• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제10권2호
• /
• pp.61-68
• /
• 2009

본 논문은 수리학적 현장 주입시험 기간 동안 고려될 필요가 있는 수리역학적 상호작용에 따른 균열암반매질의 수리학적 거동에 대한 수치적 연구이다. 이러한 주입시험은 굴착정 내에 설치된 개구간(open hole section)을 따라 높은 압력을 가진 유량을 주입하며, 이를 통해 굴착정을 가로지르는 균열로부터 유량을 측정하는 것이다. 시간에 따라 변화되는 유량측정결과는 수리역학적 상호작용에 대한 분석 및 예측을 위해 개발된 수치모형의 현장 적용성을 평가하기 위해 사용되었다. 유량측정결과 전도성이 있는 균열들은 상호의존적인 균열망을 형성하며, 이로 인해 균열망을 구성하는 개별적인 균열요소들은 독립적인 시스템으로서 적절하게 모형화 될 수 없음을 보여주었다. 또한 간극수압이 굴착정 주위에 작용하는 최소주응력을 초과할 때 새로운 유체유입영역이 발생되며, 이러한 최소주응력보다 훨씬 큰 간극수압은 굴착정 주위의 균열들에 의해 유지될 수 있다는 것을 보여주었다. 본 연구에서 이러한 특성들이 자연 상태의 균열망의 구성형태에 따라 어떻게 영향을 미치게 되는지 이산 균열망 모형을 통해 수치적으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
• /
• 제31권4호
• /
• pp.270-288
• /
• 2021

본 연구에서는 입자기반 개별요소모델(grain-based distinct element model, GBDEM)을 이용하여 암석 균열의 역학적, 수리적 거동을 평가할 수 있는 수치해석기법을 제시하고 해석해와의 비교를 통해 검증하였다. 이는 DECOVALEX-2023 프로젝트 Task G의 일환으로 수행된 벤치마크 모델링 연구로, Task G는 결정질 암반 내 균열의 열-수리-역학적 복합거동을 해석하기 위한 수치해석기법을 개발하는 데에 목표가 있다. 본 연구에서는 사면체 개별 입자들을 이용하여 해석모델을 생성하고 3DEC을 이용하여 입자와 접촉에서의 거동을 해석하였다. 이 과정에서 등가연속체 개념을 적용해 입자기반모델의 미시물성을 산정할 수 있는 새로운 기법을 제시하였다. 한편, 균열 경사각과 거칠기, 경계응력조건 및 압력 조건에 따른 해석을 실시하여 각 해석조건이 균열의 수직, 전단방향 거동에 미치는 영향을 살펴보았다. 해석 결과, 제안된 수치모델은 경계응력에 따른 균열의 미끄러짐(fracture slip)과 유체 압력에 따른 균열의 개방(fracture opening), 균열 경사에 따른 응력 분포, 거칠기로 인한 전단변위의 구속 등을 합리적으로 재현하고 있음을 확인하였다. 수치해석을 통해 계산된 균열의 수직방향, 전단방향 변위는 모두 해석해를 통해 계산된 값과 거의 일치하는 결과를 보였다. 본 연구의 해석모델은 Task G에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 다양한 조건의 실내시험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제38권9호
• /
• pp.45-52
• /
• 2022

암반내 불연속면이나 지반-구조물의 접촉면은 열-수리-역학적으로 연계된 거동 특성을 보이므로, 온전한 지배방정식에 근거한 경계면 요소의 개발이 필요하다. 본 논문은 경계면 요소에 대한 힘평형 방정식, 유체의 연속방정식 그리고 에너지 평형 방정식을 유도하였다. 그리고 경계면 요소에 대한 탄소성 역학 모델의 강성행렬을 제시하였다. 개발된 유한요소는 2차원 조건에서 변위는 6절점, 수압과 온도는 4절점을 사용한다. 단층내 유체 주입에 대한 완전연계된 THM 해석은 단층내의 유효응력 감소와 주위 암반의 온도 수축에 의한 주입압의 복합적인 변화을 모델링 할수 있었다. 하지만, 열적 현상을 무시한 HM해석은 수리-역학적 변수를 과다하게 산정하였다.

• 한국기계가공학회지
• /
• 제15권1호
• /
• pp.129-135
• /
• 2016

Various type of valves are manufactured for different industrial uses. Among them, check valves are used to allow fluid to flow in one direction but not in the opposite direction. There are many different types of check valves, but Y-shaped check valves are widely used these days. Not many studies have been carried out on Y-shaped check valves and the flow coefficients obtained through numerical analysis have the problem of low reliability. In order to solve this problem, this study performed flow analysis, flow-structure coupled analysis, and flow coefficient measurement experimentally, and through these analyses derived and verified the flow coefficients and assessed the structural safety based on numerical analysis.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제24권2호
• /
• pp.67-75
• /
• 2008

