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지중 열교환기용 뒤채움재의 물리적 특성 연구 (A Study on the Physical Characteristics of Grout Material for Backfilling Ground Heat Exchanger)

  • 최항석;이철호;최효범;우상백
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제24권1호
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    • pp.37-49
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    • 2008
  • 지열 냉난방 시스템은 친환경적이며 비고갈성인 지열 에너지를 이용함으로서 에너지 자원이 부족한 우리나라에 유용한 대체 에너지 시스템이다. 본 연구에서는 지중 열교환기의 뒤채움재로 사용되는 그라우트 재료의 열전달 및 점도 특성을 파악하고자, 국내 시공 현장에서 사용 중인 벤토나이트계 그라우트 9종과 충남 보령의 해성점토, 그리고 미국 등 선진국에서 사용 중인 시멘트계 그라우트를 선택하여 열전도도 실험과 점도실험을 수행하였다. 벤토나이트계 그라우트는 벤토나이트의 무게비가 증가 하거나 첨가제(천연규사)의 비율이 증가 할 때 열전도도와 점도가 증가하는 경향이 나타났다. 또한, 첨가제 사용 시 그라우트의 점도가 낮을 경우 그라우트와 첨가제의 재료분리 현상이 나타났다. 해성점토에 대한 실험에서는 해성점토가 벤토나이트에 비해 팽윤성이 낮아 그라우트 재료로는 부적합 하다는 결론을 내렸다. 시멘트계 그라우트의 열전도도 실험에서 습윤 상태의 시멘트계 그라우트가 벤토나이트계 그라우트 보다 높은 열전도도를 가지는 것으로 나타났으며 건조 상태로 변할 때 벤토나이트계에 비해 열전도도 감소폭이 작은 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 그라우트의 함수비 유지가 지중 열교환기의 열전달 효율에 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있었다.

응력유도 및 고유 이방성에 따른 전단파 속도 특성 (Characteristics of Shear Wave Velocity as Stress-induced and Inherent Anisotropies)

  • 이창호;윤형구;쭝훙꿍;조태현;이종섭
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제22권11호
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    • pp.47-54
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    • 2006
  • 비고결화된 흙의 전단파 속도는 모세관 현상을 무시할 수 있는 경우 유효응력의 함수로 표현할 수 있다. 그러나 지반에서의 응력상태는 등방성인 경우보다는 이방성인 경우가 대부분이므로 이러한 유효응력은 파가 전파되는 방향과 입자가 움직이는 방향의 두 가지로 나눠진다. 또한, 전단파 속도는 입자 특성에 따라 실험적으로 결정되는 ${\alpha}$계수와 ${\beta}$지수에 영향을 받는데 ${\beta}$지수의 경우 입상 매질(particulate material)의 접촉 특성(입자크기, 입자모양, 입자들의 구조)에 따라 결정되며, ${\alpha}$계수는 패킹(packing)의 형태(즉, 간극률과 coordination number), 입자를 만드는 재료의 특성, 입자간의 접촉 거동, 구조의 변화에 따라서 변화한다. 본 연구에서는 입자구조의 특성이 다른 점토, 모래, mica등의 재료로 압밀시험을 실시하고 벤더 엘리먼트를 통하여 유효응력 방향과 입자 이방성에 따른 전단파 속도를 측정하였다. 연구 결과, 둥근 입자로써 입자자체가 등방성인 경우에는 응력이방성에 의하여 전단파 속도의 크기가 달라지는 것으로 나타났다. 또한 전단파 속도는 동일한 응력 하에서 입자 배열에 의존하는 것으로 나타났다. 이번 연구는 지반구조물의 설계와 시공 시 전단파 속도와 전단탄성계수는 매우 신중하게 계산되고 사용되어져야 함을 제시하고 있다.

