• 한국농공학회지
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• 제37권3_4호
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• pp.61-71
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• 1995

Natural ground is a composite consisted of the three phases of water, air and soil paircies. Among the three components, water as a material is weU understood but soil particles are not in foundation engineering. Especially, weathered granite soil generally shows a large volumetric expansion when they freeze. And, the stability and durability of the soil have shown decreased with repetitive freezing and thawing processes. These unique charcteristics may cause various construction and management problems if the soil is used as a construction material and foundation layers. This project was initiated to investigate the soil's physical and engineering characteristics resulting from freezing and freezing-thawing processes. Research results may be used as a basic data in solving various problems related to the soil's unique characteristics. The following conclusions were obtained: The degree of decomposition of weathered granite soil in Kangwon-do was very different between the West and East sides of the divide of the Dae-Kwan Ryung. Soil particles distributed wide from very coarse to fine particles. Consistency could be predicted with a function of P200 as LL=0.8 P200+20. Permeability ranged from 10-2 to 10-4cm/sec, moisture content from 15 to 20% and maximum dry density from 1.55 to 1.73 g /cmΥ$^3$ By compaction, soil particles easily crushed, D50 of soil particles decreased and specific surface significantly increased. Shear characteristics varied wide depending on the disturbance of soil. Strain characteristics influenced the soil's dynamic behviour. Elastic failure mode was observed if strain was less than 1O-4/s and plastic failure mode was observed if strain was more than 10-2/s. The elastic wave velocity in the soil rapidly increased if dry density became larger than 1.5 g /cm$^3$ and these values were Vp=250, Vg= 150, respectively. Frost heave ratio was the highest around 0 $^{\circ}C$ and the maximum frost heave pressure was observed when deformation ratio was less than 10% which was the stability state of soil freezing. The state had no relation with frost depth. Over freezing process was observed when drainage or suction freezing process was undergone. Drainage freezing process was observed if freezing velocity was high under confined pressure and suction frost process was occurred if the velocity was low under the same confined process.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.521-527
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• 2016

본 논문은 효과적인 무반사 기법을 이용한 수중폭발에 따른 부유식 해상풍력발전기의 동응답 수치해석에 관한 내용이다. 수치해석을 위해 무한한 바다 영역을 유한한 영역으로 한정하고 그 경계에서 필연적인 충격파의 반사를 흡수하기 위해 PML(perfectly matched layer)이라 불리는 무반사 기법을 적용하였다. 수중폭발을 수반한 비점성 압축성 유동을 표현하는 일반화된 수송방정식은 방향별 흡수계수와 상태변수를 도입하여 3개의 PML 방정식으로 분리하였다. 풍력발전기와 해수 유동으로 구성된 유체-구조 연계문제는 오일러 기반의 유한체적법과 라그랑지 기반의 유한요소법을 연계하여 반복계산으로 해석하였다. 그리고 수중폭발에 따른 동수압은 JWL 상태방정식으로 계산하였다. 수치실험을 통해 수중폭발에 따른 동수압과 구조 동응답을 분석하였으며, PML 무반사 기법을 적용한 경우가 그렇지 않은 경우에 비해 보다 정확한 해석결과를 제공함을 확인하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제29권3호
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• pp.11-23
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• 2020

