• 대한토목학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.555-565
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• 2018

최근 임시 지보, 보강 및 지하수 차수와 같은 다양한 지질공학분야에서 차수 및 지반보강 공법으로 인공동결공법(artificial ground freezing method)이 적용되고 있다. 인공동결공법은 지중에 매설된 동결관 내로 냉매를 순환시켜 대상 지반에 차수벽 및 지지체의 역할을 할 수 있는 동결벽체(frozen wall)를 형성한다. 본 연구에서는 해성 점토지반(marine clay)에 대한 인공동결공법 현장실증시험을 수행함으로서 인공동결공법에 따른 해성 점토지반에서의 동결속도(freezing rate)를 평가하였다. 현장실증시험은 지중에 3.2m 깊이로 매설된 동결관 내로 초저온 냉매인 액화질소를 순환시키는 방법으로 단일공 시험과 동결벽체 형성 시험을 수행하였다. 자동밸브를 통해 유출되는 액화질소의 온도를 일정하게 유지시켰으며, 동결과정에서 동결관 외벽 및 지중의 온도변화를 측정하였다. 시험결과, 단일공 시험은 부피가 약 $2.12m^3$인 원기둥 모양의 동결체를 형성하는데 총 3.5일 동안 약 11.9ton의 액화질소가 소요되었고, 동결벽체 형성 시험은 부피 약 $7.04m^3$의 동결벽체를 형성하는데 총 4.1일 동안 약 18ton의 액화질소가 소요된 것으로 산정되었다. 임의의 깊이에서 동결면적이 동결반경의 제곱에 비례하기 때문에 동결반경이 증가할수록 방사방향 1차원 동결속도가 감소하였고, 이를 바탕으로 방사방향 1차원 동결속도 예측식을 제시하였다.

• 자원환경지질
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• 제46권5호
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• pp.411-424
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• 2013

${\bigcirc}{\bigcirc}$고속도로 건설현장 ${\bigcirc}$공구에 분포하는 암석에 대하여 산성배수 발생개연성을 평가하고 피해 저감대책을 검토하였다. 고속도로건설구간의 지반은 이천리층에 해당하는 사암과 중성내지 산성 화산암으로 구성되어 있으며 이들은 주변의 화강암관입에 수반된 열수 용액에 의해 황화광물을 산점상으로 함유하고 있다. 황화광물의 함량이 높은 화산암과 사암은 산성배수 발생개연성이 높고 중금속(Zn, Pb, As)을 많이 함유한 산성배수가 주변지역으로 유출되어 환경오염을 유발할 개연성이 높은 것으로 나타났다. 건설공사과정중 산성배수가 발생될 개연성이 높은 구역에서 배출되는 배수는 중화 및 중금속 제거처리 후 배수가 이루어져야 하며, 절취면의 안정성 확보를 위하여 산성배수의 발생을 근원적으로 억제할 수 있는 코팅처리기술을 적용한 후 숏크리트, 앵커 등 사면보강공법이 적용되어야 할 것으로 판단된다. 화산암과 사암은 골재로서 활용이 어려우며 지반성토재로 사용할 경우 지하수와 우수의 접촉을 최소화할 수 있는 성토층의 구조를 갖춘 후 활용하여야 한다.

• 생물환경조절학회지
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• 제29권1호
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• pp.89-95
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• 2020

2015년 현재 우리나라는 OECD 국가 중 질소기준 양분수지가 1위로 양분관리가 시급한 실정이다. 양분관리를 위해서는 축사에서 발생하는 가축분뇨의 자원화를 통하여 생산된 가축분뇨 퇴·액비를 농경지에 올바르게 살포하여 양분이 순환될 수 있는 구조를 만드는 것이 매우 중요하다. 이는 무기질 및 유기질 비료의 사용량을 줄일 수 있어 농경지에 대한 양분관리와도 연계되어 있다. 본 연구에서는 양분수지를 활용하여 연구대상지역에 대한 양분현황을 파악하였으며, 경제성과 효율성을 고려하여 조사료의 생산을 통한 가축분뇨 퇴·액비의 적절한 활용을 통하여 양분관리 효과를 검토하였다. 지역에서 발생하는 가축분뇨로 생산된 퇴·액비를 지역으로 다시 재순환할 수 있도록 하여, 가축분뇨 액비만으로도 충분한 양의 조사료 생산이 가능함을 보여주었으며, 농경지의 토양에서의 총 질소의 농도저감을 확인할 수 있었다. 질소농도의 감소는 작물의 사용량 뿐 아니라 토양에 축적되거나 지하수 및 지표수로 유출되는 것이 포함되어 수질개선의 효과를 예상할 수 있다.

