• 지구물리와물리탐사
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• 제21권4호
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• pp.220-230
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• 2018

상온 환경에서 PEDB (Portable Electronic Divided Bar) 시스템을 이용하여 암석의 열전도도를 측정할 경우 실내온도 변화에 영향을 받는다. 따라서 온도와 습도를 일정하게 조절할 수 있는 항온항습기 내에서 열전도도를 측정하면 상온 환경에서 측정할 때의 단점을 보완할 수 있다. 이 연구에서는 항온항습 상태에서 열전도도를 측정할 수 있는 시스템을 구축하여, 울릉도의 GH3, GH4 시추공에서 채취된 45개 시편에 대해 항온항습기 내에서 건조 및 수포화 열전도도를 측정하고 그 특성을 살펴보았다. 또한, 16개 시편에 대해 밀도 및 유효공극률을 측정하여 열전도도와의 상관관계를 분석하였다. 열전도도와 유효공극률 및 밀도의 상관성 분석결과, 수포화 시료보다는 건조시료에서 보다 높은 상관성을 보였으며, 특히 "수포화/건조 열전도도비"는 유효공극률과 매우 높은 상관성($R^2=0.90$)을 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.17-33
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• 2022

본 연구는 지하수 유무에 따른 지진시 풍화지반에 근입된 단말뚝의 동적 거동을 분석하기 위해 수치해석을 수행하였다. 3차원 유한차분해석 프로그램을 사용하여 지하수 및 지반 조건에 따라 동적 수치해석을 수행하였으며, 풍화지반의 물성은 현장에서 채취한 흙의 물성시험을 통해 해석에 적용하였다. 건조한 지반 및 포화된 지반은 Mohr-Coulomb, Finn model을 각각 적용하여 모델링하였고, 각각의 모델링은 원심모형실험 결과와 검증을 수행하였다. 해석결과, 전반적으로 지하수위가 존재하는 경우가 건조한 경우보다 더 큰 말뚝의 수평변형을 나타냈으며, 깊은 심도에서부터 그 차이가 크게 발생하는 것으로 확인되었다. 이는 포화지반에 지진이 발생하게 되면 과잉간극수압의 발생으로 인해 지반 구속압이 감소하게 되는 현상에 지배되는 것으로 확인되었다. 또한, 지반에 근입된 말뚝의 영향으로 인근 지반에서의 전단변형률이 작게 발생하고, 과잉간극수압은 말뚝과 멀리 떨어진 지반에 비해 작게 증가하는 경향을 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권7호
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• pp.29-40
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• 2020

본 연구는 제주도 현무암의 함수상태가 역학적 특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 다양한 실내시험을 수행하였다. 시험편은 제주 북서부의 상가리와 어음리에서 채취한 현무암으로 각각 20개씩 제작하였다. 시험은 포화 및 건조상태로 구별하여 진행하였으며, 이를 바탕으로 함수상태에 따른 물성 및 역학적 특성간의 관계를 고찰하였다. 기존 연구결과들과 함께 분석한 결과, 포화상태의 경우 건조상태보다 일축압축강도, 압열인장강도 및 탄성계수가 비슷한 비율로 감소함을 알 수 있었다. 또한 압열인장강도와 일축압축강도는 선형비례관계에 있으며, 함수상태는 이 관계에 큰 영향을 주지 않았다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권5호
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• pp.1511-1518
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• 2021

In most countries, the thermal criteria for the engineered barrier system (EBS) is set to below 100 ℃ due to the possible illitization in the buffer, which will likely be detrimental to the performance and safety of the repository. On the other hand, if the thermal criteria for the EBS increases, the disposal density and the cost-effectiveness for the high-level radioactive wastes will dramatically increase. Thus, fundamentals on the thermal behavior of the buffer under the elevated temperatures is of crucial importance. Yet, the behaviors at the elevated temperatures of the bentonite under groundwater-saturated conditions have not been reported to-date. Here, we have developed an in-situ synchrotron-based method for the thermal behavior study of the buffer under the elevated temperatures (25-250 ℃), investigated dspacings of the montmorillonite in the Korean bentonite (i.e., Ca-type) at dry and KURT (KAERI Underground Research Tunnel) groundwater-saturated conditions (KJ-ii-dry and KJ-ii-wet), and compared the behaviors with that of MX-80 (i.e., Na-type, MX-80-wet). The hydration states analyzed show tri-, bi-, and mono-hydrated at 25, 120, and 250 ℃, respectively for KJ-ii-wet, whereas tri-, mono-, and de-hydrated at 25, 150, and 250 ℃, respectively for MX-80-wet. The Korean bentonite starts losing the interlayered water at lower temperatures; however, holds them better at higher temperatures as compared with MX-80.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권10호
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• pp.41-48
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• 2022