본 연구에서는 정선 신예미 광산 철광석을 대상으로 볼밀에 의한 분쇄 및 단체분리 특성을 파악하고자 하였다. 자력 선별을 통해 얻은 세 가지 품위의 시료에 대해, 볼밀 단일 입도 분쇄실험 및 비선형 계획법을 이용한 역산법으로 물질수지방정식을 구성하는 분쇄 함수 인자를 도출하였다. 그 결과 철광석 품위의 증가에 따라 분쇄율은 감소하였으며, 입도 민감도는 감소하였다. 이는 철광석 내의 자철석 입자가 미소 균열의 전파를 지연하는 효과에 기인하는 것으로 판단된다. 분쇄 분포 관찰 결과, 품위가 증가할수록 압축 및 충격 파괴가 주된 파분쇄 메커니즘으로 나타났으며, 이는 입자 내부 자철석 입자의 응력 분산 효과에 기인하는 것으로 판단된다. 분석 결과 단체분리도는 품위 증가 및 입도 감소에 따라 증가하였다. 분쇄함수와 입도-단체분리도 관계를 이용, 분쇄진행에 따른 단체분리도 변화를 예측할 수 있는 모델을 수립하였으며, 본 연구를 통해 도출한 분쇄함수들에 실제 운전 조건에 따른 스케일업 인자 적용 시, 실제 광산 공정에서의 분쇄시간에 따른 입도 및 단체분리도를 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.494-507
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• 2021

TBM의 활용이 증가하면서 최근 국내에서도 머신러닝 기법으로 TBM 데이터를 분석하여 TBM 전방의 지반을 예측하고 디스크커터의 교환주기 예측 및 굴진율을 예측하는 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 TBM 굴진 시 기계 데이터를 대상으로 전통적 암반에 대한 분류 기법과 최근에 다양한 분야에서 널리 사용되고 있는 머신러닝 기법들을 접목하여 슬러리 쉴드 TBM 현장의 암반 특성에 대한 분류 예측을 하였다. 암반 특성 분류 기준 항목을 RQD, 일축압축강도, 탄성파속도로 설정하고 항목별 암반상태를 클래스 0(양호),1(보통),2(불량)의 3개 클래스로 구분한 다음, 6개의 분류 알고리즘에 대한 기계학습을 수행하였다. 그 결과, 앙상블 계열의 모델이 좋은 성능을 보여주었고 특히 학습성능과 더불어 학습속도에서 우수한 결과를 보인 LigthtGBM 모델이 대상 현장 지반에서 최적인 것으로 나타났다. 본 연구에서 설정한 3가지 암반 특성에 대한 분류 모델을 활용하면 지반정보가 제공되지 않은 구간에 대한 암반 상태를 제공할 수 있어 굴착작업 시 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제30권8호
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• pp.752-759
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• 1997

복합 심장질환이나 대동맥궁 수술시 뇌손상을 보호하기 위하여 오래전부터 초저체온하 완전순환정지법 을 이용하고 있다. 수술후 뇌손상을 예방하기 위하여 여러 방법들을 이용하여 왔으며, 1994년이후 저자들은 뇌대사를 감시하기 위한 방법으로 수술중 뇌파감시를 하고 있다. 저자들은 심장수술실에 사용이 편리한 뇌 파 압축 스펙트럼 정렬(compressed spectral array; CSA) 시스템을 개발하여 이를 대동맥수술시 초저체온 및 설 전순환차단하에 뇌파감시에 적용하여 이의 유용성을 검증하고, 초저체온하 뇌파를 연속감시하여 뇌파가 소 실되고 다시 나타나는 온도를 확인하여 순환정지의 안전한 온도와 시간을 연구하였다. 급성 대동맥박리증 3 례와 대동맥궁 대동맥류 3례(2례는 가성)의 대동맥질환 환자를 연구대상으로 하였다. 직장과 식도체온을 연 속 감시하였으며,마취후 뇌파를 연속감시하였다. 대상환자들중 3례는 초저체온하 완전순환차단하에 수술을 하였으며, 3례는 초저체온하 선택적 뇌관류하에(500 700Ml분) 수술을 하였다. 환자의 체온을 하강하여 뇌 파가 소실된 후 약 3분 후에 순환정지나 선택적 뇌관류를 하였다. 뇌파가 소실된 체온은 직장\ulcorner온이 $16.1^{\circ}C-22.1^{\circ}C(평균:$ $18.4\pm2.0),$ 식도체온이 $12.7^{\circ}C~16.4^{\circ}C(평균:$ $14.7\pm1.6)였다.$ 완전순환차단 환자의 경우 뇌 허혈 시간은 각각 30, 36, 및 56분이었으며, 뇌관류 환자의 경우 각각 41, 56, 92분이었다. 수술중 뇌파가 다시 나 타난 시간 및 체온은(증례 3~6) 5~23분후에 직장체온이 $14.1^{\circ}C~20.3^{\circ}C,$ 식도체온이 $11.7^{\circ}C~15.4^{\circ}C에서$ 나타났다. 수술후 뇌손상의 증상은 없었으며,수술과 관련된 사망은 없었다. 이상의 결과로 식도체온이 $16^{\circ}C이하에서도$ 뇌파가 23분이내에 다시 나타난 것으로 보아 식도체온이 $15^{\circ}C이하는$ 되어야 약 30분간의 완전순환 차단에 안전하리라 생각되었으며, 대동맥 수술시 CSA를 이용한 뇌파감시는 전기뇌활동을 감시하는데 유용 한 방법으로 생각되었다.

