• 지질공학
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• 제22권3호
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• pp.343-351
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• 2012

본 연구는 기존에 제안된 무한사면 안정해석식을 바탕으로 불포화토 내에 강우침투 시 지표로부터 시간에 따른 토층의 포화깊이비를 새로운 변수로 삽입하여 무한사면 안정해석 수정식을 제안하고자 하였다. 이를 위해 기존에 고려하지 못했던 시간에 따른 포화깊이비와 지표하 흐름 깊이의 개념을 새로이 도입하였으며, 유사동력학적 습윤지수 이론에서 도출되는 해석대상 지역의 유효상부기여면적, 지표하흐름 깊이, 포화깊이비를 계산하고, 이를 토대로 시간에 따른 포화깊이비를 반영한 무한사면 안정해석을 수행하도록 하였다. 이를 통해 실질적인 시간에 따른 강우의 변화양상과 사면 안전율 변화를 계산할 수 있게 되었다. 한편, 본 연구에서는 Park et al. (2011 a)가 실시한 불포화토 칼럼시험을 통한 강우침투 속도분석 결과를 바탕으로 본 연구에서 제안한 식을 이용하여 토층의 포화깊이비를 고려한 사면안정해석을 실시하였다. 이 해석을 통해 편마암 풍화토의 토층 내 강우 침투속도를 고려하여 포화깊이비가 변화함에 따른 안전율의 변화를 파악할 수 있었다. 해석결과에 의하면, 연속강우의 경우 안전율이 1.3 이하로 감소하는 시간이 강우강도 20 mm/h 조건에서 2.86 ~ 5.38시간이고, 강우강도 50 mm/h 조건에서는 1.34 ~ 2.92시간으로 나타났다. 반복강우의 경우, 안전율이 1.3 이하가 되는 시간은 강우조건별로 3.27 ~ 5.61시간으로 나타났다. 따라서, 토층 내 강우침투속도 차이에 따른 포화깊이비 변화를 고려한 무한사면의 안전율 변화 파악이 가능하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.796-800
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• 2009

토목구조물 및 사면의 붕괴는 집중호우가 내리는 경우 많이 발생하고 있으며, 특히 사면에서는 붕괴까지의 변형이 급속히 진행되어 이를 사전에 예방하기는 매우 어려운 현실이다. 침투 및 배수과정에서의 사면 붕괴는 강우침투로 인한 지반의 물리적 특성변화가 직접적으로 사면의 안전계수 변화에 영향을 주는 것으로 판단되며, 이때 발생하는 물리적 특성변화로는 침투시 사면 내 지반의 단위 중량은 증가하여 전단응력의 증가 및 전단강도 감소현상이 발생하며, 이와 반대로 사면 내 배수로 인하여 전단응력의 감소 및 전단강도의 증가현상이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 강우침투로 발생하는 지반의 포화도 변화를 지반 내 투수계수의 함수로 설명하여 강우로 인한 지반의 침투 및 배수과정을 규명하고자 한다. 일반적으로 지반 내 지하수의 침투과정은 라플라스 공식을 적용한다. 그러나 라플라스 공식은 정상 상태(Steady State)일 경우에만 사용할 수 있고, 강우 등으로 인한 지하수의 수두 변화가 발생한 비정상 상태(Unsteady State)의 경우에는 부적합하므로 사면과 옹벽 등의 토질구조물에서는 안전성 변화를 계산할 수 없다. 이를 위해 사면 내 지반의 침투 및 배수과정을 투수계수의 함수로 나타내어, 강우의 침투과정을 Fourier Series, 변수분리법 및 섭동함수를 사용하여 식으로 유도함으로서 강우에 의한 지반의 침투 및 배수과정에 따른 사면 내 지하수의 분포를 예측한다. 침투과정 해석을 위하여 지표에서 포화대까지의 깊이 10m의 모델사면 및 지표부터 포화대까지의 포화도는 직선으로 비례한다는 가정을 적용한다. 먼저 푸리에 급수를 이용, 시간에 따른 온도를 열전달에 관하여 편미분하여 발생하는 열확산계수를 투수계수로 변환함에 따라 지하수의 시간과 수직방향거리에 대한 지반의 포화도를 산정한다. 변수분리법은 산정된 포화도에 지반의 초기조건과 경계조건를 고려하기 위해 적용하며, 변수분리법에 의해 산정된 지하수 분포를 섭동함수법으로 과도 및 정상상태로 분류한다. 본 연구의 수행으로 인해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, Fourier Series와 변수분리법, 섭동함수를 이용하여 강우에 의한 지반의 포화도 변화를 수식적으로 나타낼 수 있으며 둘째, 지반에서의 강우침투과정을 식으로 표현함으로서, 깊이별 시간에 따른 포화도의 영역이 상부로부터 하부로 전이되는 과정을 알 수 있다. 셋째, 푸리에 급수를 이용한 지반의 침투계산으로 강우로 인한 지반의 포화영역 및 불포화영역을 명확히 구분할 수 있으며, 각 깊이별 포화도를 계산하여 각 구간에서 불포화구간의 전단강도에 대한 보다 정확한 계산이 가능하리라 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.123-136
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• 2002

