• 지질공학
• /
• 제27권4호
• /
• pp.475-487
• /
• 2017

본 연구에서는 산사태 모형토조 실험을 통해 강우침투에 의해 나타나는 산사태의 발생특성 및 지반재료의 변화특성에 관하여 분석하였다. 실험장치는 모형토조, 강우재현장치, 계측장치로 구성되어 있으며, 인공사면 상부에서 200 mm/hr의 극한강우를 살수함으로써 산사태를 유발하였다. 모관흡수력과 체적함수비 계측장치는 인공사면의 천부(GL-0.2 m), 중부(GL-0.4 m), 심부(GL-0.6 m)의 각 심도별로 3세트씩 설치하였으며, 실험은 화강암 풍화토, 편마암 풍화토, 이암 풍화토 각각에 대한 현장조건과 상대적으로 느슨한 조건 및 조밀한 조건으로 나누어 실험을 진행하였다. 분석결과, 극한강우에 의하여 실험 초반에는 사면 표층에서 세굴현상이 우세하게 나타나다가 이후 국지적으로 발생한 횡적인 인장균열면을 따라서 산사태가 발생했다. 산사태는 강우침투에 따른 습윤전선(wetting front)의 전이로 인해 천부에서부터 심부로 점차 확장되는 천층파괴(shallow failure)의 형태를 띰과 동시에 사면의 선단부(toe part)에서부터 정상부(crest part)로 점차 전이되는 후퇴성붕괴(retrogressive failure)의 양상을 보였다. 강우침투에 따른 포화영역에서 모관흡수력은 아무런 전조현상 없이 급격하게 감소하는 반면에, 체적함수비는 점진적으로 증가하다가 최대값에 도달하여 이 값을 일정시간 유지한 뒤 산사태 발생 시 급격히 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제28권3호
• /
• pp.55-66
• /
• 2012

본 연구에서는 포항지역의 자연사면에서 채취된 이암풍화토(CL)의 흡입응력 이력현상을 조사하기 위하여 자동 흙-함수특성곡선(SWCC) 측정장치를 이용하여 건조 및 습윤과정에 따른 모관흡수력과 체적함수비를 측정하였다. 시료에 모관흡수력을 재하시켜 간극수를 유출시키는 건조과정과 반대로 모관흡수력을 제하시켜 간극수를 유입시키는 습윤과정을 재현하였다. 측정결과를 토대로 van Genuchten(1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정한 결과 유효포화도에 따른 모관흡수력은 비선형적인 관계를 나타내며, 건조 및 습윤과정을 거치는 동안 동일한 유효포화도에서 다른 모관흡수력을 나타내는 이력현상(hysteresis)이 발생되었다. 그리고 Lu and Likos(2006)의 방법을 이용하여 흡입응력특성곡선(SSCC)을 산정한 결과 낮은 모관흡수력에서 흡입응력은 빠르게 증가하며 이후 미소하게 증가하는 것으로 나타났으며, 동일한 모관흡수력에서는 건조과정의 흡입응력이 습윤과정의 흡입응력보다 크게 나타내는 이력현상이 발생되었다. 따라서 불포화토의 특성을 고려하여 설계 및 안정성 검토를 수행하는 경우 강우침투시에는 습윤과정의 흡입응력특성곡선(SSCC)을 적용하고, 건조 혹은 배수시에는 건조과정의 흡입응력특성곡선(SSCC)을 적용하는 것이 바람직하다.

• 자원환경지질
• /
• 제42권1호
• /
• pp.73-84
• /
• 2009

화순 운주사 석조불감(보물 제797호)은 고려시대 양식을 갖추고 있는 석조문화재로서 우리나라에서 유래를 찾아볼 수 없는 거대한 석조불감이다. 남쪽과 북쪽의 감실 내부에는 각각의 불상이 등을 맞대고 있는 쌍배 좌상의 독특한 양식을 보이고 있어 역사적, 미술사적 및 학술적으로 높은 평가를 받고 있다. 그러나 이 석조불감은 특별한 보호시설 없이 옥외에 노출되어 장기간 풍화를 받아 다양한 훼손양상이 복합적으로 나타나고 있다. 따라서 상대적인 훼손 및 환경적 요인을 분석하기 위해 석조불감 내부와 외부의 온도분포와 상대습도를 일년간 모니터링 하였다. 이 결과, 석조불감의 기온 및 상대습도 연중변화는 일정한 변동률의 폭으로 증감을 반복하며 기온은 계절에 따라 상승과 감소의 경향을 뚜렷이 보이는 반면, 상대습도는 사계절 모두 높은 습도를 유지하는 것으로 나타났다. 석조불감의 내부는 높은 상대습도로 인해 표면 결로현상이 나타나고 있으며 이는 봄, 여름 및 겨울철에 관찰된다 특히 여름철은 봄과 겨울철의 합보다도 2배정도 높게 나타나며, 기온이 높고 상대습도가 거의 100%에서 일정하게 유지되므로 결로현상이 오랫동안 암석 표면에 지속되어 구성광물을 용해시키고 표면을 변질시켜 화학적 풍화를 촉진시킬 것으로 판단된다. 따라서 이 석조불감의 보존을 위해 결로현상에 영향을 미치는 상대습도의 저감방안이 필요한 것으로 나타났다.

