• 제목/요약/키워드: mineral element

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입자기반 개별요소모델을 통한 결정질 암석 내 균열의 역학적 거동 모델링: 국제공동연구 DECOVALEX-2023 Task G(Benchmark Simulation) (Grain-Based Distinct Element Modelling of the Mechanical Behavior of a Single Fracture Embedded in Rock: DECOVALEX-2023 Task G (Benchmark Simulation))

  • 박정욱;박찬희;윤정석;이창수
    • 터널과지하공간
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    • 제30권6호
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    • pp.573-590
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    • 2020
  • 본 논문에서는 국제공동연구인 DECOVALEX-2023 프로젝트 Task G의 연구 현황과 현재까지 수행된 benchmark 해석 결과를 소개하였다. Task G의 명칭은 'Safety ImplicAtions of Fluid Flow, Shear, Thermal and Reaction Processes within Crystalline Rock Fracture NETworks(SAFENET)'로, 결정질 암반 내 균열의 생성과 성장 메커니즘 및 균열에서 발생하는 열-수리-역학적 복합거동을 해석하기 위한 수치해석기법을 개발하는 데에 목표가 있다. Task G의 첫 번째 연구 테마는 결정질 암석 내 단일 균열의 역학적 거동에 대한 해석해(analytical solution)를 바탕으로 각 연구팀의 수치모델링기법을 개발 및 검증하는 Benchmark 해석이다. 본 연구에서는 3차원 입자기반 개별요소모델을 이용하여 단일 균열을 포함한 암석의 역학적 거동 특성을 모델링하고자 하였다. 이 모델에서는 상호독립적으로 거동하는 개별입자의 집합체를 통해 암석의 구조적 특징을 모사하고, 입자와 입자간 접촉에서 발생하는 역학적 거동을 개별요소해석모델인 3DEC을 통해 계산하게 된다. 해석 결과, 도메인의 경계응력으로 인해 균열에 유도되는 수직응력과 전단응력 수준은 변위 구속과 응력 재배치로 인해 이론적인 수치보다 낮게 나타났다. 그러나 수치모델에서 계산된 수직변위와 전단변위는 실제 균열의 유도 응력을 통해 추정된 해석해와 비교할 때 상당히 유사한 결과를 보였으며 균열의 응력-변위 관계를 합리적으로 재현할 수 있음을 확인하였다. 본 연구의 해석모델은 Task G에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 다양한 조건의 실내시험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.

추가령 열곡대에 분포하는 전곡현무암의 지화학적 특성 (Geochemical Characteristics of the Quaternary Jungok Basalt in Choogaryong Rift Valley, Mid-Korean Peninsula)

  • 위수민
    • 자원환경지질
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    • 제29권2호
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    • pp.171-182
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    • 1996
  • 제 4기 전곡현무암은 추가령 열곡대내의 한탄강유로를 따라 길게 분포하고 있으며 이대성 외 (1983)에 의하면 대략 10-20 m정도의 두께를 가지고 있다. 전곡현무암의 암석분화 과정을 밝히기 위해 57개의 시료가 채취 되었으며, 이중 16개의 시료에 대한 주성분 및 미량원소의 화학분석이 실시되었다. 분석된 시료들의 화학조성에 의하면 전곡현무암은 알칼리계열의 현무암으로 특징지워지며, MgO를 제외한 주성분원소의 변화범위가 미량원소에 비하여 상당히 좁은 영역을 나타낸다. 분별결정작용 모델을 정량적으로 시험하기 위해서 Multiple linear regression을 사용하였다. 주성분원소와 반정으로 산출되는 광물의 화학조성을 사용하여 계산된 결과는 전곡현무암의 화학조성의 변화는 감람석, 사장석, 휘석, 자철석이 56 : 25 : 17 : 2의 비율로 분별정출되어 분화된 것으로 설명할 수 있다. 그러나 위의 결과를 가지고 미량원소의 함량을 계산하면 불호정 (incompatible) 원소의 계산치는 딸암석의 실제 함량에 미치지 못한다. 이러한 점으로 미루어 전곡현무암의 화학조성의 변화는 광물들의 단순한 분별정출 작용만으로는 설명하기가 어렵다. 따라서 전곡현무암의 화학조성의 변화는 약간 다른 정도의 부분용융에 의해 불호정 원소의 초기치가 다른 것들이 분별정출과정을 겪었거나, 혹은 RTF과정에 의한 불호정원소의 부화가능성을 배제할 수 없음을 시사한다.

