• 한국지반공학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.35-46
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• 2020

액상화 구성모델의 입력변수는 실내외 실험 등을 통해 지반 및 하중 조건에 적합한 값을 결정하는 것이 중요하지만, 설계 실무에서는 시험수행의 어려움 등으로 입력변수의 결정 및 해석결과의 검증이 어려웠다. 본 연구에서는 반복 직접전단시험에 대한 수치모델링을 수행하여 액상화 구성모델 중 Finn 모델과 PM4Sand 모델의 적용성을 분석하였다. 그 결과, Finn 모델은 과잉간극수압의 최대값 도달시점은 모사할 수 있었지만 항복 이후의 과잉간극수압 응답 및 응력-변형률 거동을 모사하는데 한계가 있었다. 이에 반해, PM4Sand 모델은 액상화 도달시점 및 및 액상화 이후의 응력-변형률 거동을 잘 모사할 수 있었다. 최종적으로, 설계조건에 맞는 액상화 저항전단응력비 CRR을 모사할 수 있는 액상화 모델의 입력변수 산정절차를 제안하고 PM4Sand 모델의 입력변수를 산정하는 간편식을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권10호
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• pp.13-23
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• 2011

동토기반 말뚝기초의 지지력은 말뚝구조물 표면과 주변 토사의 접촉면에서 발현되는 동착강도에 의해 산정되며, 이는 동착-강도가 동토지반 기초설계를 위한 가장 주요한 설계정수임을 의미한다. 동착강도는 토사종류, 동결온도, 말뚝표면에 수직방향으로 작용하는 지중응력, 재하속도, 말뚝구조물의 표면 거칠기 등 다양한 인자들에 동시다발적인 영향을 받는 것으로 보고되고 있다. 1960년대부터 동토지반 기초설계를 위한 동착강도 산정방법들이 제안되어 왔으나, 대부분 동결온도와 말뚝구조물 표면특성에 대한 영향은 고려하고 있는 반면 동착강도의 주요 영향인자 중 하나인 지중응력에 의한 영향을 고려하지 않고 있어 소정깊이 이상의 말뚝기초 설계를 위한 동착강도 산정방법으로 활용되기에는 한계가 있는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 동결온도뿐 아니라 지중응력이 동착강도에 미치는 영향을 파악하기 위하여 직접전단시험기를 활용한 동결토 전단강도 및 동착강도 측정실험을 각각 수행하였다. 실험결과 전단강도와 동착강도는 모두 동결온도 조건이 낮아질수록, 혹은 수직응력 조건이 커질수록 증가하는 경향을 보였다. 전단강도와 동착강도의 정량적 관계분석을 위해 정의된 전단강도와 동착강도의 비 $r_s$는 초기 동결온도에서는 급격하게 감소하는 경향을 나타냈으나, 동결온도가 낮아질수록 증가하며 수렴구간을 형성해가는 경향을 보였다. 본 연구에서는 최종적인 연구결과로서 동결온도 및 수직응력 조건을 바탕으로 결정된 $r_s$값을 이용하여 동결토의 전단강도로부터 동착강도를 예측할 수 있는 방법을 제안하고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제21권4호
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• pp.320-327
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• 2011

본 연구는 ○○ 석회석 광산의 화강암 폐석을 이용한 부순 모래를 전색재로 이용하기 위하여 그 현장의 주변에서 쉽게 구할 수 있는 바다 모래, 강 모래, 점토와 물의 전색재와 동일한 조건으로 모르타르 블록의 시험발파를 통해 전색효과에 대한 비교가 이루어졌다. 이때 모르타르 블록은 폭 50 cm, 길이 50 cm와 높이 70 cm로 제작하였다. 전색재료들에 대한 물리.역학적 특성을 알아보기 위하여 체가름 시험, 직접전단시험과 압출시험이 수행되었다. 모르타르 발파시험에서 전색길이 10 cm 및 20 cm에 대하여 폭발 충격압에 따른 강봉의 축방향 변형율과 전색재의 분출속도가 동적 변형율 측정기에 의해 측정되었다. 강봉의 축방향 변형율은 화강암 부순 모래가 가장 크게 나타났으며, 전색재의 분출속도는 물을 전색재로 사용하였을 때 가장 작은 값을 보이고 있다. 이 결과는 사용된 전색재의 발파 공내 다짐단위중량, 입도분포, 전단저항 및 압출시험결과와 상호 연관성을 보이고 있다. 전색재의 분출속도와 축방향 변형률은 서로 지수적으로 반비례하는 경향을 나타낸다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.85-94
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• 2011

