• 지구물리와물리탐사
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• 제18권3호
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• pp.105-114
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• 2015

상온 상습 환경에서 수포화 암석코어의 전기비저항을 장시간 모니터링 할 수 있는 장치를 구현하였다. 양쪽 금속망 전극에 덧댄 종이필터와 암석코어를 감싼 열수축튜브의 상부 중앙 외피면에 3-채널 펌프로 물을 충분히 공급하면서 전기저항을 측정하면 암석코어의 수포화 상태를 유지하면서 일주일 이상 전기비저항을 모니터링 할 수 있다. 이 장치를 이용하여 흑운모 편마암, 안산암질 응회암, 셰일의 3종류 암석코어의 수포화 전기저항을 9일간 모니터링 한 결과 다음과 같은 2가지 가설을 제시할 수 있었다. 즉, 전기비저항 온도계수의 수렴 속도는 열물성과 관련이 있을 것이라는 것과 건조 저항을 수포화 때의 평균 저항으로 나눈 건조/수포화 저항비는 유효공극률과 상관될 것이라는 것이다. 실제로, 3가지 암석의 건조/수포화 저항비는 각각 48, 705, 2로 나타났고 이때 각각의 유효공극률은 3.7%, 3.3%, 13.0%이었다.

• 터널과지하공간
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• 제25권2호
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• pp.144-154
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• 2015

암석시료에 응력이 가해질 경우 역학적 에너지가 대상 물체에 누적되고, 대상 암석에 한계응력 이상이 가해질 경우 시료의 파괴가 발생한다. 이 때 시료 내부에 저장되어 있던 역학적 에너지는 물리적 변형뿐만 아니라 빛, 열, 소리 등 다양한 형태의 에너지로 발산된다. 본 연구에서는 $-10^{\circ}C$ 저온 환경에서 섬록암, 현무암, 응회암을 대상으로 일축압축강도 시험과 점하중강도 시험을 수행하고, 이때 발생하는 온도 변화를 열적외선카메라를 이용해 측정하고 정량적으로 분석하였다. 파괴 직전 파괴면에 응력이 집중되어 온도가 상승하였고, 파괴 순간 축적된 에너지가 열에너지의 형태로 방출되며 파괴면의 온도가 급격히 상승하는 것이 감지되었다. 강도가 높고 신선한 섬록암과 현무암 시료의 온도 상승폭이 상대적으로 강도가 낮고 풍화된 암석인 응회암 시료의 온도 상승폭에 비해 더 크게 나타났다. 본 연구결과는 저온지역에 위치한 암반사면, 터널, 광산 내부의 응력 집중지점을 감지해 향후 발생 가능한 재해를 예방하는데 적용될 수 있으며, 지진예측을 위한 위성영상 분석에도 적용될 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제33권6호
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• pp.519-533
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• 2023

본 연구에서는 평균 압축강도가 100 MPa 이상인 암석에 대해 픽커터의 선형절삭시험을 실시하였고, 적외선 열화상 카메라를 통해 측정된 픽커터 절삭 시의 발생 온도와 커터 작용력과의 상관관계를 분석하였다. 모든 시험조건에서 최대 온도는 치핑이 발생하는 암석면에서 측정되었고, 암석에 발생한 온도는 픽커터의 작용력과 밀접한 상관관계를 나타내었다. 반면, 픽커터에 발생하는 온도는 대기 온도 대비 최대 36℃ 이내로 상승하였고 커터 작용력과의 상관관계도 뚜렷하지 않았다. 이는 실험실 조건의 짧은 절삭거리와 텅스텐 카바이드 삽입재의 높은 열전도 특성이 원인인 것으로 사료된다. 단, 픽커터의 주요 부위 중에 텅스텐 카바이드 삽입재에 상대적으로 높은 온도가 유지되는 것으로 나타나, 픽커터 절삭 성능의 유지를 위해서는 삽입재와 헤드부 사이에 보강을 실시하거나 픽커터 제작 시에 은납 공정의 품질을 향상시키는 것이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2008년도 국제학술회의
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• pp.271-277
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• 2008

• 터널과지하공간
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• 제19권6호
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• pp.507-516
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• 2009

고준위 방사성 폐기물 처분장의 경우 폐기물의 방사성 붕괴에 의해 발열 현상이 나타나게 되며, 암반을 통한 열전달에 의해 처분장 주변 환경이 변화됨으로써 처분장의 안전성에 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 처분장의 안전성 확보를 위해선 적절한 처분장 내 환기장치가 필요하다. 적절한 환기시스템의 구축을 위해서는 암반 열물성치와 처분장 내 열전달계수의 산정을 통한 컴퓨터 시뮬레이션 연구가 핵심이라고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 KAERI Underground Research Tunnel(이하 KURT) 내부 환경 인자(건습구온도, 암반표면온도, 대기압)들의 측정을 통해 열전달계수를 산정하는 것에 초점을 맞추었다. KURT 내부 우측 연구모듈의 막장 벽면에 길이 2 m, 용량 5 kw의 히터가 $90^{\circ}C$로 암반 내부를 가열하고 있는 히터구간의 열전달계수 산정 결과, 태양의 위치에 따른 처분장 외부 대기의 온도변화에 의해 열전달계수의 수치 변화가 최대 7.9% 발생하였으며, 평균 열전달계수 h는 약 4.533 W/$m^2{\cdot}K$의 수치를 나타내었다.

