• 한국지반공학회논문집
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• 제23권7호
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• pp.57-64
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• 2007

본 연구는 지반의 회전굴착에 필요한 굴착 토크(torque)를 회전 오거 구동에 소요되는 전기에너지를 활용하여 예측할 수 있는 방법을 제시한다. 지반회전굴착은 선굴착 말뚝 시공, 연약지반 개량을 위한 소일-시멘트 그라우팅(soil-cement grouting), 사전 지반조사 등 지반공학 분야에 흔히 사용되고 있다. 오거를 통한 회전굴착에 소요되는 전기에너지와 회전 토크의 상호 관계를 이해하기 위하여 소형 실내 실험기기를 제작하고 파일럿(pilot)실험을 수행하였다. 실험기기는 직경 $D=5{\sim}10mm$의 일반 드릴 비트를 회전하여 CBR몰드에 다짐 제작된 토사공시체를 굴착할 수 있도록 설계되었다. 드릴 비트는 감속기어를 통하여 19RPM의 정격 속도로 회전하며, 구동 모터는 25Watt 용량의 교류 유도 전동기이다. 드릴 비트로 공시체를 회전 절삭하며 구동 모터에 소요되는 전류의 증가량과 실제 비트에 작용하는 토크(torque)를 측정하였고, 선형 회귀분석을 통하여 전류 증가량과 토르크 증가량의 상호관계를 파악하였다. 구하여진 회귀분석 결과를 활용하여 굴착시 소요되는 전류 증가량으로부터 굴착토크를 예측하여 계측된 토크값과 비교하였다. 비교로부터 굴착에 소요되는 전기력을 활용하여 굴착토크를 예측할 수 있다는 결론을 얻었으며, 이로부터는 굴착 전기력의 분석을 통해 지반의 전단강도 특성을 예측할 수 있음을 증명하고자 하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제10권5호
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• pp.1143-1179
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• 2016

Offshore wind turbines are considered as a fundamental part to develop substantial, alternative energy sources. In this highly flexible structures, monopiles are usually used as support foundations. Since the monopiles are large diameter (3.5 to 7 m) deep foundations, they result in extremely stiff short monopiles where the slenderness (length to diameter) may range between 5 and 10. Consequently, their elastic deformation patterns under lateral loading differ from those of small diameter monopiles usually employed for supporting structures in offshore oil and gas industry. For this reason, design recommendations (API and DNV) are not appropriate for designing foundations for offshore wind turbine structures as they have been established on the basis of full-scale load tests on long, slender and flexible piles. Furthermore, as these facilities are very sensitive to rotations and dynamic changes in the soil-pile system, the accurate prediction of monopile head displacement and rotation constitutes a design criterion of paramount importance. In this paper, the Fourier Series Aided Finite Element Method (FSAFEM) is employed for the determination of static impedance functions of monopiles for OWT subjected to horizontal force and/or to an overturning moment, where a non-homogeneous soil profile has been considered. On the basis of an extensive parametric study, and in order to address the problem of head stiffness of short monopiles, approximate analytical formulae are obtained for lateral stiffness $K_L$, rotational stiffness $K_R$ and cross coupling stiffness $K_{LR}$ for both rough and smooth interfaces. Theses expressions which depend only on the values of the monopile slenderness $L/D_p$ rather than the relative soil/monopile rigidity $E_p/E_s$ usually found in the offshore platforms designing codes (DNV code for example) have been incorporated in the expressions of the OWT natural frequency of four wind farm sites. Excellent agreement has been found between the computed and the measured natural frequencies.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.75-83
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• 2011

일반적인 불포화지반의 거동뿐만 아니라, 열과 관련된 분야, 지반환경 분야 등 다양한 분야에서 불포화 다공질 재료의 열적-수리적-역학적으로 결합된 문제들이 대두되면서 이러한 문제들을 해석하기 위한 수치도구 개발의 필요성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 거시적 접근법(macroscopic approach)에 근거하여 불포화지반에 대한 열-수리-역학거동의 수식화를 하였다. 흙, 물, 공기에 대한 질량보존의 법칙, 에너지 보존법칙, 그리고 하중평형 조건식으로부터 결합된(coupled) 4개의 지배방정식을 유도하였다. Galerkin 간략화와 시간적분으로부터 주 변수인 변위(u), 가스압($P_g$), 유체압($P_1$), 온도(T)를 Newton의 반복과정을 이용하여 구하는 유한요소 프로그램(FEM)을 작성하였다. 개발된 프로그램을 이용하여 다공질재료에서 2상 흐름 문제 중 일차원 배수실험(u-$P_g-P_1$), 온도 압밀(u-$P_1$-T), 그리고 지표면 온도변화에 의한 말뚝의 주변지반에 대한 영향(u-$P_1$-T)에 대하여 수치해석을 수행하고 논의하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제20권1호
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• pp.75-86
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• 2020