• 자원환경지질
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• 제44권1호
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• pp.83-94
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• 2011

베네주엘라 중앙에 위치한 오리노코강을 따라 55,000 $km^2$의 면적에 동서로 길게 자리하는 오리노코 오일벨트에는 원시부존량이 약 1조 3천억 배럴, 가채매장량이 2,500억 배럴에 달하는 초중질유가 매장되어 있다. 베네주엘라 초중질유는 API 비중이 $10^{\circ}$ 이하이고, 점성도가 5,000 cP 정도로 무겁고 점성이 큰 탄화수소 자원이다. 오리노코 지역의 초중질유는 1930년대 최초로 보고되었지만, 이들의 상업적 개발은 1990년대에 이르러 비가열식 일차생산기법을 통해서 본격적으로 이루어지기 시작하였다. 오리노코 오일벨트는 초중질유 분포 양상에 의해 보야카, 주닌, 아야쿠초, 카라보보의 생산광구로 나누어지며, 이들은 모두 31개의 생산블럭으로 소분류된다. 현재 각 생산블럭은 베네주엘라 PDVSA와 외국계 기업의 합작 형태로 개발되고 있으며, 20개국 이상이 초중질유 개발 프로젝트에 참여하고 있다. 오리노코 오일벨트는 베네주엘라의 주요 석유분지 가운데 하나인 동베네주엘라 분지의 남쪽지역에 위치한다. 동베네주엘라 분지는 쥬라기 판 분화에 의해 형성되기 시작한 수동형 대륙 주변부 분지로 그 면적은 약 120,000 $km^2$이다. 동베네주엘라 분지에서 백악기 말에 형성된 석회질 셰일은 초중질유의 주요 근원암이다. 분지 내 탄화수소는 북쪽에서 남쪽으로 평균 150 km를 이동하면서 생분해작용을 거쳤으며, 이로 인해 점성과 비중이 높은 초중질유를 분지 남쪽 경계부인 오리노코 지역에 형성하였다. 주요 초중질유 저류층인 마이오세 오피시나층은 하성-에스츄어리 퇴적환경에서 발달한 미고결 사질 및 이질이 교호하는 퇴적체이다. 또한 오피시나층은 판의 운동에 의한 압축작용과 분지침강에 의해 형성된 다수의 신생대 단층이 분포하여 복잡한 저류층 지질 특성을 나타낸다. 불균질한 저류층 암상 분포와 복잡한 지질 구조의 저류층에서 경제적인 생산정의 설계와 효율적인 초중질유 회수를 위해서는 초중질유 저류층의 발달 과정과 그로 인한 지질학적 특성에 대한 심도 깊은 이해가 필요하다. 본 연구에서는 오리노코 초중질유 저류층에서 (1) 사질 저류층 두께 및 분포, (2) 이질 퇴적층의 분포, (3) 단층의 기하학적 분포, (4) 저류층 대상 심도 및 지열 특성, (5) 저류층 지중 응력상태, (6) 초중질유의 화학적 조성 등을 초중질유 생산성에 상대적으로 큰 영향을 미치는 주요한 지질학적 특성으로 주목하였다. 이러한 오리노코 지역의 지질학적 특성들은 3차원 탄성파 탐사, 시추간 물리검층과 같은 최신 기술들을 통해 앞으로 보다 빠르고 정확하게 규명되어질 것으로 기대된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제7권2호
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• pp.63-71
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• 2002

