• 터널과지하공간
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• 제20권4호
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• pp.241-251
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• 2010

극지는 학문적인 가치뿐만 아니라 무한한 자원의 공급처로서 각광받고 있는 추세이다. 극지와 극지 암석의 암석역학적 특성을 이해하기 위하여 남극대륙의 암석을 포함하여 극지 환경 조건에서 진행된 암석의 물성 변화에 관한 연구를 살펴보았다. 남극대륙은 바람이 매우 강하고 지구상에서 가장 기온이 낮으며 건조한 지역이다. 남극 현지 암석의 심도별 온도분포를 조사한 연구에서는 지표면과 가까운 얕은 심도에서는 동결-융해 과정이 반복되는 한편, 특정 깊이 이하에서는 항상 $0^{\circ}C$ 미만의 온도 분포를 나타내는 것으로 보고 하였다. 현지 암석의 온도분포와 대기 온도를 비교해 보았을 경우 상당한 차이를 나타내었다. 남극 사면의 기후에 의한 풍화정도를 알아보기 위하여 슈미트 반발경도와 taffoni의 분포를 조사한 연구가 있다. 그리고 실내 실험을 통해 암석 시료를 동결-융해 과정을 반복하여 풍화시킨 후 쇼어경도, 일축압축강도 등을 측정한 결과 동결-융해 횟수가 증가할수록 암석의 강도가 저하됨을 보고한 사례가 있다. 향후 극지암석에 대한 보다 상세한 암석역학적 물성 시험과 풍화에 관한 실내시험결과를 현장 암석의 물성변화에 적용시키는 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.13-23
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• 2013

겨울에는 시베리아기단에 의해 한랭 건조한 대륙성 고기압의 영향을 받는 계절동토지역인 우리나라는 춥고 건조하여 1월 평균기온이 $-6{\sim}-7^{\circ}C$의 영하의 온도로 낮아져 지반동결시 수분이동으로 동상현상이 발생하여 지반구조물의 불균형 동결팽창을 초래한다. 동상 발생시 토립자는 모관력에 의해 지하수를 흡수하여 아이스렌즈를 형성하며, 이 모관 흡수력은 토립자의 크기에 영향을 받는다. 본 연구에서는 흙의 종류에 따른 동상민감성의 차이를 알아보기 위하여 공학적 특성이 다른 10종류의 흙시료에 대하여 물리적 특성 파악과 통일분류법에 의한 흙 분류를 통해 실내동상실험을 실시하였다. 이에 각각 흙의 종류에 따른 동결깊이, 동상팽창량, 부동수분, 아이스렌즈와 같은 동상특성을 확인하여 시료의 동상민감성을 평가하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권5호
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• pp.793-807
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• 2017

Regularities of temperature variation were determined in points of subgrade of the highway. Measurement of temperature was performed by special sensors, based on the effect of thermal resistance. Regular measurements of temperature were performed for two sections of the highway with asphalt concrete and cement concrete pavements for continuous period from November 2010 to March 2016. Multi-year experimental data, which we obtained, allowed establishing of peculiarities for temperature variation in points of subgrade in time and temperature distribution in the depth for annual cycle. Characteristics were determined for winter period-depth, duration and freezing rate, duration and defreezing rate for pavement and subgrade of the highway.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.5-14
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• 2012

현재 기존 동상방지층 설계법에 따르면, 동상방지층은 도로 노상토의 동상특성이 아닌 온도에 따른 동결깊이에 근거해 일률적으로 결정되어 포장설계의 부실 또는 과다설계 우려가 있다. 도로는 다양한 재료와 단면으로 구성된 구조물이기 때문에 환경성과 재료 물성 뿐만 아니라 포장체 각 층의 구조적 적정성 또는 지지력을 파악하는 것이 무엇보다 중요하다. 따라서 본 논문에서는 대형 냉동고내에 실내모형토조를 구성하여 포장하부구조재료(노상층, 쇄석골재층)의 시간에 따른 온도와 동상량 변화, 동결융해에 따른 지반의 지지력 변화를 통하여 포장하부구조체의 역학적 관계를 분석하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.78-89
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• 2008

In this study the frost penetration depth along national roads in Korea were measured and analyzed over several years. The frost penetration depth was analyzed with respect to the Provinces of Korea and sunny/shaded areas. Additionally, the measurement results were compared to the formular of the US Army Corps of Engineers and Terada in Japan.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.255-268
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• 2018

해저터널은 시공중 예측치 못한 고수압으로 인한 해수 침투가 발생할 가능성이 매우 크다. 이에 고수압조건에서 차수 및 보강효과가 탁월한 인공 동결 공법의 적용이 대두되고 있다. 본 연구에서는 인공 동결 공법에 필요한 냉매량을 산정하기 위해 열흐름 에너지 이론 모델에 의한 이론적인 값을 계산하고, 동결 챔버 실험결과 및 수치해석결과와의 비교를 통해 적정성을 검증하였다. 염분과 수압에 따른 열적 역학적 특성 변화를 규명하기 위해 동결용 챔버를 제작하여 염분과 수압 조건에 따라 사질토의 동결 시간을 파악하였다. 또한, 이론값과 수치해석 결과의 동결 시간은 유사한 경향을 확인하였다. 동결공법의 냉매량은 수치해석의 결과를 기반으로, 동결 챔버 실험을 통해 동결 효율의 결과와 이론식을 통한 동결 유지를 위한 에너지 비율을 적용하여 산정하였다. 동결유지를 위한 에너지 비율은 해저터널의 토피고와 해저면의 수온에 따라 좌우될 것으로 판단된다.