• 지질공학
• /
• 제29권4호
• /
• pp.541-552
• /
• 2019

본 연구에서는 강우침투에 따른 사면 내 지반특성변화 및 붕괴특성을 파악하기 위해 산사태 모형실험을 수행하였다. 실험재료로는 국내에서 산사태가 가장 빈번하게 발생하는 화강암 풍화토와 편마암 풍화토를 사용하였고, 시간당 200 mm의 극한강우를 살수함으로써 사면붕괴를 유발하였다. 계측기는 모형사면의 선단부, 사면부, 정상부에 심도별로 천부(GL-0.2 m), 중부(GL-0.4 m), 심부(GL-0.6 m)의 위치에 3 set씩 설치하였고, 데이터는 10초 간격으로 측정하였다. 실험이 종료된 후 실험조건별 지반특성변화를 토대로 불포화이론을 적용하여 사면안정해석을 하였으며, 이를 실제 붕괴형태와 비교·분석을 하였다. 분석결과 사면안전율은 붕괴형태에 대한 현상을 반영하였고, 강우가 침투함에 따라 급격하게 감소하면서 사면붕괴에 이르는 것으로 나타났다. 또한 사면안전율이 1 이하로 떨어지는 시점과 실제 붕괴시점을 비교해보았을 때 화강암 풍화토의 경우 평균 1,600초, 편마암 풍화토의 경우 평균 5,400초 차이가 나타났다.

• 보존과학회지
• /
• 제26권4호
• /
• pp.349-360
• /
• 2010

영천 신월동삼층석탑(보물 제465호)은 주로 담회색의 정동질 알칼리화강암으로 구성되어 있다. 주요 구성광물은 흑운모, 석영, 각섬석, 정장석 및 사장석이다. 이 탑은 기단부의 팔부중상을 중심으로 황갈색 및 흑색 변색이 심하며, 옥개석은 조각된 부분을 중심으로 탈락된 암편 등을 시멘트 몰탈로 보수한 흔적이 많다. 이 석탑의 전면에 걸쳐 적외선열화상분석을 실시한 결과, 미세균열과 박리 및 박락 현상은 심하지 않은 것으로 나타났다. 표면 변색 부위에 대한 휴대용 XRF 측정 결과, 변색 지점을 중심으로 Fe(평균 5,599ppm)와 S(평균 3,270ppm) 농도가 높게 나타났다. 또한 흑색 오염물로 피복된 부위는 Mn 함량(평균 2,155ppm)이 높게 검출되었다. 이는 암석 성분의 유리에 의한 무기오염물과 생물체의 고사에 의한 유기오염물이 공존하는 것이다. 전체적인 물리적 풍화는 북면(42.6%)과 남면(40.5%)에서 높게 나타나며 서면(30.6%)와 동면(34.0%)은 비슷한 훼손 양상을 보였다. 또한 변색 및 생물학적 풍화는 각각 북면(31.8%)과 동면(11.8%)이 가장 심하였다. 따라서 이 석탑은 생물 오염에 대한 세정과 약화된 재질에 대한 보존처리 및 지속적인 모니터링이 필요한 것으로 나타났다.

