• 한국지반공학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.23-32
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• 2013

해상풍력 기초로 사용되는 모노포드 석션 버켓기초의 지지력 거동에 대하여 원심모형실험과 수치해석을 통하여 연구하였다. 대상 구조물은 서해안 지역을 대상으로 검토된 해상풍력타워 기초로, 실트질 모래층에 설치하는 것으로 설계되었다. 원심모형실험에 사용된 모형지반은 대상 지반과 유사한 물성을 갖도록 조성하였다. 실험 가속 상태에서 소형 콘 관입시험과 벤더 엘리먼트를 사용한 전단파속도 측정을 통하여 물성을 평가하고 모사 대상 지반과의 유사성을 검증하였다. 원심모형실험으로 해상풍력 기초에 작용하는 하중을 재하하고 거동을 계측할 수 있도록 실험 시스템을 구축하였고, 모노포드 석션 버켓기초의 하중-회전각 관계를 통해서 지지력 거동을 평가하였다. 최적의 실험 조건을 선정 및 검증하기 위하여 수치해석을 수행하였으며, 모델의 자중, 모델과 경계면의 거리 및 지반 탄성계수의 변화에 따른 지지력 거동의 차이를 검토하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.43-52
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• 2011

조립토로 구성된 지반구조물의 안정성은 전단변형에 따른 전단영역의 특성변화에 의해 영향을받는다. 본 연구의 목적은 전단파와 전기비저항 및 콘 선단저항력을 이용하여 직접전단실험시 발생하는 전단영역의 특성을 파악하는 것이다. 전단영역의 특성을 파악하기 위하여, 아크릴 재질로 직접전단상자를 제작하였으며, 직접전단상자의 벽면에는 전단파와 전기비저항의 측정을 위하여 벤더엘리먼트와 전기비저항 프로브를 설치하였다. 벤더엘리먼트와 전기비저항 프로브는 전단영역과 비전단영역에 각각 설치되어, 전단변형에 따른 조립토의 거동을 비교할 수 있도록 하였다. 또한, 콘 선단저항력을 측정할 수 있도록 개발한 마이크로 콘을 첨두강도상태와 잔류강도상태에서 관입하여 깊이에 따른 시료의 강도분포를 관찰하였다. 실험결과, 바닥부근과 하부전단영역에서는 전단변형에 따른 전단파 속도는 일정하였지만, 상부전단영역에서의 전단파 속도는 증가하였다. 또한, 바닥부근의 전기비저항은 변화가 없는 반면, 하부전단영역에서 전기비저항은 상대밀도에 따라 수직변형률과 반비례관계로 나타났다. 콘 선단저항력의 변화도 전단파 속도의 변화와 유사하게 상부전단영역에서 큰 변화가 관찰되었다. 본 논문에서 제시한 직접전단실험시 전단파와 전기비저항을 관찰하는 것과 실험완료 후 콘 관입실험은 조립토의 전단영역 특성을 파악하기 위한 매우 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여준다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.35-46
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• 2017

미연소탄소 함량이 높은 플라이애쉬(High carbon contents fly ash, HCFA)는 콘크리트 혼화재로의 사용이 부적합하여 대부분 매립되고 있다. 이에 본 연구는 미연소탄소함량이 높은 플라이애쉬의 지반공학적 활용 방안을 모색하기 위하여 폴리프로필렌섬유(Polypropylene fiber, PP fiber)와 모래로 보강하여 일축압축시험과 벤더엘리먼트가 설치된 일차원 수정 압축실험을 진행하였다. 섬유의 보강효과로 섬유비가 증가함에 따라 일축압축강도(UCS), 일축압축강도시의 변형률과 동일 간극비 상에서의 최대전단탄성계수(Maximum Shear Modulus, $G_{max}$)가 증가하였다. 모래로 보강된 경우 혼합물의 UCS는 다소 증가하였으나 UCS 시의 변형률은 모래비의 영향을 받지 않았으며, 모래입자는 HCFA 입자간의 접촉을 방해하여 혼합물의 $G_{max}$를 감소시켰다. 그러나 20% 이상의 모래비에 대하여 동일 에너지로 다짐하였을 시, 조밀한 상태로 조성되며 그로 인한 보강 효과를 기대할 수 있었다. 섬유나 모래로 보강된 HCFA의 압축지수(Compression index, $C_c$)는 보강재의 종류와 관계없이 주로 초기 간극비에 의해 결정되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.1063-1075
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• 2013