This study aims to simulate the stabilization process of fibrous peat samples using end-bearing Cement Deep Mixing (CDM) columns by three area improvement ratios of 13.1% (TS-2), 19.6% (TS-3) and 26.2% (TS-3). It also focuses on the determination of approximate stress distribution between CDM columns and untreated fibrous peat soil. First, fibrous peat samples were mechanically stabilized using CDM columns of different area improvement ratio. Further, the ultimate bearing capacity of a rectangular foundation rested on the stabilized peat was calculated in stress-controlled condition. Then, this process was simulated via a FEM-based model using Plaxis 3-D foundation and the numerical modelling results were compared with experimental findings. In the numerical modelling stage, the behaviour of fibrous peat was simulated based on hardening soil (HS) model and Mohr-Coulomb (MC) model, while embedded pile element was utilized for CDM columns. The results indicated that in case of untreated peat HS model could predict the behaviour of fibrous peat better than MC model. The comparison between experimental and numerical investigations showed that the stress distribution between soil (S) and CDM columns (C) were 81%C-19%S (TS-2), 83%C-17%S (TS-3) and 89%C-11%S (TS-4), respectively. This implies that when the area improvement ratio is increased, the share of the CDM columns from final load was increased. Finally, the calculated bearing capacity factors were compared with results on the account of empirical design methods.

• 유기물자원화
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• 제3권1호
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• pp.3-11
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• 1995

음식물찌꺼기를 $1.1m^3$ 규모로 퇴적하여 강제 송풍방식으로 80일 이상 호기적 퇴비화를 실시하였으며, 퇴비화기간 동안 몇가지 이화학적인 특성을 조사하였다. 음식물찌꺼기의 퇴비화 과정중 색도 및 탄질율의 변화를 분석한 결과, 음식물찌꺼기의 유기성 물질들은 신속하게 분해되어 약 30일이면 안정화에 도달하는 것으로 보인다. 그러나 pH는 40일 이후에 중성범위에서 안정화되고, 원형여지크로마토그램은 45일 이후에 특정적인 변화가 나타났으며, EC값은 50일이 경과한 후 안정화에 도달하는 것으로 평가되었다. 이러한 결과들은 음식물찌꺼기를 이용한 퇴비의 안정화 평가를 위해서는 몇가지 이화학적인 특성을 종합적으로 고려해야 함을 의미하는 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제17권5호
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• pp.58-63
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• 2013

환경 친화적 에너지로 고려되는 LNG(Liquefied Natural Gas)는 그 수요량이 계속 증가하고 있으며, 이에 따라 LNG를 저장하는 LNG저장탱크에 관한 다양한 연구도 활발히 진행되고 있다. 실제 LNG저장탱크의 지진력 산정시 구조물과 지반의 상호작용을 구현하기 위해서는 내부탱크, 외부탱크, 파일 그리고 지반을 함께 모델링하여 유한요소해석을 수행하여야 한다. 따라서 본 연구는 EN 1998-4(European Standard)에 채택되어 있는 Malhotra 방법을 적용하여 세 가지의 내부탱크 모델에 대한 연구를 수행하였으며, 이를 수계산 결과와 비교 분석함으로써 EN코드에 가장 적합한 내부탱크 모델을 구축하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.25-33
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• 2010

