• Geomechanics and Engineering
• /
• 제25권1호
• /
• pp.41-48
• /
• 2021

In cold regions, the integrity of the infrastructures built on weak soils can be extensively damaged by weathering actions due to the cyclic freezing and thawing. This damage can be mitigated by exploiting soil stabilization techniques. Generally, ordinary Portland cement (OPC) is the most commonly used binding material for investigating the chemo-hydromechanical behavior. However, due to the environmental issue of OPC producing a significant amount of carbon dioxide emission, calcium sulfoaluminate (CSA) cement can be used as one of the eco-sustainable alternatives. Although recently several studies have examined the strength development of CSA treated sand, no research has been concerned about CSA cement-stabilized sand affected by cyclic freeze and thaw. This study aims to conduct a comprehensive laboratory work to assess the effect of the cyclic freeze-thaw action on strength and durability of CSA cement-treated sand. For this purpose, unconfined compressive strength (UCS) and ultrasonic pulse velocity (UPV) tests were performed on the stabilized soil specimens cured for 7 and 14 days which are subjected to 0, 1, 3, 5, and 7 freeze-thaw cycles. The test results show that the strength and durability index of the samples decrease with the increase of the freeze-thaw cycles. The loss of the strength and durability considerably decreases for all soil samples subjected to the freeze-thaw cycles. Overall, the use of CSA as a stabilizer for sandy soils would be an eco-friendly option to achieve sufficient strength and durability against the freeze-thaw action in cold regions.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제15권5호
• /
• pp.47-56
• /
• 2014

겨울철의 낮은 기온으로 인하여 지반 내부의 간극수는 동결과 융해를 반복한다. 지반에 이러한 동결-융해작용이 반복되면 흙의 입자구조 변형이 발생하며 이는 지중 기반시설에 손상을 가져올 수 있다. 본 연구는 흙의 동결-융해 과정에서의 탄성파 속도변화를 통하여 흙의 강성 변화 양상을 알아보기 위하여 수행되었다. 40 %, 60 %, 80 %의 3가지 모래-실트의 무게비를 가진 모래-실트 혼합토를 포화도 40 %, 상대밀도 70 %로 동일하게 조성하였다. 각 시료를 동결-융해를 위해 제작된 사각형 형태의 셀에 다짐법으로 조성하였다. 탄성파를 측정하기 위하여 한 쌍의 벤더 엘리먼트와 피에조 디스크 엘리먼트를 시료 양편에 설치하였으며, 시료의 온도 변화 양상을 관찰하기 위하여 탄성파 트랜스듀서와 같은 깊이의 중앙부에 열전대를 설치였다. 조성한 시료에 대하여 시료를 $20^{\circ}C$에서 $-10^{\circ}C$까지 동결시킨 후 $-20^{\circ}C$를 18시간 동안 유지하였으며, 다시 실험실 상온($20^{\circ}C$)까지 온도를 서서히 올려 융해시켰다. 이 과정에서 온도, 전단파, 그리고 압축파를 측정하였다. 연구결과, 융해 이후의 탄성파 속도는 같은 온도의 동결 이전보다 감소하였다. 이때 전단파의 속도가 압축파의 속도보다 더 큰 비율로 감소하는 모습을 보였다. 실트의 함량이 40 %에서 80 %까지 증가함에 따라 탄성파의 속도는 증가하는 양상을 보였다. 본 연구를 통해 동결-융해가 불포화토의 입자구조를 느슨하게 만들며, 그 영향은 압축파에 비해 전단파 속도의 변화에서 잘 나타남을 알 수 있었다.

