• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.15-22
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• 2022

본 연구는 국내 대표 암석의 팽윤성을 관찰하고 암석의 풍화와 관련하여 시험법의 활용과 선행 분석의 개선점을 제시하고자 한다. 국내 고속도로 시공현장에서 지반조사를 위해 획득한 시추코어를 대상으로 스웰링시험 및 분석하였다. 연구 시험용 암종의 선정은 암석의 분류기준과 분포면적을 고려하였으며, 화성암은 화강암을 선정하였고 퇴적암은 사암과 이암을 선정하였다. 변성암은 편암과 편마암을 선정하였다. 암석의 흡수팽창지수를 결정하는 방법은 ISRM과 한국암반공학회 표준암석시험법(2005) 중 "암석의 시료채취와 시험편 제작 표준법"에 제안된 방법을 이용하였다. 팽창변위의 측정을 위한 시편은 높이 10cm, 지름 5cm의 원주형 이었다. 이에 수직되는 단면에 대해 흡수팽창변형률을 측정하였으며 단면 방향의 변형률은 팽창 방향의 길이를 보정하였다. 본 연구의 스웰링에 의한 풍화민감도 분석 시험 결과, 최대팽창변위보다 변화율이 암석의 팽윤성 판단에 효과적임을 알 수 있었다. 기존 스웰링분석법은 팽창변위의 최고점(최대팽창변위)을 이용하여 풍화민감도를 평가하고 있으나 암반등급별 구분이 불명확하므로 침수시간에 따른 팽창변위의 변화율(기울기)을 이용하는 것이 타당하다. 암반등급외 암석의 등방성과 이방성의 구분, 암종별 장축과 단축의 팽창변위(차이)를 활용한 풍화 특성의 판별이 필요하다. 풍화변질과 단층변질을 구분한 실험이 필요하며 이를 위해 선행적으로 구성 광물의 정량 분석이 필요하다. 또한, 화학적 풍화 단계의 팽창변위 분석을 통한 암종별 장기풍화 예측기술이 필요하다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6C호
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• pp.431-443
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• 2006

국내 지층에 대한 근본적 특성 평가의 일환으로, 본 연구에서는 홍성 지역의 화강 풍화 지층을 대상으로 X-선 형광 분석과 시추 및 현장 탄성파 시험을 포함한 지반 조사를 수행하여 각각 풍화도와 전단파 속도($V_S$)를 평가하였다. 홍성 지역은 대부분의 부지에서 10~40m 두께의 풍화 지층이 발달해 있었다. 홍성 지역에서의 풍화도 분석 결과, MWPI, VR 그리고 WIP 와 같은 세 종류의 대표적인 화학적 풍화 지수는 심도 감소에 따른 풍화도 증가의 일반적 경향을 보임이 확인되었다. 대상 지역에 대한 현장 탄성파 시험으로부터 풍화 지층의 전단파 속도는 200~500m/s의 분포 범위로 결정되었다. 시추공 탄성파 시험 수행 부지들에서의 전단파 속도와 N 값을 토대로 풍화 지층에 대한 N-$V_S$ 상관관계를 도출하였다. 또한, 세 종류의 대표적 풍화 지수들과 전단파 속도 및 N 값과의 관계로부터 MWPI, WIP 및 100/VR이 전단파 속도의 증가에 따라 선형적으로 증가하고 N 값의 증가에 따라 지수적으로 증가함을 확인하였다.

• 대한지질공학회:학술대회논문집
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• 대한지질공학회 2001년도 정기총회 및 학술발표회
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• pp.15-22
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• 2001

퇴적암의 풍화특성을 파악하기 위해서는 풍화과정을 지배하는 암석의 광물 조성과 화학성분에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 풍화정도에 따른 퇴적암의 특성을 고찰하기 위해서 대구지역에 분포하고 있는 퇴적암을 채취하여 화학 및 광물성분 분석과 시간경과에 따른 물리 및 역학특성 시험을 실시하였다. 퇴적암에 대한 풍화판정법은 시험결과 Parker의 풍화지수식이 잘 일치하였고 모암에 함유된 $Al_2$O$_3$, CaO, $Na_2$O, $K_2$O, MgO등의 화학성분과 조장석(Albite, Ab), 백운모(Muscovite, Ms), 마그네타이트(Magenetite, Mt)등의 광물성분이 풍화와 밀접한 관계가 있었으며, 또한 암석의 풍화정도와 공학적 성질에 대한 상관관계식을 제안하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권6호
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• pp.71-94
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• 1997