• 헤리티지:역사와 과학
• /
• 제47권4호
• /
• pp.74-91
• /
• 2014

익산 미륵사지 석탑 석인상은 639년경 석탑이 조영된 이후 고려 말이나 조선 초기에 탑 주변에 조성되었다. 이 석인상은 동물에서 사람으로 변화하는 과도기적인 모습을 보이며, 탑을 수호하는 역할을 하였을 것으로 추정된다. 현재 석인상의 표면은 삭박되어 뚜렷한 도상을 알 수 없을 정도로 뭉그러져 있다. 그러나 남서 석인상은 세 방위(서북 북동 동남)에 놓인 석인상에 비해 물성은 약하지만 도상이 뚜렷하게 잘 남아 있다. 이러한 석인상의 표면 상태는 석인상이 위치한 노출환경과 직접적인 관련이 있다. 세 방위에 놓인 석인상은 그동안 외부에 노출되어 있었지만, 남서쪽에 놓인 석인상은 17세기경 석탑 주변에 석축을 축조하면서 석축 안에 들어가게 됨에 따라 외부 저해환경으로부터 차단될 수 있었기 때문이다. 이와 같이 약 400여 년간 다른 환경에 놓여 있었던 석인상은 차별적인 풍화현상을 보인다. 즉 세 방위(서북 북동 동남; $176{\cdot}109{\cdot}273kgf/cm^2$)에 놓인 석인상은 원래 물성이 좋았지만 삭박에 의해 도상이 불분명하고 생물의 침해가 심한 반면, 남서쪽에 놓인 석인상은 원래 물성($133kgf/cm^2$)은 좋지 않았지만 흑색오염물과 입상 분해 현상이 관찰될 뿐 도상형태가 잘 남아 있다. 석인상을 외부에 그대로 노출시켜 보존하는 것은 석인상의 형태적 보존을 위해서 권장할 만한 보존 관리방안이라 할 수 없다. 미륵사지 주변에 대한 미기후 환경 데이터를 적용해볼 때 미륵사지는 해를 거듭할수록 강산성비가 내리는 강한 풍화영역에 속하기 때문이다. 따라서 석인상의 형태적 보존을 위해서는 석인상이 있었던 원래의 위치를 고려한 보존 관리방안보다는 현재의 도상을 유지하고 보존할 수 있는 보존 관리방안을 생각해 볼 필요가 있다.

• 보존과학회지
• /
• 제22권
• /
• pp.121-134
• /
• 2008

석조문화재에서 나타나는 박리현상의 발생메커니즘과 염수용액에 의한 화학적 풍화와 관련된 그 원인을 연구하였다. 박리편에 대하여 화학적, 광물학적, 물리적 분석을 수행하여 함유하고 있는 대표적인 염이 석고임을 밝혔다. 염의 작용을 이해하기 위하여 석고와 더불어 용해도가 상이한 황산나트륨을 공극율이 다른 응회암과 화강암에 처리하였다. $Na_2SO_4$ 처리와 인공풍화를 거친 암석시료들의 모세관물흡수율은 약간 증가하였는데 이는 이 염에 의해 암석의 표면가까이에만 변화가 있었음을 의미한다. Na2SO4는 암석의 표면공극내에서 결정화가 일어나 수화압과 결정압을 발생하여 얇은 박리를 형성하는 것으로 보인다. $CaSO_4{\cdot}2H_2O$는 상대적으로 암석의 내부로 깊이까지 들어가서 집적되므로 집적되는 양이 $Na_2SO_4$ 보다 더 많고, 표면에 집적되는 양보다 내부에 집적되는 양이 많아 물흡수량이 증가하는 결과를 보이는 것이며, 이러한 성질로 인하여 암석에 두꺼운 박리가 야기될 것으로 판단된다. 암석종에 따른 변화에서는 응회암의 경우, 큰 공극율과 높은 모세관물흡수율로 인하여 암석 내부의 깊이까지 들어가서 염이 집적하게 되므로 화강암에 비해 염집적율이 더 크고, 이에 따른 물흡수율이 커서 화강암에 비해 두꺼운 박리현상이 나타날 것으로 보인다. 이에 비해 공극율과 모세관물흡수율이 낮은 화강암에서는 표면부위에서 집중적으로 염의 집적이 일어나서 얇은 박리가 발생하는 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제14권8호
• /
• pp.4033-4038
• /
• 2013