개별요소방법은 재료의 미시적 거동 및 불연속적 거동과 관련하여 지반공학 분야에서 그 활용이 증가하고 있으나, 기존 개별요소 방법들은 입자형태의 재료들간 상호작용을 위주로 연구되었으며, 이는 지반공학 분야에 개별요소 방법을 제한적으로 적용하는 주요 원인이 되었다. 최근 기존 개별요소 방법에 흙, 암반 및 투수성 매질에서의 물 흐름을 고려한 수리연동 기법의 적용연구(Kawaguchi et al., 2003; Shimizu, 2004)가 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존 개별요소방법에 수리연동 기법을 적용하여 수압조건별 지반의 공동생성 및 확장에 대한 수치해석을 실시하였다. 직사각형 해석요소에 입자크기와 초기 간극률 조건에 대한 개별요소 및 경계면 생성 후, 서보 제어방법을 통한 경계면 응력조건을 구현하였다. 수리거동의 고려는 연속방정식과 Navier-Stokes 방정식을 이용하여 압력과 속도를 구한 후, 입자와 유수간의 상호작용을 풀어가는 방식(Tsuji, 1993)으로 수행하였다. 구속압 조건($0.1MP{\alpha},\;0.5MP{\alpha}$)에 대하여 해석모델 중앙지점에 7단계로 증가되는 수평방향 유속을 재하하고, 재하지점 인근의 개별요소 이동 및 지점별 유량, 유속, 압력, 경계면 응력변화 등을 분석하였으며, 해석조건에 따라 개별요소와 수리 영향의 상호거동을 통한 공동생성 및 확장, 한계압력 발생 등을 확인하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제29권1호
• /
• pp.1-9
• /
• 2024

As part of monitoring technology aimed at verifying the stability of CO₂ geologic storage and mitigating concerns about leakage, a method for measuring the pH and alkalinity of high-pressure fluid samples was established to obtain practical technology. pH measurement for high-pressure samples utilized a high-pressure pH electrode, and alkalinity was measured using the Gran titration method for samples collected with a piston cylinder sampler (PCS). Experimental samples, referencing CO₂-rich water and CO₂ geologic storage studies, were prepared in the laboratory. The PCS controls the piston, preventing CO₂ degassing and maintaining fluid pressure, allowing mixing with KOH to fix dissolved CO₂. Results showed a 6.1% average error in high-pressure pH measurement. PCS use for sample collection maintained pressure, preventing CO₂ degassing. However, PCS-collected sample alkalinity measurements had larger errors than non-PCS measurements, limiting PCS practicality in monitoring field settings. Nevertheless, PCS could find utility in preprocessing for carbon isotope analysis and other applications. This research not only contributes to the field of CCS monitoring but also suggests potential applications in studies related to natural analogs of CCS, CO₂-rock interaction experiments, core flooding experiments, and beyond.

• 자원환경지질
• /
• 제22권1호
• /
• pp.1-16
• /
• 1989

양평-원주지역 광화대에는 원생대 편마암류 내에 NS 단층파쇄대를 충진한 수십개조의 평행한 함 금-은 열수 맥상 광상들이 부존한다. 구조운동에 수반되어 3회에 걸쳐 진행된 열수 광화작용의 시기는 $67.5{\pm}1.6m.y.$이다. 일렉트럼(55.0-60.0wt. % Au)-방연석-섬아연석의 광화정출 작용은, 최대 압력 50기압 하에서, 8.2-2.wt. % NaCl상당 염농도를 갖는 광화유체로부터 $260-180^{\circ}C$에 걸쳐서 비등작용과 함께 냉각작용에 의하여 진행되었다. 비등작용과 유화광물의 침전에 의한 광화유체내 $H_2S$의 감소는 유황동위원소의 re-equilibration을 야기하고 $H_2S$의 ${\delta}^{34}S$값을 광화초기 -1.4-2.7‰에서 후기 6.6-9.2‰로 증가시켰다. 광화작용이 진행됨에 따라 열수유체내의 산소, 수소 안정동위원소의 값은 점점 감소하여 천수의 값에 가까와지는데, 이는 천수의 유입이 점진적으로 중가하였음을 뜻하며, 쥬라기 심부 열수계보다 큰 water-rock interaction의 값을 갖는 백악기 천부 열수 광상들의 값과 일치한다.

