• 대한환경공학회지
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• 제31권7호
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• pp.515-520
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• 2009

본 연구에서는 칼럼실험을 이용하여 알루미늄 철 산화물 동시피복모래에서 박테리아(Bacillus subtilis)의 부착에 산화음 이온(질산염, 탄산염, 인산염)이 미치는 영향을 조사하였다. 실험결과, 질산염의 경우 피복모래에서의 박테리아 부착은 질산염 이온의 농도변화와 무관하였다. 질산염의 농도가 변화함에 따라(0.1, 1, 10 mM) 질량회수율은 10.9${\pm}$0.2 %로 일정하였다. 탄산염의 경우 농도가 0.1 mM에서 1 mM로 증가함에 따라 질량회수율이 25.6%에서 39.0%로 증가하였고, 인산염의 경우에도 동일한 농도조건에서 50.9%에서 78.9%로 증가하였다. 이러한 현상은 박테리아 부착에 대한 탄산염과 인산염 이온의 방해효과 때문이었다. 반면, 탄산염/인산염의 농도가 1 mM에서 10 mM로 증가함에 따라 질량회수율이 각각 39.0%에서 23.8%로 78.9%에서 52.6%로 감소하였다. 이러한 현상은 탄산염/인산염의 농도증가에 따라 피복모래표면에 흡착되지 않고 수용액상에 존재하는 탄산염이나 인산염 이온이 이온강도를 증가시킴으로써 일어나는 박테리아 부착에 대한 증진효과 때문이었다. 본 실험조건에서 피복모래에서의 박테리아 부착에 미치는 영향은 인산염, 탄산염, 그리고 질산염 중, 인산염이 가장 큰 것으로 나타났다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제26권2호
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• pp.364-372
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• 2016

Sand tubules, made up of sand grains cemented by microbe-induced calcium carbonate precipitation, have been found in China's Ningxia Province. Sand tubules grow like a tree's roots about 40-60 cm below the surface. The properties of sand tubules and their bacterial community were examined. X-Ray diffraction analysis revealed that the sand tubules were associated with crystalline calcite. Scanning electron microscopy showed that the crystalline solid had a lamellar structure and lacked the presence of cells, suggesting that no bacteria acted as nucleation sites, nor that the crystalline solid was formed by the aggregation of bacteria. Denaturing gradient gel electrophoresis analysis showed 11 of the 12 detectable bands were uncultured bacteria by BLAST analysis in the GenBank database, and the rest were closely related to Paenibacillus sp. (100% identity). By cultivation techniques, the only strain isolated from the sand tubule was suggested to be related to Paenibacillus sp.; no archaea were found. Furthermore, Paenibacillus sp. was demonstrated to induce calcium carbonate precipitation in vitro.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.57-68
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• 2014

본 연구에서는 화산섬 제주의 해안지역에 산발적으로 분포하고 있는 모래들을 성인에 따라 세 개의 그룹으로 분류(규산염모래, 탄산염모래, 혼재된 모래)하여 그 특성을 정리하였다. 기본물성은 일반적인 모래의 비중에 비해 규산염모래는 다소 높고 탄산염모래는 낮은 값들을 포함하여 넓게 분포하며 전체적으로 비교적 입경이 큰 탄산염광물이 혼재되어 있어 분급이 불량하고 균등계수가 낮다. 구성성분에 따른 압축강도와의 관계는 규산염성분은 압축강도와 양의 상관을 보이고 탄산염성분은 음의 상관을 보여 서로 상반되는 경향을 보인다. 두성분의 비가 1:1을 기준으로 탄산염성분비가 작아지는 지역의 모래는 건설용 잔골재로 활용이 가능할 것으로 추정된다. 탄성계수 산정 시 압축강도의 2제곱근(ACI 308)과 3제곱근(KCI 2012)을 비교하기 위해 탄성계수를 무차원하여 검토하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제29권1호
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• pp.79-90
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• 2022