• 한국환경농학회지
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• 제24권2호
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• pp.180-184
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• 2005

오수유입수 관개답에서 작물 및 토양에 미치는 영향을 평가하기 위하여 익산천 하천부지논에서 2002년부터 2003년까지 벼를 대상으로 농가관행시비량과 50%감비량구 및 무비구를 두어 재배한 후 오수유입수 관개답에 대한 환경영향평가를 실시한 결과는 다음과 같다. 오수 유입답 담수일수별 논물 중 $NH_4-N$ 함량을 분얼기와 유수형성기에 비교한 결과 1일 담수는 $40{\sim}52%$, 4일 담수는 $88{\sim}98%$까지 각각 감소되었고 유수형성기가 분얼기보다 크게 감소되었다. 시비수준별 논물유출수의 성분함량변화는 농가관행시비보다 50% 감비시용이 $NH_4-N$는 17%, $NO_3-N$는 40%정도 감소되는 것으로 나타났고 지하수 침투수중 양분함량은 벼 재배기간 중 50% 감비가 관행시비보다 K는 18% 정도, $NO_3-N$는 4% 정도 감소되었다. 오수유입수 관개답에서 벼 재배 후 토양 층위별 질소 및 유효인산 증감정도는 농가관행시비시 작토층에 유효인산성분이 가장 많게 축적되었고, 50% 감비에서는 유효인산 집적량이 현저히 감소되었다. 토층 $50cm{\sim}100cm$에서도 농가관행 시비구에서 인산 및 질소가 집적되는 경향이었다. 토양 중 중금속 집적량은 대부분 성분이 자연 함유량 이하였으나 Cu와 Pb함량이 약간 증가되었다. 시비수준별 백미수량은 50%감비 시용구에서 농가 관행시용대비 98%가 생산되었고 완전미 비율은 증가되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.735-747
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• 2019

도시화에 따른 지상공간 부족으로 인해 사회시설물 매설을 위한 공동구 터널의 수요가 증가하고 있다. 쉴드 TBM 공법을 이용한 도심지에서의 공동구 터널 시공 중 불가피하게 복합지반, 호박돌층과 같은 특수지반 조우 시 여러 가지 트러블이 발생하여 공기 및 공사비가 증가될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 MIDAS GTS NX (Ver. 280)을 이용해 특수지반의 특성, 보강영역, 토피고, 수위를 달리하여 수치해석을 수행하여 매개변수 조합에 따른 최적의 지반보강영역을 분석하였다. 그 결과 복합지반과 호박돌층 모두 무보강 지반굴착 시 안정성 확보가 어려웠으나 최대 2.0D 만큼의 지반보강 그라우팅 적용 시 토피고 30 m인 복합지반을 제외하고 내공변위가 허용치 내로 발생하였다. 또한 복합지반 및 호박돌층 모두 굴착 시 과다한 지하수 유출이 발생하여 차수그라우팅 적용 후 안정성을 확보할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권11호
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• pp.1095-1101
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• 2008