• 한국수정란이식학회지
• /
• 제31권4호
• /
• pp.355-365
• /
• 2016

The cryopreservation of sperm has become the subject of research for successful artificial insemination technologies. Antifreeze proteins (AFPs), one of the factors necessary for effective cryopreservation, are derived from certain Antarctic organisms. These proteins decrease the freezing point of water within these organisms to below the temperature of the surrounding seawater to protect the organism from cold shock. Accordingly, a recent study found that AFPs can increase the motility and viability of spermatozoa during cryopreservation. To evaluate this relationship, we performed cryopreservation of boar sperm with AFPs produced in the Arctic yeast Leucosporidium sp. AFP expression system at four concentrations (0, 0.01, 0.1, and $1{\mu}g/ml$) and evaluated motility using computer assisted sperm analysis. DNA damage to boar spermatozoa was measured by the comet assay, and sperm membrane integrity and acrosome integrity were evaluated by flow cytometry. The results showed that motility was positively affected by the addition of AFP at each concentration except $1{\mu}g/ml$ (p<0.001). Although cryopreservation with AFP decreased the viability of the boar sperm using, the tail DNA analyses showed that there was no significant difference between the control and the addition of 0.1 or $0.01{\mu}g/ml$ AFP. In addition, the percentage of live sperm with intact acrosomes showed the least significant difference between the control and $0.1{\mu}g/ml$ AFP (p<0.05), but increased with $1{\mu}g/ml$ AFP (p<0.001). Our results indicate that the addition of AFP during boar sperm cryopreservation can improve viability and acrosome integrity after thawing.

• 한국농림기상학회지
• /
• 제10권4호
• /
• pp.121-131
• /
• 2008

본 연구에서는 국가표준 시나리오 A1B와 A2 조건에서 예상되는 2071-2100 평년의 최저기온 예상도와, 휴면심도로부터 추정한 단기내동성 분포도에 근거하여, 남한 전역에 대해 사방 270m 간격으로 경관규모의 국지적인 동해위험 정도를 분석함으로써 현재 평년(1971-2000)에 비해 어떤 결과를 보일지 예측하고자 하였다. 실험에 필요한 270m 해상도의 일별 기온자료와 1월 최저기온자료는 농림수산식품부의 전자기후도 및 그 파생산물, 그리고 국립기상연구소의 기후시나리오자료를 이용하여 준비하였다. 대상작물로서 'Campbell Early' 포도를 선정하고 현재와 미래 평년에 대해 각각 휴면심도를 계산하여 비교한 결과, 단기내동성 유지면적(휴면심도 -150 이하)과 저온내습지역($-15^{\circ}$ 이하)은 두 가지 시나리오 모두 미래기후 조건에서 동시에 줄어들었다. 기온과 휴면심도 두 요인을 종합해 분석해보면 현재 평년에 비해 100년 후 미래 평년에 동해위험이 감소하는 지역은 증가하는 지역보다 더 늘어나므로 포도재배에 있어서 저온피해의 위협은 감소할 것이다. 하지만 피해율 30% 이하의 월동 안전지역의 면적이 현재 평년의 59%에서 미래에는 55% (A1B)${\sim}$63% (A2)로서 뚜렷이 증가하지 않으며, 피해율 70% 이상의 월동 위험지역의 면적은 오히려 현재 평년의 13%에서 미래에는 23% (A1B)${\sim}$25% (A2)로 크게 증가할 것으로 예측되었다. 본 연구에서 사용된 전자기후도에 근거한 동해위험도 분석기술은 국내 주요 과수품종에 적용할 수 있으므로 재배적지의 재배치 등 기후변화대과 수산업분야 적응전략 마련에 유용하게 쓰일 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제37권12호
• /
• pp.47-56
• /
• 2021

영하의 온도에 의해 지반이 동결되며 발생하는 음의 간극수압은 frozen fringe로부터 간극수 이동을 유발해 ice lens를 형성시키며, ice lens 형성으로 인한 흙의 동상 및 동상팽창압은 지반구조물의 피해를 발생시킨다. 동상에 의한 피해를 방지하기 위해 다양한 동상민감성 판정이 수행되고 있으며, 그 중 가장 활발하게 활용되는 방법은 SP(Segregation Potential)를 이용한 동상민감성 판정이다. 또한, 간극수 이동에 의한 ice lens의 확장은 동상 메커니즘의 핵심 원인으로 작용하기 때문에 수리전도도에 관한 평가가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 모래와 실트를 다양한 중량비로 혼합해 동상실험 및 투수실험에 활용하였으며, 각 경우에 대해 SP 및 수리전도도를 도출하여 비교분석하였다. 그 결과 SP 및 수리전도도가 급격하게 변화하는 임계 전이값이 각각 실트 함유량이 20% 및 50% 인 경우에 나타났다. 이러한 임계 전이값의 차이에도 불구하고 SP는 수리전도도가 감소함에 따라 일정 값에 수렴하는 상관관계를 나타내고 있으며, 향후 임계 전이값 사이에 관한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 원예과학기술지
• /
• 제29권2호
• /
• pp.81-86
• /
• 2011

