• 한국도로학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.71-79
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• 2010

겨울에는 시베리아기단의 영향으로 한랭 건조한 대륙성 고기압의 영향을 받아 춥고 건조하여 1월 평균기온이 $-6{\sim}-7^{\circ}C$의 영하의 온도로 낮아져 지반동결시 수분이동으로 동상현상이 발생하여 도로의 불균형 동결팽창을 초래하며, 결국 포장체를 파손시킨다. 동상발생시 토립자는 모관력에 의해 지하수를 흡수하여 아이스렌즈를 형성하며, 이 모관 흡수력은 토립자의 크기에 영향을 받는다. 도로는 다양한 재료와 단면으로 구성된 구조물이기 때문에 환경성과 재료 물성뿐만 아니라 포장체 각 층의 구조적 적정성 또는 지지력을 파악하는 것이 무엇보다 중요하다. 현재 기존 동상방지층 설계법에 따르면, 동상방지층은 포장체의 구조적 적정성과는 무관하게 온도 조건에 따른 동결깊이에 따라 일률적으로 결정되고 있다. 이러한 동결깊이를 포장구조설계에 적용함으로써 포장의 과다설계 우려가 있다. 따라서 본 논문에서는 도로 동상방지층의 효용성 검증 및 설치기준 확립을 위해 실내동결시스템을 활용하여 도로 노상토의 동상 특성에 대한 민감성을 판별, 도로건설 현장 노상토에 대한 역학적 특성과 실내 동결 시험을 수행하였으며, 외부 동결온도의 지속 조건에 대한 시료의 온도변화, 동상팽창압, 동상팽창량, 부동수분 등의 결과값을 통하여 동결 과정에 따른 지반공학적 특성을 평가하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.99-106
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• 2010

도로는 다양한 재료와 단면으로 구성된 구조물이기 때문에 계절적 및 재료 물성특성 뿐만 아니라 포장체 각 층의 구조적 적정성 또는 지지력 정도를 파악하는 것이 무엇보다 중요하다. 현재, 기존 동상방지층 설계법에 따르면, 동상방지층은 포장체의 구조적 적정성과는 무관하게 온도조건에 따른 동결깊이에 따라 일률적으로 결정되고 있다. 이러한 동결깊이를 포장구조설계에 적용하다 보니 포장 설계의 부실 내지는 과다설계의 우려가 있다. 이에 본 논문은 2m 이하 저성토부, 절토부 및 절성경계부 등을 구분하여 포장 하부층에서 동상방지층의 구조적 역할을 규명하기 위하여 Falling Weight Deflectormeter(FWD) 시험을 수행하였다. 전국 10개 현장에 대하여 보조기층면에서 FWD 시험을 수행하였다. 각각의 단면은 동방방지층이 있는 구간과 없는 구간으로 구분하여 실험을 수행하였다. 이번 현장 실험을 통하여 동상방지층이 있는 경우가 없는 경우에 비해 처짐량이 작게 측정되어 동상방지층이 포장체에서 구조적 역할을 담당하는 것을 확인 할 수 있었다. 특히 절토부에서 동상방지층이 있는 경우에 처짐량 값이 약 15~55% 정도 감소하며, 절성경계부에서 동상방지층이 있는 경우에 처짐량 값이 약 11~64%, 저성토부의 경우 약 2~38%정도 감소하는 것으로 나타났다. SCI를 이용하여 분석한 결과, 동상방지층의 두께가 전체 포장체의 구조적인 능력에 약 24% 차지하는 것으로 나타났다. 피로수명은 동상방지층이 있는 구간이 없는 구간에 비해 약 2배 높은 결과를 보여 피로균열 저항성을 증진시키는 것으로 나타났다. 이것은 동상방지층이 포장체에서 구조적인 역할을 한다는 의미이다.

• 한국건축시공학회지
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• 제24권2호
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• pp.193-202
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• 2024

본 연구에서는 초음파 속도법을 콘크리트의 초기동해 피해를 진단하기 위한 방법으로서의 적용 가능성을 평가하기 위해 모르타르 시험체를 대상으로 각각 동결 깊이에 따른 압축강도와 초음파 펄스 속도를 측정하여 미세구조와 그 상관관계를 분석하였다. 그 결과, 동결 피해를 입은 모르타르 시험체와 피해를 입지 않은 시험체 간의 압축강도와 초음파 펄스 속도 값의 차이가 확연하게 나타났으며, 미세구조 분석을 통해 동결 깊이가 증가할수록 초기동해 피해를 더 많이 받아 압축강도와 초음파 펄스 속도가 감소하였다고 판단할 수 있었다. 회귀분석을 통해 상관관계를 분석한 결과, 추정식과 실험값과의 관계성을 나타내는 결정계수( R²)가 0.87로 얻어져 초기동해 피해 깊이에 따른 압축강도와 초음파 펄스 속도 사이의 상호 연관성이 존재하는 것으로 분석된다. 이에 따라 초음파 속도법을 통한 콘크리트의 초기동해 피해 진단이 가능하며, 그 피해 깊이를 정량적으로 진단하기 위해서는 향후 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3D호
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• pp.433-439
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• 2011