유류 및 유기용매와 같은 비수용상액체(non-aqueous phase liquids; NAPL)는 환경에 유출되어 토양 및 지하수를 지속적으로 오염시키는 오염원이 된다. 최근 새로운 NAPL 오염 정화기술로서 보고된 알코올 세정액 및 공기 동시 주입에 의한 NAPL 제거 기술을 중규모 토양칼럼시스템에서 Light NAPL(벤젠)을 대상으로 효과를 확인하는 것이 첫 번째 연구목적이며 두 번째 연구목적은 NAPL과 접촉할 경우 알코올의 분배 형태가 각기 다른 에탄올과 Tert-butanol (TBA)의 세정 효과 차이점을 평가하는 것이다. 에탄올-세정액과 공기 동시 주입 공정의 경우 중규모 칼럼 실험에서도 기존의 미세공극채널모델 실험 결과와 동일한 결과를 얻었다. 즉 에탄올 세정액과 동시 주입된 공기는 우선흐름경로에 위치하여 에탄올 세정액을 지속적으로 우선흐름경로 밖으로 밀어내었고, 이로 인하여 세정액과 NAPL의 접촉이 증대되면서 NAPL 용해를 향상시켰다. 반면 TBA에 의한 NAPL의 주요 메카니즘은 NAPL 용해보다 자유상 이동에 의해 이루어졌고 공기 동시 주입 시 NAPL 제거효과가 오히려 감소되는 것으로 나타났다. 이는 TBA의 점성력이 토양 공극 모세관 힘보다 상대적으로 커서 NAPL 및 공기를 밀어내는 정도가 큰 것으로 해석되었다. TBA는 자체의 점성력만으로 NAPL을 제거할 수 있으므로 공기에 의한 영향이 적으며 오히려 이동하는 NAPL의 진로를 공기가 방해하여 NAPL 제거효과가 적게 나타났다. 즉 알코올 세정액과 공기 동시 주입 공정의 경우 알코올의 특성에 따라 효과가 매우 다르게 나타났다.

• 한국지역지리학회지
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• 제14권3호
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• pp.212-223
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• 2008

한라산 어리목의 어승생오름 표고 $965{\sim}1,169m$에 위치하는 실험 유역의 수문 자료와 인근 어리목 관측소의 기상 자료를 이용하여 제주도 단성화산에서 일어나는 강우의 분배 특성을 검토하였다. 어승생오름은 스코리아콘으로 실험 유역의 면적은 $51,000m^2$이며 식생은 낙엽활엽수인 서어나무와 졸참나무가 우점하고 있다. 수문 자료의 일부 결측으로 인하여 전반기(2007년 4월 30일$\sim$9월 12일)와 후반기(10월 7일$\sim$11월 19일)로 관측 기간을 구분하여 분석하였다. 실험 유역에서는 총강우량 2,296.5mm 가운데 20.2%에 해당하는 465mm가 유역 유출량으로 분배되며, 실제 증발산량은 강우량의 25.9%를 차지하는 595mm이다. 깊은 침루량은 1,236.5mm로서 총강우량의 53.8%가 실험 유역 하부의 지하로 이동하며, 특히 우기인 여름철에는 깊은 침루율이 62.2%로 높아진다. 한반도 편마암 유역에 비하여 적어도 2배 이상 높은 실험 유역의 지하수 함양률은 투수성이 높은 제주도의 화산 지질 특성을 잘 반영하고 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.548-553
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• 2017

우리나라의 급속한 산업화는 도시침수, 하천 건천화, 지하수 고갈, 수질오염 등의 많은 문제를 야기하였으며, 최근 이에 대한 대안으로 저영향개발 기법이 제시되고 있다. 저영향개발 기법은 도시의 불투수 면적을 줄이고 녹지면적을 확보하여 자연 상태의 물순환체계를 구축하기 위한 도시개발 기법이다. 이에 본 연구는 토지이용계획 단계에서 적용가능한 저영향 개발 설계기술을 개발하고 비점오염 저감효과를 정량적으로 검증하는데 목적을 두고 연구를 진행하였으며 구체적으로는 토지이용계획 단계에서 적용가능한 저영향개발 설계요소를 도출하고 실제 대상지에 적용, 비점오염 저감효과를 LIDMOD2 프로그램을 이용하여 분석하였다. 분석결과 기존 토지이용계획안에 비해 저영향개발을 적용한 토지이용계획안의 경우 불투수율과 연간 표면 유출량은 각각 19.8%, 19.0% 감소하고, 연간 침투량은 164.1% 증가하는 것으로 나타났다. 비점오염 발생량의 경우 T-N, T-P, BOD 모두 18.7~22.8% 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 저영향개발을 적용한 토지이용계획안은 기존 토지 이용계획안에 비해 각 용도별 연면적 변화 없이도 비점오염 저감효과가 상당히 큰 것으로 판단된다. 따라서 비점오염 저감효과를 극대화하기 위해서는 기존 LID시설 위주의 계획에서 나아가 토지이용계획 단계에서부터 저영향 개발기법을 적용하여 관련 계획을 수립할 필요가 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권4호
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• pp.281-288
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• 2011

