• 제목/요약/키워드: Safe design

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잠재적 폭발 위험성을 고려한 단단 혼합냉매 LNG 공정의 설계 변수 최적화 (Optimization of Single-stage Mixed Refrigerant LNG Process Considering Inherent Explosion Risks)

  • 김익현;단승규;조성현;이기백;윤인섭
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제52권4호
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    • pp.467-474
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    • 2014
  • 화학공정의 기초설계는 물질수지와 열수지 계산을 기초로 공정의 경제성을 확보하고 주어진 조건 내에서 원하는 제품을 생산 가능하도록 한다. 이 단계를 통해 공정은 사용될 물질과 반응, 설비의 구조와 운전 조건 등이 결정되기 때문에 이후 바뀔 수 없는 고유한 특성을 갖게 된다. 고유한 특성은 뛰어난 경제성일 수도 있지만 다양한 잠재적 위험요인을 내포하는 것일 수도 있다. 따라서 기초설계를 위한 공정모사와 정량적 위험성 평가 기법의 통합을 통해 보다 안전하면서도 경제적인 공정을 설계하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 LNG 액화공정을 Aspen HYSYS를 이용하여 모사하고, 폭발 사고에 대한 정량적 위험성 평가를 수행함으로써 잠재적 위험성을 최소화하면서도 경제성을 고려하도록 설계변수를 결정하였다. 이를 위해 확률적 최적화 방법론을 이용하여 Aspen HYSYS의 최적화 한계를 극복하였고, Aspen HYSYS와 Matlab의 연동을 통해 정량적 위험성 평가의 정확성을 높이며 최적화를 용이하게 하였다. 정량적 위험성 평가 결과, 공정 변수 중 안전성 확보를 위해 중요한 변수는 혼합냉매의 압력이었고, 0.5~10%의 운전비용 증가를 통해 잠재적 위험성을 4~18% 줄일 수 있었다. 비용을 크게 증가시킬수록 위험성의 절대적 수치는 낮아지지만 비용 대비 위험성 감소의 효과는 떨어졌다. 이처럼 공정모사와 정량적 위험성 평가 기법의 통합은 태생적으로 보다 안전한 공정의 설계가 가능하게 하고, 기초설계 단계에서부터 공정 내 위험요인을 수치적으로 확인할 수 있어 위험요인이 적은 특성을 갖도록 공정을 설계하는데 도움이 될 것이다.

치유정원 조성을 위한 계획요소의 중요도 분석 (Analysis of the Importance of Planning Elements for Healing Gardens)

  • 정명자;박원규
    • 한국조경학회지
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    • 제45권4호
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    • pp.81-91
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    • 2017
  • 본 연구는 효과적인 치유정원 계획에 필요한 치유정원 계획요소의 체계를 세우기 위해 선행 연구문헌을 종합 분석하여 치유정원 계획분야와 계획요소를 도출하고, 전문가 설문을 통하여 치유정원 계획요소의 중요도를 평가하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 5개 계획분야와 19개 계획요소를 도출하였으며, 그 내용은 다음과 같다. $\LARGE{\cdot}$ 계획분야: 물리적 환경, 사회적 환경, 인지적 환경, 기능적 환경, 심리적 환경 $\LARGE{\cdot}$ 계획요소: 식물식재, 정원경관, 수경공간, 그늘공간, 작업공간, 레크레이션공간, 커뮤니티공간, 운동공간, 랜드마크요소, 사인시스템, 안전한 시설물과 재료, 재해안전시설, 유니버설디자인, 접근이 쉬운 동선, 경제적 유지관리, 시각적 개방성, 프라이버시 보장, 휴식공간의 다양성, 예술적 요소 둘째, 계획요소의 중요도 순위 분석 결과, 상위요소로 1순위는 식물식재, 2순위는 재해안전시설, 3순위로는 휴식공간의 다양성이 차지하였고, 하위요소로 예술적 요소와 랜드마크 요소가 각각 18위와 19위로 나타났다. 셋째, 계획요소의 중요도 수준을 평가하여 3개의 그룹으로 분류하였으며, 가장 중요한 A그룹은 식물식재, 재해안전시설이 포함되었고, 다음으로 중요한 B그룹은 휴식공간의 다양성, 커뮤니티공간, 수경공간, 유니버설 디자인, 안전한 시설물과 재료, 경제적 유지관리, 접근이 쉬운 동선, 프라이버시 보장, 정원경관, 작업공간, 시각적 개방성이 포함되었으며, 상대적으로 덜 중요한 C그룹은 그늘공간, 운동공간, 레크레이션공간, 사인시스템, 예술적 요소, 랜드마크 요소가 포함되었다. 그룹의 중요도 1순위의 2개 요소는 치유정원 계획 시에 필수적으로 적용되어야할 요소로 판단되며, 2순위의 11개 요소는 중요하게 고려되어야 하는 요소로 해석된다. 또한, 3순위의 6개 요소는 상대적으로 낮은 중요도 수준을 보여 치유정원 계획 시 설계자가 임의적으로 선택할 수 있는 요소로 판단된다.

