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염해에 노출된 콘크리트의 내구수명 확보를 위한 최적 배합 도출에 대한 연구 - 유전자 알고리즘의 적용 (Study on Optimum Mixture Design for Service Life of RC Structure subjected to Chloride Attack - Genetic Algorithm Application)

  • 권성준;이성칠
    • 대한토목학회논문집
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    • 제30권5A호
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    • pp.433-442
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    • 2010
  • 콘크리트의 염화물 확산계수의 제어는 염해에 노출된 콘크리트 구조물의 내구수명 확보에 필수적이며, 이를 위해 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 연구는 목표 내구수명을 만족하는 목표확산계수를 도출하고 유전자 알고리즘을 통하여, 최적배합을 도출하는데 있다. 이를 위하여, 동일한 골재 및 혼화재를 사용한 30개의 배합과 그에 따른 염화물 확산계수를 분석하였으며, 27개를 대상으로 확산계수 예측식을 도출하였다. 확산계수 예측식의 변수로는 물-결합재비, 단위 혼화재량(슬래그, 플라이 애쉬, 실리카퓸), 단위 시멘트량, 단위 잔골재 및 굵은 골재량을 포함하도록 하였으며 나머지 3개의 배합에 대하여 검증을 수행하였다. 최적 함수식은 27개의 배합에 대하여 평균 18.7%의 오차와 16.0%의 변동계수를 보이고 있었다. 주어진 3개의 확산계수에 대하여, 유전자 알고리즘을 통하여 도출된 배합은 0.3%~12.2%의 오차범위를 가지며 각각의 배합인자를 도출하였다. 최종적으로 서로 다른 내구성 설계변수(목표내구수명, 피복두께, 표면염화물량, 혼화재량)와 노출환경(온도 및 습도)을 가정하여 목표 확산계수를 도출하였으며, 이에 만족하는 최적화된 콘크리트 배합을 제안하였다. 본 연구에서는 유전자 알고리즘을 이용하여, 내구성 콘크리트 배합도출에 대한 적용성을 평가하였으며, 제안된 기법은 다양한 확산계수의 범위를 가지는 광범위한 자료구축을 통하여 개선될 것이다.

국내 골재의 물리적 특성 분석 (Physical Characterization of Domestic Aggregate)

  • 고준영;박은규;최정해;김종태
    • 지질공학
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    • 제33권1호
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    • pp.169-187
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    • 2023
  • 골재자원조사를 통해 수집된 84개 시‧군의 품질시험을 바탕으로 하천/육상/산림 골재의 물리적 특성값을 분석하였다. 하천/육상골재는 18개 시험 항목과 산림 골재는 12개 시험 항목에 대해 각각 유역과 지질에 따라 분류하였다. 물리적 특성으로 유역별 하천골재는 금강 유역이 2.5 mm, 1.2 mm, 0.6 mm, 0.3 mm, 0.15 mm, 0.08체 통과량과 낙동강유역은 점토덩어리와, 섬진강유역은 10 mm, 5 mm, 2.5 mm, 1.2 mm, 0.6 mm, 0.3 mm, 0.15 mm, 0.08체 통과량, 안정성과, 영산강유역은 10 mm, 5 mm, 2.5 mm, 1.2 mm, 0.6 mm, 0.3 mm, 0.08체 통과량과, 한강유역은 10 mm, 0.6 mm, 0.08체 통과량, 실적율이 평균의 표준오차가 다른 물리적 특성과는 다른 분포 양상을 보이는 것으로 분석됐다. 분산분석은 18개 항목 중 흡수율과 실적율을 제외한 16개 항목이 권역별로 평균에 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 분석됐다. 또한, 유역별 육상골재는 금강유역을 제외한 낙동강유역이 점토덩어리와, 섬진강유역은 10 mm, 5 mm과, 영산강유역은 0.08체 통과량과, 한강유역은 10 mm, 0.6 mm, 0.08체 통과량이 평균의 표준오차가 다른 물리적 특성과는 다른 분포 양상을 보이는 것으로 분석됐다. 분산분석은 18개 항목 모두 권역별로 평균에 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 분석됐다. 그리고, 지질별 산림골재는 화성암을 제외한 변성암이 공극률과, 퇴적암은 마모율과 공극률이 다른 물리적 특성과는 다른 분포 양상을 보이는 것으로 분석됐다. 분산분석은 표면건조밀도와 절대건조밀도, 진밀도, 단위용적질량, 흡수율, 마모율, 실리카중합비(Sc/Rc) 항목이 지질별로 평균에 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 분석됐다.