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실측 파형과 수치 파형에 의한 진동주응력 비교 (Comparison of the Vibration Principal Stress by Experimental and Numerical Waveform)

  • 홍웅기;송정언;박영민
    • 환경영향평가
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    • 제21권5호
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    • pp.609-615
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    • 2012
  • In recent years, the development of computer technique was possible to the simulation analysis of the structure caused by ground vibration. Generally, finite element method(FEM) has been used in these structural analysis. In this study, it was calculated to the vibration energy as measuring vibration waveform, and estimated about principal stress due to medium characteristics of the ground as processing dynamic analysis by the vibration energy. The results are as follows : Firstly, the principal stress distribution in all mediums was different due to a medium condition, and the principal stress at concrete medium was represented to difference due to physical characteristics. Secondly, the principal stress by time increasing was represented to maximum amplitude within 0.03 second. And also, the principal stress after maximum amplitude was very large at concrete medium, which was considered to be formed compression or tension range at a medium boundary. Thirdly, the variation of principal stress at concrete medium was represented in the order of RC medium, NC=H medium, NC=S medium. It was considered that the vibration energy propagated fast when a medium have a big elasticity and density.

Flexural behavior of concrete beams reinforced with different types of fibers

  • Kh., Hind M.;Ozakca, Mustafa;Ekmekyapar, Talha;Kh., Abdolbaqi M.
    • Computers and Concrete
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    • 제18권5호
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    • pp.999-1018
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    • 2016
  • Enhanced tensile properties of fiber reinforced concrete make it suitable for strengthening of reinforced concrete elements due to their superior corrosion resistance and high tensile strength properties. Recently, the use of fibers as strengthening material has increased motivating the development of numerical tools for the design of this type of intervention technique. This paper presents numerical analysis results carried out on a set of concrete beams reinforced with short fibers. To this purpose, a database of experimental results was collected from an available literature. A reliable and simple three-dimensional Finite Element (FE) model was defined. The linear and nonlinear behavior of all materials was adequately modeled by employing appropriate constitutive laws in the numerical simulations. To simulate the fiber reinforced concrete cracking tensile behavior an approach grounded on the solid basis of micromechanics was used. The results reveal that the developed models can accurately capture the performance and predict the load-carrying capacity of such reinforced concrete members. Furthermore, a parametric study is conducted using the validated models to investigate the effect of fiber material type, fiber volume fraction, and concrete compressive strength on the performance of concrete beams.

식용 버섯류의 무기물 함량 (Studies on the Mineral Content of Edible Mushrooms)