도로의 동상방지층을 설치하기 위하여 동결심도(동결관입깊이)를 산정하는데, 동결지수는 $0^{\circ}C$ 이하의 기온과 영하온도의 지속시간을 곱한 값을 연간을 통하여 누계한 수치로 표시된다. 따라서, 일평균 대기 온도를 구하는 방법이 동결지수에 영향을 미칠 수 있다. 기상청의 경우 1999년을 기점으로 이전에는 1일 4회 평균 대기온도 제공하였으며, 현재는 1일 8회 평균 대기온도를 제공하고 있다. 본 연구에서는 이러한 일평균 대기온도를 산정하는 방법이 동결지수의 산정결과에 미치는 영향을 확인하기 위하여 한반도 남부(동결지수 $350^{\circ}C{\cdot}$일 미만) 6개 지역을 현장조건(저성토부, 절성경계부 및 절토부)에 따라 구분하여 15개소에 대하여 현장계측시스템을 구축하였다. 그리고 현장계측시스템으로부터 얻어진 대기온도를 통하여 동결지수를 산정하고 상호 비교분석 하였다. 비교분석 결과 일반적으로 1일 4회 평균 대기온도를 사용한 경우가 1일 8회 평균 대기온도를 사용하는 경우보다 약 3% 전후 큰 것으로 나타났으며, 본 연구 지역에 대한 동결지수를 결정할 때 동결지수를 보정할 수 있는 보정식을 제안하였다.

• 지질공학
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• 제15권3호
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• pp.325-335
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• 2005

일차원 열전도 방정식을 이용하여 동결융해 작용에 의하여 발생하는 국내 암반사면의 열화심도를 산정하였다. 계산에 적용된 기온분포는 국내의 주요5개 도시의 최근 2년간의 기온분포를 분석하여 사용하였으며, 국내에 많이 분포하는 암종인 사암. 화강암, 편마암을 대상으로 하였다. 본 연구에서 고려 한 5개 지역 중 2년간의 최고기온과 최저 기온의 편차가 큰 지역인 서울, 대전, 포항은 열전도계수(Coefficient of thermal conductivity)가 클수록 암반 열화심도(deterioration depth)가 깊어지는 경향을 보이는 것으로 계산되었다. 암종별로 분석한 결과 열전도계수가 $55,200\;cal/m\timesday\times^{\circ}C$인 화강암이 분포할 때는 5개 지역 중 기온편차가 작은 광주와 강릉 지역의 영향심도가 기온편차가 큰지 역들보다 높게 예측되었다. 이 암석을 제외하면 기온 편차가 큰 지역에 분포하는 암석일수록 암반의 열화심 도가 크다. 국내의 동결융해에 의한 열화심도는 약 $8.4\sim10.7m$내외 인 것으로 나타났다.

• 한국농공학회지
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• 제37권3_4호
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• pp.61-71
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• 1995

Natural ground is a composite consisted of the three phases of water, air and soil paircies. Among the three components, water as a material is weU understood but soil particles are not in foundation engineering. Especially, weathered granite soil generally shows a large volumetric expansion when they freeze. And, the stability and durability of the soil have shown decreased with repetitive freezing and thawing processes. These unique charcteristics may cause various construction and management problems if the soil is used as a construction material and foundation layers. This project was initiated to investigate the soil's physical and engineering characteristics resulting from freezing and freezing-thawing processes. Research results may be used as a basic data in solving various problems related to the soil's unique characteristics. The following conclusions were obtained: The degree of decomposition of weathered granite soil in Kangwon-do was very different between the West and East sides of the divide of the Dae-Kwan Ryung. Soil particles distributed wide from very coarse to fine particles. Consistency could be predicted with a function of P200 as LL=0.8 P200+20. Permeability ranged from 10-2 to 10-4cm/sec, moisture content from 15 to 20% and maximum dry density from 1.55 to 1.73 g /cmΥ$^3$ By compaction, soil particles easily crushed, D50 of soil particles decreased and specific surface significantly increased. Shear characteristics varied wide depending on the disturbance of soil. Strain characteristics influenced the soil's dynamic behviour. Elastic failure mode was observed if strain was less than 1O-4/s and plastic failure mode was observed if strain was more than 10-2/s. The elastic wave velocity in the soil rapidly increased if dry density became larger than 1.5 g /cm$^3$ and these values were Vp=250, Vg= 150, respectively. Frost heave ratio was the highest around 0 $^{\circ}C$ and the maximum frost heave pressure was observed when deformation ratio was less than 10% which was the stability state of soil freezing. The state had no relation with frost depth. Over freezing process was observed when drainage or suction freezing process was undergone. Drainage freezing process was observed if freezing velocity was high under confined pressure and suction frost process was occurred if the velocity was low under the same confined process.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권4호
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• pp.27-36
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• 2012