'거봉' 포도에 환상박피를 처리한 후 과실 품질과 내한성의 변화를 조사하였다. 환상박피는 지상 10cm 상단의 주간에 너비 1cm로 처리하였으며 만개후 90일과 110일에 수확하여 과실 품질을 비교하였다. 환상박피를 처리한 경우 착색이 빠르게 진행되어 1차 수확율이 무처리보다 높았으며 또한 최종 수확시 착색도도 무처리구보다 높아 착색촉진 및 증진 효과를 확인할 수 있었으나 2차년도에는 착색증진 효과가 저하되는 것으로 조사되었다. 품질면에서는 처리구와 무처리구 간에 차이를 보이지 않았으나 열과 발생은 환상박피 처리구에서 감소하는 효과가 나타났다. 반면에 환상박피 처리시 수세가 떨어지고 겨울철 동해피해를 심하게 받는 것으로 조사되었으며 3년간 연속으로 처리한 후에는 대부분이 고사하였다. 착색을 증진시킬 목적으로 환상박피를 처리하는 경우 첫해에는 효과가 나타나지만 이듬해의 연속된 처리에는 착색증진 효과도 점점 낮아지며 특히 계속될 경우 생육부진 또는 고사 등이 진행될 수 있기 때문에 '거봉'에서의 연속적인 환상박피는 피해야 할 재배방법으로 확인되었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제39권7호
• /
• pp.39-48
• /
• 2023

동상으로 인한 구조물의 피해를 방지하고자 세계 100여개의 국가에서는 토양의 동상민감성을 판정하는 실내실험법에 대해 연구를 진행하였다. 미국과 일본은 알래스카와 홋카이도와 같은 동토지역을 포함하고 있어 동상에 대한 연구가 활발히 진행되었으며, 연구 결과와 현장 적용을 통해 동상민감성 판정 표준 실험법과 기준을 제시하고 있다. 그러나 실험 방법이 복잡하고 공학적인 해설이 부족하며, 결과 분석에 대한 논리가 모호한 부분이 여전히 존재하고 있다. 본 논문에서는 이러한 미국 ASTM(American Society for Testing and Materials)과 일본 JGS(Japanese Geotechnical Society)의 동상 실험법을 동상 실험에 미치는 온도조건, 시료크기, 동결방향, 배수조건 등을 고려하여 면밀히 비교 분석하고, 지금까지 연구결과를 종합하여 향후 국제적인 연구동향에 부합하는 국내 동상민감성 판정 실험법과 기준의 방향을 제시하고자 한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제21권6호
• /
• pp.132-139
• /
• 2017

한랭지역의 동절기 교통안전을 위하여 제설제 살포가 다량으로 이루어지고 있는데, 그 살포량도 매년 증가하고 있는 실정이다. 일반적으로 사용되는 제설제는 염화칼슘($CaCl_2$), 염화나트륨(NaCl)과 같은 염화물계가 주성분으로, 국내에서는 대부분 염화칼슘을 주로 사용하고 있고, 미국이나 일본의 경우는 소금인 염화나트륨으로 모두 염소이온을 포함하고 있다. 염화칼슘 제설제가 포함하고 있는 염화물 때문에 제설제 살포시 염화물은 도로 구조물로 침투하여 염해에 의한 철근부식을 유발하여 실제 포장이나 손상된 교량 구조물 내에서의 구조적 성능저하를 야기하고, 동절기 동해와 함께 복합적으로 작용하여 표면 스케일링을 발생시키며, 특히 살포제에 의한 수질 오염과 같은 심각한 부작용을 초래하고 있다. 또한 콘크리트 도로포장 표면이 염화칼슘 제설제 사용 후 나타나는 열화현상으로 인하여 기존의 염화칼슘 제설제의 경우 시각적으로 교통 외관상 문제를 가속화시키고 있다. 따라서, 본 연구에서는 산업부산물인 폐유기산과 칼슘계부산물을 반응시켜 친환경 액상 제설제를 제조하고 그 특성을 분석하여 도로시설물에 적용가능성을 검토하였다.