암석의 강도에 대한 평가는 지반공학분야에서 매우 중요한 일이나 시료를 성형해야 하기 때문에 시험이 번거롭고 미세균열이 많아 시험에 오차를 가지고 있으며 국내에는 시험자료축적이 부족한 상태이다. 그래서 현장 또는 실내에서 간단하게 시험방법으로 암석강도를 추정할 수 있는 방법이 미비한 실정이다. 본 연구에서는 수년간에 걸쳐 축적된 시험자료를 이용하여 암종에 따른 풍화정도 평가 및 풍 화정도에 따른 강도특성의 변화에 대해 분석하였다. 그러므로 암석성형시편과 성형되지 않은 시료를 이용한 일축압축강도, 점하중시험, 현장 및 시편에서의 슈미트해머시험, 흡수율 시험, 내구성 등의 시험을 실시하여 여러 암석강도의 상호관계를 규명하였으며 현장 또는 실내에서 간단한 시험방법으로 암석의 강도를 추정하기 위한 상관 관계식을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.181-194
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• 1999

본 연구는 6개소에서 채취한 교란 및 불교란 화강풍화토에 대해 화학적 성분분석, 물리 및 직접전단시험 등을 수행하여 화강풍화토의 전단정수가 풍화도와 전단변위 등에 어떠한 관계가 있는가를 고찰한 것이다. 그 결과 화강풍화토의 전단정수는 풍화도와 포화포가 클수록 전단정수가 작게 나타나고 연직하중 40kPa이하에서는 Mohr-Coulomb의 파괴포락선이 직선이 아니고 곡선 내지 포물선 형태를 보이며 통상의 시험법에서 얻은 점착력보다 1/2정도가 작게 나타났다. 또한 화강풍화토의 화학적 풍화지수가 21~31.26의 범위에 대응되고 Sueoka분류법에 의하면 완전 화감풍화토로 판명되었다. 그리고 불포화 화강풍화토와 포화 화강풍화토의 강도를 비교할 때 포화시료가 전단강도의 저하가 크고 다일러턴시의 변화가 현저함을 알 수 있었다. 또한, 광주 풍암지구 화강토의 전단강도는 ${(\tau)_{sat}= 1.0(\tau)_{unsat}-12.48}$의 식으로 근사화시킬 수 있었으며 다른 화강풍화토에서도 유사한 결과를 보였다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제37권
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• pp.285-307
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• 2004