극한지 지반의 설계정수 산정을 위해 동결토의 강도 특성은 매우 중요한 요인이며 이를 파악하기 위해서는 동결토의 기본적인 특성을 파악하는 것이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 동결토의 구성 성분 및 물리적 구조를 반영하는 탄성파에 대한 기초적인 정보를 제공하기 위해 포화도에 따른 동결토의 탄성파 특성을 파악하고자 하였다. 시료를 동결시키기 위해 동결 용 셀을 제작하였으며 포화도가 각각 10%, 40%, 100%인 시료를 조성하였다. 시료가 동결되는 동안 탄성파를 측정하기 위해 전단파 트랜스듀서로서 벤더엘리먼트를 사용하였으며, 압축파 트랜스듀서로서 피에조 디스크 엘리먼트를 사용하였다. 포화도가 다른 세 가지 시료의 온도가 $20^{\circ}C$에서 $-10^{\circ}C$까지 변하는 동안 압축파 및 전단파 신호를 측정하였으며, 이를 토대로 탄성파 속도, 공진주파수 및 진폭의 변화를 파악하였다. 또한 탄성파 속도를 이용해 포화도가 다른 동결토의 포아송 비를 분석하였다. 시료가 동결된 이후에 포화도가 큰 시료의 탄성파 속도가 가장 크게 나타났다. 또한 탄성파 속도와 공진주파수의 변화는 매우 유사하게 나타났고 그 변화는 동시에 발생하였다. 압축파와 전단파의 진폭은 시료가 동결되는 $0^{\circ}C$에서 각기 다른 양상을 나타내었다. 본 연구는 동결토의 구조적 매커니즘에 대한 정보를 제공하는 탄성파 특성을 시료의 포화도에 따라 파악하고자 하였다는 점에서 의의가 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.33-39
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• 2013

전 세계적으로 새로운 에너지 자원을 개발하기 위해 심해 지역의 시추탐사를 진행하고 있다. 국내의 경우 2007년 동해 울릉분지에서 수행된 가스 하이드레이트 심부 시추 사업(Ulleung Basin Gas Hydrate Expedition 1)에서 가스 하이드레이트의 부존을 확인하였다. 가스 하이드레이트 생산 및 생산기지 건설을 위해 심해토의 지반공학적 특성은 매우 중요하다. 본 연구에서는 동해 울릉분지에서 수행된 가스 하이드레이트 심부 시추 사업(UBGH2)에서 획득된 시료를 이용하여 실내실험을 수행하고 지반공학적 특성을 분석하였다. 비중, 아터버그 한계, 비표면적 및 입도분석 등 기본 토질 특성 실험을 실시하고 선행연구의 결과와 비교하였다. 또한 벤더 엘리먼트를 설치한 압밀셀을 이용하여 압밀실험을 수행하면서 압밀특성을 분석하고 수직유효응력에 따른 전단파 속도를 측정하였고, 투수계수값을 구하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권12호
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• pp.41-51
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• 2012

지표 근처의 지반은 대부분이 불포화 상태로 이루어진다. 이러한 불포화토의 강성은 지반에 존재하는 물과 공기의 양에 영향을 받게 된다. 본 연구의 목적은 전단파와 압축파 신호를 이용하여, 불포화토가 가지는 특성을 파악하는 것이다. 인위적으로 지표 근처의 불포화토를 조성하기 위해 압력판 추출시험기를 사용하였으며, 모관흡수력 조절을 통해 포화도를 변화시키면서 각 포화단계에 따른 탄성파를 측정하였다. 전단파 속도의 측정을 위해 벤더엘리먼트가 사용되었고, 압축파 속도의 측정을 위해서 디스크엘리먼트가 사용되었다. 각각의 트랜스듀서는 실험을 위해 제작된 사각형의 구속셀 안쪽에 설치되었다. 균질한 크기의 모래시료와 세립분을 이용하여 불포화토를 조성하였다. 실험을 통해 모관흡수력 변화에 따른 시료의 포화도 변화를 관찰하고, 각 포화단계에 따른 전단파 속도와 압축파 속도를 산정하였다. 또한, 측정된 탄성파 속도를 바탕으로 탄성계수, 전단탄성계수 그리고 포아송비를 추정하였다. 탄성파를 이용하여 산정한 간극비와 부피측정에 근거한 간극비가 거의 유사한 것으로 나타났다. 본 논문에서 제시한 불포화토의 각 포화단계에 따른 탄성파 속도의 측정실험은 지표 근처의 불포화토가 지니는 특성을 파악하기 위한 매우 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여준다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.523-531
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• 2008