말뚝보강기초의 하중-침하량 거동 및 침하감소효과에 대한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Load-settlement Behavior and Settlement-reducing Effect of the Disconnected Piled Raft Foundation)

  • 이영생;홍승현
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제22권4호
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    • pp.95-104
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    • 2006
  • 최근 경제적이고 안전한 기초 설계를 위하여 말뚝지지 전면기초(Piled raft) 또는 말뚝보강기초(Disconnected piled raft)에 대한 설계가 관심을 모으고 있다. 본 연구는 국내에서 연구가 미진한 말뚝보강기초의 거동과 그 효과를 실내 모형 시험을 대신하는 삼축압축시험을 통하여 규명하였다. 주문진 표준사와 탄소봉을 각각 지반과 말뚝으로 사용하여 삼축압축시험기에 보강 지반을 성형한 후 구속응력 상태에서 재하 시험을 실시하였다. 말뚝 보강에 따른 거동 차이를 규명하기 위하여 말뚝 개수, 말뚝 직경 및 말뚝 길이 등의 변화를 주어 하중-침하 관계를 도시하고 그 결과를 분석하였다. 시험 결과 기초지반 면적에 대한 보강 말뚝 면적비를 보강률이라 정의할 때 말뚝 수평단면 보강률이 약 18%이고, 수직단면 보강률이 약 70%일 경우 침하량은 무보강시에 비하여 약 80%까지 감소되는 것으로 나타났다. 또한 수평단면 보강률 및 수직단면 보강률에 따른 말뚝보강기초 지반의 변형계수 변화는 각각 직선식 E(Mpa) = 8.3p(%)+121.2와 E(Mpa) = 1.8p(%)+105.5로 나타났다. 본 연구의 결과 말뚝보강기초에서 소구경, 소량의 말뚝 보강으로도 비교적 큰 기초지반 침하 억제 효과가 있는 것으로 나타났다.

Biot 음향 전파 이론을 이용한 실내 사질 시료의 투수계수 산정 (Laboratory Evaluation of Soil Permeability for Sand Using Biot's Acoustic Wave Propagation Theory)

  • 김진원;송정락
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제24권8호
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    • pp.5-12
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    • 2008
  • Biot는 균질하며 등방성인 포화된 물질에서의 혼합체 연동이론(coupled theory mixtures)을 이용하여 탄성파 전파의 진동수 의존성에 관한 이론을 제시하였다. Biot의 이론에 의하면 포화된 지반을 전파하는 탄성파의 진동수는 지반의 투수계수에 관한 정보를 가지고 있음을 보여주고 있다. 지반의 투수계수 산정에 사용되는 특정 진동수는 '특성 진동수 (characteristic frequency)'라 불리며, 특성 진동수는 진동수의 연속변화를 통한 I/Q(inverse quality factor)와 진동수의 관계도에 의하여 구할 수 있으며, 지반의 투수계수는 Biot의 식을 이용하여 산정할 수 있다. 본 연구에서는 시험상자 (test box)를 이용한 실내 시험을 미시시피 주립대학에서 수행함으로써 특성 진동수를 측정하였으며, 또 이를 이용하여 투수계수를 계산하였다. 모르타르 모래 시료에 대하여 시험한 결과 특성 진동수는 3500Hz에서 나타났으며 이를 Biot 식을 이용하여 시료의 투수계수를 산정한 결과 투수계수는 2.01 $10^{-4}m/sec$로 나타났다. 이는 실내 정 수두 투수계수 시험 값인 1.49 $10^{-4}m/sec$ 와 비교했을 때 다소 크게 나타났다 그러나 이 차이는 투수계수의 통상적인 오차범위를 고려할 때 매우 합리적인 것으로 나타났다. 따라서, 본 연구는 음파를 이용하여 보다 쉽고 빠른게 지반의 투수계수를 산정할 수 있는 가능성이 있음을 보여 주었다. 본 논문에서는 특별히 고안된 장치를 통하여 시료의 특성 진동수를 실험적으로 결정하는 세부적인 방법과 그 이론적인 배경을 기술하였다.

직접단순전단변형에 따른 주응력 방향의 회전을 고려한 구성모델 (A Constitutive Model for Rotation of Principal Stress Axes during Direct Simple Shear Deformation)