이 연구에서는 전남 화순군에 위치한 운주사의 석조문화재를 중심으로 암석의 풍화대 형성과 풍화의 진행에 따른 암석학적 특성과 지화학적 특성을 종합 검토하였다. 이 결과를 중심으로 석조물을 이루는 암석의 기계적, 화학적, 광물학적 및 물리적 풍화에 영향을 미치는 풍화요소를 규명하였고, 이들을 정량화하여 석조문화재의 보존방안 강구를 위한 기초자료로 활용하고자 한다. 이 연구를 위하여 야외 정밀조사 및 총 18개의 시료(화산력 응회암 7점, 화산회 응회암 4점, 화강암류 4점, 화강편마암 3점)에 대한 전암분석과 암석의 특성 및 광물감정을 실시하였다. 또한 각각의 석조물에 대한 훼손현황을 반정량적으로 기재하였다. 운주사 일대의 지질을 이루는 암석은 화산력 응회암이며 대체로 N30-40W의 주향과 10~20NE의 경사를 갖고 있다. 이 화산력 응회암은 운주사를 중심으로 매우 넓게 분포하고 있으며 운주사 경내에 분포하는 석조물은 모두 화산력 응회암으로 조형되어 있다. 현재 운주 사 경내의 석조물들은 대부분 심한 균열의 발달과 함께 구조적 불균형을 이루고 있으며, 생물학적 오염 및 암석의 풍화가 상당히 진행되어 각력이 탈락하고 광물의 입상분해가 발생하는 등 풍화와 훼손양상이 아주 심각하다. 또한 석조물 곳곳의 철편과 시멘트 몰탈은 산화되어 적갈색의 침전물과 회백색의 침전물을 형성하고 있다. 이들 석조물에 대해 육안 훼손정도를 기재한 결과 대부분의 석조물들이 MD(moderate damage)에서 SD(severe damage) 등급의 훼손정도를 보이고 있다. 각 암석의 X선 회절분석 결과, 대부분의 시료들은 석영, 정장석, 사장석, 방해석 및 자철석 등의 광물로 구성되어 있다. 현미경하에서는 석영과 장석류가 심하게 변질되었으며, 타형의 결정형을 보이는 흑운모는 풍화되어 이차 풍화광물인 녹니석으로 변질되어 있다. 또한 응회암 곳곳의 열극대에 적갈색의 철분 침전물이 관찰되는 것으로 보아 암석의 내부까지 풍화가 진행되고 있음을 알 수 있다. 연구지역의 석조물을 이루는 응회암류는 Subalkaline, Peraluminous의 영역에 도시되며, 시료의 $SiO_2$(wt.%) 범위는 화산력 응회암이 70.08~73.69, 화산회 응회암은 70.26~78.42 의 범위를 보이고 있다. 또한 주성분원소에 대한 화학적풍화지수(CIA)와 풍화잠재지수(WPI) 계산치에서 CIA의 범위는 화산력 응회암은 55.05~60.75, 화산회 응회암은 52.10~58.70, 화강암은 49.49~51.06 화강편마암은 53.25~67.14의 범위를 보이며 이들은 편마암류와 응회암류에서 큰 값을 갖는다. WPI는 응회암류와 편마암류의 시료에서 0선 이하에 있거나 0선에 근접되어 도시되는 것으로 보아 상위 CIA에서와 같이, 이들 응회암류와 편마암류가 화학적인 풍화 작용을 쉽게 받고 있음을 시사한다. 암석의 분말시료와 석조물의 피복시료를 채취하여 전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과 암석의 이차적인 풍화산물인 스멕타이트, 불석군의 점토광물이 관찰된다. 그리고 암석의 생물학적 풍화 요소인 하등식물의 균사류 및 지의류의 모근과 포자가 함께 관찰된다. 이는 암석의 내부까지 생물체가 압력을 가하고 있어 석조물의 기계적 풍화작용을 가중시키고 있으며, 이와 함께 석조물 내에 점토광물화가 상당히 진행된 것으로 판단된다. 암석의 풍화가 상당히 진행되어 비, 바람, 수목, 지반 등 자연환경 의해 훼손이 가속화 되고 있는 상태이다. 이에 대한 방안으로 1차 수목 제거 등 주변 환경정비와 배수로 설치 등 물 침투 방지에 대한 지반환경 조성이 필요하고, 2차 지의류 제거 등 생물학적 처리와 합성수지를 사용한 균열부분 접착복원과 암석 재질을 강하게 하는 경화 및 발수처리를 실시한다. 그리고 풍화의 원인인 바람, 햇빛, 비 등을 차단시킬 수 있고 주변경관과 어울리는 보호시설을 건립하여 보존하는 것이 좋을 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제42권3호
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• pp.261-272
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• 2009

이 연구는 강원도 원주시 일대에 분포하는 쥬라기 화강암에 대하여 동결-융해 시험을 수행하고 동결-융해 반복 횟수의 증가에 따른 암석의 물리 역학적 특성변화를 고찰하였다. 동결-융해의 한 사이클은 24시간이며 진공챔버에서 2시간동안 포화시킨 시료를 -20$\pm1^{\circ}C$로 8시간 동결하고 상온에서 14시간 동안 융해하였다. 동결-융해 시험 중에 물리적인 특성을 측정한 결과 탄성파 속도는 지속적으로 감소하였으며 흡수율은 증가히는 양상을 보였다. 시험 전 풍화등급이 높은 암석일수록 동결-융해에 따른 물성의 변화가 크며 풍화에 취약한 것으로 나타났다. 슬랩(slab) 시편에서 취득한 미세균열 트레이스의 길이 및 면적밀도는 지속적으로 증가하는 것으로 나타났다. 이는 지속적으로 감소하는 탄성파 속도의 특성과도 부합하며 암석 내부에 미세균열이 급격히 발현 확장하고 특히 광물 결정의 결합력이 약화되는 암석 풍화에 기인한 것으로 판단된다. 미세균열의 밀집도와 크기를 동시에 고려할 수 있는 박스 프랙탈 차원($D_B$)은 미세균열 트레이스의 변동성을 효과적으로 반영하며 중 장기적인 풍화 예측을 위한 새로운 풍화지수로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제19권2호
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• pp.146-157
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• 2009