해양 연약지반의 동적 물성치 파악을 위해 육상에서의 탄성파 탐사시험 중 하나인 인홀 시험기법의 개념과 피에조콘을 접목시켜 인홀형 탄성파 탐사콘(Inhole type CPTu)을 개발하였다. 이는 육상의 탄성파 탐사콘 시험장치과는 달리 콘 로드(rod) 내부에 벤더 엘리먼트를 활용한 발진기(Source)와 수진기(Receiver)를 함께 내재하고 있기 때문에 외부의 부가적인 발진기의 필요 없이 탄성파 시험을 수행할 수 있다. 이번 연구에서는 벤더 엘리먼트를 부착한 인홀콘에서 실험 장치 및 조건과 관련한 다양한 변수가 인홀콘 시험결과에 미치는 영향을 검토하고, 이를 통해 최적의 시험 조건을 알아보고자 하는 목적으로 카올리나이트를 활용한 실내모형실험과 유한요소기법을 활용한 수치모델링을 수행하였다. 그 결과, 인홀형 탄성파콘 시험을 통해 일관된 결과를 얻기 위해서는 발진자와 수진자 사이의 거리 및 회전보의 길이를 일정하게 두고 균일한 실험 방법을 활용하는 것이 필요하며, 발진자에 적용되는 입력 주파수와는 달리, 회전보를 펼쳤을 때 발생하는 교란이나 시험지반의 함수비가 측정되는 탄성파 속도에 미치는 영향을 뚜렷하게 확인할 수 있었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1996년도 추계학술대회논문집; 한국과학기술회관, 8 Nov. 1996
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• pp.65-70
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• 1996

엔진소음을 소음특성에 따라 분류하면 공력소음(Aerodynamic Noise), 연소소음(Combustion Noise), 기계적인 소음(Mechanical Noise)으로 나눌 수 있으며 소음원의 종류에 따라 분류하면 배기계소음(Exhaust System Noise)으로 나눌 수 있으며 소음원의 종류에 따라 분류하면 배기계소음(Exhaust System Noise), 흡기계소음(Intake System Noise), 냉각계소음(Cooling System Noise), 엔진표면소음(Engine System Noise)등으로 분류할 수 있다. 이러한 여러소음중 엔진 내부의 유동에 의한 흡배기계통으로의 소음방출은 자동차 실 내외 소음의 중요한 문제로 대두되는데, 이를 줄이기 위해 그 동안 소음기 등의 서브시스템의 형태와 그 위치조정에 관한 연구가 수행되어 왔다. 그러나 이것이 비용 또는 성능에 영향을 미치므로 본질적인 소음원을 규명해 내는 것이 필요하게 되었다. 흡배기계의 소음은 엔진의 흡입, 배기행 정시 피스톤의 운동에 의해 팽창 및 압축파 형태의 압력파(pressure wave)로 발생하게 되고, 밸브근방에서는 유동의 박리(separation)에 의해 발생하게 된다. 소음기 등의 서브시스템에서도 유동의 박리에 의해 발생하게 되며 특히 배기행정시 발생하는 압력파는 비선형영역에 있게된다. 흡기소음은 배기에 비해 그 크기가 작아서 그동안 등한시 되어왔으나 이것이 소비자의 불평요인으로 작용하므로써 이에 대한 연구도 활발히 수행되어야 한다. Bender, Bramer[1]는 흡배기계 소음의 외부 방사에 관하여 전반적으로 기술하였고 Sierens등[2]은 흡기계에서 1차원 MOC(Method of Characteristics)방법으로 비정상 유동해석을 하고 실험결과와 비교하였다. J.S.Lamancusa 등[3]은 흡기 소음원을 실험을 통해 예측하였고, 흡기소음도 비선형 거동을 보인다고 밝혔다. Yositaka Nishio 등[4]은 새로운 흡기실험장치를 고안하여 공명기(resonator)의 위치 변화에 의한 저소음 흡기계를 설계 초기단계에서부터 적용하려 하였다. 일반적으로 흡배기계의 복잡한 형상 때문에 대부분 실험을 통해 문제를 해결하려 하였고, 수치해석은 피스톤의 운동을 배제한 단순화한 흡배기계의 정상상태 유동해석이 주를 이루어왔다. Taghaui and Dupont 등[5]은 KIVA코드를 사용하여 흡기포트와 연소실 그리고 밸브의 움직임을 동시에 고려한 수치해석을 도입하였다. 하지만 이들이 밸브의 운동을 고려하기 위해 사용한 이동격자는 격자점은 시간에 따라 변화하지만 그 격자의 수가 일정하게 유지되어 있어서 밸브의 완전개폐를 해석할 수가 없다. 강희정[6]은 단일 실린더와 단일 배기밸브를 갖는 문제로 단순화하여 피스톤과 밸브의 움직임을 고려하므로써 배기행정 후 소음이 어떻게 전파해 나가는가를 연구하였다. 본 연구에서도 최소밸브간격과 최대밸브간격 사이에서만 계산이 가능하나 흡기의 경우는 밸브가 닫힐 때 생기는 압력파가 중요하므로 실린더와 밸브사이에 벽면조건을 주어 밸브의 개폐를 모사하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권12호
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• pp.41-50
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• 2021

