• 한국지반공학회논문집
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• 제29권8호
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• pp.65-73
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• 2013

지중 열교환 시스템은 지속적인 에너지 효율의 개선으로 공간 냉난방을 위한 친환경적 에너지 기술로 주목받고 있다. 지중에 매설된 파이프는 내부 유체 순환을 통하여 인접한 지반과 열적 상호작용으로부터 직접적인 열에너지 교환을 수행한다. 하지만, 파이프의 수치모델링에서 열-수리가 연관된 난류해석과 파이프의 긴 세장비에 의한 메쉬사이즈의 부적합성은 열교환 시스템의 적절한 수치해석을 어렵게 하고 있다. 본 논문에서는 파이프 내부 유체흐름에 대한 에너지 보존의 법칙을 적용하여 지배방정식을 유도하였으며, Galerkin수식화와 시간적분을 통하여 열-수리 연동일차원 파이프 요소를 개발하였다. 그리고 제안된 파이프 요소를 기 개발된 다공질 재료를 위한 열-수리-역학(Thermo-Hydro-Mechanical) 해석을 위한 유한요소 프로그램과 결합하였다. 개발된 요소를 이용한 수치해석 결과는 열응답 시험(Thermal Response Test) 결과로부터 주위지반의 유효 열전도도를 평가하기 위하여 사용하는 선형 열원 모델이 인접 파이프간의 열적상호작용과 파이프의 단부효과에 의하여 지반의 열전도도를 과다 평가하는 것으로 보여주었다. 따라서 열응답 시험 해석 결과에 대한 역해석을 적용하여 최적의 수렴성을 보여주는 변환행렬을 제시하였다.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권10호
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• pp.57-71
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• 2020

본 연구에서는 2017년 11월 15일 포항지진 시 액상화 위험도가 높았던 5개소의 부지에 대해 액상화 가능성을 재분석하였다. 액상화 지진 하중은 포항 지진파를 지반예측운동방정식(Ground motion prediction equation, GMPE)로 산정한 응답스펙트럼에 보정한 결과를 입력 지진파로 사용하였다. 지반의 액상화 저항력은 현장 시험 중 표준관입시험(Standard Penetration Test, SPT)과 콘관입시험(Cone penetration test, CPT)을 통해 결정되었다. 한편, 액상화 발생 가능성은 지반 액상화 지수(LPI)를 통해 정량화되었으며 이를 기존 연구 결과와 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권12호
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• pp.45-58
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• 2017

최근 들어 시설물별 내진설계기준이 성능기반 내진설계로 전환됨에 따라, 신뢰성있는 비선형 응답이력해석(Response-history analysis, RHA)에 대한 요구가 높아지고 있다. 그러나, 부지응답해석 분야에 있어서는 1970년대 이후 등가선형 해석이 표준절차로 자리잡고 있음에 따라, 이를 대체하기 위해서는 비선형 응답이력해석의 신뢰성이 확보되어야 한다. 본 논문에서는 1989년 미국 Loma Prieta 지진기록을 바탕으로 다층지반에 대해서 비선형 RHA를 이용한 부지응답해석 결과의 신뢰성을 검증하였다. 이를 위하여, 비선형 RHA를 위한 비선형 지반모델의 선정방법과 3차원 해석시 요구되는 기반암 경계조건의 영향을 평가 하였다. 평가 결과, 제한된 조건하에서 가장 정확한 비선형 지반모델과 경계조건을 적용 시 비선형 RHA의 결과는 등가선형 해석결과와 유의미한 차이는 발생하지 않음을 알 수 있었다. 또한, 3차원 해석을 시행하는 경우, 전체 모델의 회전운동을 제어하기 위하여 최 하단부 흡수 경계조건을 적용해야 함을 알 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제20권4호
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• pp.25-32
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• 2016

지난 2008년, LPG충전소와 유사한 주유소의 경우 관련법인 위험물관리법 개정을 통해 태양광발전설비의 설치가 합법화 되어 실제 몇몇 주유소에서 태양광발전설비가 운용되고 있다. LPG충전소의 경우 2015년부터 관련법이 개정되어 LPG충전소의 사무실, 캐노피 등의 유휴공간에 태양광발전설비 설치가 합법화 되었다. 일본의 경우 지난 2009년부터 LPG충전시설에 태양광발전설비를 설치하여 운용하고 있는 것이 조사되었다. 위험지역으로 분류되는 LPG충전소의 경우 작은 화재가 큰 사고로 이어질 가능성이 크다. 이에 본 연구에서는 전산유동해석을 통해 태양광발전설비 설치의 안전성에 대해 평가하고자 국내 외의 관련 기준과 사례를 조사하였다. 또한 조사된 결과를 바탕으로 가스유동해석 프로그램의 하나인 FLACS를 이용해 저장탱크 방출관과 자동차용 충전기 파손에 의한 누출을 가정하여 유동해석을 진행하였고, 캐노피에 설치된 태양광발전설비의 안전성에 대해 간접적으로 평가하였다. 그 결과 충분한 안전거리를 확보한다면 캐노피 상단으로의 폭발범위의 LPG가 유입되지 않는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.5-15
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• 2019

