• 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.

• 아시안잔디학회지
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• 제26권2호
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• pp.129-134
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• 2012

경기도 여주군의 R골프장에서 페어웨이 건설 시 토양조사 및 적절한 토양개량이 실시되지 않아 배수불량 지역이 발생하였다. 2003년과 2008년에 토양물리 화학성검사를 실시하여 배수불량의 원인 분석과 토양개량 실시여부에 대한 배수능력 개선 결과와 토양물리성 변화에 대한 분석을 실시하였다. 배수불량지역은 분석결과 표토 5 cm~8 cm 구간이 토양 경화로 인해 토양 물리성이 악화되어 약 3,000 Kpa의 높은 경도를 보였고, 그에 따른 낮은 투수율에 의해 토양 하부층으로의 배수능력이 저조하여 배수 불량의 직접 원인이 되어있었다. 반면 토양갱신구역은 토양 경도가 양호하며 깊이에 큰 영향 없이 1,500 Kpa 이하로 대체적으로 균일한 것으로 나타났다. 토양수분을 측정한 결과도 비슷한 경향을 보였는데 배수불량지역은 토양하부 5~15 cm 지역은 20~30%의 수분량을 보인 반면 토양개량이 성공한 지역은 8~12%의 이상적인 수분분포를 보였다. 또 토양개량을 실시한 지역이더라도 식재된 보식용 잔디의 식재층에 실트와 점토가 많이 함유되어 이식 지역의 토양과 식재층이 다르면 이식 후 토양층에 이질층이 형성되어 수분의 이동이 원활하지 못해 배수 불량의 원인이 되었다. 배수불량으로 인해 토양 내 토양이 환원 상태가 되면서 혐기성 미생물의 생육이 증가하고, 메탄가스가 55 ppm 정도로 축적되고 토양의 공기순환이 자유롭지 못해 식재된 잔디의 뿌리 생장에 악영향을 주어 결과적으로 잔디 생육이 불량하게 되는 연쇄적인 문제가 발생하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제22권3호
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• pp.275-283
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• 2002

지하에 매설된 각종 시설물의 위치 및 깊이를 조사하기 위한 비파괴적인 조사방법으로 GPR(Ground Penetrating Radar; 지하투과레이다; 지하레이다) 탐사법이 국내외적으로 많이 활용되고 있으나, 가탐심도가 일반적적로 5m이내로서 낮으며, 지하매질이 불균질하거나 점토, 염분, 자갈 등이 많은 곳 및 주변의 전자기적 잡음이 심한 곳에서는 조사가 안 되는 경우가 많다. 본 연구에서는 이러한 비파괴 GPR 탐사법의 제약을 극복하고자 일반적인 매설심도(물리탐사적으로는 얕은 곳)에 위치한 지하매설물임에도 불구하고 탐지가 안 되는 지역을 선정하여, 토질분석에 의해 탐사가 되지 않는 원인규명과 함께 효과적으로 지하매설물을 탐지할 수 있는 새로운 비파괴 전자(電磁) 탐사법을 제시하였다. 본 연구에서는 2kHz-4MHz 대역의 지하조사를 위한 고주파수대역 전자탐사법을 개발, 적용하였다. 고주파수대역 전자 탐사는 주파수대역 탐사이며 인공적으로 에너지원(源)을 방출하는 능동적인 탐사법으로서 가탐심도는 약30m 정도이다. 서로 수직한 전기장과 자기장을 측정하여 임피던스를 계산하며, 이로부터 측점 하부의 수직적인 전기비저항 분포를 해석하게 된다. 또한, 비접촉 용량전극을 채택하여 측정시간을 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 콘크리트, 아스팔트 및 잡석으로 포장된 지역에서도 조사가 용이하며, 신호중첩에 의해 고압선 등에 의한 잡음을 감소시킬 수 있게 되었다. 다른 탐사방법으로는 발견할 수 없었던 지하매설관에 대해서 본 고주파수대역 전자탐사를 성공적으로 정밀하게 적용할 수 있었다. 본 연구 결과를 지하매설물의 위치 및 깊이 확인을 위한 정밀 지하측량 지반조사 및 문화 유적지조사 등에 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제14권4호
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• pp.487-498
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• 2004

대부분이 산악지 형으로 구성된 부산지 역은 도시의 발달로 인해 산지의 개발이 점차 늘어가는 추세에 있으며, 연구지역인 황령산일대도 개발이 많이 진행되고 있는 지역 중의 하나이다. 도시지 역에서 많은 인명과 재산피해를 초래하는 산사태와 절취사면의 붕괴는 암반특성 못지 않게 토질특성에 영향을 많이 받는다. 따라서 이 연구에서는 1999년 대규모 사면붕괴가 발생되었던 부산 황령산지 역을 대상으로 지질에 따른 토질공학적 특성을 분석하였다. 연구지역의 지질은 백악기 퇴적암과 화산암이 분포하고 있다. 사면의 토층은 점토와 실트가 섞인 모래로 분류되며, 점착력과 내부마찰각은 각각 $0.001\~0.066kg/cm^2$ 및 $32-39^{\circ}$의 범위로서 전단강도가 대체로 높은 지반으로 평가되었다. 투수계수는 $2.34\times10^4\~2.58\times10^{-2}cm/sec$로서 보통정도의 투수성을 가지며, 지질별로는 퇴적암지 역의 투수계수가 화산암지역에 비해 전반적으로 큰 것으로 나타났다.