다양한 모래부피비($sf=V_{sand}/V_{total}$)를 가지는 시료를 조성하여 변형률 크기에 따른 모래-고무 혼합재($D_{sand}/D_{rubber}=1$)의 거동을 분석하였다. 공진주시험, 압밀시험, 그리고 직접전단시험을 실시하였다. 변형률 크기에 따라 모래와 고무는 혼합재 전체 거동을 서로 다르게 제어한다. $sf{\geq}0.4$의 혼합재는 비선형 전단강성의 감소가 관찰되는 반면, $sf{\leq}0.2$의 낮은 모래부피비를 가지는 혼합재는 상당히 높은 탄성한계변형률을 보인다. 고무 입자가 force chain의 역할을 수행할 때 수직변형은 급격한 증가를 보인다. 혼합재 내의 고무부피비가 감소함에 따라 혼합재의 강도는 증가하는 경향을 보이며 $sf{\leq}0.8$의 혼합재는 전단변형에 따라 부피 수축 거동을 보인다. 고무 입자는 변형률 크기에 따라 혼합재 내에서 서로 다른 역할을 수행한다: 미소변형률 영역에서는 혼합재 내의 접촉수 증가 및 소성의 제어; 중간변형률 영역에서는 force chain의 좌굴 방지; 그리고 대변형률 영역에서는 혼합재의 부피수축 거동을 이끈다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.151-160
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• 2003

암반사면의 대표적인 파괴유형인 쐐기파괴에 대한 확률론적 안정 해석 수행 과정에서 가장 주요한 불연속면의 특성인 전단 강도에 대해 Mohr-Coulomb 모델에 의한 선형적 강도특성과 Barton모델에 의한 비선형적 강도특성이 사면의 안정성 해석에 주는 영향을 비교하고자 하였다. 사면 안정성 해석의 방법으로 결정론적 해석과 Monte Carlo Simulation을 이용한 확률론적 해석을 수행하였으며, 불연속면의 통계적 분석을 수행한 후 $x^2$ 검증을 통해 분포함수를 검증하였다. 해석 대상 사면은 중앙선 O O공구로, 불연속면의 특성을 파악하기 위해 BIPS, DOM, Scanline, 절리면 직접전단 시험자료를 사용하였다. Mohr-Coulomb, Barton모델에 의한 결정론적 해석 결과는 모두 안정한 것으로 나타났으나, 확률론적 해석 결과 두 모델 모두 5% 이상의 파괴확률을 나타냄으로서 잠재적인 불안정성을 가지는 것으로 평가되었다. 또한 Mohr-Coulomb의 모델이 Barton의 모델보다 더 큰 파괴확률을 가지는 것으로 나타났다. 불연속면의 전단강도 정수 산정시 Mohr-Coulomb의 모델은 한정된 실내시험 자료를 가지게 되고, 정확한 점착력의 산정이 어려운 점, 파괴블록의 규모가 작은 경우 안전율이 지나치게 과대 평가될 가능성 등이 있으므로, 합리적인 사면 안정성 해석을 위해서는 강도정수 산정시 적절한 모델 선택이 중요하다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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• pp.123-123
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• 2012

최근 연구되고 있는 TSV(Through Silicon Via) 기술은 Si 웨이퍼 상에 직접 전기적 연결 통로인 관통홀을 형성하는 방법으로 칩간 연결거리를 최소화 할 수 있으며, 부피의 감소, 연결부 단축에 따른 빠른 신호 전달을 가능하게 한다. 이러한 TSV 기술은 최근의 초경량화와 고집적화로 대표되는 전자제품의 요구를 만족시킬 수 있는 차세대 실장법으로 기대를 모으고 있다. 한편, 납땜 재료의 주 원료인 주석은 주로 반도체 소자의 제조, 반도체 칩과 기판의 접합 및 플립 칩 (Flip Chip) 제조시의 범프 형성 등 반도체용 배선재료에 널리 사용되고 있다. 최근에는 납의 유해성 때문에 대부분의 전자제품은 무연솔더를 이용하여 제조되고 있지만, 주석을 이용한 반도체 소자가 고밀도화, 고 용량화 및 미세피치(Fine Pitch)화 되고 있기 때문에, 반도체 칩의 근방에 배치된 주석으로부터 많은 알파 방사선이 방출되어 메모리 셀의 정보를 유실시키는 소프트 에러 (Soft Error)가 발생되는 위험이 많아지고 있다. 이로 인해, 반도체 소자 및 납땜 재료의 주 원료인 주석의 고순도화가 요구되고 있으며, 특히 알파 방사선의 방출이 낮은 로우알파솔더 (Low Alpha Solder)가 요구되고 있다. 이에 따라 본 연구는 4인치 실리콘 웨이퍼상에 직경 $60{\mu}m$, 깊이 $120{\mu}m$의 비아홀을 형성하고, 비아 홀 내에 기능 박막증착 및 전해도금을 이용하여 전도성 물질인 Cu를 충전한 후 직경 $80{\mu}m$의 로우알파 Sn-1.0Ag-0.5Cu 솔더를 접합 한 후, 접합부 신뢰성 평가를 수행을 위해 고속 전단시험을 실시하였다. 비아 홀 내 미세구조와 범프의 형상 및 전단시험 후 파괴모드의 분석은 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)을 이용하여 관찰하였다. 연구 결과 비아의 입구 막힘이나 보이드(Void)와 같은 결함 없이 Cu를 충전하였으며, 고속전단의 경우는 전단 속도가 증가할수록 취성파괴가 증가하는 경향을 보였다. 본 연구를 통하여 전해도금을 이용한 비아 홀 내 Cu의 고속 충전 및 로우알파 솔더 볼의 범프 형성이 가능하였으며, 이로 인한 전자제품의 소프트에러의 감소가 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.623-646
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• 2021

