• 화약ㆍ발파
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• 제35권2호
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• pp.9-17
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• 2017

휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge)는 변형률 게이지의 극도로 작은 저항 변화를 측정하는 데 널리 사용되는 중요한 전기회로의 하나이다. 변형률 게이지는 변형을 측정하고자 하는 구조물이나 시편에 부착한다. 휘트스톤 브리지는 다양한 공학재료에 대한 정적 혹은 동적 강도를 시험하는 분야에서 많이 사용되고 있다. 일례로, 스플릿 홉킨슨 압력봉(split Hopkinson pressure bar) 시스템에서 브리지 회로는 응력파가 전파되는 입사봉과 전달봉의 동적 변형률을 측정하는 데 필수적으로 사용된다. 본고에서는 암석동역학과 연관된 실험실 실험에서 쉽게 참고할 수 있도록 휘트스톤 브리지 회로의 원리를 상세히 설명하였다. 특히, 쿼터(quater), 하프(half) 및 풀(full) 브리지의 회로배열을 그 기본적인 용도와 함께 자세히 소개하였다.

• 터널과지하공간
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• 제13권3호
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• pp.169-179
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• 2003

암석의 절리면 전단강도의 이방성을 연구하기 위하여 인공절리면을 형성한 시편에 대한 실험을 실시하고 그 결과를 분석하였다. 즉 낮은 수직응력 상태에서 전단 방향에 따른 전단강도, 전단강성 및 마찰각을 구하기 위한 실험을 실시하였다 그 결과 낮은 수직응력하에서 전단 강도 및 강성은 전단 방향에 따라 이방성을 보이며, 특히 수직응력 2.45 MPa미만에서 뚜렷하였다. 그리고 수직응력이 증가할수록 절리면의 이방성 효과는 감소하였다. 따라서 낮은 수직응력 하에서 전단강도 및 강성값을 보다 정확히 구하기 위해서 Barton의 식에 전단방향을 고려한 보정함수 F(a)를 반영하여 새로이 수정식을 제안한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권10호
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• pp.35-43
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• 2011

본 연구의 대상지역은 영주댐 건설로 인해 이설되는 중앙선 철도 건설 예정지로 수 km에 걸쳐 연성전단작용에 의한 습곡과 압쇄암이 분포한다. 연성전단대는 지질시대 동안 작용한 단층작용으로 변형되어 복잡한 지질구조를 보인다. 연성전단대는 고온고압의 지하십부(>8km)에서 작용한 변형에 의한 광물의 재결정 작용으로 엽편상의 유동조직을 가지는 압쇄암이 발달하며, 이로 인해 지표부근(<2km)의 변형으로 형성된 단층대와 구별되는 공학적 특성을 가진다. 압쇄암의 특성을 파악하기 위해 시편으로 제작된 암석을 대상으로 변형률과 변형에 수반된 압축구조의 모양을 분석하였다. 단층대의 변형된 모양은 엽리상의 편원(oblate)한 모양이 우세한 반면 압쇄대는 광물의 신장에 의한 편장(prolate)한 형태가 우세하다. 변형률은 변형이전 상태를 기준으로 단층대가 1.2배미만의 변형을 보이는 것에 비해 압쇄대는 최대 2.5배의 변형을 나타내는 것으로 분석되었다. 불연속면을 기준으로 적용한 암반분류에서 경암의 일축압축강도는 연암정도의 강도를 보였으며, 일정 시간 수침 후에 강도의 변화가 관찰 되었다. 본 연구결과 조사된 암석들의 공학적 특성은 광물조성과 화학 조성에 기초한 풍화저항력이 비교적 높은 것을 고려할 때 압쇄작용에 수반된 미세균열구조에 의한 것으로 판단되었다. 따라서 압쇄암이 넓게 분포하는 지역에서 터널굴착을 하는 경우, 미세균열에 의한 팽창과 지하수 유입에 의한 강도저하가 발생할 수 있으므로 시공시 각별한 주의가 필요한 것으로 판단되었다.

• 보존과학회지
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• 제25권2호
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• pp.147-154
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• 2009

경주지역 석조문화재의 주요 부재로 사용된 화강암과 응회암을 대상으로 수용성 염에 의한 풍화초기 암석의 강도와 수증기확산저항도 변화를 연구하였다. 수용성 염으로는 석조문화재에서 자주 검출되며, 용해도가 다른 $Na_2SO_4$와 $CaSO_4{\cdot}2H_2O$를 사용하였다. 휨강도는 응회암시편에서는 염종류와 무관하게 증가했으며, 화강암에서는 감소하였다. 일축압축강도는 응회암을 $CaSO_4{\cdot}2H_2O$로 처리 했을 때 증가하였고, $Na_2SO_4$로 처리 했을 때 감소하였으며, 화강암은 $CaSO_4{\cdot}2H_2O$ 처리 시 약간의 감소가, $Na_2SO_4^{\circ}C$ 처리 때에는 증가경향이 나타났다. 수증기확산저항도는 응회암에서 염종류와 상관없이 증가했고, 화강암은 $CaSO_4{\cdot}2H_2O$로 처리했을 때 증가했다. 연구결과, 염의 집적에 의한 풍화의 초기단계에서는 기계적 강도와 수증기확산저항도가 증가될 수 있음이 확인되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제13권4호
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• pp.319-345
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• 2011

