• 터널과지하공간
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• 제33권3호
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• pp.109-125
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• 2023

고준위방사성폐기물처분장은 공학적/천연 방벽 등을 통해 처분장의 안전성을 확보한다. 이러한 안전 수단은 다양한 방법을 통해 장/단기적 성능을 평가하고 검증되어야 한다. 한국원자력연구원은 원내에 위치한 지하연구시설인 KURT를 이용해 다양한 현장 실증실험을 수행해왔다. 선행 시험 종료 후, 개선된 형태의 실증실험인 K-COIN을 수행하기 위해 개념 설계안을 도출하고 상세 실험계획을 수립 중이다. KURT 내부에 K-COIN 실험부지 선정을 위한 예비 부지조사를 수행하였다. 연구 모듈(research gallery, RG) 세 구역에 약 20 m 심도의 시추공 총 15개를 시추하여 시추코어를 확보하고 암석 실내시험에 적합한 구간을 선정하여 무결암 시험편을 준비하였다. 준비된 시험편을 사용하여 물리적 특성 측정, 단축압축시험, 간접인장시험, 삼축압축시험을 수행했으며 이를 통해 무결암의 비중, 공극률, 탄성파 속도, 단축압축강도, 탄성계수, 포아송비, 간접인장강도, 점착력, 내부 마찰각을 측정하였다. 간단한 통계 처리를 수행한 결과, 시추 구역과 심도(상부 0~10 m, 하부 10~20 m)에 따른 무결암 물성의 차이는 크지 않은 것으로 확인되었다. 가장 대표적인 암석 물성인 단축압축강도를 바탕으로 판단하면, 모든 시추 구역과 심도에서 매우 강한 암석으로 분류되어 모든 후보 지역에서 역학적인 안전성을 확보한 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6C호
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• pp.251-258
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• 2009

본 연구에서는 모래다짐말뚝 (SCP)로 개량된 연약점토지반상의 성토시공에 있어서 최적설계조건에 대해 현행 설계법과 손실평가함수 및 1차 근사 2계 모멘트법 (AFOSM)에 기초한 신뢰성 설계법으로 비교 검토하였다. 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 안전율(Fs)와 파괴확률($P_F$)는 심한 비선형 관계를 나타냈고, Fs가 1.2로 증가함에 따라 $P_F$는 약 1%까지 급격한 감소를 나타낸 후, 안전율의 증가와 더불어 $P_F$는 점진적으로 감소하였다. 현행 설계법상의 기준 안전율 1.2는 둘의 관계에 있어서 일종의 임계값이며, 이들의 관계가 적절히 고려되어 정립되었다고 판단된다. 2) 최소기대총비용을 나타내는 안전율은 1.15부근으로 현행설계기준 1.2에 다소 못미치는 값으로 나타났고, 파괴확률은 1% 정도로 다소 컸다. 3) 응력분담비 n과 모래의 내부마찰각 ${\phi}$의 민감도가 연약층의 초기비배수강도 관련 변수들의 민감도보다 더 크게 나타났다. 이것은 n과 ${\phi}$의 변동 특성이 보다 해석결과에 큰 영향을 준다는 것과 이들 변동 특성은 SCP 개량지반상의 성토안정해석에 반드시 고려되어야 함을 의미한다. 4) 설계기준안전율 1.2 이상(파괴확률 0.1-0.3% 이하)에서 New Failure Point는 평균치에서 표준편차의 1~2배 가량 떨어져 있는 값을 나타냈다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.39-58
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• 2024

