• 지질공학
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• 제21권2호
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• pp.147-156
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• 2011

이산화탄소 지중저항을 위한 주입공의 안정성 및 누출제어에 주요 영향을 미치는 그라우팅 시멘트의 물리, 역학적 물성과 파괴 거동 특성을 실내실험을 통해 규명하였다. 물과 조강 3종 포틀랜드 시멘트를 네 종류의 질량비(각각 0.4, 1, 2, 3)로 배합한 시편을 제작하여 시험하였다. 그라우팅재의 제반 물리, 역학적 물성은 물/시멘트 배합비 0.4와 1 사이에서 급격하게 변화하며 전체적으로 물/시멘트 배합비가 증가함에 따라 공극률은 증가, 탄성파속도, 탄성계수, 압축, 인장강도 등은 감소하는 체계적인 변화양상을 보였다. 특히 일련의 삼축압축실험에서는 시편 성형시 물/시멘트 배합비와 시편에 작용하는 구속압 조건에 따라 취성파괴와 연성변형의 경계가 명확히 구분되었다. 규명된 물성 및 파괴거동은 이산화탄소 주입공 주변의 암반응력과 주입압 조건에 따라 발생할 수 있는 그라우팅재의 일차적 변형, 파괴, 균열 등의 모델분석에 주요 입력인자로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 지질공학
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• 제23권3호
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• pp.247-256
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• 2013

중동지역의 Sabkha층 탄산질 모래는 낮은 전단강도를 나타내며, 입자파쇄시 내부공극의 외부노출로 인한 즉시침하와 파쇄입자의 재배열로 인한 시간 의존적 이차침하가 발생된다. 현장 대형기초에 의한 Sabkha층의 침하특성을 분석하기 위하여 Hydrotest를 수행하였고, 실내시험 결과와 비교하였다. 삼축압축시험 결과 일차입자파쇄의 정도에 따라 Sabkha층 GL-1.5 m에서 Strain-hardening, GL-7.0 m에서 Strain-perfect, GL-7.5 m에서 Strain-softening 형태의 응력-변형 거동이 나타났다. 일반적으로 전반전단파괴는 입자가 조밀하고 지반의 강도가 큰 경우 발생하나 Sabkha층 탄산질 모래에서는 Strain-softening 거동 발생시 Strain-hardening과 Strain-perfect 거동에 비하여 오히려 입자파쇄 강도가 작아지는 현상이 발생하였다. 이러한 응력-변형 특성은 상대밀도 증가시 전단강도가 증가하는 석영질 모래의 특성과는 상이한 것이다. 현장 Hydrotest시 입자파쇄의 영향으로 간극수압 소산 후에도 지속적인 이차압축침하가 발생되었으며, 입자파쇄응력이 상대적으로 작고 Strain-softening 거동, 혹은 Strain-perfect 거동을 나타낸 하부 Sabkha층의 입자파쇄가 기초침하에 지배적인 영향을 미친 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.43-53
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• 2012

경량기포토의 현장 적용에 있어 많은 요인들이 문제를 유발시킬 수 있다. 특히 온도가 경량기포토의 거동이나 강도에 상당한 영향을 미칠 수 있으나 아직까지 이에 대한 연구가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 현장에서 가장많이 적용되고 있는 6, 8, 10kN/$m^3$ 3가지 단위중량으로 경량기포토 공시체를 제작하여 한국의 기온 특성에 맞는 다양한 온도에서 양생시켰다. 준비된 공시체에 대해 일축압축강도시험을 실시하고, 침하거동도 같이 관찰하였다. 양생온도에 따른 경량기포토내의 공기방울의 형태 변화를 알아보기 위해 SEM을 이용한 사진촬영도 이루어졌다. 그 결과 강도, 침하, 공기방울형성 등 경량기포토의 특성에 양생온도가 영향을 미침을 확인하였다. 마지막으로 본 연구결과를 바탕으로 경량기포토의 품질을 확보할 수 있는 허용양생온도 $8^{\circ}C{\sim}25^{\circ}C$가 제안되었다.