대기의 온도가 $0^{\circ}C$ 이하로 내려가면 지표면의 물이 얼기 시작한다. 체적팽창을 수반하는 지반의 동결현상은 흙의 거동에 영향을 미치며 지반구조물의 심각한 피해를 야기한다. 본 연구의 목적은 지표면에서 지반 내부로 진행되는 자연적인 동결현상을 반영할 수 있도록 제작된 동결용 셀을 이용하여 모래-실트 혼합토의 온도변화에 따른 탄성파의 특성을 파악하는 것이다. 나일론으로 제작된 동결용 셀에 모래와 실트로 구성된 시료를 조성한 후 시료의 깊이별로 상부, 중앙부 및 하부에 설치된 세 쌍의 벤더 엘리먼트와 피에조 디스크 엘리먼트를 이용하여 전단파와 압축파를 측정하였다. 시료의 온도가 $20^{\circ}C$에서 $-10^{\circ}C$로 변하는 동안 시료의 깊이에 따른 탄성파 속도, 공진주파수, 진폭을 연속적으로 측정하였다. 시료가 동결됨에 따라 전단파와 압축파의 속도 및 공진주파수는 $0^{\circ}C$에서 큰 변화를 보였으며, 전단파와 압축파의 진폭은 각기 다른 경향을 나타내었다. 상온에서 전단파 속도는 유효응력의 영향을 받지만 흙이 동결된 후에는 흙입자와 얼음의 결합력에 큰 영향을 받는다. 본 연구는 흙의 동결에 따른 탄성파 특성의 기초적인 정보를 제공한다는 점에서 의의가 있다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2001년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.807-812
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• 2001

This study is peformed for checking the limitation and application of each curing/heating methods on cold-weathering mat foundation construction, considering temperature control, early strength security and temperature declination range limit, by means of concrete material properties and thermal analysis technique that were published previously. In the result of this analysis, we checked the open air temperature and mat depth that are possible to apply each curing/heating methods on cold-weathering construction and found curing/heating time of each methods that is able to prevent early aged freezing damage and thermal crack

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2005년도 추계 학술발표회 제17권2호
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• pp.495-498
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• 2005

It was investigated the durability of the concrete to improve construction materials with polymer cement mortar in this study. With the popularity of repair and rehabilitation material, some mixtures composed of Ethylene Vinyl Acetate(EVA) was studied. Ethylene Vinyl Acetate(EVA) carried out tests to determine its properties which a include: freezing-thawing resistance test, carbonation test, and chemical resistance test. Result of freezing-thawing resistance test, mass change ratio and chemical resistance test, mass change ratio decreased of 12 and $15\~45\%$ as compared with control mortar. Carbonation depth decreased $3.7\~5.6mm$ as polymer-cement ratio increased $1\~4\%$.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.31-48
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• 2019

인공동결공법(artificial ground freezing method)은 연약지반 및 도심지에서의 지하구조물 시공에 적합한 차수 및 지반보강 공법이다. 인공동결공법은 동결관(freezing pipe)을 지중에 매설한 후 냉매(refregerant)를 순환시켜 대상 지반에 차수벽 및 지지체의 역할을 수행하는 동결벽체(frozen wall)를 형성한다. 그러나 간극수의 동결에 따른 간극수의 부피팽창은 지반의 변형을 야기시킬 수 있고, 시공완료 후 동결토의 융해에 따른 지반의 소성변형 및 입자의 재배치 등은 지반의 역학적 특성을 변화시킨다. 본 논문에서는 인공동결공법에 따른 해성 점토지반(marine clay)의 동결속도를 평가하기 위하여 인공동결공법 현장실증시험을 수행하였다. 현장실증시험은 지중에 3.2 m 깊이로 매설된 동결관 1공 내로 초저온 냉매인 액화질소를 순환시키는 방법으로 수행되었다. 또한, 원지반과 인공동결공법에 의해 동결/융해된 지반에 대한 피에조 콘 관입시험(piezo cone penetration test, CPTu) 및 공내재하시험(lateral load test, LLT)을 수행함으로써 동결/융해(freezing-thawing)에 따른 해성 점토지반의 강도 및 강성 특성의 변화를 평가하였다. 시험결과, 부피가 약 $2.12m^3$인 원기둥 모양의 동결체를 형성하는데 총 3.5일이 동안 약 11.9 ton의 액화질소가 소요되었다. 동결/융해에 따른 지반의 강도 및 강성 저하는 각각 48.5%, 22.7%로 산정되었다.