• 터널과지하공간
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• 제4권2호
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• pp.102-118
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• 1994

Thermomechanical analysis is conducted on the radioactive repository in deep rock mass considering the in-situ stress, excavation and thermal loading of a radioactive waste. Thermomechanical properties of a discontinuous rock mass are estimated by a theoretical method so called sequential analysis. Using the estimated properties as input for finite element analysis, the influence on temperature distribution and thermal stress is analyzed within the scope of 2-dimensional steady state and transient heat transfer and coupled thermal elastic plastic behaviour. Granitic rock mass is taken for this analysis. The analysis is done for two different rock mass conditions, i.e. continuous-homogeneous and highly jointed conditions, for the purpose of comparison. In the case of steady state, the extent of disturbed zone around the storage tunnel due to the heat production of the spent-fuel canister varies depending on the thermomechanical properties of the rock mass. In the case of transient analyses, the response of the jointed rock mass to the thermal loading after radioactive waste disposal varies significantly with time, resulting in dramatic changes in the both size and location of disturbed zone.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권9호
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• pp.25-32
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• 2023

한국산업표준(KS F)에는 건조된 흙과 암석의 무게를 측정하는 다양한 규정들이 있다. 그러나, 110±5℃ 또는 105±5℃로 건조 후 공기 중에서 건조무게를 측정하면 측정시간이 지속됨에 따라 무게가 감소 후 증가하는 무게 특이점이 나타난다. 본 연구에서는 울릉도 현무암질 암석을 40~110℃로 노건조 하였고, 0.0001g(0.1mg) 감도의 전자저울에 무게를 측정하여 무게 특이점을 찾았고, 나타난 무게 특이점을 이용하여 건조무게를 쉽게 결정할 수 있는 방법을 제시하였다. 온도에 따른 암석시편의 특이점을 다양하게 분석한 결과, 특이점은 40~110℃의 온도구간에서 모두 나타났고 가열온도가 높을수록 특이점의 무게가 작게 나타났다. 특별히, 무게 특이점이 지속되는 현상이 나타났고, 가열온도가 높을수록 특이점의 지속시간이 짧게 나타났다. 대류측정 실험의 결과에 의하면 특이점의 발생 원인은 가열된 암석이 공기와의 접촉에 의해 발생된 대류현상이 원인이라는 것을 알 수 있었다. 노건조된 암석의 무게 감소는 대류발생으로 인한 영향이 공기 중 수분 흡수의 영향보다 우세할 때 발생된다. 반대로 암석의 무게 증가는 공기 중 수분 흡수의 영향이 대류발생으로 인한 영향보다 우세할 때 발생된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권1호
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• pp.63-77
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• 2017

The failure mechanism of a deep hard rock tunnel under high geostress and high geothermalactivity is extremely complex. Uniaxial compression tests of granite at different temperatures were conducted. The complete stress-strain curves, mechanical parameters and macroscopic failure types of the rock were analyzed in detail. The brittleness index, which represents the possibility of a severe brittleness hazard, is proposed in this paperby comparing the peak stress and the expansion stress. The results show that the temperature range from 20 to $60^{\circ}C$ is able to aggravate the brittle failure of hard rock based on the brittleness index. The closure of internal micro cracks by thermal stress can improve the strength of hard rock and the storage capacity of elastic strain energy. The failure mode ofthe samples changes from shear failure to tensile failure as the temperature increases. In conclusion, the brittle failure mechanism of hard rock under the action of thermal coupling is revealed, and the analysis result offers significant guidance for deep buried tunnels at high temperatures and under high geostress.

• 터널과지하공간
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• 제15권3호
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• pp.169-176
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• 2005

경기도 광주군에 건설된 상업적 규모의 지하암반 저장고인 '곤지암 지하암반 저장고' 에 대한 약 7년간 운영중에 측정된 결과를 분석하였다. 운영 초기 에 투입되었던 에너지와 저장고 주변의 온도가 안정화된 이후의 에너지를 비교하여 에너지 소비의 변화경향을 분석하였다. 초기 냉동기 설계에 필요한 용량과 저장고 운영에 필요한 냉동기 용량을 비교하여 초기 냉동시스템 설계 시 고려할 점에 대해 논하였다. 7년간 암반 내 지중온도 변화 양상을 분석하여, 암반 내 지하수가 동결될 때에 소요되는 추가적인 에너지에 대해 논하고, 현재 암반온도 분포 상황을 초기의 온도분포를 예측한 FLAC 수치해석 결과와 비교하였다. 냉동기 가동시간에 따른 투입된 열유량과, 2차원, 3차원 수치해석에 의한 열유량을 비교하여 수치해석에 의한 열유량 예측의 정확성에 대해 논하였다.

• 터널과지하공간
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• 제8권1호
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• pp.1-7
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• 1998

In order to get the information of the deformational behavior of rock masses with time in waste disposal repository, it is necessary to measure the relationships between stress and strain and time for temperature. A creep law is used in conjunction with the elastic moduli to calculate stress and displacement following waste emplacement. Exponential-time law's parameters consist of stress and temperature. In this study, thermal creep test was carried out for Whangdeung granite. The measured creep deformation behavior was well explained by exponential time law and generalized Kelvin's rheological model. Mechanicla coefficients for exponential-time creep law showed the clear tendency of temperature dependent while those for Kelvein's model didn't.