강우시 발생하는 여러 사면의 얕은 파괴는 지표로 침투하는 강우에 의한 포화깊이 증가에 의해 발생한다. 본 연구에서는 불포화사면 해석을 위하여 국내의 전형적인 표토층을 구성하는 화강풍화토를 3가지(SW, SP, SM)로 분류하여 함수특성곡선을 각각 구하고 그에 따른 함수특성곡선의 방정식을 추정하였으며, 기존에 사용되고 있는 Green & Ampt의 포화깊이 추정식과 수치해석 결과를 비교.분석함으로써 추정식의 사용범위에 대한 제한성을 파악하였다. 또한, 강우에 의한 사면의 포화깊이가 사면의 안정성에 미치는 영향을 파악하고 화강풍화토의 함수특성곡선을 이용하여 불포화사면의 강도정수를 추정하여 계산된 불포화지반의 해석이 기존의 포화사면의 해석에 비하여 보다 정확한 결과임을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1173-1177
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• 2004

현재 다양한 분야에서 널리 사용되고 있는 지하투과레이더(Ground Penetrating Radar, GPR)를 이용하여 지하수면 및 함수량을 추정하였다. 비피압대수층 내에서의 얕은 포화대(saturated zone) 깊이을 산정하는 연구(livari and Doolittle, 1994, van Overmeeren, 1994)와 포화대 상부 습윤대(wetting fronts)의 거동를 조사한 연구(Vellidis et al, 1990) 등에 활용된 바 있는 GPR 기숙을 바탕으로 비피압대수층의 통기대와 포화대 내의 함수량 및 지하수면 추정을 위한 기초 실험을 수행하였다. 지하수면 및 함수량의 현장 적용성을 검증하기 위해서는 시간과 경제적인 면에서 비효율적인 점을 고려하여 사질토로 구성된 실험용 토조를 제작하여 건조시 획득된 GPR 자료, 지하수면의 변화에 따른 GPR 이미지를 비교하여 그 적용성을 검토하고 시${\cdot}$공간적 지하수면의 정확한 추정을 위해서 삼차원으로 비교${\cdot}$검토할 수 있도록 하였으며, GPR 자료의 정확성을 검증하기 위해서 토조 하부에 액주계(piezometer)를 설치하였다. 본 연구에서 적용된 GPR 실험은 획득된 이미지의 해석에 다소 어려움이 있지만 토양을 교란시키지 않고 비교적 간편하게 함수랑 및 지하수면의 위치를 파악하는데 매우 효과적이며, 추가적으로 GPR을 이용한 다양한 실험이 수행된다면 GPR 기술은 향후 기존 방법에서 쉽게 판단하기 어려운 시${\cdot}$공간적인 함수량 및 지하수의 분포 특성을 효율적으로 파악하는데 매우 큰 도움을 줄 수 있을 것이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권10호
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• pp.25-32
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• 2012