Soybean-urease induced carbonate precipitation (EICP), as an alternative to microbially induced carbonate precipitation (MICP), was employed for soil improvement. Meanwhile, soluble calcium produced from industrial waste carbide slag powder (CSP) via the acid dissolution method was used for the EICP process. The ratio of CSP to the acetic acid solution was optimized to obtain a desirable calcium concentration with an appropriate pH. The calcium solution was then used for the sand columns test, and the engineering properties of the EICP-treated sand, including unconfined compressive strength, permeability, and calcium carbonate content, were evaluated. Results showed that the properties of the biocemented sand using the CSP derived calcium solution were comparable to those using the reagent grade CaCl₂. Scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) analyses revealed that spherical vaterite crystals were mainly formed when the CSP-derived calcium solution was used. In contrast, spherical calcite crystals were primarily formed as the reagent grade CaCl₂ was used. This study highlighted that it was effective and sustainable to use soluble calcium produced from CSP for the EICP process.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.67-75
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• 2012

본 연구에서는 식물추출액을 이용하여 모래 입자 사이에 친환경적으로 탄산칼슘을 석출시켜 모래 고결을 유발하고자 하였다. 식물추출액에는 고결유발 미생물(예: $Sporosarcina$ $pasteurii$)과 같이 요소를 탄산이온과 암모늄이온으로 분해하는 우레아제 성분이 포함되어 있다. 분해된 탄산이온과 용액 속에 녹아 있는 칼슘이온이 결합하여 탄산칼슘을 석출시키는 원리를 이용하여 모래의 고결을 유도하였다. 깨끗한 낙동강모래에 식물추출액과 요소 그리고 칼슘원(염화칼슘 또는 수산화칼슘)을 혼합한 용액을 섞어서 비빈 다음 다짐방법으로 공시체를 제작하였다. 요소의 농도를 세 종류로 달리하였으며, 제작된 공시체를 실내($18^{\circ}C$)에서 3일 동안 양생시킨 다음 일축압축시험과 SEM 및 XRD분석을 실시하여 사질토의 고결 정도를 연구하였다. 칼슘원에 관계없이 요소의 농도가 높을수록 탄산칼슘이 더 많이 침전되어 일축압축강도는 식물추출액을 사용하지 않은 경우보다 최대 10배까지 증가하는 경향을 보였다. 염화칼슘을 사용한 공시체가 수산화칼슘을 사용한 경우보다 더 높은 강도를 나타내었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권5호
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• pp.429-438
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• 2019

Microbially induced carbonate precipitation (MICP) is an innovative soil improvement approach utilizing metabolic activity of microbes to hydrolyze urea. In this paper, the shear response and the erodibility of MICP-treated sand under axial compression and submerged impinging jet were evaluated at a low confining stress range. Loose, poorly graded silica sand was used in testing. Specimens were cemented at low confining stresses until target shear wave velocities were achieved. Results indicated that the erodibility parameters of cemented specimens showed an increase in the critical shear stress by up to three orders of magnitude, while the erodibility coefficient decreased by up to four orders of magnitude. Such a trend was observed to be dependent on the level of cementation. The treated sand showed dilative behavior while the untreated sands showed contractive behavior. The shear modulus as a function of strain level, based on monitored shear wave velocity, indicated mineral debonding may commence at 0.05% axial strain. The peak strength was enhanced in terms of emerging cohesion parameter based on utilizing the Mohr-Coulomb failure criteria.

• 지질공학
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• 제23권3호
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• pp.247-256
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• 2013

중동지역의 Sabkha층 탄산질 모래는 낮은 전단강도를 나타내며, 입자파쇄시 내부공극의 외부노출로 인한 즉시침하와 파쇄입자의 재배열로 인한 시간 의존적 이차침하가 발생된다. 현장 대형기초에 의한 Sabkha층의 침하특성을 분석하기 위하여 Hydrotest를 수행하였고, 실내시험 결과와 비교하였다. 삼축압축시험 결과 일차입자파쇄의 정도에 따라 Sabkha층 GL-1.5 m에서 Strain-hardening, GL-7.0 m에서 Strain-perfect, GL-7.5 m에서 Strain-softening 형태의 응력-변형 거동이 나타났다. 일반적으로 전반전단파괴는 입자가 조밀하고 지반의 강도가 큰 경우 발생하나 Sabkha층 탄산질 모래에서는 Strain-softening 거동 발생시 Strain-hardening과 Strain-perfect 거동에 비하여 오히려 입자파쇄 강도가 작아지는 현상이 발생하였다. 이러한 응력-변형 특성은 상대밀도 증가시 전단강도가 증가하는 석영질 모래의 특성과는 상이한 것이다. 현장 Hydrotest시 입자파쇄의 영향으로 간극수압 소산 후에도 지속적인 이차압축침하가 발생되었으며, 입자파쇄응력이 상대적으로 작고 Strain-softening 거동, 혹은 Strain-perfect 거동을 나타낸 하부 Sabkha층의 입자파쇄가 기초침하에 지배적인 영향을 미친 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.103-114
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• 2007