• 센서학회지
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• 제3권1호
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• pp.61-67
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• 1994

R형 열전대의 열기전력에 미치는 열처리효과에 대하여 살펴보기 위하여 알루미늄 및 은 금속 응고점 셀에서 깊이에 따른 열기전력의 변화를 조사하였다. 사용전 열처리 방법에 따라 최대기전력 차이는 $660.323^{\circ}C$ 에서 $17.1{\mu}V$, $961.78^{\circ}C$ 에서 $18.1{\mu}V$ 를 보였다. 또한 충분한 열처리를 거치지 않은 열전대는 동일한 온도로 유지되고 있는 응고점 셀내에서도 삽입깊이에 따라 기전력 차이를 나타냈으며, 그 정도는 알루미늄 응고점에서 최대 $7.8{\mu}V$은 응고점에서 $18.9{\mu}V$를 보였다. 따라서 열전대를 사용하여 정확한 온도를 측정하기 위해서는 충분한 열처리를 거쳐야 함을 알 수 있었으며, 본 논문에서 얻어진 실험결과를 바탕으로 R형 열전대의 열처리방법을 제시하였다.

• 지질공학
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• 제17권3호
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• pp.359-365
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• 2007

암석의 동결과 융해 작용의 반복적인 과정은 암반의 기계적인 풍화작용의 중요한 인자 중에 하나이다. 이러한 자연 상태의 과정은 암반 물질의 파쇄에 의해서 풍화를 가속시키고 암반 사면의 표층부에 토양이나 풍화암을 생산한다. 또한 사면의 전단강도 감소를 일으키므로 사면 안정성 분석을 위하여 동결-융해에 의해 유발되는 열화 심도를 계산하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 동결-융해에 의한 암반 사면의 열화 심도를 1차원 열전도방정식을 이용하여 계산하였다. 국내 주요 도시의 지난 5년간 기온 자료를 수집하여 기온 분포를 분석하였다. 기온 분포 분석은 국내 암종 분포를 고려하여 수행되었다. 아울러 연구 대상 지역에 분포하는 암석의 열전도율, 비열, 밀도 등에 대한 실내 시험을 수행하였다. 이들 암석의 열적 특성은 열화심도 계산을 위한 입력 인자로서 활용되었다. 본 논문은 암석의 열적 특성의 차이를 의미하는 암종, 외부 기온 등의 영향 인자들과 열화심도 간의 상관관계에 대하여 검토하였다. 최종적으로 계산에 의한 국내 주요 도시의 암반 사면 열화심도 추정 값을 소개하고자 한다.

• 한국도로학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.25-32
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• 2012

현재 도로포장 설계법에 따르면, 동상방지층의 두께는 지역별 온도조건에 따라 결정되는 동결깊이에 의해 결정되며 동상방지층의 지지력은 설계에서 고려되지 않고 있다. 동상방지층을 도로포장체에서 구조층으로 고려할 경우에는 기존 도로포장층의 두께를 감소시킬 수 있으며 보다 경제적인 도로 포장단면을 구성할 수 있다. 본 연구에서는 동상방지층의 지지력을 평가하기 위한 통계적 모형을 개발하였다. 동상방지층의 구조적 역할을 규명하고 동상방지층 구조적 평가 모형 개발을 위하여 2m 이하 저성토부, 절토부 및 절성경계부 등을 구분하여 포장 하부층에서 Falling Weight Deflectormeter(FWD) 시험을 계절별로 수행하였다. 본 시험은 동방방지층의 유무에 따른 지지력 차이를 규명하기 위하여 동방방지층이 있는 구간과 없는 구간으로 구분하여 수행하였다. 본 시험결과, 동상방지층이 설치된 구간에서의 FWD 처짐량이 동상방지층 미설치 구간에 비해 0.4~82.6% 작게 측정되어 동상방지층이 포장체에서 지지력을 검증하였다. 다양한 FWD 처짐지수와 동상방지층 두께와의 상관관계를 조사한 결과, 보조기층 파손지수의 차이값(${\Delta}BDI$)과 동상방지층 두께와의 상관도가 가장 높았다. 본 논문에서는 ${\Delta}BDI$값을 선형혼합효과 모형에 적용하여 동상방지층을 구조적으로 평가할 수 있는 모형을 개발하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.147-154
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• 1988

우리나라의 지반(地盤)은 겨울에는 동결(凍結)하고 온난한 계절에는 융해(融解)하는 계절적(季節的) 동결지반(凍結地盤)이다. 이러한 계절적(季節的) 동결지반(凍結地盤)에서는 동결(凍結)과 융해(融解) 상태의 순환과정을 반복하게 되므로 토목건축구조물(土木建築構造物)을 축조(築造)할 때는 동결(凍結)의 영향을 받는 깊이를 알아 두어야만 한다. 본 논문(論文)에서는 우리나라 전국(全國)의 최대동결심도(最大凍結深度) 분포도(分布圖)가 작성 제시(提示)되며 최대동결심도(最大凍結深度)를 추정할 수 있는 새로운 방법이 모색된다. 본(本) 연구(硏究)의 결과(結果), 최대동결심도(最大凍結深度)는 동결지수(凍結指數)의 평방근과 선형(線形) 관계에 있지 않음이 밝혀졌다. 이러한 동결심도(凍結深度)와 동결지수(凍結指數)의 평방근 상이의 비선형성(非線型性)을 보완하고 보다 현실에 근접한 동결심도(凍結深度) 산정(算定)을 위하여 새로운 경험식(經驗式)이 제안(提案)된다. 이 식에는 동결지수(凍結指數) 이외에 흙의 건조단위중량 및 함수비가 고려되어진다. 또한 이 식은 지금까지 사용되어 오고 있는 기존식(旣存式)과 비교(比較) 검토된다.