ARCS 동기유발 전략을 적용한 식품 안전 교육 교수·학습 과정안 개발 (Development of Teaching-Learning Plans Applying ARCS Motivation Strategies for Food Safety Education)

  • 김예원;유난숙;이경숙
    • 한국가정과교육학회지
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    • 제31권3호
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    • pp.135-153
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    • 2019
  • 본 연구는 2015 개정 가정과 교육과정의 '식품의 선택과 안전한 조리' 내용요소를 중심으로 ARCS 동기유발 전략을 적용한 식품 안전 교육 교수·학습 과정안을 개발하는 데 목적을 두고 있다. 이를 위해 분석, 설계, 개발, 평가(1), 수정(1), 평가(2), 수정(2) 및 완성의 단계로 연구를 수행하였다. 분석 단계에서는 2015 개정 가정과 교육과정의 성취기준과 교육과정 6대 핵심개념 중 하나인 '안전' 관련 내용요소 중 '식품의 선택과 안전한 조리'에 해당하는 중학교 교과서(12종)의 내용을 분석하였다. 설계 및 개발 단계에서는 식품 안전 교육요소를 선정하여 ARCS 동기유발 전략을 적용한 교수·학습 과정안, 학습 활동지, 학생 평가 도구를 개발하였다. 평가(1)과 수정(1) 단계에서는 식품 안전 교육요소와 ARCS 동기유발 전략에 대하여 개방형 질문으로 평가 항목을 선정하여 4인의 전문가 집단을 통해 타당도를 검증받았으며, 교수·학습과정과 연계한 과정 중심 평가계획, 내재적 동기유발 강화 방안 등의 개선점에 대한 의견을 반영하여 9차시의 교수·학습 과정안으로 수정하였다. 평가(2)와 수정(2) 단계에서는 수정(1)의 결과를 대상으로 식품 안전 교육과의 관련성, 학습목표 달성의 적합성, 동기유발 전략의 적절성 등의 3개 항목에 대한 타당도와 개선점에 대하여 개방형 질문으로 7인의 전문가 집단을 통해 2차 검증받았으며, 의견들을 반영하여 자료를 수정 및 보완하여 최종 10차시의 교수·학습 과정안을 완성하였다. 본 연구는 중학생을 대상으로 한 식품 안전 교육을 위해 ARCS 동기유발 전략을 적용한 교수·학습 과정안으로서 현장교사들 및 교육과정 개발자에게 좋은 자료로 활용되기를 기대한다.

초대형 컨테이너선의 가덕수로 안전운항을 위한 선저여유수심 연구 (A Study on Under Keel Clearance of Gadeok Channel for the Safety Passage of Mega Container Ship)

  • 류원;강석용;이윤석
    • 해양환경안전학회지
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    • 제27권6호
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    • pp.789-797
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    • 2021
  • 전세계적으로 컨테이너선은 대형화되고 있으며, 2005년 9,200 TEU에 불과하였던 컨테이너선의 크기가 최근에는 24,000 TEU급으로 확대되었다. 컨테이너선의 대형화와 함께 우리나라에서도 대형 컨테이너선들의 입·출항이 잦아지고 있어 안전 통항에 대한 검토의 필요성이 강조되고 있다. 이에 본 연구에서는 24,000 TEU 컨테이너선을 대상 선박으로 우리나라의 항만 및 어항 설계 기준에 따라 부산신항 및 부산신항 입항을 위해 통과해야 하는 가덕수로에서의 UKC를 산출하였다. 또한 UKC 기준을 충족하면서 항해 가능한 최대속력을 다양한 squat 식을 활용하여 구하였고, 이 결과를 현재의 속력제한 기준과 비교하였다. 연구결과 부산신항에는 흘수대비 10 % 여유수심을 요구하며 이를 만족하는 squat값은 0.95 m였으며, 가능한 최대속력은 11 kts였다. 가덕수로에서는 흘수대비 15 % 여유 수심을 요구하며 이를 만족하는 squat값은 1.78 m였으며, 가능한 최대속력은 15 kts였다. 부산신항에서는 계산결과인 11 kts보다 제한속력이 12 kts로 높게 설정되어 있어 안전측면에서 재고려가 필요하며, 가덕수로에서는 계산결과인 15 kts보다 제한속력이 12 kts로 낮게 설정되어 있으므로 원활한 통항을 위하여 필요시 속력제한 규정을 높이는 것을 고려해 볼 수 있다. 본 연구는 제한된 요소만을 고려하여 UKC 및 항해 가능한 속력을 산출한 한계를 가지고 있으나 이 연구를 토대로 추가연구가 진행된다면 정확한 UKC 및 안전속력을 제한할 수 있을 것으로 판단된다.