본 연구의 목적은 모래와 타이어칩 혼합토의 반복하중조건 전후 공학적 특성 변화를 파악하는 것이다. 반복하중 시, 시료에 함유된 타이어칩 함량 및 모래와 타이어칩 입자 간의 크기비에 따른 최대전단탄성계수의 변화를 정량화 하고자, 전체 중량 대비 타이어칩 중량을 0, 10, 20, 40, 60, 100%로 하여 시료를 조성하였으며, 타이어칩 평균입경 대비 모래의 평균입경(입자크기비)을 0.44, 1.27, 1.87, 4.00으로 설정하여 혼합토를 조성하였다. 초기 상대밀도 50%의 시료를 floating wall 형태의 몰드에 조성 후, 공기압 축기(air compressor), 압력 패널(pressure panel) 및 뉴메틱 밸브(pneumatic valve)를 이용하여 정하중 재하(=50kPa), 반복하중 재하(=50-150kPa), 정하중 재하(=400kPa) 및 제하 순으로 실험이 이루어 졌다. 위의 실험이 진행됨에 따라 시료의 침하량과 전단파속도를 측정하였다. 시험 결과, 모래-타이어칩 혼합토에 가해지는 반복하중은 시료를 이루는 입자 간 접촉을 타이어칩-타이어칩 또는 타이어칩-모래에서 모래-타이어칩 또는 모래-모래로 전환시켰으며, 이로 인해 타이어칩 함량 40%에서 가장 큰 최대전단탄성계수의 증가를 확인하였다. 또한 입자크기비가 감소함에 따라 동일 타이어칩 함량에서 반복하중 시 최대전단탄성계수 증가량은 증가하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.75-86
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• 2009

공학적 관점에서 용해가능한 가장 흔한 재료인 소금은 고결화 작용에 있어서 역학적 거동에 큰 영향을 미친다. 이러한 자연적 현상을 조사하기 위하여 용해되지 않는 재료인 글라스비즈와 소금물을 혼합하여 시료를 조성한 후 오븐을 이용하여 포화도를 변화시켜가면서 실험을 수행하였다. 입자크기가 0.26, 0.50, 1.29mm인 3종류의 글라스비즈와 0.0, 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 2.0M의 소금물에 대하여 각각의 시료를 조성 후 벤더 엘리먼트와 피에조 디스크 엘리먼트를 이용하여 전단파와 압축파를 측정하였다 소금에 의한 고결화 발생에서 전단파와 압축파 속도 모두 포화도에 따른 세가지 단계를 보여주었다: 1) 포차도가 $100%{\sim}90%$인 구간으로 전단파의 속도는 증가하고 압축파의 속도는 감소한다; 2) 포화도가 $90%{\sim}10%$인 구간으로 전단파와 압축파의 속도에 큰 변화가 없파; 3) 포화도가 $10%{\sim}0%$인 구간으로 전단파 및 압축파는 큰 변화를 보인다. 또한, 전단파의 공진주파수는 전단파의 속도 변화양상과 비슷한 경향을 보였다. 본 연구는 용해된 소금의 고결화에 따른 지반재료들의 탄성파 특성의 의미있는 경향을 보여준다.