전단파 속도를 기반으로 포화 지반의 최대 전단탄성계수를 산정하는데 이용되는 매질의 밀도가 명확하지 않아 이를 결정하고자 검증식을 구성하고, 시나리오를 수립하여 실내 실험결과와 비교하였다. 매질의 밀도는 포화, 습윤, 건조, 수중 밀도 조건으로 가정하였고, 각 경우별 건조지반 전단파속도 대비 포화지반 전단파속도의 비를 산정하였다. 포화 밀도 가정시 전단파속도 비는 공진주 실험 결과에 의한 전단파속도 비와 일치하였고, 습윤 밀도 가정시에는 벤더엘리먼트 실험 결과에 의한 값과 일치하였다. 이는 특성 주파수를 경계로 흙입자와 유체의 거동을 정의하는 Biot(1956)의 이론과 일치하는 결과이며, 일반적으로 고려되는 지진의 주파수 범위를 고려한다면 포화 지반에서는 포화 밀도를 적용하는 것이 타당할 것으로 사료된다.

• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제19권2호
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• pp.197-215
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• 2015

Modeling water flow in variably saturated, porous media is important in many branches of science and engineering. Highly nonlinear relationships between water content and hydraulic conductivity and soil-water pressure result in very steep wetting fronts causing numerical problems. These include poor efficiency when modeling water infiltration into very dry porous media, and numerical oscillation near a steep wetting front. A one-dimensional finite element formulation is developed for the numerical simulation of variably saturated flow systems. First order backward Euler implicit and second order Crank-Nicolson time discretization schemes are adopted as a solution strategy in this formulation based on Picard and Newton iterative techniques. Five examples are used to investigate the numerical performance of two approaches and the different factors are highlighted that can affect their convergence and efficiency. The first test case deals with sharp moisture front that infiltrates into the soil column. It shows the capability of providing a mass-conservative behavior. Saturated conditions are not developed in the second test case. Involving of dry initial condition and steep wetting front are the main numerical complexity of the third test example. Fourth test case is a rapid infiltration of water from the surface, followed by a period of redistribution of the water due to the dynamic boundary condition. The last one-dimensional test case involves flow into a layered soil with variable initial conditions. The numerical results indicate that the Crank-Nicolson scheme is inefficient compared to fully implicit backward Euler scheme for the layered soil problem but offers same accuracy for the other homogeneous soil cases.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제19권2호
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• pp.179-185
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• 1991

We examined optimum culture conditions of Rhodopseudomonas sphaeroides B5 for effective utilization of substrate and sunlight for hydrogen production. The optimum concentration range of DL-lactate as electron donor for hydrogen production by resting cells was from 5 to 50mM, and optimun CN ratio (lactate/glutamat) for maintenence of hydrogen production activity by growing cultures was from 5 to 6. Hydrogen production by the cultures of low cell density (0.36mg/ml dry cells) was saturated with 10 Klux light intensity. Under constant illumination of 50Klux which was set up as the average medium value of annual variation of sunlight intensity, hydrogen production with various cell densities in the culture resulted in highest production rate (132${\mu}$l/hr/mg dry cells) up to 0.64mg/ml dry cells. However, the amount of total hydrogen production was saturated with cell density of 2.1mg/ml dry cells. In addition to these, the optimum inner thickness pervious to light of the culture vessel for hydrogen production which was measured under sunlight was 5 cm.