  • 허윤행;김옥경
    • 한국환경보건학회지
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    • 제17권1호
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    • pp.129-135
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    • 1991
  • To investigate on the trace element content of twelve edible mushrooms and Aloe arborescens, i. e., Lentinus edodes, Ganoderma lucidum (culturing in wood and soil), Tricholoma matsutake, Agaricus bisporus, Cyrophora esculenta, Auricularia auricula-Jude (produced in Korea and China), Sarcodon asparatus, Pleurotus ostreatus, Coriolus versicolor, Smilax rotundifolia and Aloe arborescerts were analyzed by Atomic absorption spectrometer. The obtained results were summerized as follows: 1. Potassium, sodium, magnesium and iron content for the most part samples were in large quantities, especially phosphorus content of those was highest ammount for the all samples. 2. Sodium content was much ammount in the Lentinus edodes (39mg) and Ganoderma lucidurn (20 mg), Culturing in wood and soil, while potassium was very high ammount in the Aloe arborescens and other samples. Mush ammount of magnesium as compared with others was Lentinus edodes (144mg), Ganoderma lucidurn (128mg), Aloe arborescerts (50mg) and pleurotus ostreatus (60mg). Phosphorus content of Ganoderma lucidurn, Lentinus edodes, Gyrophora esculenta, Auricularia polytricha and Agaricus bisporus was much ammount while iron content of all samples equality higher ammount. Sodium content of Aloe arborescens was not analyzed out for almost all, its potassium (82mg), magnesium (50mg) and iron (18rng) content comparatively higher quentity than others minerals and phosphorus volume (4.9mg) as compared with others, was conspicuously lower detect. 4. Cadimium and lead content of harmful metal element were detected on trace quentity for the most part samples 5. Organic acids of samples i.e., Legtinus edodes, Agaricus bisporus, Pleurotus ostreatus and Ganoderma lucidum were Citrate, Malate, Fumalate, Succinate, Oxalate, Acetate, Lactate, and Tartarate and Citrate, Malate and Fumarate contents were higher amount remarkbly than other organic acids. Tartarate content was trace amount.

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New techniques for estimating the shut-in pressure in hydro-fracturing pressure-time curves

  • Choi Sung O.
    • 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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    • 한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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    • pp.272-280
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    • 2003
  • A definite shut-in pressure in hydraulic fracturing techniques is needed for obtaining the correct information on the in-situ stress regimes in rock masses. The relation between the behaviour of hydraulically induced fractures and the condition of remote stress is considered to be major reasons of an ambiguous shut-in pressure in hydraulic fracturing pressure-time history curves. This paper describes the results of a series of numerical analyses carried out using UDEC(Universal Distinct Element Code, Itasca), which is based on the discrete element method, to compare several methods for determining the shut-in pressure during hydraulic fracturing. The fully coupling of hydraulic and mechanical analysis was applied, and the effects of four different discontinuity geometries in numerical modelling have been investigated for this purpose. The effects of different remote stress regimes and different physical properties on hydraulic fracture propagation have been also analyzed. Several methods for obtaining shut-in pressure from the ambiguous shut-in curves have been applied to all the numerical models. The graphical intersection methods, such as (P vs. t) method, (P vs. log(t)) method, (log(P) vs. log(t)) method, give smaller values of the shut-in pressure than the statistical method, (dP/dt vs. P). Care should be taken in selecting a method for shut-in pressure, because there can be existed a stress anomaly around the wellbore and fracturing from the wellbore by a constant flow rate may have a more complicate mechanism.

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이온 선택성 전극을 이용한 탄산칼슘 형성 특성 연구 : 마그네슘-칼슘 비율과 반응 온도의 영향 (Characterization of CaCO3 Formation Using an Ion Selective Electrode : Effects of the Mg/Ca Ratio and Temperature)