정(井)자형 H형강으로 구속된 철근콘크리트 기둥접합부의 뚫림전단에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on Punching Shear at the Connection of RC Column Constrained by H-Beam with 井 Shape)

  • 김량운;이수권;이정윤;정창용;김상식
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제21권3호
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    • pp.319-326
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    • 2009
  • 정(井)자형 H형강을 강축의 수직 방향에 대해 띠판으로 연결한 조립보를 수평버팀대로 사용하면 구조적으로 약축 방향의 세장비를 줄여 구조 효율을 높일 수 있으며 또한 이를 구조물 지하 골조의 일부로 사용하여 시공성을 개선시킬 수 있다. 이 시스템의 H형강이 서로 만나는 교차 부분에는 콘크리트가 채워지고 그 사각형 가운데는 철근콘크리트 기둥이 위치하게 된다. 보-기둥 접합부의 뚫림 전단거동은, 사변을 구속하고 있는 H형강에 의해 전단균열에 의한 방사변형이 구속되어지며, H형강이 접합부를 충분히 구속할 수 있는 경우 하중 전달이 효과적으로 이루어지고, 일반적인 경우의 뚫림 전단강도보다는 더 큰 내력을 가지게 된다. 이 현상을 확인하기 위하여 구속 여부와 기둥면에서 구속 H형강까지의 거리를 변수로 하여 실험하였다. 실험 결과는 콘크리트구조설계기준을 준용하여 얻은 식과 비교하였고, 제안된 식을 통하여 계산된 결과는 실험을 통해 얻은 뚫림 전단강도와 비슷한 결과를 나타냈다.

균열손상 후 동결융해를 경험한 철근콘크리트 보의 휨거동 (Effect of Freeze-Thaw Cycles after Cracking Damage on the Flexural Behavior of Reinforced Concrete Beams)

  • 김선우;최기봉;윤현도
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제22권3호
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    • pp.399-407
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    • 2010
  • 이 연구에서는 동결융해 사이클을 경험한 2가지 종류의 휨부재의 거동특성을 평가하였다. 이 연구의 목적은 동결융해에 따른 철근콘크리트 보의 거동특성을 검토하는 것이다. 이를 위해 일부 실험체는 동결융해를 경험하기 전, 인장철근이 항복되기까지 손상을 입도록 계획되었다. 또한 반복하중 재하시 강성저하 특성을 평가하기 위하여 단조 및 반복재하 실험을 실시하였다. 재료 실험 결과, 동결융해 300사이클을 경험한 콘크리트의 상대동탄성계수는 86.8%까지 감소되었으나 내동해저항성은 충분히 가지고 있는 것으로 평가되었다. 단조재하 실험 결과, 동결융해 사이클에 따른 휨 강도, 연성 및 강성은 상대적으로 감소하는 것으로 나타났다. 특히, 인위적 균열손상을 경험한 BDF13 시리즈는 현행 콘크리트설계기준에서 요구하는 공칭모멘트를 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 반복재하시 BF75 시리즈에서 동결융해를 경험함에 따라 10% 이상의 반복강성 저하를 나타내었다. 따라서 내진부재와 같이 반복하중을 받게 되는 부재를 설계할 경우, 동결융해로 인한 압축측 콘크리트의 변형 특성도 고려되어야 할 것으로 판단된다.

철근콘크리트 보의 최대 전단철근비에 대한 평가 (Evaluations of the Maximum Shear Reinforcement of Reinforced Concrete Beams)

  • 황현복;문초화;이정윤
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제21권6호
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    • pp.719-727
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    • 2009
  • 변환각트러스모델에 근거한 EC2-02 기준식이나 CSA-04 기준식의 최대 전단보강철근비는 반경험적 방법에 근거한 ACI 318-08 기준식이나 AIJ-99 기준식에서 요구하는 최대 전단보강철근비와 많은 차이가 있다. ACI 318-08 기준식, CSA-04 기준식 및 EC2-02 기준식은 콘크리트의 압축강도에 따라서 최대 전단보강철근비가 증가하지만 AIJ-99 기준식은 일정한 값이 적용된다. 고강도콘크리트에 대하여 EC2-02 기준식이나 CSA-04 기준식이 요구하는 최대 전단보강철근비는 ACI 318-08 기준식이 요구하는 최대 철근비에 비하여 매우 크다. 이 연구에서는 10개의 철근콘크리트 보 실험을 통하여 전단보강철근의 양과 콘크리트의 압축강도가 최대 전단보강철근비에 미치는 영향을 파악하였다. 실험에 의하면 ACI 318-08 기준식이나 AIJ-99 기준식에서 요구하는 최대 전단보강철근비보다 최대 약 1.9배까지 전단보강철근을 많이 배근하였음에도 불구하고 실험 결과는 전단보강철근이 항복한 이후에 부재가 최대 내력에 도달하였다.