• 한국도로학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.111-121
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• 2007

지난 2005년 12월 호남지역에 내린 폭설과 연이은 한파로 서해안고속도로와 호남고속도로에 많은 피해가 보고되었다. 특히 2.0m 이하의 저토피고를 갖는 통로 암거 상부의 포장에 최대 6.0cm 높이의 노면 융기와 횡방향 균열이 발생하였다. 이는 포장의 수명단축 및 공용성 저하, 교통사고 발생 등에 영향을 미치기 때문에 시급한 대책마련이 요구되었다. 현장 조사 결과 단기간에 증가한 침투수가 노상과 노체에 함유된 세립분의 영향으로 포장 내부의 배수가 지연되고 저온에서 발생한 동상이 포장 파손의 일차적인 원인으로 지적되었다. 최근 한국도로공사는 도로교통기술원과 공동연구를 통해서 신설되는 암거상부 포장에 대한 새로운 설계안을 제시하였다. 본 설계안은 암거 상단부에 맹암거를 설치하여 침투수의 원활한 배수를 유도하고 간극수압의 저감을 통해 포장하부의 동상을 예방하고자 한다. 본 논문에서는 위의 설계법 개발을 위해서 수행한 실험과 수치해석결과를 다루고 있다. 현장에서 채취한 지반시료에 대한 점토함유량 분석을 실시하고 2차원 유한요소해석을 실시하여 골재 입경에 따른 침투류의 배수특성을 조사하였다. 저토피고(2.0m 이하) 암거 상부 포장에 적용될 맹암거의 규격은 침투류 해석결과와 현장 시공성을 고려하여 폭과 높이를 각각 400mm, 800mm로 결정하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.599-615
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• 2022

한강과 같은 하저지반을 안전하게 굴착하기 위해서는 고수압 막장면에 대응할 수 있는 이수식 쉴드 TBM 공법을 적용한다. 이수식 쉴드 TBM 공법은 지하철 프로젝트에 널리 활용되어 왔는데 도심지 지하철 공사는 지하에서 연결되기 때문에 굴착토를 대부분 전량 사토해왔으며 필터케이크(벤토나이트)도 폐기물처리를 했다. 이와 달리 도로공사는 절성토의 최적화를 위해 굴착되어 나온 토석을 외부로 반출하는 것이 아니고 대부분 성토재로 활용하는 특징이 있어 굴착토의 활용방안이 프로젝트 성공의 중요한 요소가 된다. 이수식 쉴드 TBM 공법에서 굴착토는 이수재로 사용하는 벤토나이트와 굴착된 토사, 풍화암, 연경암 등이 섞여서 배니관을 통해 이수처리플랜트로 운송되면 이수처리플랜트에서 처리과정을 거쳐 크기별로 분리 배출된다. 이러한 굴착토 중 세립질의 토사는 필터케이크와 함께 폐기되어 왔으나 그 성분에 독성이 없고 조립토와 적정 비율로 혼합하여 사용하면 성토재의 품질기준을 만족할 수 있어 그 활용방안에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구는 이수식 쉴드 TBM 공법의 굴착토의 활용에 있어 제도적·기술적 기준을 고찰하여 필터케이크와 골재를 도로공사의 성토재로 활용하는 방안을 도출하였다. 벤토나이트는 몬모릴로나이트로 구성된 점토이며 터널 원지반의 굴착토 또한 독성이 없는 상태로 이를 폐기물 처리하는 것은 사회적 비용이 낭비될 수 있기에 오히려 귀중한 자원으로 재활용하여 향후 이수식 쉴드 TBM 프로젝트를 수행하는 지하공간 개발사업에 도움이 되고자 기대한다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.498-505
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• 2020