초음파 기술은 공동현상(cavitation)에 의한 산화분해 및 열분해 과정을 이용해 오염물질을 저감시키는 활발한 연구가 진행되고 있으나 대부분 저용량 소규모(Lab scale) 실험에 그치고 있다. 본 연구에서는 대용량 연속식 처리가 가능한 Pilot Scale의 초음파 시스템을 개발하고, 분해 대상물질로 나프탈렌을 선정하여 개발된 시스템의 처리효율을 비교 검증하였다. 전반사가 유도된 최적의 다주파 조사 조건으로 V-$120^{\circ}$ 형태가 일반형에 비해 약 1.4~2.2배 우수한 효율을 나타내었다. V-$120^{\circ}$ 초음파 조사 형태, 연속식 처리가 가능하기 위한 유입 유출수 설치, 보조제 첨가부 및 외곽 냉각 순환시스템을 적용하여 총 3가지 형태의 pilot scale(20~40 L) 반응조를 제작하였다. 세 반응조의 나프탈렌 처리 결과는 모두 EPA의 나프탈렌 음용수 권고기준을 만족하였으며, 특히, 전반사 조건이 유도된 PS1과 PS2 type이 약 97% 이상의 우수한 분해효율을 보였다. 연속식(CSTR형) 처리 방식에서도 2.5~10 mg/L의 나프탈렌을 시간당 10~20 L를 처리한 결과 약 84~96%의 우수한 분해효율을 나타내었다. 인공 현장 지하수 조건에서의 초음파 적용시 초음파 효율의 큰 차이를 보이지 않아 개발된 본 시스템의 현장 적용 가능성을 확인하였다.

• 자원환경지질
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• 제40권1호
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• pp.47-66
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• 2007

봉화 북지리 마애여래좌상(국보 201호)은 흑운모 화강암으로 구성되고 NE-SW EW 및 NS 방향의 3개 절리조가 규칙적으로 나타난다. 이들은 마애여래좌상의 여러 부분을 심각하게 파손하는 기계적 풍화를 일으켰다. 이 화강암의 풍화암에서 주원소의 화학조성을 이용한 풍화지수는 토양층에서 $59{\sim}61$로 사장석이 용해되고 흑운모가 변질되어 카올린 광물의 생성이 활발한 방향으로 풍화작용이 진행되었다. 풍화도가 커질수록 주원소의 $SiO_2$, MnO는 약간 증가하는 반면에 $TiO_2,\;{Fe_2O_3}^t,\;MgO,\;CaO,\;K_2O$는 감소하는 경향을 보인다. $Al_2O_3$에 대한 미량원소의 변화량을 보면 모든 전이원소와 Rb, Y는 풍화도가 커질수록 증가하며, 반면에 Li, Sr, Ba은 감소를 나타낸다. REE의 패턴은 LREE에서 거의 일정하게 나타나지만 HREE에서 풍화도가 커질수록 증가하는 경향을 보인다. 특히 CaO, $K_2O$, Sr과 Ba의 감소는 장석들이 지하수에 용해되면서 유출된 결과이다. 마애여래좌상에서 훼손은 풍화에 의해 3방향의 절리, 착색현상, 입상분해, 미생물서식 등으로 나타난다. 풍화의 윈인은 주로 변형작용, 수분, 기온변화, 생물서식 등이다. 이 중에 수분이 화강암 내의 절리를 따라 스며들어 광물을 용해하고 분해할 뿐만 아니라 식물을 서식케 하고 결빙을 일으킨다. 북동 및 남북 절리조는 외곽부에서 내부로 연결되기 때문에 이 절리들은 빗물이 쉽게 마애여래좌상 내부로 스며들게 하여 앞으로 문화재를 훼손하는데 큰 영향을 미칠 것으로 생각된다.