전단스프링과 섬유요소를 이용한 철근콘크리트 전단벽의 비선형 해석모델에 관한 연구 (Nonlinear Modeling of RC Shear Walls Using Fiber and Shear Spring Elements)

  • 이광호;유태상;김태완;정성훈
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제24권5호
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    • pp.559-566
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    • 2012
  • 철근콘크리트 전단벽을 모델링하기 위해서 섬유요소와 전단스프링을 사용한 모델을 개발하였다. 섬유요소는 전단벽의 휨변형을 나타내며, 전단스프링은 전단변형을 나타낸다. 섬유요소는 단면치수와 비선형 재료성질을 입력하여 모델링되며, 전단스프링은 섬유요소모델과 VecTor2프로그램의 해석 결과로부터 그 변수들을 선정한다. 전단스프링은 전단변형에 의한 강도 강성 감소, 핀칭효과, 그리고 슬립현상을 모사할 수 있는 OpenSees의 Pinching4 모델을 사용하였다. 전단스프링의 변수선정과정은 복잡하고 시간이 오래 걸린다. 따라서 섬유요소모델의 사용성을 검토하기 위해 전단벽의 형상비(H/L), 보의 높이변화, 그리고 보와 전단벽의 강성비 휨강도비를 변수로 하여 전단벽 건물에 동적해석을 수행하였다. 전단벽의 형상비는 섬유요소모델을 사용한 모델과 섬유요소와 전단스프링을 함께 사용한 모델의 층간변위비 오차와 일정한 관계를 가진다. 하지만 보의 높이변화와 강성비 휨강도비 변화에 두 모델의 오차는 일정한 관계를 보이지 않는다.

토끼와 흰쥐 음경해면체 이완작용에 미치는 홍삼사포닌 분획별 효과 (Effects of Compositions of Saponin Fraction from Korean Red Ginseng in the Relaxation of Rabbit and Rat Corpus Cavernosum)

  • 최영득;박진아;최형기;남기열
    • Journal of Ginseng Research
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    • 제23권1호
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    • pp.13-20
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    • 1999
  • 사포닌 함량과 PD계 사포닌과 PT계 사포닌의 조성 비율이 상이한 사포닌 분획물 TS-1, TS-2, TS-3 즉 주종 ginsenoside의 총함량$(G-Rb_1,\;-Rb_2,\;-Rc,\;-Rd,\;G-Re,\;-Rf,\;-Rg_1)$은 각각 $41\%,40\%,62\%$이고, PD계 사포닌과 PT계 사포닌의 함유 조성비율(PD/PT)이 각각 1.55, 2.25, 2.61인 시료를 6년근 홍삼으로부터 추출 제조하여, 생체외 실험으로 음경해면체 절편에 대한 이완반응과 생체내 실험으로 사포닌분획물 투여에 따른 음경 해면체내압의 변화에 미치는 효과를 조사하였다. PHE에 의해 수축된 음경해면체 절편에 대한 이완 반응은 홍삼 사포닌은 각각 농도 의존적 이완작용을 보였으며, 음경 해면체평활근의 이완작용에 있어 각 분획물의 $ED_{50}$은 TS-1이 1.68, TS-2, 1.97, TS-3, 2.29 mg/ml서 TS-1이 가장 의의있게 낮았다. 이러한 홍삼 사포닌 분획물의 이완효과 기전은 음경 해면체평활근에 NO나 칼슘 및 칼륨 통로 등에 영향을 미쳐 복합적인 이완작용을 보이는 것으로 사료되었다. 흰쥐를 이용한 생체내 실험으로 홍삼 사포닌 투여에 따른 음경해면체내압의 변화 조사에서 각 사포닌 분획물은 농도의존적으로 해면체내압의 증가를 야기시켰다. 이들 해면체내압의 증가 정도는 TS-1이 가장 강하였고,TS-2,TS-3 순이었다. 이상의 결과로부터 홍삼의 사포닌 분획물은 음경해면체평활근의 이완작용과 내압의 증가에 영향을 미쳐 음경발기의 상승을 야기시키는 효과가 있으며 그 효과는 그 함유 조성에 따라 차별성이 있다는 것이 확인되었으므로 금후 주요 활성성분의 구명이 요망되고 있다.