SUMT법(法)에 의(依)한 2골절(滑節) I형(形) 강재(鋼材) 아치의 최적설계(最適設計) (Optimum Design of Two Hinged Steel Arches with I Sectional Type)

  • 정영채
    • 대한토목학회논문집
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    • 제12권3호
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    • pp.65-79
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    • 1992
  • 본(本) 연구(硏究)는 2골절(滑節) 강재(鋼材) 아치의 최적설계(最適設計)에 관(關)한 것으로 아치구조(構造)의 정확(正確)한 해석(解析)과 구조(構造)를 안전(安全)하며 경제적(經濟的)으로 설계(設計)하는 데 목적(目的)을 둔다. 구조해석(構造解析) 방법(方法)은 해석과정(解析過程)에서 구조물(構造物)의 처짐울 고려(考慮)하는 유한차분법(有限差分法)을 도입(導入)하므로 해석오차(解析誤差)를 소거(消去)하여 구조물(構造物)의 단면력(斷面力)을 결정(決定)할 수 있는 방법(方法)을 사용(使用)한다. 최적화문제(最適化問題)는 설계변수(設計變數)를 단면(斷面)의 칫수들(B, D, $t_f$, $t_w$)로 하는 목적함수(目的函數)와 제약건식(制約件式)으로 형성(形成)한다. 목적함수(目的函數)는 아치구조(構造)의 총(總) 중량(重量)으로하고 제약조건(制約條件)은 한국(韓國) 도로교(道路橋) 표준시방서(標準示方書)에 규정(規定)된 허용응력(許容應力), 플랜지와 복부(腹部)의 최소칫수에 관한 규준(規準)을 사용(使用)하고 I형(形) 단면(斷面)의 경제적(經濟的) 높이 조건(條件)과 복부(腹部)의 상한계(上限界) 칫수와 플랜지 폭(幅)의 하한계(下限界) 칫수를 포함(包含)하여 유도(誘導)된다. 본(本) 연구(硏究)에서 개발(開發)된 비선형계획문제(非線型計劃問題)를 풀기 위해 수정(修正) Newton Raphson 탐사법(探査法)을 사용(便用)하는 SUMT 기법(技法)을 도입(導入)하여 수치예(數値例) 통(通)하여 시험(試驗) 본다. 본(本) 연구(硏究)에서 개발(開發)된 아치구조(構造)의 최적화(最適化) 프로그램은 여러 아치구조(構造) 수치예(數値例)를 통하여 시행(試行)하고 고찰(考察)한다. 이러한 수치결과(數値結果)를 통(通)하여 본 알고려즘의 최적화(最適化) 가능성(可能性), 적용(適用) 가능성(可能性) 및 수검성(收檢性)과 타(他) 문현(文獻)(30)을 사용(使用)한 수치결과(數値結果)와도 비교분석(比較分析)한다. 본(本) 연구(硏究)의 최적단면적(最適斷面績)과 2차(次)모멘트의 상관관계식(相關關係式)은 많은 수치적(數値的) 최적설계(最適設計) 결과(結果)로부터 도출(導出)한다.