  • 한미송;최병영;이승우;박진영;채수천;방준환;송경선
    • 공업화학
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    • 제34권2호
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    • pp.111-120
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    • 2023
  • 이산화탄소 순환 물질 중 대표적인 광물인 탄산칼슘의 형성 과정을 관찰하고, 대표적 조절 변수인 마그네슘-칼슘 이온의 혼합 비율(Mg/Ca 비)과 온도가 pre-nucleation cluster (PNC) 및 탄산칼슘 형성에 미치는 영향을 분석하고자 실험과정에서 칼슘 이온 선택성 전극(calcium ion selective electrode, Ca ISE)을 이용하여 핵형성 과정을 연구하였다. 실험결과 미량의 결정이 형성되었으며 표면 원소 분석을 위해 에너지 분산 X선 분석법(energy dispersive X-ray spectroscopy, EDS)을 사용하였고, 형상 분석을 위해 주사 전자 현미경(field emission scanning electron microscope, FE-SEM)을 사용하였다. Mg/Ca 비와 온도 조건에 따라 다양한 형상의 결정질 탄산칼슘(방해석, 아라고나이트 등)을 확인하였으며 Ca ISE로부터 얻은 칼슘 이온 농도 그래프는 탄산칼슘 형성 과정을 보여주었다. 칼슘 이온 농도 그래프 분석을 통해 마그네슘 이온은 칼슘 이온과 탄산 이온의 결합을 방해하고 PNC 간 응집을 지연시켜 핵형성 및 탄산칼슘의 형성을 지연시킴을 확인하였다. 반면 온도는 이와 반대되는 효과를 보였으며, 본 실험 조건에서는 마그네슘 이온보다 더 큰 영향을 미쳤다. 또한 Mg/Ca 비와 온도에 따라 탄산칼슘의 형상이 뚜렷하게 변화하여 두 인자는 탄산칼슘 형성 과정에 전반적으로 영향을 미치는 중요 조절 변수임을 확인하였다.

파주지역 규암의 층서관계 규명을 위한 지구화학적-구조지질학적 연구: 층서규명을 위한 희토류원소 분포도와 Nd 동위원소의 응용 (Geochemical and Structural Geological Approach for clarifying Stratigraphy of Quartzite in the Paju Area: an Application of Rare Earth Element and Nd Isotope in Stratigraphy)

  • 고희재;이승구;이병주
    • 암석학회지
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    • 제14권2호
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    • pp.116-126
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    • 2005
  • 경기도 파주시 월롱면, 광탄면, 조리면 지역에는 다중 습곡 작용을 받은 선캠브리아기 암석이 $N10^{\circ}E$ 방향의 습곡축을 갖는 2조의 U형 습곡구조(습곡 I과 II)를 따라서 분포한다. 습곡구조를 따라 분포하는 10여 매의 규암과 4 매의 석회질 편암은 기원 퇴적암이 순차적으로 반복 퇴적된 것인지, 혹은 $1\~2$의 동일한 규암과 석회질 편암이 등사습곡작용에 의하여 반복 분포되는 것인지에 관한 직접적인 증거(퇴적구조)는 발견되지 않는다. 이 논문에서는 U형 습곡이 습곡축을 중심으로 동측과 서측의 양 방향에 분포하는 규암의 상호 연결성을 희토류원소 분포도와 Nd 동위원소비와 같은 지구화학적 방법으로 대비하였다. 습곡구조를 형성하는 규암의 희토류원소 분포도 특성은 경희토류는 편평하고 중희토류가 약간 결핍되어 있다. 또한 Ce의 부(-)의 이상을 보여주는 반면에 Eu의 이상은 거의 존재하지 않는다. 희토류원소 분포도 양상은 습곡축을 중심으로 동서 양 방향의 규암에 있어서 매우 유사하게 나타났다 이들 규암의 Nd모델연대도 습곡축의 양쪽 외 곽부에서 내부로 들어오면서 젊어지는 경향을 보여준다. 이와 같이 유사한 희토류원소 분포특성과 Nd 모델연대는 연구지역내에서 습곡축을 중심으로 동측과 서측에 분포하는 규암이 동일한 기원물질로부터 유래되었음을 시사해주는 것으로서, 층서적 및 구조지질학적 연결과 대비되는 것으로 볼 수 있다. 규암과 호층을 형성하는 운모편암의 희토류원소 분포도 및 Sr, Ba, Eu, Rb과 같은 미량원소의 상관관계도는 운모편암이 규암의 근원 물질과는 다를 가능성을 지시한다. 이는 변성작용, 풍화작용과 같은 지질현상에 의해서도 전체적인 분포 특성이 거의 영향을 받지 않는 희토류원소 지구화학과, 지각내 체류시간을 지시해주는 Nd 동위원소 지구화학이 서로 떨어져 분포하는 퇴적층의 연결성을 추적하는데 유용하게 활용될 수 있음을 지시해준다.

