• 보존과학회지
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• 제28권3호
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• pp.235-245
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• 2012

이 연구에서는 경북 영양 용화광산 선광장(등록문화재 제255호)을 대상으로 비파괴 훼손도 진단을 실시하였다. 훼손지도를 작성하여 구조물에 대한 훼손상태를 파악한 결과, 6열과 7열 구조물을 기점으로 하여 용화광산 선광장 상부(7~13열)에서는 생물, 토사에 의한 훼손율이 높은 반면 하부(1~6열)에서는 탈락, 균열, 표면변색의 훼손율이 매우 높게 나타났다. 이는 기계적인 공정과 화학적인 공정이 동시에 진행되는 하부 구조물에서 화학용액들이 구조물의 콘크리트와 반응하면서 물리화학적 풍화작용을 촉진시켰기 때문으로 판단된다. 선광장 구조물의 물성을 파악하기 위해 초음파속도를 측정한 결과, 평균 초음파속도는 2,462m/s(압축강도 $529kgf/cm^2$)로 측정되었다. P-XRF를 활용한 표면변색 오염물질의 분석에서는 용화광산에서 채굴하였던 광석들의 주요성분(Cu, Zn, Pb, Fe, As)과 동일한 것으로 나타났다. 선광장 주변 토양에는 Cu, Zn, Pb, As와 같은 중금속의 함량이 상당히 높았다. 이와 같은 성분들은 선광장 구조물뿐만 아니라 자연환경에도 영향을 줄 수 있기 때문에 구조물의 보존처리와 함께 토양의 정화도 병행해야 할 것이다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권2호
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• pp.109-112
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• 2014

세노스피어(Cenosphere)와 볼 클레이(Ball Clay)를 이용하여 소성온도 $1,250^{\circ}C$, 소성시간 30분의 조건하에서 미세 기공을 가지며 비중이 작은 세라믹 다공체를 제조하였다. 제조된 세라믹 다공체의 평균 기공크기는 $2.5{\times}10^{-5}$ m 전후였으며, 기공이 잘 발달되었다. 세라믹 다공체의 기공율은 세노스피어 100중량비 대비 볼 클레이를 5중량비로 투입했을 때 기공율이 67.1%였다. 그러나 볼 클레이의 중량비가 20, 40, 100 증가함에 따라 기공율은 각각 58.4, 56.7, 47%로 감소하였다. 세노스피어 100중량비 대비 볼 클레이 투입량이 100중량비일 때, 세라믹 다공체의 겉보기 밀도는 $1.04g/cm^3$로 볼 클레이 5중량 값인 $0.51g/cm^3$ 대비 약 2배 증가하였으며, 반면에 흡수율은 100% 이상이 감소하였다. 세노스피어 100중량비 대비 볼 클레이 투입량이 100중량비일 때, 세라믹 다공체의 압축강도가 30 (MPa)였으며, 볼 클레이 5중량비 대비 약 76% 이상으로 향상되었다.

• 터널과지하공간
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• 제33권6호
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• pp.519-533
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• 2023

본 연구에서는 평균 압축강도가 100 MPa 이상인 암석에 대해 픽커터의 선형절삭시험을 실시하였고, 적외선 열화상 카메라를 통해 측정된 픽커터 절삭 시의 발생 온도와 커터 작용력과의 상관관계를 분석하였다. 모든 시험조건에서 최대 온도는 치핑이 발생하는 암석면에서 측정되었고, 암석에 발생한 온도는 픽커터의 작용력과 밀접한 상관관계를 나타내었다. 반면, 픽커터에 발생하는 온도는 대기 온도 대비 최대 36℃ 이내로 상승하였고 커터 작용력과의 상관관계도 뚜렷하지 않았다. 이는 실험실 조건의 짧은 절삭거리와 텅스텐 카바이드 삽입재의 높은 열전도 특성이 원인인 것으로 사료된다. 단, 픽커터의 주요 부위 중에 텅스텐 카바이드 삽입재에 상대적으로 높은 온도가 유지되는 것으로 나타나, 픽커터 절삭 성능의 유지를 위해서는 삽입재와 헤드부 사이에 보강을 실시하거나 픽커터 제작 시에 은납 공정의 품질을 향상시키는 것이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.183-193
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• 2000