골재는 콘크리트 체적의 약 70~85%를 차지하며, 콘크리트의 건조수축을 저감시켜주는 필수요소이다. 하지만 고층건축물 건설시 천연골재의 높은 하중으로 인해 문제점으로 작용한다. 고층 건물 건설시 하중이 커지게 되면 크리프가 발생하고 지반이 침식될 우려가 있으므로 기초를 크게 설계하고 암반층까지 깊게 내린 지정이나 파일등을 설치해야 하므로 공사비 및 재료비가 늘어 경제적 문제점이 있다. 콘크리트의 하중을 줄이기 위해 골재의 경량화를 진행하고 있다. 하지만 인공경량골재는 천연 골재에 비해 높은 흡수율과 낮은 부착강도로 인해 골재와 페이스트 사이의 계면에 영향을 주고 콘크리트 전체 강도에 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서는 천연골재와 경량골재 종류별 계면을 파악하기 위해 비파괴 실험인 EIS측정 장비를 활용하여 전기저항을 측정하는 방식을 채택하였고, 경량골재 겉면을 고로슬래그 코팅을 통해 계면상태의 변화를 실험하였다. 실험결과, 골재 종류별 및 코팅유무에 따른 압축강도의 차이를 보였고, 경량골재 종류별 임피던스 값과 위상각의 차이를 보였다.

• 지질공학
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• 제31권4호
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• pp.589-601
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• 2021

본 연구에서는 지하공간 개발로 인해 발생하는 지하수위저하, 지반함몰 등의 문제를 해결하는 방법 중 하나인 인공함양기술에 있어 지하수 함양에 결정적인 역할을 하는 지표매질 특성인 수리전도도(hydraulic conductivity)에 관한 적용성에 대한 연구를 수행하였다. 경기도 이천에 위치한 인공함양시설의 설계조건을 동일하게 하여 양수시험과 주입시험을 수행하였다. 양수시험을 통해서는 지하수위를 회복하는데 있어 결정적인 역할을 하는 대수층의 수리상수값을 도출하였으며, 현장 대수층을 단순화 시킨 모델을 구축하여 양수시험 조건과 동일하게 적용한 부정류 해석을 수행하여 실측값과 모델값의 상관성을 검토한 결과 R² = 0.78로 분석되었다. 동일한 조건으로 주입시험을 수행하였으며, 주입되는 지층은 실트질모래와 점토질모래로 구성된 퇴적층에서 시험을 진행하였다. 주입시험을 통해 측정된 결과를 통해 시간-수위 자료로부터 대수층의 매개변수를 결정하는 대표적 우물해석해인 Thiem의 공식을 활용하여 경험식을 유도하였으며, 유도된 경험식과 실측값의 상관분석을 수행한 결과 R² = 0.99의 높은 상관성을 가지는 경험식을 유도하였다. 본 연구는 주입시험이 수행되기 어려운 지역에서 양수시험을 통해 결정된 대수층의 수리전도도를 활용할 경우, 특정 조건에서 신뢰도 높은 결과를 예측하는데 적절히 활용될 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.23-39
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• 2014

인공 빗물 저류조는 도심지에 설치되어 빗물의 재활용이 가능하도록 한 친환경 우수유출 저감시설이나 지면에 내린 빗물을 직접 이용하기 위해서는 도심지의 초기강우에 포함된 고농도의 비점오염원을 정화할 수 있는 시설이 수반되어야 한다. 본 논문에서는 인공 빗물 저류조에 적용할 수 있는 비점오염원 정화시설로서 경제성과 정화효율이 우수한 토양여과시설을 채택하여 실제 비점오염물질에 대한 모래 정화층의 입도분포에 따른 폐색특성을 연구하였다. 이를 위해 일련의 실내 챔버시험을 수행하고 폐색이론에 의한 비점오염원 제거 예측 모델을 제시하였다. 우선, 실내 챔버시험은 미세입자로 구성된 점토와 서울시내 도로에서 채집된 실제 비점오염원으로 제조된 인공 오염수를 이용하여, 5종류의 다양한 입도로 구성된 모래 정화층을 대상으로 수행되었다. 실내 챔버시험에서는 모래 정화층에 유입 및 유출된 인공 오염수의 TSS(총 부유물질)와 COD(화학적 산소 요구량)를 측정하여 오염입자의 크기에 따른 모래 정화층의 정화효율을 평가하였고, 정화층 간극에 폐색되는 비점오염입자의 누적무게를 산출하였다. 다음으로, 모래 정화층의 폐색특성을 이론적으로 규명하기 위해 비점오염원 제거 예측모델을 모래 정화층의 입도와 구성에 따른 특성과 투수계수 및 간극률의 변화 조건을 고려하여 제시하였다. 실내 챔버시험과 예측 모델로부터 산정한 모래 정화층에 폐색된 입자의 누적무게를 비교하여 폐색특성 지표인 Lumped parameter ${\theta}$를 추정하였으며, ${\theta}$는 모래 정화층에 폐색되는 오염입자의 양에 큰 영향을 주는 것을 확인하였다. 모래 정화층의 폐색 예측모델로부터 현장 인공 빗물 저류조에 적합한 최적의 비점오염 제거 시스템으로 유효입경 1.49mm(상부)와 유효입경 0.93mm(하부)의 모래로 구성된 이중 정화층을 제시하였다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제37권
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• pp.285-307
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• 2004