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설계수명 이후 해체를 위한 금속 겸용용기의 방사화 특성 평가 (Activation Analysis of Dual-purpose Metal Cask After the End of Design Lifetime for Decommission)

  • 김태만;구지영;도호석;조천형;고재훈
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제14권4호
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    • pp.343-356
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    • 2016
  • 한국원자력환경공단에서는 국내 경수로 원전에서 발생한 사용후핵연료를 건식으로 저장하기 위하여 안전성을 최우선으로 국내/외 기술기준을 준수하여 금속겸용용기를 개발하였다. 이러한 금속용기는 50년 동안 주요 안전성요소(구조, 열제거, 격납, 임계방지, 방사선차폐 등)에 대한 건전성을 유지하고, 운영기간 중 유지보수 과정에 폐기물의 발생을 최소화 하고 이를 안전하게 관리할 수 있도록 설계하였다. 본 논문은 설계수명이 종료된 금속용기 본체 및 내/외부 구조물에 대한 방사화 평가를 통해 정량적인 방사능 재고량에 대한 정보를 제공한다. 본 논문에서는 금속용기 본체 및 구성품의 방사화 방사능 재고량은 MCNP5 ORIGEN-2 평가체계를 이용하여 계산하였으며, 각 구성품의 화학조성, 중성자속 분포, 반응률 및 저장기간 동안 중성자조사 기간을 반영하여 평가하였다. 평가결과, 설계수명 이후 10년 경과시 모든 금속재질에서 $^{60}Co$의 방사능이 기타 핵종들에 비하여 가장 큰 방사능을 띄는 것으로 나타났으며, 중성자차폐체인 수지에서는 수명직후 $^{28}Al$$^{24}Na$등의 고에너지 감마선을 방출하는 핵종은 반감기가 짧아 0.5년 이후에는 무시할 수 있는 수준으로 나타났다. 또한, 사용후핵연료 제거후 캐니스터 및 금속용기 본체에 대한 표면 선량률 평가결과, 상당히 낮은 값을 나타내어, 해체 시 작업자가 받는 피폭선량은 무시할 수 있는 수준으로 평가되었다. 본 평가방법은 사용후핵연료 금속겸용용기 해체 시 계획의 수립 및 해체작업 종사자의 피폭선량 예측, 방사성폐기물의 관리/재활용 등의 기본자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

웹서비스 기반의 저가형 위성항법보정시스템 설계 (A Design of Low Cost Differential GPS System based on Web-Service)

  • 정세훈;서호석;박동국;심춘보
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제8권3호
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    • pp.487-498
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    • 2013
  • 미아찾기, 응급구조요청 등의 고정밀 위치정보를 요구하는 다양한 위치기반서비스 응용 분야가 증가하고 있다. 그러나 대부분 시스템에서 사용할 수 있는 GPS의 정밀도는 아직까지 낮은 상태이다. 본 논문에서는 위치기반서비스에 적용될 수 있고 무선 환경에서도 안정적인 서비스가 제공될 수 있으며 다양한 단말기에서 활용할 수 있는 객체지향 설계 기법을 이용한 웹서비스 기반의 저가형 위성항법보정시스템(DGPS)을 설계 및 제안한다. 제안하는 시스템은 시스템의 확장성과 재활용성을 극대화하기 위해 UML을 기반으로 객체지향 설계 모델링을 이용하여 시스템을 설계한다. 또한 저가형의 기준국과 위치 보정 측위 프레임워크 및 서버를 구축하여 이동국의 위치에 따른 GPS의 정밀도를 높이고자 한다. 이동국의 위치 정밀도는 이동환경을 고려하여 안정적이고 다양한 서비스 제공이 가능한 형태인 웹 서비스 기반의 통신 인터페이스를 구현한다. 마지막으로 성능평가 결과, 제안된 시스템을 통해 1~2m이내까지 위치측위 정밀도가 확보할 수 있으며, 88.5% 확률로 2m이하의 위치측위 정밀도를 확보 할 수 있다.

1면 케이블 콘크리트 사장교의 유효플랜지폭 결정에 관한 연구 (Determination of Effective Flange Width in Single Plane Cable-Stayed Concrete Bridge)

  • 이환우;김광수;강호준
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제23권4호
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    • pp.343-351
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    • 2010
  • 도로교설계기준(건설교통부, 2005)에 따르면 바닥판 경간비(B/L)가 0.5이하인 박스거더교에서는 상부플랜지의 전폭이 휨 압축응력 또는 축압축응력에 대하여 유효한 것으로 볼 수 있다. 그러나 세그먼트 자중 등에 의한 휨모멘트와 케이블 수직압축력에 의한 합성응력이 발생되고 바닥판 경간비가 변하는 사장교의 시공단계에서는 전단지연의 영향범위가 다를 수 있다. 이 연구에서는 1면 케이블 콘크리트 박스 사장교를 대상으로 시공단계시 보강형에 고려되어야 할 합성응력에 의한 유효플랜 지폭을 분석하였다. 그 결과 바닥판 경간비가 0.38이하의 범위에서 보강형의 전폭을 유효플랜지폭으로 적용할 수 있는 것으로 해석되었다. 즉, 1면 케이블 박스 사장교의 경우 전단지연을 고려하여 할 범위가 박스거더교보다 커야할 것으로 분석되었다. 따라서 시공단계시 변화되는 바닥판 경간비의 크기에 관계없이 전폭을 유효플랜지폭으로 반영하는 실무관행은 안전측 설계가 되지 못할 수 가 있다. 또한 시공단계시 선단부를 제외한 영역의 합성응력에 대한 검토는 바닥판 경간비가 크게 나타나는 초기 시공단계에서는 단경간 구조계로 보고 산정한 유효플랜지폭을 적용할 경우 안전측 설계가 된다. 그러나 바닥판 경간비가 작아짐에 따라서는 전폭과 캔틸레버 구조계로 유효플랜지폭을 결정하는 것이 타당한 것으로 분석되었다.