본 논문에서는 인도네이사 Kalirnantan섬에 위치하는 Pasir탄전의 노천채탄장을 대상으로 기존 지질자료의 분석 및 지질조사, 암반평가, 현지 및 실험실 시험을 통하여 관련 암석들에 대한 물성시험의 수행과 평사투영법과 수치해석에 의한 안정성해석 등을 근거로 채광장내의 전체사면 특히 Roto 북부 및 남북구역의 사면을 적절하게 설계할 수 있는 방안을 재시하고자 하였다. Roto 지역의 주요 불연속면들은 주로 층리로 구성되어 있으며, 층리의 경사는 북쪽의 약 $60^{\circ}$ 에서 남쪽 지역은 $80^{\circ}$ 전후로 남으로 가면서 경사가 급해지며, 많은 사면에서 평면파괴와 전도파괴가 일어나고 있따. Roto 전 지역의 암석물성 시험결과는 이암온 평균 일축압축강도가 9MPa 이고, 사암은 12MPa로 이암보다는 다소 강도가 높다. 현장조사에 의한 암질을 국제암반역학회 분류기준에 따라 분류하면 Roto 북부지역의 암석은 R2~R3 등급에 속할 정도로 대부분 연약하였으며, 석탄층의 강도는 R1~R2 등급에 해당된다. Roto 북부의 4개 지역(동부, 서부,남부 및 북부)과 Roto 남부의 2개 지역(동부 및 서부)의 사면에 대한 상세한 안정성 해석이 수행되었다. 본 연구에서는 최소 사면안전율을 1.2로 결정하여 평사투영법과 한계평형법의 해석을 통해 계산된 30~60$60^{\circ}$의 사면 경사각에 대하여 다시 유한차준법(FLAC)에 의한 안정성 분석을 실시하였다. 최종 사면각으로 Roto 북부지역의 동부사면은 $34^{\circ}$, 서부사면은 $33^{\circ}$, 북부사면은 $32^{\circ}$, 그리고 Roto 남부의 최종사면각은 동부 및 남부사면 모두 $36^{\circ}$로 제안하였다. 본 노천채탄장의 최종사면과 같이 장기적인 유지를 필요로 하는 사면은 사면의 변형거동을 감시하기 위해 보다 체계적인 계측을 필요로 하며, 또한 사면이 많은 비에 노출되기 쉽기 때문에 사면의 풍화와 침식에 대한 대책연구도 수행되어야 한다.

• 터널과지하공간
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• 제10권3호
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• pp.430-440
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• 2000

본 논문에서는 인도네시아 Kalimantan섬에 위치하는 Pasir 탄전의 노천채탄장을 대상으로 기존 지질자료의 분석 및 지질조사, 암반평가, 현지 및 실험실 시험을 통하여 관련 암석들에 대한 물성시험의 수행과 평사투영법과 수치해석에 의한 안정성해석 둥을 근거로 채광장내의 전체사면 특히 Roto 북부 및 남부구역의 사면을 적절하게 설계할 수 있는 방안을 제시하고자 하였다. Roto 지역의 주요 불연속면들은 주로 층리로 구성되어 있으며, 층리의 경사는 북쪽의 약 60$^{\circ}$에서 남쪽 지역은 80$^{\circ}$ 전후로 남으로 가면서 경사가 급해지며, 많은 사면에서 평면파괴와 전도파괴가 일어나고 있다. Roto 전 지역의 암석물성 시험결과는 이암은 평균 일축압축강도가 9MPa 이고, 사암은 12MPa 로 이암보다는 다소 강도가 높다. 현장조사에 의한 암질을 국제암반역학회 분류기준에 따라 분류하면 Roto 북부지역의 암석은 R2~R3 등급에 속할 정도로 대부분 연약하였으며, 석탄층의 강도는 R1~R2 등급에 해당된다. Roto 북부의 4개 지역 (동부, 서부, 남부 및 북부) 과 Roto 남부의 2개 지역(동부 및 서부)의 사면에 대한 상세한 안정성 해석이 수행되었다. 본 연구에서는 최소 사면안전율을 1.2로 결정하여 평사투영법과 한계평형법의 해석을 통해 계산된 30~36$^{\circ}$의 사면경사각에 대하여 다시 유한차분볍 (FLAC)에 의한 안정성 분석을 실시하였다. 최종 사면각으로 Roto 북부지역의 동부사면은 34$^{\circ}$, 서부사면은 33$^{\circ}$, 남부사면은 35$^{\circ}$, 북부사면은 32$^{\circ}$, 그리고 Roto 남부의 최종사면각은 동부 및 남부사면 모두 36$^{\circ}$로 제안하였다. 본 노천채탄장의 최종사면과 같이 장기적인 유지를 필요로 하는 사면은 사면의 변형거동을 감시하기 위해 보다 체계적인 계측을 필요로 하며, 또한 사면이 많은 비에 노출되기 쉽기 때문에 사면의 풍화와 침식에 대한 대책연구도 수행되어야 한다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권1호
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• pp.101-108
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• 2005