액상화 평가를 수행할 때 진동전단응력비(CSR)는 일반적으로 지반응답해석 또는 Seed & Idriss의 간편법을 수정한 방법을 통해 산정하고 있다. 본 연구에서는 진동전단응력비 산정방법의 적용성을 분석하기 위하여 1차원 등가선형 지반응답해석을 수행한 후 미연방도로국(FHWA), 일본도로협회(JRA), 국내설계기준(KDS) 등에서 제안한 방법을 적용하여 진동전단응력비를 산정하였다. 연구결과, 국내설계기준(KDS)으로 산정한 진동전단응력비가 해석 결과와 가장 큰 오차를 나타내었다. 그 이유는 국내설계기준의 경우 깊이에 따른 응력감소계수를 최대진동전단응력의 비가 아닌 최대지반가속도의 비로 정의하는 오류가 있기 때문이다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.596-605
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• 2018

Interest in hydrogen, as an energy carrier, has been growing to solve the problems on shortage of fossile fuels and greenhouse gas. According to the standard KGS FU 551 for stationary fuel cell installation, the fuel cell system could be connected up to two common exhausts to one floor. depending on the required power for building or the installation environment in buildings, multiple fuel cell systems could be installed. Afterwards the number of perforations and flues could be decided. Hence, economic efficiency in significantly determined with respect to installation area and the number of fuel cell systems. In addition, the complexity of common vent structure for stationary fuel cell systems could be changed. In this paper, Verification experiments were conducted by connecting the common exhaust system to the fuel cell simulation system and the actual fuel cell system. Humidity and temperature were changed at ON/OFF, but no factors were found to affect performance or system malfunction. Exhaust emissions were also measured to obtain optimized values. We intend to expand the diffusion of stationary fuel cells by verifying safety of common exhaust structure.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.5-17
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• 2019

철도하중 및 지진하중 재하 시 궤도지지말뚝 구조의 동적 거동 평가를 위해 동적원심모형 실험을 수행하였다. 실험의 변수는 연약지반의 깊이와 성토체의 높이로 결정하였으며, 총 4가지 경우에 대해 실험을 수행하였다. 연약지반 깊이는 실제 연약지반층에 고속철도를 부설한 호남고속철도의 익산-정읍 구간의 시추주상도를 분석하여 결정하였으며, 성토체의 높이는 일반적인 고속철도의 성토체 높이 범위의 하한 값과 상한 값으로 결정하였다. 실험 결과, 연약지반 깊이 대비 성토체 높이 비율이 높을 수록 말뚝에 작용하는 최대 휨모멘트 값이 크게 평가되었다. 또한, 실험조건 내에서 부설되는 궤도지지말뚝 구조는 단주기 지진파에 대해서는 국내 내진설계 기준의 최대 지진하중인 0.22g에 대해서까지 안전한 것으로 확인되었다. 그러나, 장주기 지진파에 대해서는 재현주기 2400년 지진인 0.22g로 가진시 말뚝의 균열 모멘트가 초과되었다. 일련의 실험결과를 바탕으로, 본 논문에 기술된 연약지반 깊이와 성토체 높이 범위 내에서 궤도지지말뚝 일반 단면에 대한 연약지반 대비 성토체 높이 비율 기준을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권9호
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• pp.13-24
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• 2021

최근 자갈도상궤도의 유지관리 시 지반투과레이더(GPR) 장비를 이용한 지반 내부의 파울링 양상을 검측하는 시도가 이루어지고 있다. 하지만, 복잡한 지반조건이 혼재된 현장에서 다량의 노이즈가 포함된 채로 얻어지는 GPR 신호 자료 판독은 전문가의 경험에 의존하는 경우가 많으며, 정밀한 분석에 어려움도 많다. 따라서, 본 연구에서는 python 기반의 오픈소스코드인 gprMax와 RSA(Random sequential Absorption) 알고리즘을 이용하여 자갈도상 재료의 파울링 정도에 따른 GPR 신호특성을 정량적으로 분석하고 평가할 수 있는 수치해석 기법을 제안하였다. 해석모델의 예측 정확도를 평가하고자 모형시험체를 제작하여 시험 결과와 해석결과를 서로 비교하여 해석모델의 예측 정밀도를 확인하였다. 또한, 다양한 시험조건 별 모형체 시험 및 해석에서의 파울링층의 식별 여부를 평가하였으며 그 결과를 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권8호
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• pp.17-27
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• 2022

김해평야 퇴적층의 동적 특성을 결정하기 위해 6개의 위치에서 상시미동 수평-수직비(HVSR)법으로 지반 고유진동수(f₀)를 도출하고 High frequency f-k방법과 Modified Spatial Autocorrelation 방법을 적용하여 상시미동 기반 표면파 분석을 수행하였다. 레일리파 분산곡선과 지반 고유진동수를 바탕으로 역해석을 실시하여 전단파 속도 주상도를 도출하였다. 분석 결과에 의하면 김해평야 퇴적층 지역은 1hz 이상의 진동수 대역에서 상당한 규모의 지반운동 증폭이 예상된다. 천부 퇴적층은 대체로 200m/s 내외의 전단파 속도를 보이고 60m~100m 사이의 깊이에서 기반암이 존재할 것으로 추정되며, 다수의 위치에서 천부 퇴적층과 기반암 사이에 V_s=400m/s 가량의 하성 퇴적층이 존재하는 것으로 나타났다. 역해석 결과를 바탕으로 김해평야 퇴적층의 전단파 속도-깊이 모델을 도출하였으며, 본 연구에 따르면 김해평야 퇴적층 지역에서 내진설계일반(KDS 17 10 00)의 S6지반에 해당하는 위치의 면적은 상당할 것으로 예상된다.