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차조기(Perilla frutescens var. acuta kudo) 잎의 물과 에탄올 추출물의 항산화 활성 (Antioxidant Activities of Extract with Water and Ethanol of Perilla frutescens var. acuta kudo Leaf)

  • 김미향;강우원;이난희;권대준;최웅규
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제50권4호
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    • pp.327-333
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    • 2007
  • 본 연구에서는 차조기의 30, 50, 70, 95% 에탄올 및 물추출물과 분획물의 전자 공여능, 지질산화 억제능, SOD 유사활성 및 xanthin oxidase 저해 활성을 측정하였다. 추출물의 전자 공여능은 $18{\sim}30%$ 정도로 낮았으나, 분획물에서는 95%과 70% 에탄올 추출물의 chloroform 분획이 50% 수준의 활성을 보였고, ethyl acetate 분획에서는 모든 추출용매에서 75% 이상의 활성을 보였다. 특히, 70% 에탄올 추출물의 ethyl acetate 분획물이 93.4%로 가장 높은 활성을 보였으며 $RC_{50}$에 요구되는 농도는 200.5 ppm이었다. 저장 온도 $40^{\circ}C$에서 linoleic acid의 자동산화를 가장 효과적으로 억제하는 것으로 나타난 추출물은 70% 에탄올 이었다. 분획물의 경우, 95% 에탄추출물은 hexane과 ethyl acetate 가용성분이 그 외 에탄올 추출과 물추출은 chloroform과 ethyl acetate 가용성분이 가장 높은 억제효과를 나타내었다. SOD 유사활성은 에탄올 추출물이 $28{\sim}32%$, 물추출물이 30.3%이었으며, 70% 에탄올 추출물이 32.4%로 가장 높았다. 분획물에서는 70% 에탄올 추출물의 ethyl acetate 가용분이 38.8%로 활성이 가장 높았으며 $IC_{50}$에 요구되는 농도는 1549.0ppm이었다. Xanthine oxidase 저해 활성은 에탄올추출물이 $36{\sim}41.2%$이었으며, 물추출물이 46.9%로 추출물중 가장 높았다. 분획물에서는 물추출의 ethyl acetate 가용분이 1,000 ppm 농도에서 52%의 활성을 보여 가장 높았다.

현행(現行) 허용응력설계법(許容應力設計法)으로 설계(設計)되는 RC 휨부재(部材)의 신뢰성(信賴性)과 안전율(安全率) 고찰(考察) (An Investigation of Reliability and Safety Factors in RC Flexural Members Designed by Current WSD Standard Code)