본 연구에서는 점토차수재의 대체물질로서 매립지 현장토에 첨가재(시멘트, 벤토나이트 고화제)를 혼합하는 방법인 개량혼합토 공법을 대상으로 하여, 토목 환경적인 연구로서 차수/강도 효과 및 회분식/컬럼식 테스트를 통한 중금속의 고정능력에 관한 평가를 수행하였다. 지반공학적 연구(투수계수/압축실험)를 실시한 결과, CL 계열의 현장토(CL)에 첨가재(시멘트, 벤토나이트: 팽윤도로 구분하여 고품위 벤토나이트 B\circled1. 저품위 벤토나이트 B\circled2. 고화제)를 혼합함으로써 폐기물 매립지의 법적 기준(1x10-7cm/sec 이하)을 만족하였다. 또한 개량혼합토 제조시 시멘트 : 벤토나이트 : 고화제 = 90 : 60 : 1의 비율이 가장 적합하였으며, 팽윤도로 구별된 저품위 벤토나이트(B\circled2)의 사용가능성을 보여주었다. 첨가재의 종류에 따른 개량혼합토(column2, 3, 4)의 양이온교환능력(Cation Exchange Capacity, CEC) 측정 결과, 현장토와 비교하여 약 1.5배 정도 CEC가 증가한 것을 확인할 수 있었으나, 첨가재에 따른 큰 차이점은 보이지 않았다. 화학구성과 결정구조의 변화를 살펴보기 위한 XRF와 SEM측정 결과, 첨가재에 따른 고화토의 결정구조의 큰 변화 양상을 확인할 수 없었다. 컬럼을 사용하여 중금속($Pb^{2+}$ $Cu^{2+}$ , $Cd^{2+}$ , $Zn^{2+}$ l00mg/L)을 혼합한 인공침출수를 현장토(columnl)와 첨가재의 종류에 따른 개량혼합토(column2, 3, 4)에 적용시킨 결과, 현장토의 경우, 유출수의 pH가 감소됨과 동시에 $Cd^{2+}$ 와 $Zn^{2+}$가 유출되어 거의 파과점까지 도달하였으며, 현장토의 중금속 고정능력은 $Pb^{2+}$ ≒$Cu^{2+}$ > $Zn^{2+}$ > $Cd^{2+}$ 순으로 나타났다. 개량혼합토의 경우, 동일한 시점에서 column l에서 보여졌던 파과 현상은 나타나지 않았고, 팽윤도가 높은 B\circled1(column 2)보다 저급의 B\circled2(column 3)를 첨가한 개량혼합토가 화학적으로 훨씬 안정함을 보여주었으며, 시멘트, 벤토나이트와 함께 보조적으로 고화제(column 4)를 첨가했을 경우, 이러한 결과가 한층 더 두드러진다.