전기비저항은 이온의 이동성에 의존하며 전기비저항의 활용도는 지하공동, 단층조사, 지하오염도 측정 등 다양한 지반조사 분야에서 증가하고 있다. 본 연구의 목적은 흙의 온도변화에 의한 전기비저항의 변화를 파악하는 것이다. 모래와 실트가 혼합된 시료를 동결시키기 위해 나일론 셀을 제작하였으며 시료의 온도를 변화시키기 위해 시료를 냉동고에 고정하였다. 온도변화에 따른 시료의 전기저항을 측정하기 위해 네 개의 전극을 정사각형 배열로 셀의 옆면에 설치하였다. 시료의 온도가 $20^{\circ}C$에서 $-10^{\circ}C$까지 변화하는 동안 옴의 범칙을 이용하여 포화도가 다른 각 시료(0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 40%, 60%, 100%)의 전기저항을 측정하였으며 측정된 전기저항은 보정과정을 거쳐 전기비저항으로 환산되었다. 실험결과, 실험 초기 $20^{\circ}C$에서는 시료의 포화도가 증가할수록 전기비저항은 감소하였다. 상온에서 온도가 감소함에 따라 전기비저항은 서서히 증가하였으며, 본 연구에서 사용된 시료의 경우 포화도가 15% 이상인 시료들의 전기비저항은 $0^{\circ}C$ 근처에서 급격히 증가하였다. 또한, 동결된 시료의 전기비저항은 포화도와 관계없이 매우 크게 나타났다. 본 연구는 흙의 온도변화와 동결에 따른 전기비저항의 기초적인 정보를 제공하며 동결 깊이 추정과 같은 지반조사 시 전기비저항은 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여준다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1433-1438
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• 1994

포화 점성토에 근입된 원형 평판 앵커의 상향 저항력에 대한 실내 모형 시험결과를 제시하였다. 오랜기간동안 연약 포화점토에 근입되어 있는 평판 앵커에 상향력이 작용할 때 평판 앵커위의 흙은 압축되어지는 반면에 아래의 흙은 응력이 경감된다. 그래서 앵커평판위는 과잉간극수압이 중가하고 앵커평판 아래는 감소한다. 본 연구에 사용된 점성토들은 고령토와 먼트몰로나이트이다. 점토광물의 형태, 함수비 그리고 유통지수 및 근입깊이에 따른 얕은 원형 평판앵커에 대한 진흙 흡입력의 변위성을 평가하였고 평판 앵커의 근입심도에 따른 극한 상향 저항력에 미치는 흡입효과에 대해서 연구하였다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제35권2호
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• pp.96-105
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• 2010

본 연구에서는 lactic acid를 이용하여 인공 탈회용액을 제조하여 우식이 없는 치아로 시편을 만들고 법랑질 부위에 인공 우식 병소를 생성 시키고 유기산 농도 0.01 M, pH 5.5로 고정한 상태에서 유기산 완충용액의 포화도를 달리하여(0.507, 0.394, 0.301, 0.251) 재광화를 시키고 편광 현미경하에서 관찰 및 디지털 카메라로 촬영하였다. 이를 통해 얻은 상에서 탈회 깊이의 변화, 우식 표면층 폭의 변화, 무기질의 양적 변화를 컴퓨터 프로그램을 이용하여 비교, 통계 분석하여 다음 결과를 얻었다. 1. 재광화 전에 비하여 재광화 후 모든 군에서 10-30% 재광화 양이 증가 하였다. 2. 재광화 후 4군에서는 우식 표면층과 심부 모두에서 재광화가 일어나는 양상이 나타난 반면 1군에서는 심부 보다 우식 표면층 부위의 재광화가 더 일어난 양상이 관찰되었다. 3. 재광화 후 시편의 탈회된 깊이의 변화는 탈회시킨 후와 비교할 때 모든 군에서 유의할만한 변화는 없었으며 군간의 통계적 유의차도 없었다. 결론적으로, 유기산 0.01 M, pH 5.5로 고정한 상태에서 포화도가 가장 낮았던 군(0.251)에서는 우식 표면층에서 심부까지 재광화가 일어난 반면, 포화도가 가장 높았던 군(0.507)에서는 우식 표면층에서 재광화가 주로 일어났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2C호
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• pp.69-77
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• 2012