TBM (Tunnel boring machine)은 터널 굴착 과정에서 여러 디스크 커터를 이용하여 암석을 절삭한다. 디스크 커터는 암석과의 지속적인 접촉과 마찰로 인해 마모된다. 디스크 커터의 표면이 마모되면 절삭 능력이 감소하고 굴착 효율이 떨어진다. 암석의 마모성은 디스크 커터 마모에 큰 영향을 미친다. 높은 마모도를 가진 암석은 커터에 더 큰 마모를 일으키며, 이는 디스크 커터의 수명을 단축시킨다. 세르샤 마모지수(Cerchar abrasivity index, CAI)는 암석의 마모성을 평가하는데 널리 사용되는 지표로 CAI는 암석의 마모특성을 나타내며, 디스크 커터의 수명과 성능 예측에 필수적인 요소로 인식되고 있다. 본 연구의 목적은 암석의 강도, 암석학적 특성과 선형회귀, 머신러닝 기법을 이용하여 CAI를 효과적으로 추정하는 새로운 방법을 개발하는 것이다. 문헌 조사를 통해 CAI, 일축압축강도, 압열인장강도, 등가석영함량이 포함된 데이터베이스를 구축하고 파생변수를 추가하였다. 통계적 유의성과 다중공선성을 고려하여 다중선형회귀분석을 위한 입력변수를 선정하였고, 머신러닝 모델의 입력변수는 변수중요도 분석을 통해 선정하였다. 머신러닝 예측모델 중 Gradient Boosting 모델의 예측 성능이 가장 높게 나타나 최적의 CAI 예측 모델로 선정되었다. 마지막으로 본 연구에서 도출한 다중선형회귀분석과 Gradient Boosting 모델의 예측 성능을 선행연구들의 CAI 예측모델과 비교하여 연구 결과의 타당성을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제24권1호
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• pp.111-122
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• 2014

지반에 대한 정확한 이해를 위해 비교란 시료의 채취를 통한 실내실험이 필수적이며, 사질토 지반의 비교란 시료 채취는 인공동결공법에 의한 방법이 가장 효과적인 것으로 알려져 있다. 본 연구의 목적은 유사한 상대밀도를 가지는 동결-융해시료와 비동결시료의 비배수 삼축압축실험을 이용한 강도평가와 실험과정에서 측정한 압축파와 전단파 속도의 특성변화를 관찰하는 것이다. 인공동결공법에 의해 채취된 사질토 동결 시료를 모사하기 위해 주문진 표준사를 이용하여 수중강사법으로 60%와 80%의 상대밀도를 가지는 동결시료와 비동결시료를 조성하였다. 동결된 시료는 삼축압축실험용 페데스탈에 거치하여 자연융해하면서 1분 간격으로 시료의 온도를 측정하였다. 시료가 완전히 융해된 후 비동결시료와 동일한 방법으로 실험을 실시하였으며, 포화, 압밀, 전단과정에서 연속적으로 압축파와 전단파를 측정하여 속도를 산정하였다. 실험결과, 동결시료는 비동결시료에 비하여 축차응력과 전단강도는 감소하는 결과를 보였지만, 내부마찰각은 동결-융해의 여부와 상관없이 일정한 값을 나타내었다. 압축파 속도는 포화과정에서 B-value가 증가함에 따라 약 1800 m/s까지 증가하여 수렴하였으나, 압밀과정과 전단과정에서는 일정하게 유지되는 경향을 보였다. 전단파 속도는 포화과정에서 B-value가 증가함에 따라 감소하였고, 압밀과정과 전단과정에서는 시료가 받는 유효응력의 변화에 따라 거동하였다. 실험과정에서 압축파 속도는 상대밀도와 동결-융해여부에 상관없이 유사한 경향을 나타내었으나, 전단파 속도는 같은 상대밀도를 가지더라도 동결-융해시료가 비동결시료에 비해 작은 값을 나타내었다. 본 연구는 동결-융해시료와 비동결시료의 삼축압축실험 결과와 탄성파 특성을 비교함으로써 향후 인공동결공법으로 채취된 비교란 동결시료의 강도평가를 위한 예비실험으로 의의가 있다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.111-118
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• 2018