한랭지에 건설된 터널의 경우 터널 주변지반 지하수의 동결은 동절기 터널 배수 장애의 원인이 되며 라이닝을 내공 측으로 압출시키는 원인으로 작용하기도 한다. 노르웨이 등 해외에서는 이미 한랭지에 건설되는 터널의 동해방지를 위한 단열기준을 가지고 있으나 국내에서는 아직까지 터널 라이닝 동해방지를 위한 단열설계가 도입되어 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 국내 도로터널의 동결 사례를 고찰하여 터널 라이닝 동해방지 대책이 필요함을 파악하였다. 또한 터널 주위의 온도분포를 파악하기 위해 화악터널에서 터널 종단길이에 따른 온도분포, 라이닝 내부의 온도, 포장면 하부지반의 온도 분포를 계측하였으며 이로부터 외기 온도변화에 따른 터널 내부 온도 분포 특성을 분석하였다. 화악터널의 온도분포 계측 결과를 바탕으로 단열재의 성능시험을 위해 인공기후실에서 단열재 설치 유무에 따른 암석시편의 열유동 실험을 수행하였다. 또한 터널 라이닝 동해를 방지할 수 있는 적정 단열재 두께를 제안하기 위해 3 차원 수치해석을 실시하였다. 수치해석 결과로부터 터널배면 지하수 동결기준으로 동결지수를 약 291$^{\circ}C{\cdot}$ Hr로 제안하였다.

• 보존과학회지
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• 제31권3호
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• pp.267-278
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• 2015

이 연구에서는 석조문화유산의 표면 요철도를 고려한 맞춤형 초음파 측정법을 설정하기 위해 새로운 접촉매질인 엘라스토머 커버를 개발하였다. 이 커버는 17MPa의 인장강도와 625%의 신장도를 가져 탄성력이 매우 우수하고 마모되지 않는 특징이 있다. 또한 엘라스토머 커버를 포함하여 탐촉자 및 접촉매질에 따른 7개 유형의 비교 실험 결과, 암석의 표면 거칠기는 초음파속도 감쇠에 많은 영향을 끼쳤다. 이러한 현상은 잔다듬에서 정다듬으로 갈수록, 직접전달방법보다는 간접전달방법에서 두드러졌다. 그러나 지수형 탐촉자와 엘라스토머 커버를 사용하는 유형 F는 요철도에 큰 상관없이 안정된 초음파속도와 높은 첨두치를 나타냈다. 이는 접촉매질로 사용한 엘라스토머 커버가 요철 표면에 충분히 밀착되어 탐촉자와 시편 사이의 공극을 제거했기 때문이다. 따라서 석조문화유산의 초음파 측정은 유형 F를 사용하는 것이 가장 적합할 것으로 판단된다.

• 폴리머
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• 제34권1호
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• pp.14-19
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• 2010

여러 원인에 의한 석조문화재의 풍화 손상을 저지할 목적으로 아크릴계 고분자를 이용하는 가압함침 보존 처리방법에서 함침된 고분자와 무기물질인 석재와의 친화성을 높이도록 silane계 아크릴 단량체의 사용을 연구하였다. 기본 단량체인 methyl metacrylate(MMA)에 vinyl trimethoxy silane(VTMS)의 함량을 변화시키고 라디칼 중합으로 MMA-VTMS 공중합체를 얻어 이들 공중합체의 유리전이온도, 평균분자량, 그리고 저장탄성률의 변화를 평가하여 benzoyl peroxide (BPO) 1 wt%, 중합시간 8시간, 그리고 VTMS 5 mol% 혼합의 경우(PMV5)가 최적 혼합비율과 중합조건임을 알 수 있었다. 실제 국내산 화강암과 풍화된 암석의 시편을 함침 보존처리한 후 수분 흡수율, 충격특성, 내산성 및 접착특성 등을 측정한 결과 MMA 단독 사용과 비교하여 PMV5의 경우 모든 특성에 있어서 개선되는 것을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제11권2호
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• pp.215-227
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• 2001