  • 박성식;이종천
    • 대한토목학회논문집
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    • 제28권1C호
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    • pp.53-62
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    • 2008
  • 본 논문에서는 직접단순전단변형으로 발생하는 주응력 방향의 회전에 의한 소성변형을 고려할 수 있는 구성모델을 제안하였다. 이 모델은 두 개의 응력면에서 발생하는 응력상태의 변화를 이용하여 각 응력면의 소성변형률을 계산하였다. 두 개의 응력면에서 계산된 소성변형률을 합산하여 전체 소성변형률을 구하였다. 첫번째 응력면은 최대전단응력면을 나타내며 이 응력면은 응력변화에 따라 수평방향을 기준으로 회전한다. 두번째 응력면은 수평방향으로 고정된 수평면을 나타낸다. 초기 수직응력과 수평응력이 서로 다른 상태에 있는 직접단순전단시험의 공시체에서 전단변형으로 발생하는 주응력 방향의 회전현상을 두번째 응력면에 작용하는 응력상태를 이용하여 모델링하였다. 본 모델의 구성관계식은 전단변형으로 인한 흙의 골격변화 즉 체적변화를 수식화하였으며 응력-물의 상관관계를 동시에 묘사할 수 있는 FLAC을 이용하여 모델링하였다. 느슨한 Fraser River 모래의 배수 직접단순전단시험에서 발생하는 전단응력과 체적변화는 주응력 방향의 회전에 따른 소성변형을 포함하고 있으므로 이를 계산하여 구성모델을 검증하였다. 느슨한 모래 지반에 놓인 강성기초의 하중 증가에 따라 발생하는 지반침하를 주응력 방향의 회전을 고려하여 예측하였을 때 실제 계측된 침하량과 유사한 결과를 얻었다. 주응력 방향의 회전을 고려하지 않고 Mohr-Coulomb모델을 이용하여 계산된 침하량은 실제 침하량 또는 제안된 모델이 예측한 침하량의 약 20%정도에 해당하였다.

탄성계수 및 간극비 평가를 위한 현장 관입형 탄성파 및 전기비저항 프로브 (Field Elastic Wave and Electrical Resistivity Penetrometer for Evaluation of Elastic Moduli and Void Ratio)

  • 윤형구;김동휘;이우진;이종섭
    • 대한토목학회논문집
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    • 제30권2C호
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    • pp.85-93
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    • 2010
  • 전단 강성은 지반 거동을 이해하기 위한 필수적인 요소로 인식되고 있으며, 특히 탄성계수 및 간극비는 구조물의 기본적인 설계 정수로서 그 중요성이 점차 증가하고 있다. 본 연구의 목적은 전단파와 압축파 같은 탄성파 및 전기비저항 측정이 가능한 현장 탄성파 및 전기비저항 측정 장비(FVRP)를 개발하고, 이를 이용하여 대상지반의 탄성계수 및 간극비를 산정하는 것이다. 압축파 및 전단파는 각각 피에조 디스크 엘리먼트와 벤더 엘리먼트를 이용하여 측정하였다. 그리고 전기비저항은 소형 전기비저항 측정 프로브를 제작하여FVRP 선단에 설치하여 측정하였다. 개발된 장비는 실내의 대형토조와 현장에 적용되었다. 대형 토조실험의 경우, 모래와 점토를 슬러리 상태에서 혼합하여 지반을 조성한 후 상재하중을 가하여 조성된 지반을 압밀 시킨 후 진행되었으며, 탄성파 및 전기비저항의 측정은 매 심도 1cm 간격으로 수행되었다. 현장 실험은 남해안 지역에서 수행되었으며, 탄성파 및 전기비저항 측정은 관입심도 6m부터 20m까지 10cm 간격으로 수행하였다. 토조 및 현장 실험을 통해 측정된 탄성파와 전기비저항은 이론적인 관계식을 이용하여 탄성계수 및 간극비로 환산되었다. 탄성파와 전기비저항을 이용한 간극비는 부피를 이용하여 산정한 간극비와 유사한 값을 나타내었다. 본 연구에서 개발된 탄성파와 전기비저항을 동시에 측정할 수 있는 FVRP는 연약지반의 탄성계수 및 간극비 산정에 유용한 장비가 될 수 있음을 보여준다.