• 현장농수산연구지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.29-40
• /
• 2019

국내 키위 재배지역은 품종별 내한성에 대한 정보부재로 남부 해안지역과 제주도에 국한돼 있다. 본 연구는 국내육성 품종의 휴면기 내한성을 구명하여 국내품종의 확대보급을 위한 기초자료로 활용하고자 수행하였다. 본 연구는 국내외에서 육성된 5품종(Actinidia deliciosa, A. chinensis, A. arguta hybrid)을 대상으로 수행했으며, 내한성 처리는 -12℃, -15℃, -18℃, -21℃, -24℃ 5수준을 처리했다. A. deliciosa와 A. chinensis 계열의 세포막 손상은 -18℃/32h 노출 시 시작되며, -24℃에서는 '스키니그린'을 제외한 모든 품종의 막 구조물 안정성이 상실된다. TTC 환원율에 기초한 가지의 내한성(LT₅₀)은 '헤이워드', '감록'이 -15℃, '방울이'는 -18℃ 그리고 '골드원'은 -21℃에서 유효하였다. 품종별 눈의 내한성(LT₅₀)이 상실되는 조건은 '헤이워드', '감록'은 -15℃에서 각각 56시간과 42시간 노출 조건이었고, -18℃에서는 각각 4시간과 11시간 노출에서 LT₅₀ 수준에 도달하는 것으로 추정되었다. '골드원'은 -18℃에서는 51시간 노출에서 내한성이 상실되었다. 방울이'는 -24℃/3 h 노출에서 내한성이 상실되었다. 따라서 본 연구는 '헤이워드', '감록'과 같은 A. deliciosa에 속한 품종은 남부지역에 제한된 재배영역을 벗어나기 어려울 것으로 판단되나, A. chinensis인 '골드원'과 A. arguta hybrid인 '방울이', '스키니그린'은 해빙기 내한성이 확인된다면 재배지역의 북상 확대가 가능하리라 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제20권1호
• /
• pp.67-74
• /
• 2019

동상은 동토지역에서 발생하는 대표적인 공학적 특성이다. 계절동토(seasonal frost area)에 해당하는 우리나라는 동결융해에 의한 구조적 피해가 발생하고 동상에 관한 연구의 필요성이 증대되고 있는 실정이다. 본 논문에서는 새롭게 개발한 투명 온도제어형 셀을 활용하여 동상에 관한 연구를 수행하였다. 동상에 민감한 흙을 인공적으로 조성하여 동상민감성 판정에 있어 중요한 인자 중 하나인 물 주입속도(water intake rate)에 관한 분석을 실시하였다. 간극수 동결에 의한 부피팽창(heave by pore water)이 수렴하는 시점 이후에 동상속도(frost heave rate)와 물 주입속도는 거의 유사하게 나타났다. 그러나 물 주입속도를 측정하기 위해 상부 페더스탈에 설치한 O-ring은 몰드 내벽과의 마찰을 발생시켜 동상발생을 저하시켰다. 따라서 물 주입속도를 활용한 동상민감성 판정 기준은 신뢰하기 힘들다고 판단되었으며, 유사한 거동을 보이는 동상속도를 활용하는 것이 적절하다는 결론을 내렸다. 또한, 동상민감성 흙을 활용해 시료크기가 동상에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 시료크기가 다른 2가지 경우에 대해 동상시험을 수행하였으며 상재하중, 온도구배, 그리고 건조단위중량을 동일하게 설정하였다. 실험결과를 토대로 시료크기는 동상에 영향을 미치지 않는다는 것을 발견하였다.