• 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.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.19-27
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• 2010

본 연구에서는 제주도 현무암에 대한 삼축압축시험을 실시하고 Lade(1977)의 3차원 파괴규준을 적용하여 강도정수를 산정하였다. 그리고 3차원 파괴규준에 의해 산정된 강도정수와 파괴면의 특성을 살펴보고, Mohr-Coulomb의 파괴규준으로 산정한 전단강도정수와 비교검토하였다. 삼축압축시험결과를 토대로 Lade(1977)의 3차원 파괴규준을 이용하여 파괴시의 ($I_1^3/I_3-27$)과 ($P_a/I_1$) 관계로부터 매개변수인 ${\eta}_1$ 및 m을 구하였다. 3차원 파괴면을 나타내는 정팔면체 평면에서 조면암질 현무암의 파괴면이 가장 크고 스코리아가 가장 작으며, 단면형상은 조면암질 현무암이 가장 삼각형에 가깝고 스코리아가 가장 원형에 가까운 것으로 나타났다. 정팔면체 평면에서 삼축실험결과와 Lade의 파괴포락선 및 Mohr-Coulomb의 파괴포락선을 비교한 결과 높은 응력하에서는 Lade의 파괴규준이 실험치와 일치하며, 낮은 응력하에서는 Mohr-Coulomb의 파괴규준이 실험치와 일치하는 것으로 나타났다. 그리고 Lade의 3차원 파괴면은 Mohr-Coulomb의 3차원 파괴면보다 크며, 이는 Lade의 파괴규준으로 산정된 전단강도정수가 Mohr-Coulomb의 파괴규준으로 구한 것 보다 더 크게 산정됨을 의미한다.

• Composites Research
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• 제18권3호
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• pp.38-46
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• 2005

3차원 복합재료의 뛰어난 특성을 확인하기 위하여 저속충격 시험을 하였다. 복합재료의 3차원 구조는 자동적층 공정 (ATP, Automated Tape Placement)과 스티칭 (stitching) 방법으로 제조하였다. 이 방법은 일정한 폭을 가지는 탄소섬유/에폭시 프리프레그 테이프를 균일한 간격을 두고 층 별로 서로 직교 적층한 후 비어 있는 공간 사이를 케블라 섬유로 스티칭하는 성형법이다. 새로운 3차원 복합재료와 기존의 프리프레그 시트(sheet)를 사용한 2차원 복합재료와의 충격특성을 비교하기 위하여 저속충격 시험을 하였으며, C-scan에 의한 충격손상 면적 확인 및 충격 후 압축시험을 하였다. 3D 복합재는 스티칭을 하기 위한 간격으로 인하여 복합재료의 전체 섬유 체적율이 낮아졌기 때문에 충격 전 압축 강도는 2D 복합재에 비해 낮았으나 충격 후 파손면적은 약 $30-40\%$의 감소를 보였으며, 충격 전 압축 강도에 패한 충격후 압축강도 비율은 약 $5-10\%$의 증가를 보였다. 스티칭에 의해 충격 후 압축강도는 전반적으로 향상되었으나, 30J의 충격 에너지부터는 그 효과가 감소하였으며 35J 이상의 충격에서는 스티칭 효과가 없었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.195-204
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• 2012

신구 콘크리트 접합부에서는 굽힌 후 편 철근을 이용한 이음이 발생한다. 철근의 굽힘과 펴는 과정에는 필연적으로 소성 변형이 발생하며, 이 과정에서 가공 경화, 바우싱거 효과, 시효 경화 현상이 발생된다. 이 연구에서는 강종, 지름, 굽힘 내면 반지름, 굽힌 후 펴기까지의 존치기간을 변수로 굽힌 후 편 철근의 인장에 대한 기계적 성질을 조사하였다. 연구 결과, 굽힌 후 편 철근은 비례한계점이 낮아지는 비선형성이 직선 철근에 비해 일찍 발생되었으며, 항복마루 없이 바로 변형경화가 발생하였다. 이것은 굽힘 가공에서 압축을 받은 부분의 바우싱거 효과에 의해 항복점이 낮아졌고, 굽힘 가공에서 인장을 받은 부분의 가공 경화에 의해 항복마루가 없어졌기 때문이다. 높은 강종일수록 항복강도의 저하가 크게 발생되었으며, SD400 철근의 항복강도는 설계기준강도보다 낮았다. 철근은 표면부의 강도가 내부보다 높기 때문에, 높은 강종일수록 굽힌 후 펴면 바우싱거 효과가 크게 발생된다. 굽힌 후 펴기까지의 존치기간이 길면 시효 경화에 의해 항복강도의 상승과 연성의 저하가 발생되었다. Ramberg-Osgood 모델을 기본 형태로 실험 자료를 회귀분석하여 항복강도와 존치기간을 고려한 굽힌 후 편 철근의 응력-변형률 관계를 구성하였다. 이 모델은 굽힌 후 편 철근이 사용된 접합부의 강성 평가에 활용될 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.723-730
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• 2011