SCP개량지반상에 성토시공 시 최적설계에 관한 연구 (Study on Optimum Design for Embankment Construction on Soft Ground Treated by SCP)

  • 채종길;박영목;정민수
    • 대한토목학회논문집
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    • 제29권6C호
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    • pp.251-258
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    • 2009
  • 본 연구에서는 모래다짐말뚝 (SCP)로 개량된 연약점토지반상의 성토시공에 있어서 최적설계조건에 대해 현행 설계법과 손실평가함수 및 1차 근사 2계 모멘트법 (AFOSM)에 기초한 신뢰성 설계법으로 비교 검토하였다. 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 안전율(Fs)와 파괴확률($P_F$)는 심한 비선형 관계를 나타냈고, Fs가 1.2로 증가함에 따라 $P_F$는 약 1%까지 급격한 감소를 나타낸 후, 안전율의 증가와 더불어 $P_F$는 점진적으로 감소하였다. 현행 설계법상의 기준 안전율 1.2는 둘의 관계에 있어서 일종의 임계값이며, 이들의 관계가 적절히 고려되어 정립되었다고 판단된다. 2) 최소기대총비용을 나타내는 안전율은 1.15부근으로 현행설계기준 1.2에 다소 못미치는 값으로 나타났고, 파괴확률은 1% 정도로 다소 컸다. 3) 응력분담비 n과 모래의 내부마찰각 ${\phi}$의 민감도가 연약층의 초기비배수강도 관련 변수들의 민감도보다 더 크게 나타났다. 이것은 n과 ${\phi}$의 변동 특성이 보다 해석결과에 큰 영향을 준다는 것과 이들 변동 특성은 SCP 개량지반상의 성토안정해석에 반드시 고려되어야 함을 의미한다. 4) 설계기준안전율 1.2 이상(파괴확률 0.1-0.3% 이하)에서 New Failure Point는 평균치에서 표준편차의 1~2배 가량 떨어져 있는 값을 나타냈다.

불화수소에 대한 사고대응 정보시트 개발 (Development of Accident Response Information Sheets for Hydrogen Fluoride)

  • 윤영삼;박연신;김기준;조문식;황동건;윤준헌;최경희
    • 한국위험물학회지
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    • 제2권1호
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    • pp.18-26
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    • 2014
  • We analyzed the demand of competent authorities requiring adequate technical information for initial investigation of chemical accidents. Reflecting technical reports on chemical accident response by environmental agencies in the U.S. and Canada, we presented information on environmental diffusion and toxic effects available for the first chemical accident response. Hydrogen fluoride may have the risk potential to corrode metals and cause serious burns and eye damages. In case of inhalation or intake, it could have severe health effects. The substance itself is inflammable, but once heated, it decomposes producing corrosive and toxic fume. In case of contact with water, it can produce toxic, corrosive, flammable or explosive gases and its solution, a strong acid, may react fiercely with a base. In case of hydrogen fluoride leak, the preventive measures are to decrease steam generation in exposed sites, prevent the transfer of vapor cloud and promptly respond using inflammable substances including calcium carbonate, sodium bicarbonate, ground limestone, dried soil, dry sand, vermiculite, fly ash and powder cement. The method for fire fighting is to suppress fire with manless hose stanchions or monitor nozzles by wearing the whole body protective clothing equipped with over-pressure self-contained breathing apparatus from distance. In case of transport accident accompanied with fire, evacuation distance is 1,600m radius. In cae of fire, fire suppression needs to be performed using dry chemicals, CO2, water spray, water fog, and alcohol-resistance foam, etc. The major symptoms by exposure route are dyspnoea, bronchitis, chemical pneumonia and pulmonary edema for respiration, skin laceration, dermatitis, burn, frostbite and erythema for eyes, and nausea, diarrhea, stomachache, and tissue destruction for digestive organs. In atmosphere, its persistency is low, and its bioaccumulation in aquatic organism is also low.

입경 및 비중별(比重別) 토양분화과 인산분포(燐酸分布) (Distribution of phosphorus in particle-size separates and specific gravity separates of soils)

