동결하였다. 동결보관 배아는 급속융해법으로 융해하여 호르몬요법을 시행한 환자의 자궁에 이식하였다. 신선 배아이식과 동결-융해 배아이식 과정에서의 배아 상태, 임신율, 착상률 등을 통계적인 방법으로 분석하였다. 결 과: 나이가 많은 고령군에서 신선 배아이식을 시행한 환자들과 동결-융해 배아이식을 시행한 환자들의 평균 연령은 $40.0{\pm}1.8$세 (n=206)와 $39.9{\pm}1.9$세 (n=69)로 통계적으로 유의한 차이가 없었으나, 임상적인 임신율과 착상률은 동결-융해 배아이식에서 29.0%와 11.2%로 신선 배아이식의 16.5%와 7.0%에 비해 통계적으로 유의하게 높게 나타났다. (p<0.05). 첫 번째 신선 배아이식에서 임신 실패군의 연속되는 신선 배아이식 환자군 ($31.2{\pm}2.3$, n=40)과 동결-융해 배아이식 환자군 ($31.9{\pm}3.1$, n=119)에서의 평균 연령은 차이가 없었으며, 임상적 임신율 (42.5% vs 40.3%)과 착상률 (22.6% vs 18.8%)도 유사하였다. 결 론: 본 연구에서는 동결-융해 배아이식이 고령 환자들에서 효과적으로 임신율과 착상률을 높일 수 있음을 보여주고 있다. 이러한 결과는 과배란 유도에 따른 자궁의 착상 환경 변화가 고령 환자들에서 임신율과 착상률을 저하시키는 것과 관련이 있을 것으로 생각된다.
한대지역은 계절 변화에 따라 동결융해가 반복되는 상부의 활동층과 하부의 영하상태로 항시 유지되는 영구동토층으로 구성되어 있다. 한대지역에서 여름철에는 동결되어 있는 지반을 융해시키기 때문에 지반 강도저하 및 침하가 발생한다. 이러한 강도저하 및 침하는 상부 구조물의 구조적 안정성에 문제를 야기시켜 활동층을 포함하고 있는 한대지역에서는 지반의 온도를 항시 영하상태로 유지할 수 있는 동결지반 안정화 공법이 필요하다. 열사이펀이란 구조체 내부에 충전된 냉매의 자가적인 열순환에 의해 지반의 온도를 항시 영하상태로 유지할 수 있는 지반 안정화 공법 이다. 본 연구에서는 열사이펀의 지반 동결성능을 분석하기 위해 R-134a 냉매를 이용하여 충전율에 따른 열사이펀의 지반 온도제어를 실내실험과 수치해석을 통해 분석하고 열사이펀의 열전도율을 산정하였다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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