대부분의 석조문화재는 외부 환경에 노출되어 있어 외관이 크게 변형되어졌고, 특히 최근의 산업화와 환경오염물질의 영향으로 풍화가 가속화되고 있다. 본 연구에서는 석조문화재의 풍화에 미치는 환경영향을 알아보기 위해 산성용액과 염분용액에 신선한 화강암을 침수한 후 물리 화학적 특성을 조사하였고, 석조문화재 보존 방법의 일환으로 화강암에 $TiO_2$ 광촉매를 코팅한 후 코팅이 화강암의 풍화에 미치는 영향도 조사하였다. 산성용액과 염분용액에 신선한 화강암을 침수시켰을 때 8가지 광물성분(Si, Mg, Ca, Na, K, Fe, Mn, Al)의 용출량은 반응초기에 급격히 증가하였고 암석 표면의 구성광물들은 대부분 신선한 화강암(fresh granite)보다 낮은 농도값을 나타내어 산성용액이나 염분용액에 의한 풍화의 영향 정도를 확인할 수 있었다. 실험 전 후의 화강암의 물리적 특성 분석 결과, 강제 풍화시킨 시료의 밀도는 평균 $2.55-2.56\;g/cm^3$으로 신선한 화강암(평균밀도는 $2.60\;g/cm^3$)에 비해 약간 낮은 값을 보였고 압축강도는 신선한 화강암에 배해 아주 낮았지만 포아송비는 상대적으로 약간 높은 값을 나타내었다. 또한 강제풍화시킨 석재의 흡수율은 $0.481{\sim}0.836%$로서 신선한 화강암에 비해 1.2-2.1배 정도 높게 나타났다. $TiO_2$ 광촉매를 화강암에 코팅한 후 산성용액과 염분용액에 의한 강제풍화시 광물성분의 용출율과 함수율 등이 많이 저감되어 석조문화재의 풍화속도를 완화시키는 것으로 나타나 석조문화재의 표면에 $TiO_2$ 코팅 처리를 하면 석조문화재의 풍화를 예방하는 효과가 있을 것으로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.73-79
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• 2011

본 논문의 Part 1에서 도출된 결과를 바탕으로, 매립지의 차수재로서 벤토나이트, 시멘트와 혼합된 광산배수슬러지의 혼합물이 재활용 될 경우의 환경 적용성을 평가하였다. 광산배수슬러지: 벤토나이트: 시멘트를 최적혼합배율인 1: 0.5: 0.3의 배율로 혼합하였을 때 최적의 함수비를 나타내었다. 상대다짐도는 90.1%로 현장성을 반영하기 위한 시료로 양호한 상대 다짐도를 보였다. 본 논문에서는, 동결융해(평균 -20도)나 건조습윤 피해에 대한 저항성 및 유해성을 평가하기 위하여 라이시미터($1.0m{\times}1.5m{\times}2.0m$)를 사용하여 실험하였다. 동결/융해 실험결과 일축압축강도는 미국 EPA규정에 의한 값인, $5kg/cm^2$ 이상을 나타내어 내구성은 양호한 것으로 판단되었다. 투수계수는 초기 $7.10{\times}10^{-7}cm/s$에서 $9.80{\times}10^{-7}cm/s$로 증가하였다. 동결/융해 기간 동안, 라이시미터의 온도변화는 선형적으로 증감하여 일정한 온도경사를 유지하는 것으로 나타났다. 라이시미터의 함수비 변화의 경우는 급격한 증가나 감소가 나타나지 않았다. 국내 폐기물 공정시험법의 용출시험(KSLT) 결과, 아직 오염 기준이 정해지지 않은 Zn과 Ni을 제외한 모든 중금속 성분이 오염 기준치 이하로 나타나거나 용출되지 않았다. 따라서 동결/융해 및 건조/습윤 환경조건에서 광산배수슬러지 차수층은 약 1.5배 투수계수의 증가, 함수비의 안정 및 오염물질을 배출하지 않아 EPA기준 매립지의 최종 복토층의 차수재 및 배수지의 차수재로서 사용가능하다고 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제42권5호
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• pp.399-407
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• 2009