이 연구에서는 전남 화순군에 위치한 운주사의 석조문화재를 중심으로 암석의 풍화대 형성과 풍화의 진행에 따른 암석학적 특성과 지화학적 특성을 종합 검토하였다. 이 결과를 중심으로 석조물을 이루는 암석의 기계적, 화학적, 광물학적 및 물리적 풍화에 영향을 미치는 풍화요소를 규명하였고, 이들을 정량화하여 석조문화재의 보존방안 강구를 위한 기초자료로 활용하고자 한다. 이 연구를 위하여 야외 정밀조사 및 총 18개의 시료(화산력 응회암 7점, 화산회 응회암 4점, 화강암류 4점, 화강편마암 3점)에 대한 전암분석과 암석의 특성 및 광물감정을 실시하였다. 또한 각각의 석조물에 대한 훼손현황을 반정량적으로 기재하였다. 운주사 일대의 지질을 이루는 암석은 화산력 응회암이며 대체로 N30-40W의 주향과 10~20NE의 경사를 갖고 있다. 이 화산력 응회암은 운주사를 중심으로 매우 넓게 분포하고 있으며 운주사 경내에 분포하는 석조물은 모두 화산력 응회암으로 조형되어 있다. 현재 운주 사 경내의 석조물들은 대부분 심한 균열의 발달과 함께 구조적 불균형을 이루고 있으며, 생물학적 오염 및 암석의 풍화가 상당히 진행되어 각력이 탈락하고 광물의 입상분해가 발생하는 등 풍화와 훼손양상이 아주 심각하다. 또한 석조물 곳곳의 철편과 시멘트 몰탈은 산화되어 적갈색의 침전물과 회백색의 침전물을 형성하고 있다. 이들 석조물에 대해 육안 훼손정도를 기재한 결과 대부분의 석조물들이 MD(moderate damage)에서 SD(severe damage) 등급의 훼손정도를 보이고 있다. 각 암석의 X선 회절분석 결과, 대부분의 시료들은 석영, 정장석, 사장석, 방해석 및 자철석 등의 광물로 구성되어 있다. 현미경하에서는 석영과 장석류가 심하게 변질되었으며, 타형의 결정형을 보이는 흑운모는 풍화되어 이차 풍화광물인 녹니석으로 변질되어 있다. 또한 응회암 곳곳의 열극대에 적갈색의 철분 침전물이 관찰되는 것으로 보아 암석의 내부까지 풍화가 진행되고 있음을 알 수 있다. 연구지역의 석조물을 이루는 응회암류는 Subalkaline, Peraluminous의 영역에 도시되며, 시료의 $SiO_2$(wt.%) 범위는 화산력 응회암이 70.08~73.69, 화산회 응회암은 70.26~78.42 의 범위를 보이고 있다. 또한 주성분원소에 대한 화학적풍화지수(CIA)와 풍화잠재지수(WPI) 계산치에서 CIA의 범위는 화산력 응회암은 55.05~60.75, 화산회 응회암은 52.10~58.70, 화강암은 49.49~51.06 화강편마암은 53.25~67.14의 범위를 보이며 이들은 편마암류와 응회암류에서 큰 값을 갖는다. WPI는 응회암류와 편마암류의 시료에서 0선 이하에 있거나 0선에 근접되어 도시되는 것으로 보아 상위 CIA에서와 같이, 이들 응회암류와 편마암류가 화학적인 풍화 작용을 쉽게 받고 있음을 시사한다. 암석의 분말시료와 석조물의 피복시료를 채취하여 전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과 암석의 이차적인 풍화산물인 스멕타이트, 불석군의 점토광물이 관찰된다. 그리고 암석의 생물학적 풍화 요소인 하등식물의 균사류 및 지의류의 모근과 포자가 함께 관찰된다. 이는 암석의 내부까지 생물체가 압력을 가하고 있어 석조물의 기계적 풍화작용을 가중시키고 있으며, 이와 함께 석조물 내에 점토광물화가 상당히 진행된 것으로 판단된다. 암석의 풍화가 상당히 진행되어 비, 바람, 수목, 지반 등 자연환경 의해 훼손이 가속화 되고 있는 상태이다. 이에 대한 방안으로 1차 수목 제거 등 주변 환경정비와 배수로 설치 등 물 침투 방지에 대한 지반환경 조성이 필요하고, 2차 지의류 제거 등 생물학적 처리와 합성수지를 사용한 균열부분 접착복원과 암석 재질을 강하게 하는 경화 및 발수처리를 실시한다. 그리고 풍화의 원인인 바람, 햇빛, 비 등을 차단시킬 수 있고 주변경관과 어울리는 보호시설을 건립하여 보존하는 것이 좋을 것으로 판단된다.