콘크리트 중의 골재가 차지하는 비율은 약 70~80 vol%로서 콘크리트의 고온 역학적 성상에 큰 영향요소로 작용할 수 있다. 이 연구는 고온시 콘크리트의 역학적 특성을 평가하기 위한 일환으로써 다양한 환경조건, 즉 고온조건, 하중조건에 따른 역학적 특성을 비교하기 위하여 목표강도 60 MPa급 보통 골재 및 경량 골재 콘크리트를 대상으로 선정하였다. 사용된 시험체는 ${\phi}100{\times}200mm$로서 상온 압축강도의 0%, 20%, 40% 하중을 재하한 상태에서 고온에 따른 강도, 탄성계수, 열팽창 변형(thermal strain), 전체 변형(total strain), 내력저하수축(transient creep) 등 고온에서의 역학적 특성을 평가하였다. 시험 결과 골재의 열팽창계수가 작은 경량 콘크리트는 열팽창 변형이 일반 골재를 사용한 콘크리트에 비하여 전반적으로 작게 나타났으며, 고온조건인 $700^{\circ}C$에서도 압축강도 저하가 상온강도에 대하여 80% 수준으로 나타났다. 또한 재하에 의한 내력저하수축은 $500^{\circ}C$를 기준으로 콘크리트의 변형을 팽창에서 수축으로 전환시키는 영향요인으로써, 콘크리트와 골재의 열팽창 변형비(concrete /aggregate)가 수축의 경향이 큰 경우 콘크리트의 내력저하가 적은 경향을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권9호
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• pp.105-114
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• 2004

액성한계 두 배 이상의 매우 높은 함수비를 갖는 준설점토의 압밀특성을 파악하기 위해 Rowe cell 압밀시험기를 사용하여 압밀시험을 실시하였다. 초기함수비 변화가 압밀특성에 주는 영향을 검토하기 위해서 함수비를 $100\~150\%로$ 변화시켜서 실험을 수행하였고 재성형 준설점토의 압밀특성과 비교하였다. 실험결과로부터 준설점토의 초기함수비가 증가할수록 e-logP 곡선의 비선형적 거동이 뚜렷하였고, 하중단계 40kPa까지는 곡선의 기울기 변화가 급변하였으며 그 이후의 하중단계에서는 완만한 형상을 보여주었다. 압축지수비는 Mesri(1973)가 제안한 값의 범위 내에 존재하였으며, 초기함수비변화가 압밀계수에 미치는 영향은 거의 없었고 오히려 압밀하중의 크기가 연직압밀계수에 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. 또한 대형압밀시험기를 이용하여 압밀기간 중 층 두께의 변화를 고려하여 압밀기간을 산정하는 Mikasa이론과 그렇지 않은 Terzaghi의 이론을 비교하였다. 그 결과 변형률이 큰 지반에서의 압밀기간은 압밀기간 중 층 두께의 변화를 고려한 Mikasa 이론의 경우가 그렇지 않은 경우보다 실측치에 근사하게 산정되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.19-29
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• 2012

일반마이크로파일의 저항성능을 개선시키기 위해 최근에 토목섬유을 활용한 팩마이크로파일이 개발되었다. 팩마이크로파일은 일반마이크로파일의 강봉이나 강관을 토목섬유팩으로 감싸고 주입재와 주입압을 토목섬유팩 내부에 가하여 제작한다. 이 주입압에 의하여 천공 직경이 크게 확대된다. 동일한 한 지반 속에 설치된 세 개의 마이크로파일을 대상으로 일련의 말뚝인발시험을 실시하였다. 세 말뚝 중 두 개는 팩마이크로파일였고 나머지 하나는 강봉을 사용한 일반마이크로파일이였다. 토목섬유팩에 적용된 주입압에 의하여 팩마이크로파일의 경우 천공직경이 152mm에서 220mm으로 확대되었다. 마이크로파일의 주면에서 발달하는 단위주면마찰력은 말뚝두부의 인발변위량의 증가와 함께 서서히 증가하여 한계상태에 도달한 한계변위량에서 수렴치에 도달한다. 팩마이크로파일의 인발저항력은 일반마이크로파일의 인발저항력보다 크게 나타난다. 이와 같은 팩마이크로파일의 인발저항력을 증대시킬 수 있는 원인으로는 크게 두 가지를 생각할 수 있다; 첫째는 마이크로파일에 설치한 토목섬유팩내 주입압으로 마이크로파일의 단면적을 증대시키므로 말뚝주면의 마찰저항면적을 증대시킬 수 있기 때문이고, 둘째는 마이크로파일의 단면이 확대될 때 확대되는 부분의 체적만큼의 토사가 주변지반을 압축시켜 말뚝과 지반 사이의 마찰저항력을 증대시킬 수 있기 때문이다. 이 압축효과는 지표면 부근 보다 깊은 지층에서 크게 나타났다. 말뚝 주면에서 발휘되는 단위주면마찰력은 말뚝의 직경이 작은 경우가 더 크게 발휘된다. 즉 마이크로파일의 주면에서 발달되는 단위주면마찰력은 대구경 현장타설말뚝의 주면에서 발달되는 단위주면마찰력보다 크게 나타난다.