연직 슬릿 유공벽에서의 정합조건에는 투수 매개변수가 포함되는데, 보통 투수 매개변수는 두 가지 방법으로 계산이 가능하다. 하나는 투수 매개변수를 유공벽에서의 에너지 소산 계수와 제트의 길이로 나타내는 방법으로서, 관련된 모든 변수를 알고 있다는 점에서 장점을 가지고 있으나, 장파의 영역에서 옳지 않은 결과를 초래하는 단점이 있다. 다른 하나는 투수 매개변수를 마찰계수와 관성계수로 나타내는 방법으로서, 단파부터 장파까지 모든 영역에서 올바른 결과를 나타내지만, 반사계수, 투과계수 등에 대한 관측치와 계산치 사이의 최적적합에 기초하여 마찰계수를 결정해야 한다는 단점이 있다. 본 논문에서는 유공벽의 유공율 및 두께, 수심 등 기지의 변수로 마찰계수에 대한 경험식을 제시하였다. 이렇게 함으로써 최적적합 과정을 거치지 않고 마찰계수를 직접 산정할 수 있도록 한다. 경험식을 구하기 위하여 수리실험을 실시하였으며, 다른 연구자들의 결과를 함께 사용하여 경험식을 제시하였다. 제시된 공식을 이용하여 상부는 커튼월이고 하부는 연직 슬릿 유공벽으로 되어 있는 커튼월-파일 방파제의 반사계수 및 투과계수를 계산하였다. 실험치와 계산치가 잘 일치함을 보임으로써 제시한 경험식의 적합성을 검증하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제48권1호
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• pp.274-284
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• 2016

Purpose: The purpose of this work is to describe the spectrometric analysis of gaseous cloud formation over reactor mixed uranium-and-plutonium (UP) fuel $(U_{0.8}Pu_{0.2})O_2$ samples heated to a temperature $>2,000^{\circ}C$, and thus forecast and evaluate radiation hazards threatening humans who cope with the consequences of any accident at a fission reactor loaded by UP mixed oxide $(U_{0.8}Pu_{0.2})O_2$, such as a mixture of 80% U and 20% Pu in weight. Materials and methods: The UP nuclear fuel samples were heated up to a temperature of over $2,000^{\circ}C$ in a suitable assembly (apparatus) at out-of-pile experiments' implementation, the experimental in-depth study of metabolism of active materials in living organisms by means of artificial irradiation of pigs by plutonium. Spectrometric measurements were carried out on the different exposed organs and tissues of pigs for the further estimation of human internal exposure by nuclear materials released from the core of a fission reactor fueled with UP mixed oxide. Results: The main results of the research described are the following: (1) following the research on the influence of mixed fuel fission products (radioactive isotopes being formed during reactor operation as a result of nuclear decay of elements included into the fuel composition) on living organisms, the authors determined the quantities of plutonium dioxide ($PuO_2$) that penetrated into blood and lay in the pulmonary region, liver, skeleton and other tissues; and (2) experiments confirmed that the output speed of plutonium out of the basic precipitation locations is very small. On the strength of the experimental evidence, the authors suggest that the biological output of plutonium can be disregarded in the process of evaluation of the internal irradiation doses.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회 3차
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• pp.72-77
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• 2010

The Incheon Bridge, which was opened to the traffic in October 2009, is an 18.4 km long sea-crossing bridge connecting the Incheon International Airport with the expressway networks around the Seoul metropolitan area by way of Songdo District of Incheon City. This bridge is an integration of several special featured bridges and the major part of the bridge consists of cable-stayed spans. This marine cable-stayed bridge has a main span of 800 m wide to cross the vessel navigation channel in and out of the Incheon Port. In waterways where ship collision is anticipated, bridges shall be designed to resist ship impact forces, and/or, adequately protected by ship impact protection (SIP) systems. For the Incheon Bridge, large diameter circular dolphins as SIP were made at 44 locations of the both side of the main span around the piers of the cable-stayed bridge span. This world's largest dolphin-type SIP system protects the bridge against the collision with 100,000 DWT tanker navigating the channel with speed of 10 knots. Diameter of the dolphin is up to 25 m. Vessel collision risk was assessed by probability based analysis with AASHTO Method-II. The annual frequency of bridge collapse through the risk analysis for 71,370 cases of the impact scenario was less than $0.5{\times}10^{-4}$ and satisfies design requirements. The dolphin is the circular sheet pile structure filled with crushed rock and closed at the top with a robust concrete cap. The structural design was performed with numerical analyses of which constitutional model was verified by the physical model experiment using the geo-centrifugal testing equipment. 3D non-linear finite element models were used to analyze the structural response and energy-dissipating capability of dolphins which were deeply embedded in the seabed. The dolphin structure secures external stability and internal stability for ordinary loads such as wave and current pressure. Considering failure mechanism, stability assessment was performed for the strength limit state and service limit state of the dolphins. The friction angle of the crushed stone as a filling material was reduced to $38^{\circ}$ considering the possibility of contracting behavior as the impact.