레이저 유도붕괴 분광법(LIBS)은 물질상태(고체, 액체, 기체)에 상관없이 신체 접촉시 오염 우려 및 미량 시료도 전처리 없이 동시에 많은 종류의 원소 분석으로 분석과정이 단순하고 신속하게 분석이 가능하며, 소형화된 레이저의 개발로 시료의 직접적인 채취가 어려운 조건의 현장분석에도 적합하다. 농산물 안정성 평가나 친환경 농업 및 정밀농업을 위한 조사 등에 활용될 수 있는 비파괴 실시간 정량분석기술로서 LIBS 분석법의 토양분석 가능성을 평가하고자 표준광물, 미국의 표준기술연구소의 표준토양, 미국 테네시주 초지 및 밭토양을 대상으로 토양 구성성분의 정성 정량적 분석에 필요한 측정조건을 조사하고 이를 토대로 LIBS에 의한 농도값과 기존의 화학분석법을 통해 측정한 결과를 비교하였다. LIBS 측정은 펄스형 Nd:YAG 레이저(Minilite II, Continuum, Santa Clara, CA)에서 나오는 1064 nm 에너지 파장의 광원을 시편의 플라즈마를 생성시키는데 사용하였고, 25 mJ/pulse 여기 에너지 빔을 펄스폭 35 ns, 펄스 반복 주기 10 Hz, 노출시간 10 s 동안 시료의 표면에 조사하였다. LIBS 분광은 0.03 nm의 해상력으로 200 nm에서 600 nm의 영역에서 50 m 이하로 분쇄하여 원형 펠렛 형태로 압축시킨 시료를 10 rpm의 속도로 회전시키면서 상온 상압의 실험실 조건에서 수행되었다. LIBS를 이용한 토양 중 주요한 원소의 적정 파장(nm)은 Al(I) 309.2 nm, Ca(I) 422.6 nm, Fe(I) 406.4 nm, Mg(I) 285.2 nm, Na(I) 589.2 nm, Si(I) 288.2 nm, Ti(I) 398.9 nm 이었다. LIBS의 피크강도가 물질 중 원소의 농도가 증가됨에 따라 각 원소의 특정 파장대에서 일정하게 증가되는 것으로 나타나고 있으나 표준물질의 LIBS의 신호비와 원소비를 통해 측정된 검량곡선의 상관계수($r^2$)는 0.863에서 0.977의 범위로 원소별로 상이할 뿐만 아니라 0.98에 미치지 못하였다. 또한, 토양 중 분석대상원소에 대하여 기존 ICP-AES에 의한 표준방법으로 분석된 시료의 측정값과 비교하여 상대적인 오차는 대략적으로 (-)40%에서 80%이상이며, 평균오차는 32.2%로 표준척도 20% 이상을 초과하였다. LIBS에 의한 토양분석은 토양의 조성과 입자의 크기에 따른 매질효과(matrix effect)로 표준물질의 검량곡선에서 결정계수가 낮고, 원소별 함량도 기준의 표준방법과 비교할 때 오차가 컸다. 따라서 LIBS에 의한 토양분석은 정성적인 분석 수준의 정밀도를 보였으며, 토양 매질의 영향을 최소화하기 위하여 기존의 분쇄 펠렛형 시료조제 및 회전측정 이외의 다양한 토양매질의 표준물질(standard reference material)의 확보, 새로운 전처리 방법 및 측정상 방법개선 등 신뢰성 있는 정량 분석을 위한 노력이 필요할 것으로 사료된다.

• 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.

• 한국산림과학회지
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• 제29권1호
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• pp.1-19
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• 1976