수치모델링을 이용한 지하원유비축시설의 수리지질학적 안정성 연구 (Hydrogeological Stability Study on the Underground Oil Storage Caverns by Numerical Modeling)

  • 김경수;정지곤
    • 지질공학
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    • 제12권1호
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    • pp.35-51
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    • 2002
  • 본 논문은 화산암지역에 건설되는 비축기지를 대상으로 지표지질조사, 지표단열조사, 시추조사, 수리시험 결과 등을 토대로 지하수유동 수치모델 해석을 통하여 저유공동의 기밀성 요건을 만족시킬 수 있는 수벽시스템을 설정하고, 이러한 시스템 하에서의 공동유입량과 인접시설과의 수리간섭 영향을 평가하였다. 수리지질 안정성 해석을 위한 접근방법 3차원 연속체 수치모델링과 더불어 이의결과를 비교 또는 보완하기 위한 단열망 모델링 해석방법을 병행하였다. 저유공동의 심도를 결정하고 투수성단열의 확률적인 상호연결성 정도를 계산한 결과와 연직 수리경사, 수벽공 효율성, 저유공동과 수벽시스템간 이격거리 등의 제반 요건을 만족시키는 수벽시스템을 계산하였다. 연속체 모델에 의한 저유공동으로의 누수량은 건설기간 중에는 130 ~ 140m$^3$/day, 운영 중에는 약 120m$^3$/day일 것으로 예측되었고, 단열망 모델에서는 80~175m$^3$/day의 범위인 것으로 계산되었다. 신규 시설의 건설로 인하여 기존 시설지구의 함양유역 감소가 불가피하고, 이로 인하여 지하수위 강하 및 유동량의 감소가 발생될 것으로 예상되므로, 보수적인 관점에서 기준 지하수위를 유지하기 위하여 인공적인 수압을 가해줄 수 있는 별도의 지상 혹은 지하의 수직 수벽시스템이 요구된다.

GCP 복합지반의 거동분석을 위한 유한요소해석 (Finite Element Analysis for Investigating the Behavior of Gravel Compaction Pile Composite Ground)

  • 김경업;박경호;김호연;김대현
    • 한국지반신소재학회논문집
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    • 제17권3호
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    • pp.19-32
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    • 2018
  • GCP(Gravel Compaction Pile, 이하 GCP)공법은 현재 정량적인 설계법이 제시되어 있지 않아 경험적인 방법에 의해 설계 및 시공되고 있어 팽창파괴, 전단파괴 등 다양한 형태의 파괴가 빈번히 발생하고 있으나 명확한 원인 규명과 파괴 예방 대책수립이 어려운 실정이다. 또한 국내와 시공 장비, 재료 특성 등이 다름에도 불구하고 해외의 지반에 적용하는 공법을 그대로 국내에 적용하고 있어 지지력, 침하량 등이 실측값과 큰 차이를 나타내고 있다. 본 연구에서는 GCP공법의 합리적이고 안전한 설계법을 제안하기 위한 연구로써 국내 점토지반에 GCP공법을 적용하여 지반강도 변화에 따른 침하 및 응력 거동특성을 분석하고자 하였다. 이를 위해 ABAQUS를 이용하여 복합지반의 침하량과 침하감소율, 응력분담비, GCP의 최대 수평변위량 및 발생 예상위치를 분석하고자 하였다. 분석 결과, 치환율 30%이상에서 복합지반의 침하감소율이 60%이상 감소하는 것을 확인하였고, GCP의 최대 수평변위량은 말뚝 직경의 2.6배의 깊이에서 발생하였으며, 치환율 40%이상에서는 수평변위량의 차이가 미미한 것을 확인하였다.