국내외적으로 전기화의 가속으로 인해 전력수요가 급증됨에 따라, 석탄화력발전소의 수요가 늘어나고 있다. 석탄화력발전소는 경제적으로 많은 이점이 있지만, 대기오염물질 증가, 발전회의 매립 처분에 의한 오염 유발 가능성 등의 환경적인 문제를 수반하고 있다. 특히, 발전부산물인 발전회의 경우에는 재활용률이 70%에 그치고 있으며, 나머지는 전량 매립되고 있다. 본 연구에서는 발전회의 재활용률을 증대시키고 지하에 위치하는 폐광산의 지반 안정성을 확보하기 위하여, 발전회를 폐광산 채움재로 이용하여 지하 폐광산의 채굴 공동을 충전하는 방안에 대한 기초연구를 수행하였다. 암반과 폐광산 채움재의 접합부에서 상호작용에 의한 충전 및 지반보강 효과를 분석하기 위하여, 다양한 거칠기를 갖는 절리면 모사 시료를 제작하여 접합강도 시험과 직접 전단시험을 수행하고 이에 대한 통계분석을 수행하여 절리면의 거칠기와 재령일에 따른 접합 및 전단거동 특성을 규명하였다. 또한 접합부 거동특성이 전산해석 기법을 이용한 지반안정성 분석에 미치는 영향을 검토하기 위하여 지하광산을 모델링하고 접합부 유무에 따른 거동특성을 비교하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1999년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.423-430
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• 1999

A weathered residual soil is a soil-like material derived from the in situ weathering and decomposition of rock which has not been transported from its original location. Undisturbed sampling of residual soils is extremely difficult, which has an important effect on investigating the strength and compression characteristics. Thus, a special undisturbed sampling device (direct shear box with shoe) was developed and undisturbed samples were successfully obtained for direct shear tests, Direct shear testing was conducted under unsoaked and soaked condition. As a result, the shear strength of soaked samples was less than that of unsoaked samples, and it was verified that direct shearing of undisturbed samples can evaluate reasonably the shear strength and the slope stability.

• 한국농공학회지
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• 제42권6호
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• pp.106-114
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• 2000

In order to evaluate the shear characteristics of undisturbed weathered granite soil which is a typical residual soil in Korea, the mechanical properties are first investigated and discussed by carrying out a series of direct shear test and then dilatancy correction is performed by using Taylor’s correction equation. In this study, specimens are sampled at Pungam(-3, -8, -13m below ground surface), Kwangju and Iksan(-5m below ground surface), Jeonbuk. The test results are summarized as follows: 1) Mohr-Coulomb failure criterion is not linear under the low confining pressure. 2) The value of cohesion is smaller than usually determined value in low pressure region. 3) The value of strength parameter c and ø which are corrected by Taylor’s correction equation is a little bit small.

• 지구물리
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• 제5권3호
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• pp.233-245
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• 2002

이 연구에서는 표면파의 분산 특성을 지반 공학에 적용하여 비파괴 시험으로 강성도 프로파일(stiffness profile of shear)를 얻는 방법인 표면파 기법(SASW, spectral analysis of surface waves)의 효율적이고 경제적인 역산을 수행하기 위하여 해석적으로 자코비안을 도출하였다. 표면파 기법은 지하구조를 균질한 수평 층으로 가정하여 레일리 파의 파장 대 위상 속도 관계인 분산 곡선으로부터 레일리 파와 전단파 간의 속도 비례 관계를 이용하여 지하 천부의 전단파 속도 구조를 파악하는 방법이다. 해석적으로 자코비안 식을 유도하여 역산을 수행하므로서 수치적으로 자코비안을 구해 역산을 수행하는 방법에 비해 지하구조를 N개의 수평 층으로 나누었을 때 계산 시간을 2N 배 빠르게 역산을 수행할 수 있었다. 차분 전개를 통한 이론 분산 곡선 응답 반응 알고리즘으로 이론분산 곡선을 구한 후 해석적으로 도출한 자코비안을 이용하여 제한 조건을 가한 감쇠 최소 자승법을 이용하여 이론 모형에 대한 반응 양상을 검토, 고찰하여 타당성을 검증하였다. 물리적 특성을 직접 확인할 수 있었던 현장의 도로 포장체에 대해 적용하므로서 현장 적용 가능성을 확인하였다. 또한 표면파 기법의 응용으로 터널의 숏크리트 두께 및 배면의 전단파 주상도를 얻을 수 있었고 이로부터 터널의 건전성 평가를 내릴 수 있는 가능성을 제시하였다.