현재(現在) 각(各) 탄광(炭鑛)에서는 막대(莫大)한 양(量)의 갱목(坑木)을 사용(使用)하고 있다. 한편 그 공급원(供給源)인 국내(國內) 임산자원(林產資源)은 심(甚)한 부족현상(不足現象)을 나타내고 있다. 따라서 앞으로 그 공급(供給)이 크게 우려(憂慮)되고 있어 이에 대비(對備)하기 위한 적절(適切)한 방법(方法)의 모색(模索)이 절실(切實)히 요청(要請)되고 있다. 이와같은 우리 나라 갱목(坑木) 실정(實情)을 감안하여 본(本) 연구(硏究)는 갱목사용(坑木使用)의 현황(現況)을 파악(把握)하고, 갱목(坑木)의 부패(腐敗)를 막아 그 사용연한(使用年限)을 연장시킬 수 있는 실용적(實用的)이며 간이(簡易)한 방법(方法)을 모색하기 위하여 실시(實施)되었으며 그 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 본(本) 시험(試驗)은 대한석탄공사(大韓石炭公社) 장성광업소(長城鑛業所)에서 실제(實際) 공급중(供給中)인 갱목(坑木)을 공시재(供試材)로 하여 방부제(防腐劑)에는 수용방부제(水溶防腐劑)인 Malenit와 chromated zinc chloride를 사용(使用)하였으며, 처리(處理) 방법(方法)으로는 비교적(比較的) 간이(簡易)한 방법(方法)인 diffusion process (확산법(擴散法))를 적용(適用)하였다. 2. 갱목사용현황(坑木使用現況)을 조사(調査)한 결과(結果)는 1975년도(年度) 총갱목소요량(總坑木所要量) 456천(千) $m^3$로서 내재(內材) 전체공급량(全體供給量)의 16%에 해당하고 있으며 수종(樹種)은 침엽수(針葉樹)(소나무, 낙엽송 등(等))와 활엽수(濶葉樹)(참나무류(類) 등(等))로 크게 구별(區別)되었고, 그 비율(比率)은 탄광(炭鑛)에 따라 차이(差異)는 있었으나 대체(大體)로 반반(半半) 정도 였다. 규격면(規格面)에서는 일정(一定)한 것이 없었으나 일반적(一般的)으로 말구직경(末口直徑) 16cm(10~20cm), 재장(材長) 1.8m(1.2~3.6m) 정도의 목재(木材)가 많이 사용(使用)되고 있었다. 톤당(當) 목재소요량(木材所要量)은 광산(鑛山)에 따라 차이(差異)가 있었다 (석공(石公) $0.017m^3/ton$, 민탄(民炭) $0.03m^3/ton$), 다음 갱목(坑木)을 구(求)하는 방법(方法)에는 직영생산(直營生產)을 하는 경우와 생산품(生產品)을 구입(購入)하는 경우로 구분(區分) 되었으며, 석공(石公)과 같은 큰 탄광(炭鑛)은 직영(直營)이 많았고, 여타(餘他) 민탄(民炭)은 조합공동구입(組合共同購入)을 하거나 개별(個別) 구입(購入)으로 충당(充當)하고 있었다. 갱목가격(坑木價格)의 형성과정(形成過程)은 조건(條件)에 따라 차이(差異)가 심(甚)하였으나 일반적(一般的)으로 공급지(供給地) 가격(價格)으로는 거의 동일(同一)한 가격(價格)이 었다(19,500원$m^3$). 3. 처리갱목(處理坑木)의 내부력시험(耐腐力試驗) (가) 공시재(供試材)의 전건중량감소율(全乾重量減少率)은 무처리(無處理)와 처리(處理) (Malenit와 chromated zinc chloride) 간(間)에 평균수치(平均數値)에 있어서는 처리재(處理材)가 대체(大體)로 크게 나타났으나 양자간(兩者間)에 유의적(有意的)인 차이(差異)는 나타나지 않았다. 이것은 공시가간(供試期間)이 짧은데 기인(起因)하는 것으로 추정(推定)된다. (나) 압축강동(壓縮强度)를 시험(試驗)한 결과(結果)는 무처리(無處理)와 처리(處理)(Malenit와 chromated zinc chloride) 간(間)에 평균(平均) 수치(數値)에 있어서는 후자(後者)가 대체(大體)로 강(强)하게 나타나 있으나, 역시(亦是) 양자간(兩者間)의 유의적(有意的)인 차이(差異)는 나타나지 않았다. 이것도 공시기간(供試期間)이 너무 짧은데 기인(起因)하는것 같다. (다) 공시재(供試材)의 1% 가성조달액(苛性曹達液)(NaOH) 추출물(抽出物)은 무처리재(無處理材)의 경우가 처리재(處理材)의 경우보다 많았고 Malenit 처리재(處理材)와 chromated zinc chloride 처리재(處理材) 간(間)에는 거의 같은 값을 나타냈다. 4. 경제적(經濟的) 효율(効率)에 대한 조사(調査) 결과(結果)는 처리재(處理材)가 무처리재(無處理材)에 비교하여 원가비(原價比)에서는 16% 가량 증자(增資)된데 반(反)하여, 처리재(處理材)는 그 사용연한(使用年限)이 2배(倍)에서 3배(倍)나 길어지기 때문에 년부금비(年賦金比)에서는 후자(後者)가 38%나 절감(節減)되는 것으로 나타났다.