가상체액에 대한 광물약의 반응특성 모델링 ; 위액-주사 반응과 수은착물의 농도 (A Study for Medical Mineral Reaction Controls on Artificial Body Fluid Composition: Gastric Juice-Cinnabar Reaction and Concentration of Mercury Complex)

  • 박맹언;김선옥
    • 한국광물학회지
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    • 제12권1호
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    • pp.43-53
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    • 1999
  • The medical mineral menas a single mineral or a complex of minerals. It is natural material. using the medical action of he major or the minor elements, and traditional medicine stuff which has been used since long time ago. Jusa, cinnabar as the mineral name, is the product of the hydrothermal process. It is used to relax the body and cure high blood pressure, apoplexy and cardiopathy. Jusais the major component of "An shin hwan" and "Woo hwang chung shim hwan" nowadays because it has such an excellent calm effect. In addition, it is used to cure cancers such as esophageal cancer and gastric cancer. Jusa composed of mercuric sulfide causes mercury poisoning such as Minamata disease. It is dealt with mineralogical property and chemical composition medical stuff in Korea and China, as well asmercury poisoning and medical action of Jusa in this study. In order to predct accumulation of the interior of the body of the major and minor elements in Jusa, leaching experiment of Jusa by artificial gastric juice was done as well as thermodynamic reaction modelling to know concentration of each species of body fluid. The minor elements of 24 species such as As, Pb, Cd, a and Fe by leaching reaction of Jusa and artificial gastric juice were leached. We can know the fact that as is less than 1 ppm, Hg is less than 25 ppm and Cd and m are not detected. In addition, mercury exists as species of Hg2+, HgCl+, HgCl2, HgCl3-, HgCl42-, HgClOH, HgS(H2S)2, Hg(HS)3-, HgS22-, HgOH and Hg(OH)2 by reaction modelling between Jusa and artificial gastric juice. The concentration of sulfide complexes is 24.2 ppm and that of others is less than 10 ppm. According to increasing pH, the concentration of HgS(H2S)2, Hg(HS)3+, HgS22- and Hg(OH)2 increases, whereas the concentration of HgCl+, HgCl2, HgCl3- and HgCl42- decreases. Therefore, Jusa is very useful for the development of new medicine because it is possible to predict formation of the body species and species accumulation on mercury known as a toxic element and concentration changes of toxicity and efficiency.city and efficiency.

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밀양납석광상의 열수변질 특징 (Hydrothermal Alteration of Miryang Pyrophyllite Deposit)

  • 문동혁;곽경윤;이부영;구효진;조현구
    • 한국광물학회지
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    • 제28권3호
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    • pp.265-277
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    • 2015
  • 밀양납석광상의 지표시료와 시추시료의 광물조성과 화학조성 분석결과를 통하여 열수변질양상과 형성 환경을 연구하였다. 밀양납석광상의 열수변질대는 광물조합을 근거로 주로 엽납석-딕카이트(석영) 광물조합을 가지며 납석광체에 해당하는 강이질변질대와 견운모-석영-딕카이트를 주로 수반하는 필릭변질대 및 녹니석-석영이 주된 광물조합으로 수반되는 프로필라이트변질대 등 세 가지로 구분된다. 지표 및 시추시료의 수평적 수직적 변질양상 및 지화학적 특성을 통하여 연구지역 내 납석광체는 수차례의 열수변질작용을 통하여 형성되었으며, 현재 채광이 이루어지고 있는 지표광체로부터 남쪽-남동쪽 심부에 이르기까지 대규모로 연장되어 있을 것으로 여겨진다. 납석광체의 광물조합 및 엽납석의 다구조형(2M) 등을 통하여 밀양납석광상의 형성온도는 약 $300-350^{\circ}C$ 내외일 것으로 추측된다.