일반적으로 지열 에너지파일 및 수평형 지열교환기는 기존의 연직형 지열히트펌프에 비하여 지표면에서 가까운 깊이에 설치되며, 이 경우 지열교환기의 열 교환 거동은 토사층에서의 열전도도에 많은 영향을 받게 된다. 기존의 연구에 따르면 지하수위 상부에 놓인 흙의 열전도도는 에너지파일의 열 교환 성능에 많은 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 이는 부분적으로 포화된 흙의 열전도도는 함수비에 큰 영향을 받기 때문이다. 본 연구에서는 국내에 널리 분포하고 있는 화강풍화토의 열전도도 예측에 대한 연구를 수행하였다. 5개 지역에서 채취한 화강풍화토 시료의 간극율과 포화도를 바꾸어가며 탐침법 기반 열전도도 측정시험을 수행하였고, 기존의 열전도도 추정 모델들의 적합성을 평가하였다. 마지막으로 국내 화강풍화토에 적합한 경험적 예측식을 제안하고 이를 토대로 실험자료를 분석해 보았으며 기존 문헌에 실린 실험결과에 적용하여 그 적절성을 살펴보았다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.9-18
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• 2008

우리나라에서는 강우로 인한 얕은 사면파괴 형태를 흔하게 볼 수 있다. 즉, 강우시 발생하는 사면의 얕은 파괴는 지표로 침투하는 강우에 의한 포화깊이 증가에 의해 발생한다. 본 연구에서는 침투가 사면 표면이 안정에 미치는 영향을 평가하기 위해 한계평형법을 이용하는 무한사면 해석방법을 적용하였다. 재현기간에 따른 강우강도와 지속기간이 고려되는 임의의 강우에 의해 유발되는 얕은 사면파괴의 가능성을 평가하기 위해서 일차원 침투모델인 Green-Ampt 모델에 바탕을 둔 침투능에 따른 침투깊이를 산정한 Pradel & Raad 방법을 이용하였다. 즉, 이론해에 의한 결과와 비교하기 위하여 동일한 조건으로 SEEP/W를 통한 수치해석을 수행하였다. 결과, 화강풍화토의 함수특성곡선을 이용하여 불포화사면의 강도정수를 추정하여 계산된 불포화 지반의 해석이 기존 포화사면의 해석에 비하여 보다 정확한 결과임을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.101-109
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• 2007

국내 풍화토사면의 경우 순수 균질 사면보다는 대부분 점토 및 세립분이 섞인 비균질 상태로 존재하며 이러한 함유비율은 풍화도 및 지역에 따라 다르다. 따라서 세립분함량 변화에 따른 불포화사면에의 분석을 위해, 화강풍화토(SW)에 일정비율의 세립분(CH)을 섞어 성형한 시료를 통해 GCTS pressure plates을 이용한 함수특성곡선 실험을 수행하였다. 실험 및 침투해석결과 강우지속시간에 따른 포화깊이의 증가율은 세립분이 증가할수록 또한 상대밀도가 증가할수록 작아졌다. 또한 침투해석과 포화 및 불포화강도정수를 이용한 사면 안정성 해석결과(SLOPE/W), 전반적으로 세립분함량 $10\sim15%$의 범위까지는 침투깊이 증가에 따른 흡수력 변화가 안전율에 지대한 영향을 미치는 반면 이를 초과하는 경우(>15%)에는 오히려 세립분함량 증가에 따른 강도정수의 변화가 크게 영향을 미침을 알 수 있었다.