• 자원환경지질
• /
• 제56권6호
• /
• pp.765-779
• /
• 2023

다음 열수분출대(Daum Vent Field, DVF)는 한국해양과학기술원 주도로 수행된 2021년도 인도양 중앙해령 대양탐사에서 새롭게 발견되었다. 본 논문에서는 DVF의 광상 유형 분류, 광화 조건 비교 및 주요 금속 공급원 규명을 위해 획득한 침니와 마운드 시료를 대상으로 현미경 관찰, 전암분석, 전자현미분석 및 in situ 황 동위원소 분석을 실시하였다. 유형별 중앙해령 시스템과의 비교연구 결과 DVF에서 확인되는 주요 광물조합(황철석±섬아연석±황동석), 섬아연석 FeS 함량(대부분 <20 mole %) 및 (Cu+Zn)/Fe 전암 구성비(0.001-0.22)의 상관성은 DVF가 현무암 기반의 중앙해령 해저열수광상임을 시사한다. 침니에서 확인되는 교질상/수지상 황철석의 우세한 산출, 상대적으로 철이 결핍된 섬아연석 및 Co 결핍과 Mn, Tl 부화로 특징되는 온도 의존성 금속의 거동 특성은 침니에 비해 마운드의 형성이 상대적으로 고온의 환원성 유체에 의해 규제되었음을 나타낸다. In situ 황 동위원소 분석에서 확인되는 황철석의 δ³⁴S 값 범위(+8.31에서 +10.52‰)는 약 38.7-49.4%의 해수기원 황과 50.6-61.3%의 화성기원 황의 복합적인 기여를 반영하며, 이는 DVF 형성에 있어 주요 금속 공급원이 마그마 영향을 거의 받지 않은 물-암석 상호작용임을 지시한다.

• 광물과 암석
• /
• 제35권3호
• /
• pp.313-331
• /
• 2022

무기 자연 수소(H₂)는 천연가스의 주요 구성성분이지만, 청정 및 재생 가능한 에너지로써 글로벌 에너지 분야에서 그 중요성이 다소 과소평가되고 있다. 이 논문은 우리가 과거에 생각했던 것보다 훨씬 광범위한 환경에서 무기 자연 수소가 대륙 암석권에서 대량 생성된다는 최근 논문들을 바탕으로 자연 수소의 발생 기작과 이와 관련된 다양한 지질학적 특징들을 검토하였다. 지금까지 확인된 자연 수소의 주요 근원암은 (1) 초고철질암, (2) 철(Fe²⁺)이 풍부한 암석으로 구성된 강괴, (3) 우라늄이 풍부한 암석이다. 이 암석들은 선캄브리아 시대 결정질 기반암 그리고 중앙 해령과 대륙기반의 오피올라이트(ophiolite), 페리도타이트(peridotite) 암체에서 사문암화된 초고철질암과 밀접하게 관련된다(Zgonnik, 2020). 이 근원암들에서 자연 수소를 생성하는 무기적 작용은 (a) 광물(예, 감람석)의 Fe²⁺이 산화되는 동안 물의 환원, (b) 방사성 붕괴로 인한 수전해, (c) 규산염 암석의 기계적 파괴(예, 단층) 동안 물과 표면 라디칼의 반응 등이며, 자연 수소는 자유 기체(51%), 다양한 광물 내의 유체포유물(29%), 지하수의 용존기체(20%) 형태로 발견된다(Zgonnik, 2020). 우리나라의 경우 아직 자연 수소 연구가 수행되지는 않았지만, 경상분지 내 무기 자연 수소의 생성과 부존 가능성은 두꺼운 퇴적분지 내에서 초고철질암, 층간 현무암층과 철/구리 부화대 존재, 그리고 페름기-제3기 동안 능동적 대륙 연변부에서 여러 번의 화성활동 등을 포함한 지질학적/지구화학적 특성을 고려하면 상당히 높은 것으로 평가된다. 최근 지질 기원의 자연 수소를 연구/탐사하는 국외 학자들과 산업체들은 가까운 미래에 자연 수소가 깨끗하고 재생 가능한 획기적인 에너지원 역할을 할 것으로 전망하고 있다. 따라서 우리나라에서 자연 수소의 경제적 활용을 위한 부존지 발견 여부와 상관없이 지하의 암석-유체 상호작용에 관한 통합 연구를 통해 아직 밝혀지지 않은 자연 수소의 성인과 탐사는 차세대 핵심 연구임이 분명하다.

• Computers and Concrete
• /
• 제25권3호
• /
• pp.255-266
• /
• 2020

This study presents comparation of fixed and viscos boundary condition effects on three-dimensional earthquake response and performance of a RCC dam considering linear and non-linear response. For this purpose, Cine RCC dam constructed in Aydın, Turkey, is selected in applications. The Drucker-Prager material model is considered for concrete and foundation rock in the nonlinear time-history analyses. Besides, hydrodynamic effect was considered in linear and non-linear dynamic analyses for both conditions. The hydrodynamic pressure of the reservoir water is modeled with the fluid finite elements based on the Lagrangian approach. The contact-target element pairs were used to model the dam-foundation-reservoir interaction system. The interface between dam and foundation is modeled with welded contact for both fixed and viscos boundary conditions. The displacements and principle stress components obtained from the linear and non-linear analyses are compared each other for empty and full reservoir cases. Seismic performance analyses considering demand-capacity ratio criteria were also performed for each case. According to numerical analyses, the total displacements and besides seismic performance of the dam increase by the effect of the viscous boundary conditions. Besides, hydrodynamic pressure obviously decreases the performance of the dam.