건설공사 현장에서 발생하는 버럭 중 퇴적암은 대부분 야적, 매립 등으로 폐기하고 있어 공사비의 증대 및 시공 비효율화의 원인이 되고 있다. 이 중 일부 사암의 경우 선별하여 골재로 활용하기도 하지만, 셰일은 대부분 산업폐기물로 매립하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 대경권의 골재수급 안정화 및 콘크리트용 대체골재 자원 개발의 일환으로 대경권에 널리 분포하고 있는 셰일 골재의 풍화특성을 평가하였으며, 셰일 골재의 치환율 변화에 따른 콘크리트의 동결융해 특성을 평가하였다. 실험에 사용된 셰일은 대구시 터파기 공사현장에서 반출되는 레드셰일과 블랙셰일을 선정하였으며, 콘크리트용 굵은 골재로 널리 사용되는 안산암과 변성퇴적암의 일종인 혼펠스와 비교함으로써 셰일의 콘크리트용 골재 활용성을 검토하였다. 실험결과, 안산암과 혼펠스의 경우 시간 경과에 따른 열화현상이 발견되지 않았으나, 블랙셰일은 모암의 일부가 박리되는 현상이 발견되었다. 레드셰일은 직접 폭로 1.5개월 경과 후 층리의 방향에 따라 균열이 발생하기 시작하였으며, 약 4개월 경과 후 잘게 부수어지는 현상이 나타났다. 셰일 골재 치환율에 따른 제조한 콘크리트의 300 cycle 동결융해 반복 후 상대동탄성계수는 Plain에서 97%, Hornfels는 95%로 나타났으며, RS_100의 경우 반복횟수 210 Cycle에서 57%, BS_100의 경우 반복횟수 240 Cycle에서 상대동탄성계수가 54%로 나타나 셰일 골재를 사용한 콘크리트의 동결융해 저항성이 반복횟수 증가에 따라 급격히 감소하는 것으로 나타났다.

• 지질공학
• /
• 제10권2호
• /
• pp.52-74
• /
• 2000

금강유역중 상류는 선캠브리아기의 변성암류가 중.하류는 중생대의 화성암류가 주를 이루고 있다. 이 유역에서의 변성암류는 상대적으로 풍화에 강하고 화성암류는 풍화에 약하기 때문에, 상류는 심하게 만곡된 협곡을 이루고 급경사이고, 중하류로 가면서 점점 하폭은 넓어지면서 완경사를 이루며 서해로 유임된다. 특히 하류지역은 제4기 동안에 수차례의 침식과 퇴적이 반복되었고, 현재는 홍수 퇴적층이 넓게 발달되어 있다. 금강 중.하류유역 산사면에서의 침식현상을 파악하기 위하여, 현장조사와 침식율실험과 함께, GIS기법을 이용하여 소유역별로 침식율을 산정하였다. 그 결과 화강암류 분포 지역의 침식율이 가장 높은 것으로 나타났고, 조사구간 전반에 걸쳐 침식율이 비교적 높은 것으로 나왔다. 원격탐사, 측량 등을 이용하여 금강하류의 최근 11년간의 연도별 화상퇴적물의 변화를 추적한 결과 1994년에 완공된 하구언뚝의 영향으로 인한 뚜렷한 퇴적현상이 관찰되었다. 정밀하상지형도를 작성하여 퇴적율을 구한 결과, 하류에서는 최근 11년동안에 매년 약 5cm씩 퇴적이 일어난 것으로 나타났다. 강경지역에서 HEC-6 모형으로 2004년까지 하상변동을 예측한 결과, 전반적으로 하상이 상승되는 것으로 예측되었다. 공주에서 강경까지의 지역에서 많은 양의 골재채취가 이뤄지고 있음에도 불구하고 강경 하류지역에서 뚜렷한 퇴적경향이 나타나는 것으로 보아 지류유역에서의 활발한 침식현상은 금강의 하상변동에 많은 기여를 하는 것으로 판단된다.

• 한국지형학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.59-72
• /
• 2010

본 연구는 백두산 북부 지역의 현장 조사를 통해 발견된 구조토의 형태적 특징과 구성물질의 특징을 밝히는 것을 목적으로 하고 있다. 백두산 북부 지역의 두 지역, 소천지 남서부 지역과 달문 서사면에서 구조토가 발견되었다. 달문 서사면에서 발견된 구조토는 거력들에 의해 중앙의 미립물질을 둘러싼 분급 형태를 보이고 있으며 전체적으로는 사면의 방향을 따라 계단형의 구조토가 분포하고 있다. 반면 소천지 남서부에 분포하는 구조토는 사면의 방향에 따라 원형, 다각형, 선형 등의 다양한 형태가 발견되고 있다. 이들의 장경 평균은 163cm, 단경 평균은 91cm이다. 개체에 따라 정도의 차이가 있지만 전체적으로 구조토의 표면 구성물질의 입자 크기는 중앙에서 외곽으로 갈수록 커지는 현상을 보이고 있다. 구성 물질의 분포는 실트의 비율이 매우 높아 토양의 동결과 융해 작용에 매우 민감하며 점토 비율이 10% 미만으로 매우 낮아 화학적 풍화보다 기계적 풍화가 우세한 것으로 판단된다. 아울러, 토양단면을 살펴보면 구조토의 내부에서 토양요동현상(Cryoturbation)에 의한 토층의 요동구조(Involution)가 발견되며 지하수의 수위 변동에 따른 산화, 환원작용에 의한 토층의 교란작용이 관찰된다.