충북 보은 일대에 분포하는 옥천계 지층 및 중생대 화강암을 대상으로 기반암의 지진파 속도 및 시편으로부터 3차원적인 지진파의 전달속도를 측정하고, 이의 결과 자료를 비교분석 하였다. 야외에서 측정된 P파의 평균속도는 불국사화강암이 2697m/s로서 최대이고 구룡산층2에서 861m/s로 최소의 속도를 보인다. 각 방위에 따른 P파의 이방성을 암종별로 비교하면 불굴사화강암에서 최대치(81%)를 장리층에서 최소치(46%)를 보이고, 8곳의 평균 이방성지수는 68.5%이다. 시료에서 측정된 P파의 평균속도를 비교하여 보면 구룡산층1, 구룡산층2,창리층 및 문주리층2에서 5000m/s이상이며, S파의 경우도 동일한 시료에서 3500m/s 이상의 높은 속도가 측정되었는데 이는 야외의 경우보다 3∼5배의 빠른 속도를 나타낸다. 또한 P파의 이방성지수는 불국사화강암과 구룡산1에서 60% 이상의 높은 수치를 보이나 다른 시료에서는 30%이하의 낮은 수치를 보인다. 이 수치는 야외에서 측정된 P파의 평균이방성지수 68.5%보다 현저히 낮은 수치로서 야외에서 측정된 P파의 방향에 따른 속도 차이가 시료의 경우보다 현저히 높았음을 뜻한다.

• 터널과지하공간
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• 제22권2호
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• pp.144-156
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• 2012

본 논문에서는 TBM의 굴진성능 평가를 위한 실내시험 중 하나인 압입시험의 시험과 결과 분석방법에 대하여 연구하였다. 압입시험은 암석의 굴진저항 및 취성도를 나타내는 여러 지수들을 산정하고 이를 통해 TBM의 굴진율 및 추력을 직접적으로 추정할 수 있는 유용한 실험으로 알려져 있으나 국내에서는 아직 관련된 연구가 수행된 바 없으며 규격화된 시험방법이나 결과해석방법 역시 제시되지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 압입시험의 시험 장비를 재구성하여 제작하였고 다양한 조건에 대하여 시험을 수행하여 합리적인 시험방법과 시편의 크기에 대하여 고찰하였다. 또한 국내의 6개 암종에 대하여 압입시험을 수행하고 하중지수의 산정방법에 대하여 연구하였으며 하중지수로써 PLI와 MLI를 제안하였다. 본 연구에서 제안된 지수인 PLI와 MLI는 동일한 암종을 대상으로 수행된 선형절삭시험결과와 밀접한 상관관계를 보였으며 하중지수를 통해 개략적으로 예측된 단일 디스크커터의 수직하중은 실험값과 10% 오차를 보였다. 압입시험은 TBM의 성능예측을 위한 유용한 실험법임을 확인할 수 있었으며 본 연구는 이를 위한 기초연구로서 그 활용도가 높을 것으로 기대된다.

• 지질공학
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• 제8권2호
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• pp.131-143
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• 1998

본 연구는 충청남도 논산군 벌곡면 일대 즉 벌곡면 도산리와 수락리에 발달한 지하수 충진지역을 대상으로 하였다. 조사 지역의 수계는 남북 방향으로 발달되어 있으며, 지질은 가장 고기에 해당하는 옥천계 창리층(Och)이 중앙부에 위치하며, 본 지역의 서쪽의 경상계 유천층군에 대비되는 응회암(Kslt)은 동쪽의 화강암(Kqb)과 북쪽의 석영반암(Kgf)에 의하여 관입 되었다. 각 지역에서 측정된 약 3000개의 절리면을 경사 방향과 각도를 구면투영하여 통계학적으로 우세한 방향을 찾아본 결과 화강암의 경우는 dipdirection/dip이 228~257/73~88, 010~150/70~85 두방향이, 창리층의 경우는 134~164/40~90, 214~249/55~89, 응회암은 291~332/75~82, 235~241/73~71의 방향이 우세하였다. 그러나 북부에 소규모로 분포하는 석영반암은 뚜렷한 방향성을 나타내지 않았다. 기반암에서의 P파 전달속도를 측정하여 최대치와 최소치를 비교한 결과 석영반암은 $5000(240)~2380(360^{\circ})m/s$로, 화강암은 $3846(210^{\circ})~1408(150^{\circ})m/s$ 응회암은 $5000(360^{\circ})~2323(150^{\circ})m/s$, 창리층 지역에서는 $6667(180^{\circ})~2000(030^{\circ})m/s$로 나타났다. 암석의 공학적 성질은 시료를 26면체의 시편으로 제작한후 각 방향별 동탄성계수 즉 뽀아송의 비, 강성률, 영률, 체적탄성률을 산출하여 야외에서 측정된 자료와 비교 분석 하였다.