  • 신현묵;조현남;정환호
    • 대한토목학회논문집
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    • 제1권1호
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    • pp.33-42
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    • 1981
  • 현행(現行) 철근(鐵筋)콘크리트 표준시방서(標準示方書)는 WSD와 USD의 재래적(在來的)인 두 가지 설계편(設計編)으로 구성(構成)되어 있는데 이들 설계기준(設計基準)은 ACI 318-63 및 318-71 Code에 기초를 두고 있다. 이와 같이 주로 ACI 318-63 시방서(示方書)에 기초를 둔 우리의 WSD와 USD의 안전율(安全率)은 우리의 설계(設計) 및 시공실무(施工實務)에 비(比)해 부적절(不適切)한 것으로 받아들여지고 있다. 더구나 ACI의 안전율(安全率)도 확률적(確率的)으로 결정(決定)된 것이 아니고 주로 경험(經驗)과 현실성(現實性)을 고려하여 결정(決定)된 것이다. 본(本) 연구(硏究)는 현행(現行) 허용응력설계(許容應力設計) 안전율규정(安全率規定)으로 설계(設計)되는 휨 부재(部材)의 안전수준(安全水準)을 2차(次)모멘트 신뢰성이론(信賴性理論)에 의해 고찰(考察)하고, 일관성(一貫性)있는 목표신뢰성(目標信賴性)을 제공(提供)하는 철근(鐵筋) 및 콘크리트의 공칭안전율(公稱安全率)과 휨 허용응력(許容應力)을 합리적(合理的)이고도 효율적(效率的)으로 결정(決定)하는 방법(方法)을 제안(提案)하였다. Cornell의 제(第)1계(階) 이차(二次)모멘트법(法)을 하중(荷重)과 저항(抵抗) 결과변화(結果變化)의 대수변환(對數變換)에 의해 적용(適用)하는 방법(方法)을 본(本) 연구(硏究)의 신뢰성해석법(信賴性解析法)으로 사용하였다. 최적(最適) 철근비(鐵筋比)를 갖는 극한강설계(極限强設計)의 과소철근(過少鐵筋)보에 대응하는 균형철근비(均衡鐵筋比)로 설계(設計)되는 균형단면(均衡斷面)이 되도록 하는 독특한 방법으로 콘크리트의 허용압축응력(許容壓縮應力)을 유도하였다. 우리의 시공(施工) 및 설계실무(設計實務)의 수준(水準)에 적합(適合)한 ${\beta}_0=4$를 안전율(安全率) 결정(決定)을 위한 목표신뢰성지수(目標信賴性指數)로 택하였다. 현행(現行) WSD 시방서(示方書)로 설계(設計)되는 RC 휨 부재(部材)의 안전(安全) 및 신뢰성(信賴性)을 여러 수치계산(數値計算)을 통해 고찰(考察)해본 결과(結果), 현행(現行) WSD 기준(基準)에 의한 설계(設計)는 비정당적(非定當的)이며 일관성(一貫性)없는 신뢰성(信賴性)으로 인하여 비경제적(非經濟的)인 설계(設計)도 된다는 사실(事實)을 알 수 있었다. 적절(適切)한 목표신뢰성지수(目標信賴性指數) ${\beta}_0=4$에 따른 휨 부재(部材)의 철근(鐵筋)과 콘크리트의 합리적(合理的)인 허용응력(許容應力)을 본(本) 연구(硏究)의 신뢰성이론(信賴性理論)에 의해 제안(提案)하였다.

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산지 고랭지에서 방목용 혼파조합이 목초의 식생구성 비율 및 건물수량에 미치는 영향 (Effect of Mixture Types on Botanical Composition and Dry Matter Yield in Alpine Pasture)

  • 성경일;이준우;정종원;이종경
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.259-266
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    • 2005
  • 본 연구는 산지 고랭지에서 방목용 초지생산성을 향상시키기 위하여 이 지역에 맞는 방목용 혼파조합을 선발하는데 목적이 있다. 따라서 본 실험은 대관령의 산지 고랭지에서 방목용 혼파조합이 목초의 식생비율 및 건물수량에 미치는 영향을 검토하여 방목에 적합한 혼파조합을 선발하고자 실시하였다. 실험은 1990년 8월부터 1993년까지 3년간 강원도 평창군 도암면 해발 840m에 위치한 실험포에서 수행하였다. 목초의 혼파조합 및 파종량(kg/ha)은 관행혼파조합으로 대조구인 C구 : OG+TF+TI+KBG+LC (18:9:8:3:2), T1구 : OG+TF+KBG+LC (24:8:2:2), T2구: OG+TF+KBG+RC(24:8:2:2), T3구: OG+TI+KBG+LC (26:8:2:2), T4구 : OG +TF+KBG+LC (8:28:2:2), T5구: OG+TI+KBG+LC (8:24:2:2) 및 T6구: OG+RCG+KBG+LC (8:26:2:2)의 7개 처리로 하였다. 목초 파종 후 초종별로 정착개체수가 증가함에 따라 피복율이 점차 높아져 목초비율은 증가하고 잡초 및 나지비율은 감소하는 경향을 보였다. 식생구성은 TI, OG, KBG 및 LC가 균형적인 비율을 보이고 있었으며, 잡초와 나지율이 낮은 T5구가 대관령지역에 적합한 혼파조합으로 나타났다. 방목이 경과됨에 따라 목초수량은 증가하는 경향을 보였으며 연차별로는 1993년의 T5구에서 건물수량이 가장 많았으며, 처리간에 건물수량도 유의차는 없었지만 T5구에서 9,344kg/ha로 가장 많았다. 이상에서 산지고랭지에서 방목용 혼파조합으로 적합한 것은 식생구성비율 및 건물수량 면에서 티머시 위주의 T5 (OG:TI:KBG:LC=8:24:2:2kg/ha)인 것으로 사료된다.