이 연구는 경상남도 함안군 일대에 분포하는 백악기 이암에 대하여 동결-융해 시험을 수행하고 동결-융해 반복 횟수의 증가에 따른 암석의 물리 역학적 특성변화를 고찰하였다. 동결-융해의 한 사이클은 24시간이며 진공 챔버에서 2시간 동안 포화시킨 시료를 $-16{\pm}1^{\circ}C$로 8시간 동결하고 상온에서 14시간 동안 융해하였다. 총 55 사이클의 동결-융해 시험 중에 물리적인 특성을 측정한 결과 비중, P파 속도는 지속적으로 감소하였으며 흡수율, 공극률은 지속적으로 증가하였다. 시험 전 풍화를 많이 받은 암석일수록 동결-융해에 따른 물성의 변화가 크며 풍화에 취약한 것으로 나타났다. 슬랩 시편에서 취득한 미세균열 트레이스의 크기 및 면적밀도는 30사이클 이후부터 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 이는 30사이클 이후 급격히 감소하는 P파 속도의 특성과도 부합하며 암석 내부에 미세균열이 급격히 발현 확장하고 특히 층리면의 결합력이 약화되는 암석 풍화에 기인한 것으로 사료된다. 미세균열의 밀집도와 크기를 동시에 고려할 수 있는 박스 프랙탈 차원($D_B$)은 미세균열 트레이스의 변동성을 효과적으로 반영하며 중 장기적인 풍화 예측을 위한 새로운 풍화지수로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 자원환경지질
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• 제36권6호
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• pp.415-429
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• 2003

이 연구는 충북 미원면 일대 옥천대 흑색셰일 분포지의 상부 화전리층과 구룡산층 지역에서 기반암의 종류에 따른 수질과 오염특성의 변화를 규명하려는 목적으로 수행되었다. 배경수질은 상부 화전리층 지역 시료에서는 주로 (Ca, Mg)-$HCO_3$ 유형이, 구룡산층 지역 시료에서는 $SO_4$의 상대적인 부화로 인하여, 주로 (Ca, Mg)-$SO_4$, (Ca, Mg)-$HCO_3$ 유형이 나타났다. 지하수 시료의 경우, 상부 화전리층 시료에서는 탄산염 및 규산염 광물의 풍화가, 구룡산층 시료에서는 규산염 광물의 풍화가 주를 이루고 있다. 하천수 시료의 경우도 대부분 물-암석 반응의 영향을 받고 있는 것으로 나타났다 군집분석의 결과, 지하수 시료는 크게 3그룹으로, 하천수 시료는 크게 4그룹으로 분류된다. 요인분석의 결과, 물 시료내의 각각의 화학원소의 함량은 주로 자연적인 풍화의 요인과 일부 인위적인 오염의 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 변형된 오염지수(M.R.I.)를 사용하여 연구지역의 수질오염을 살펴본 결과 -0.08∼0.18 사이로 나타나며, 주로 구룡산층 채석장 지역 시료에서 0이상을 나타내었다. 이 연구에서 도입된 변형된 오염지수는 앞으로 수질 오염 예측 및 관리자를 위한 유용한 도구로 사용될 수 있을 것이다.

• 공업화학
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• 제24권2호
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• pp.138-143
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• 2013

화학적 열화를 빠르게 유도할 수 있는 단파장의 자외선(254 nm)을 고밀도 폴리에틸렌의 표면에 조사하여, 생성된 carbonyl band의 변화로부터 기계적 물성 변화를 예측할 수 있는 지에 대한 가능성을 연구하였다. 오랜 시간이 요구되는 자연 태양광에 의한 옥외폭로시험이나, 제논-아크 광원에 의한 광 열화 대신에 광양자 에너지가 높은 UVC 램프를 사용함으로써, 유도되는 광열화의 화학적 특성이 동일한 기계적 물성 변화를 유발하는지를 확인하는 것에 본 연구의 의미가 있다. 인장시험과 크리프-파괴시험으로 진행된 고밀도 폴리에틸렌의 기계적 강도는 CI 변화에 유사한 양상을 보였으며, 특히 항복강도와 신장률은 자외선 노출시간과 밀접한 관계가 있음을 보여주었다. 따라서 빠른 표면 열화를 유발하는 UVC 램프를 활용한 카르보닐 지수와 기계적 물성 변화의 관계를 통하여 장시간이 요구되는 옥외에서의 기계적 물성변화를 보다 빠르게 파악할 수 있는 방법을 제시하였다.