• 지구물리와물리탐사
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• 제18권3호
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• pp.105-114
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• 2015

상온 상습 환경에서 수포화 암석코어의 전기비저항을 장시간 모니터링 할 수 있는 장치를 구현하였다. 양쪽 금속망 전극에 덧댄 종이필터와 암석코어를 감싼 열수축튜브의 상부 중앙 외피면에 3-채널 펌프로 물을 충분히 공급하면서 전기저항을 측정하면 암석코어의 수포화 상태를 유지하면서 일주일 이상 전기비저항을 모니터링 할 수 있다. 이 장치를 이용하여 흑운모 편마암, 안산암질 응회암, 셰일의 3종류 암석코어의 수포화 전기저항을 9일간 모니터링 한 결과 다음과 같은 2가지 가설을 제시할 수 있었다. 즉, 전기비저항 온도계수의 수렴 속도는 열물성과 관련이 있을 것이라는 것과 건조 저항을 수포화 때의 평균 저항으로 나눈 건조/수포화 저항비는 유효공극률과 상관될 것이라는 것이다. 실제로, 3가지 암석의 건조/수포화 저항비는 각각 48, 705, 2로 나타났고 이때 각각의 유효공극률은 3.7%, 3.3%, 13.0%이었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제7권1호
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• pp.25-32
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• 2004

We have carried out laboratory measurements of P-wave velocity and deformation strain during $CO_2$ injection into a porous sandstone sample, in dry and water-saturated conditions. The rock sample was cylindrical, with the axis normal to the bedding plane, and fluid injection was performed from one end. Using a piezoelectric transducer array system, we mapped fluid movement during injection of distilled water into dry sandstone, and of gaseous, liquid, and supercritical $CO_2$ into a water-saturated sample. The velocity changes caused by water injection ranged from $5.61\;to\;7.52\%$. The velocity changes caused by $CO_2$ injection are typically about $-6\%$, and about $-10\%$ for injection of supercritical $CO_2$, Such changes in velocity show that the seismic method may be useful in mapping $CO_2$ movement in the subsurface. Strain normal to the bedding plane was greater than strain parallel to the bedding plane during $CO_2$ injection; injection of supercritical $CO_2$ showed a particularly strong effect. Strain changes suggest the possibility of monitoring rock mass deformation by using borehole tiltmeters at geological sequestration sites. We also found differences associated with $CO_2$ phases in velocity and strain changes during injection.

• 터널과지하공간
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• 제30권3호
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• pp.256-269
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• 2020

본 연구의 목적은 KURT 화강암 시료의 포화유무에 따른 균열손상 기준과 파괴인성의 변화를 측정하는 것이다. 이를 위하여 일축압축시험을 이용한 소성체적변형률을 통해 KURT 화강암의 균열손상 기준을 도출하였다. 또한 암석의 파괴인성을 보다 신뢰성 있게 측정하기 위해 암석의 비선형적 변형에 대한 보정(Level II Method; ISRM, 1988) 을 통해 포화유무에 따른 KURT 화강암의 수정 파괴인성(corrected fracture toughness)을 측정하였다. 시험결과 건조시료의 평균 균열개시 응력(σ_ci)과 균열손상 응력(σ_cd)은 91.1 MPa과 128.7 MPa이었으며, 포화시료의 평균 균열개시 응력(σ_ci)과 균열손상 응력(σ_cd)은 58.2 MPa과 68.2 MPa이었다. 건조시료에 비해 포화시료의 균열개시 응력은 36% 감소하였으며 균열손상 응력은 건조시료 대비 47%나 감소되는 결과를 나타내었다. 균열손상 응력(σ_cd)이 상대적으로 더욱 감소하였음을 감안할 때 시료의 포화로 인해 더 낮은 응력조건에서 구조물에 대한 손상이 쉽게 발생할 수 있음을 알 수 있다. KURT 화강암의 비선형성을 고려한 수정 파괴인성은 0.811 MPa·m^0.5이었으며 포화시료의 수정 파괴인성은 0.620 MPa·m^0.5이었다. 즉 암석의 비선형성을 고려함으로써 파괴인성의 증가를 확인할 수 있었으며, 암석의 포화시 수정 파괴인성은 24% 감소하였다. 따라서 지하수 포화로 인해 암석 내 균열의 생성과 진전에 대한 저항성이 감소함을 알 수 있다.