단층 등 취약지반 조건에서의 터널굴착 시 터널천단 및 측벽변위의 억제를 목적으로 하는 각부보강공이 일반적으로 적용되고 있으며, 터널 단면증가 변화율에 따른 각부보강공 설치각도 및 길이를 고려한 지보안전성 확인을 위한 주요 인자로서 내공변위 천단침하 각부침하 각부축력 등의 여러 응력변위 특성 변수들이 있다. 이러한 굴착중 안전성확인을 위한 변수들에 대한 검토 결과, 우각부 침하영향성이 단면증가율 보다 더 큰 변위경향을 보이는 가장 중요한 중점관리 지배요소로 분석되었으며, 터널단면 증가 변화율에 대한 각 보강공 길이별 축력의 변화관점에서는 큰 연관성을 보여주지 못하는 터널단면 증가율 대비 작은 증가율을 나타냈다. 또한, 각부 보강공 축력의 발생경향은 터널 단면증가율보다 보강공 마찰지지 개념 메커니즘에 따른 거동 영향성을 보여주는 것으로 분석되었다. 본 연구결과, 일정한 길이의 각부 보강공이 선정될 경우 지반불량 구간에서의 터널 단면이 다소 대단면화하여도 무리하게 각부보강공의 길이를 연장시키지 않는 것이 시공성 및 경제성을 고려한 보다 더 합리적인 방법으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제11권1호
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• pp.1-11
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• 2001

우리나라 지질의 특성은 토층의 두께가 얇아서 보통 10m이상만 굴착해도 암반층이 나타나므로 대규모 지하굴착 공사시 암반층에서의 토압분포 산정방법이 절실하게 요구되고 있는 실정이다. 그러나, 암반층 암압산정시 기존의 경험식인 Terzaghi-Peck, Tschebotarioff식 등을 그대로 적용하는 것은 암반층의 점착력을 대부분 무시하게 되므로 실제 강도를 과소 평가하게 된다. 따라서 암반에서의 절리경사각, 절리면 전단강도, 지반 상재하중등을 고려한 쐐기형 블럭(Wedge Block)의 수평활동력을 산정하는것이 실제 암반층 토류구조물에 작용하는 암압과 근접할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 뒷채움 흙이 점착력을 갖는 흙인 경우 쐐기형상으로 파괴가 일어난다고 가정하여 Coulomb 토압이론을 확장하여 힘의 평형 조건을 이용해 Prakash-Saran(1963)이론과 절리면의 전단강도 결정공식 $\tau$=c+$\sigma$tan $\Phi$를 적용해서 암반층에 작용하는 암압을 산정하였다. 산정된 이론식을 이용하여 절리면 충전물의 상태 변화에 따른 절리면 전단 강도와 절리경사각을 바꿔가면서 해석해 본 결과, 암반층은 자체의 점착력과 내부마찰각이 크므로 절리방향과 경사각이 굴착면을 향해 어떻게 정해지느냐에 따라서 토압이 작용하기도 하고 작용하지 않을 수도 있다. 본 연구에서 산정된 이론식은 향후 절리면 전단강도 산정시 필요한 강도정수, 절리면의 방위와 상태, 과잉측압, 동적하중, 지진을 비롯한 많은 지반정수(Parameter)들을 보다 엄밀히 산정하고, 특히 암반층에 작용하는 지하수위 효과등을 고려하여, 실제 현장에서 계측된 많은 자료와의 분석을 통해 그 적용성이 검토되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.67-75
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• 2011

고속도로 이용차량의 증가와 함께 차량의 대형화와 고속화로 인해 고속도로 교통 소음레벨이 높아지고 있으며 저소음 포장노면 및 방음시설 설치 요청도 급격하게 증가하고 있다. 따라서 고속도로 교통소음으로 인한 민원예방과 함께 효율적이고 경제적인 소음저감 대책을 수립하기 위해서는 정확한 소음 예측 기술 마련이 필요하다. 본 연구에서는 시험도로에 포설된 다양한 포장노면에 대해서 CPX(Close Proximity Test) 및 Pass-by 소음 계측 방법을 혼용한 소음 계측 데이터를 이용하였고 차종별 단독 주행 시험을 실시하여 차량 및 노면별 음향파워레벨 산정식이 마련된 데이터를 이용하였다. 아울러, 상기 산정식의 정확성을 검증하기 위하여 고속도로 12개 지점에 대한 총 38회의 소음 계측한 데이터를 이용하여 해당 지점에 대한 소음 예측 모델을 구성하여 측정값과 예측값을 비교 평가하였다. 최종적으로 3차원 GUI 기능을 지원하는 도로교통 소음 예측 프로그램 KRON(Korea Road Noise)을 개발하였다. 이와 더불어 각 포장형태별 및 차종별에 따른 소음특성을 분석하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권3호
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• pp.267-272
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• 2011