제주도 해안지역에 분포하고 있는 모래는 화산암류가 풍화되어 형성된 모래와 조개 등의 어패류가 풍화되어 탄산염 $(CaCO_3)$ 함유량이 많은 모래, 그리고 이들 두 가지 특징이 혼재한 모래로 분류할 수 있었다. 분류된 모래들 중 삼양, 김녕, 제주외항 지역의 모래에 압축 특성을 알고자 압축시험을 수행한 결과, 삼양인 경우 초기압축이 다른 모래에 비해 큰 것으로 나타났으며 김녕, 제주외항 모래인 경우 초기압축외의 추가적인 압축도 상당히 발생하였으며, 이는 압축시험 전·후의 모래의 입도분포 분석 결과 입자의 파쇄와 재배열에 의한 것으로 나타났다. 또한 현재 제주외항 항만시설 축조공사에 따른 지반의 침하특성을 분석한 결과 초기 압축 외에도 모래의 파쇄성과 재배열에 의해 상당시간동안 압축이 일어난 것을 알 수 있으며, 파쇄성과 재배열이 고려되지 않은 기존 탄성침하량 산정법을 이용한 침하량과 기존의 침하시간 산정 시 과소평가 될 우려가 있는 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제24권1호
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• pp.23-38
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• 2014

아랍에미리트연합(UAE)의 Ruwais지역 Sabkha층 탄산질 모래는 석영질 모래와는 구성성분이 다르며 낮은 외부하중에서 쉽게 입자파쇄가 발생한다. 이러한 지반은 상부하중으로 인한 입자파쇄를 유발하여 추가 침하가 발생하며 전단강도가 감소하게 된다. 이러한 문제에 대한 구체적인 연구를 위하여 표준압밀시험과 삼축압축시험을 수행하여 탄산질 입자의 파쇄에 대한 다양한 공학적 특성을 분석하고자 하였다. 그 결과 탄산질 모래는 선행입자파쇄 정도에 따라서 파괴시 전단 응력의 크기가 다르게 나타났다. 즉, 응력경로를 나타내는 p-q 다이어그램에서 p' > p인 경우가 발생하였으며, 이때 내부 공극이 외부로 노출되어 음(-)의 간극 수압이 발생되었다. 또한, 입자파쇄로 인하여 증가하던 q값이 감소하였다. 삼축압축시험결과 탄산질 모래의 선행입자파쇄 정도에 따라서 압축시 발생되는 간극수압의 형태가 다르게 나타나 Sabkha층 탄산질 모래의 입자파쇄시 나타나는 다양한 거동특성을 알 수 있다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.1-9
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• 2015

본 연구에서는 미생물 반응으로 생성된 탄산칼슘을 분말로 제작하여 연약지반(모래)의 강도 증진 효과를 확인하고자 하였다. 미생물반응으로 생성된 탄산칼슘의 고결화 효과를 분석하기 위해 6가지 case(무처리, 탄산칼슘, 시멘트, 탄산칼슘+시멘트(1:9, 3:7, 5:5))를 모래 중량비에 따라 고결제를 달리(4%, 8%)하여 양생후(7일, 28일) 실험을 하였다. 또한 현장여건과 비슷한 조건의 실험을 하기 위해서 중량비에 따라 세립분(0%, 5%, 15%)를 추가하여 $D5cm{\times}H10cm$ 공시체로 성형한 후 일축압축강도를 측정하였다. 그 결과, 중량비와 양생일이 증가할수록 탄산칼슘, 시멘트, 탄산칼슘+시멘트 모두 강도가 증가하는 경향을 확인하였다. 또한 시멘트 강도 대비 중량비 1:9, 3:7, 5:5의 탄산칼슘+시멘트 강도를 비교한 결과 각각 93.5~95.8%, 82.5%, 65.2~70.6%로 나타났다.