• 터널과지하공간
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• 제22권4호
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• pp.266-275
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• 2012

$CO_2$ 저장에 따른 암반 물성의 변화 분석은 지중저장소 정밀 모니터링을 위해 필수적인 요소로서 이에 대한 다양한 각도의 시험 수행과 모델링이 요구된다. 하지만 국내의 경우는 대부분 모델링 연구에 집중되고 있으며, 수치모델에서 필요로 하는 입력자료 대부분이 문헌에 기반을 둔 가정치를 사용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 실험실 규모의 $CO_2$ 주입 환경을 모사하는 기술을 고안하고, 초임계 $CO_2$와 반응하는 저류층 암반의 거동 분석을 위해 암석 시료를 이용한 역학적 물성 변화 위주의 실험실 시험을 실시하였다. 시험 대상은 저류층 내에서 덮개암 및 저장층 역할을 하는 셰일 및 사암으로 하였으며, 층간 결합력이 약해 팽창성이 높은 것으로 보고된 셰일에 대해서는 추가적으로 초임계 $CO_2$에 의한 팽창성을 검토 하고자 하였다. 반응 전 후의 변형 거동과 물성변화 관찰을 위해 파괴 및 비파괴 분석 시험을 실시하였다. 단축압축시험 결과 분석을 위해 균열닫힘, 균열개시, 불안정한 균열 성장 구간을 찾아서 검토하였으며, 선형탄성 구간에서의 탄성계수 및 포아송비를 비교 분석하였다. 그리고 비파괴 시험 중 탄성파 속도 측정 시험을 통하여 초임계 $CO_2$에 의한 암석 내부물성변화를 추정하였다. 실험결과, 초임계 $CO_2$ 및 염수, 물 등 반응 조건이 변화함에 따라 암석의 변형거동 양상은 크게 달랐으며 물성 변화도 관측되었다. 덮개암 역할을 하는 셰일의 경우 사암에 비해 반응조건에 따라 물성이 민감하게 변화하였는데 셰일의 이와 같은 특성은 저류층의 안정성에 영향을 미칠 것으로 판단되었다. 본 연구의 결과는 앞으로 추가 실험을 통해 저류층의 지중저장 능력 및 안정성에 영향을 미치는 주요변수들의 상호관계를 규명하는데 기초적인 자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.469-484
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• 2021

터널 설계 시 지반조사를 통한 암반분류 결과는 공사기간 및 공사비 산출, 그리고 터널안정성 평가에 지대한 영향을 미친다. 국내에서 지금까지 완공된 3,526개소의 터널들의 설계 및 시공을 통해 관련 기술들은 지속적으로 발전되어 왔지만, 터널 설계 시 암질 및 암반등급을 보다 정확하게 평가하기 위한 방법에 대한 연구는 미미하여 평가자의 경험 및 주관에 따라 결과의 차이가 큰 경우가 적지 않다. 따라서 본 연구에서는 암석샘플에 대한 주관적 평가를 통한 기존의 인력에 의한 암반분류 대신, 최근 지반분야에서도 그 활용도가 급증하고 있는 머신러닝 알고리즘을 이용하여 시추조사에서 획득한 다양한 암석 및 암반정보를 분석하여 보다 신뢰성있는 RMR에 의한 암반분류 모델을 제시하고자 하였다. 국내 13개 터널을 대상으로 11개의 학습 인자(심도, 암종, RQD, 전기비저항, 일축압축강도, 탄성파 P파속도 및 S파 속도, 영률, 단위중량, 포아송비, RMR)를 선정하여 337개의 학습 데이터셋과 60개의 시험 데이터셋을 확보하였으며, 모델의 예측성능을 향상시키기 위해 6개의 머신러닝 알고리즘(DT, SVM, ANN, PCA & ANN, RF, XGBoost)과 각 알고리즘별 다양한 초매개변수(hyperparameter)를 적용하였다. 학습된 모델의 예측성능을 비교한 결과, DT 모델을 제외한 5개의 머신러닝 모델에서 시험데이터에 대한 RMR 평균절대오차 값이 8 미만으로 수렴되었으며, SVM 모델에서 가장 우수한 예측성능을 나타내었다. 본 연구를 통해 암반분류 예측에 대한 머신러닝 기법의 적용 가능성을 확인하였으며, 향후 다양한 데이터를 지속적으로 확보하여 예측모델의 성능을 향상시킨다면 보다 신뢰성 있는 암반 분류에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.