본 연구는 $SiO_2$ 나노 콜로이드 첨가량에 따르는 $Si_3N_4$ 세라믹스의 마멸 특성을 평가하였다. 시험 편은 35 MPa, 2123 K의 질소 가스 분위기 1시간동안 소결하였다. 마멸 시험은 링 블록 시험기를 사용 하였으며, 시험 조건은 직경 35 mm인 링의 회전속도50 rpm, 하중 9.8 N, 실험중의 대기 온도 293 K이 었다. 세라믹스의 마멸계수는 약 1.0, 마멸손실은 약 0.02 mm이었다. 본 연구에 사용된 시험편 중에서 1.3 wt% $SiO_2$ 나노 콜로이드가 첨가된 시험편은 가장 낮은 마멸계수와 마멸 손실을 나타내어, 최상의 마멸 저항성을 나타내었다. 이것은 가장 높은 비커스 경도와 굽힘 강도를 나타내었다. 마멸계수는 경도 와 굽힘 강도에 역비례 관계를 보였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.21-28
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• 2009

폐기물매립장에서 토목합성재료의 사용은 점토, 모래 등 자연골재 수급의 어려움으로 해마다 증가하고 있다. 특히, 우리나라의 폐기물매립지는 곡간지형이나 해안매립지에 건설하는 경우가 많아 지반공학적으로 매우 불리한 조건이다. 따라서, 본 연구는 폐기물매립장에 사용되는 토목합성재료의 마찰특성을 평가하였고, 현장모형실험, 수치해석을 통해 토목합성재료가 사용된 폐기물 매립장의 사면안정성에 관하여 연구하였다. 현장실대형 실험을 통한 토목합성재료와 사면의 파괴 거동을 분석한 결과 일체형과 분리형 지오컴포지트는 자체의 변형 뿐만아니라 하부 지오멤브레인의 응력 및 변형율에도 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 일체형이 설치된 사면이 분리형이 설치된 사면에 비해 약 50% 적은 변형을 나타내었다. 사면의 전방변위와 침하량은 분리형이 설치된 사면이 일체형이 설치된 사면이 비해 약 3배 이상의 침하량과 변위를 나타내었다. 토목합성재료와 지반, 토목합성재료와 쓰레기, 토목합성재료사이의 불연속면을 인터페이스요소로 모델링하여 수치해석을 수행한 결과, 현장 실대형실험 결과와 잘 부합되는 것으로 판명되었다. 이는 토목합성재료의 상호간 변위를 확인할 수 있어 인터페이스요소로 모델링하는 것이 토목합성재료가 사용된 폐기물 매립장의 사면안정해석에 적절한 것으로 판단되었다.

• Tribology and Lubricants
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• 제30권5호
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• pp.278-283
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• 2014

Carbon nanotubes (CNTs) are used in various composite materials to enhance electrical, thermal and mechanical properties of composite materials. In this study, we investigate the wear characteristics of polycarbonate/acrylonitrile-butadiene-styrene (PC/ABS) blends containing multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). PC/ABS blends are commonly used in many industrial applications such as cellular phones and display cases and MWCNTs have been added to the PC/ABS blends to improve their electromagnetic interference shielding (EMS). We performed wear tests on PC/ABS blends containing MWCNTs under reciprocating linear sliding conditions with chrome steel balls as a counterpart material. The normal loads were 10, 30, 50, 70, 100 N, the sliding speed was 10 mm/s, the stroke length was 15 mm, and the tests lasted 900 s. The MWCNTs included in the PC/ABS blends lower the wear volume and friction coefficient of the composites. We analyzed the wear debris collected from the composites during the tests in terms of the MWCNT concentration using inductively coupled plasma optical emission spectroscopy. The results show that the quantity of MWCNTs in the debris is proportional to the concentration of MWCNTs in the composite, indicating that the exposure of the MWCNTs to environments by wear could be increased with their concentration in the composite.