  • 홍정국
    • 한국토양비료학회지
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    • 제12권4호
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    • pp.179-187
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    • 1980
  • 토양(土壤)(화산회질(火山灰質) 및 흑이질(黑泥質))을 그 특성(特性)의 하나인 입경별로 분화(分畵)하고 Silt부(部)를 다시 비중별(比重別)로 분화(分畵)하여 전인산(全憐酸), 유기인산(有機憐酸), 무기인산(無機憐酸)의 분포양식(分布樣式)을 밝히고, 인산(憐酸)의 집적(集積)을 좌우(左右)하는 요인(要因)을 해명(解明)하고자 하였다. 그 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 전인산(全憐酸), 유기인산(有機憐酸), 무기인산(無機憐酸) 공(共)히 입경 $20{\mu}$에서 급증(急增)하고 입경이 작아질수록 증가(增加)하였다. 2. 입경별 인산(燐酸)의 집적비율(集積比率)(각입경부인산 분포량(分布量)의 입경분화전 원토(原土)의 값에 대한 비율(比率))은 입경 $2{\mu}$ 이하(以下)에서 1 이상(以上), $2{\mu}$ 이상(以上)에서 1 이하(以下)였다. 즉 유기인산(有機憐酸), 무기인산(無機憐酸) 공(共)히 입경 $2{\mu}$ 이하(以下)의 점토부(粘土部)에서 농축(濃縮)이 되어 있었다. 3. 전인산(全憐酸), 유기인산(有機憐酸), 무기인산(無機憐酸) 공(共)히 비중(比重) 1.7-2.0부(部)에서 최다(最多)였고, 이어 1.4-1.7배(部), 2.0 이하부(以上部)가 따랐다. 4. 비중별(比重別) 인산(燐酸)의 집적비율(集積比率)(각비중부인산(各比重部憐酸) 분포량(分布量)의 비중분화전(比重分畵前) Silt부(部)의 값에 대한 비율(比率))은 비중(比重) 1.7-2.0부(部)에서 최고(最高)(1.30~1.58)였으며, 1.4-1.7부(部)에서도 1 이상(以上)(1.22~1.47), 2.0이상부(以上部)에서 1 이하(以下)(0. 50~0.80)였다. 5. 입경별 및 비중별(比重別) 인산분포(憐酸分布), 집적(集積)에 대해 유기물기복합체에 의거(依據)하는 것으로 생각이 되었다. 또 무기인산(無機憐酸)의 분포(分布), 집적(集積)은 유기무기복합체를 형성(形成)하는 무기성분(無機成分)과 밀접(密接)한 것으로 보아 유기인산(有機憐酸)과 무기인산(無機憐酸)의 분포(分布), 집적요인(集積要因)사이에는 밀접(密接)한 관계(開係)가 있는 것으로 추정(推定)되었다.

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'설향' 딸기 포트육묘를 위한 혼합상토 종류가 자묘의 생육과 정식 후 초기수량에 미치는 영향 (Influence of Various Root Media in Pot Growth of 'Seolhyang' Strawberry on the Growth of Daughter Plants and Early Yield after Transplant)

  • 박갑순;김영칠;안승원;강희경;최종명
    • 원예과학기술지
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    • 제33권2호
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    • pp.219-226
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    • 2015
  • '설향' 딸기 포트 육묘에서 상토의 종류가 자묘 생육 및 정식 후 초기수량에 미치는 영향을 구명하기 위해 본 연구를 수행하였다. 자묘 재배용 상토는 팽연왕겨, 딸기전용상토, 마사토 및 양질사토의 4종류였다. 정식 전 조사한 자묘의 생장은 딸기전용상토로 육묘한 처리가 초장, 엽 면적 및 생체중 등 지상부 생장이 가장 우수하였고, 마사토 처리는 초장, 그리고 양질사토 처리는 엽 면적 및 관부 굵기가 가장 적거나 가늘었다. 팽연왕겨와 마사토 처리가 1차 근수가 많고 뿌리 건중량도 가장 무거웠으며, 딸기전용상토 처리는 모든 처리중 뿌리 건중량이 가장 가벼웠다. 뿌리직경 0-0.4mm 범위의 근장, 근 표면적, 근부피를 측정한 결과 팽연왕겨에서 뚜렷하게 우수하였다. 화아분화는 팽연왕겨 처리가 9월 3일, 마사토 9월 5일, 그리고 양질사토와 딸기전용상토 처리는 9월 7일에 시작되었다. 8월 30일 수확한 자묘의 지상부 건물중에 기초한 총 질소 함량은 1.41-1.55% 범위로 처리별 통계적인 차이가 인정되지 않았으며, 팽연왕겨 처리의 화아분화가 빨랐던 것은 왕겨의 낮은 보수력으로 인한 수분부족 스트레스가 중요한 영향을 미쳤다고 판단하였다. 본포정식후 11-12월의 초기수량에서 팽연왕겨 처리가 667g/10주, 마사토 581g, 그리고 양질사토와 딸기전용상토 처리는 각각 475g과 295g였고, 모든 처리에서 25g이상 상품과 비율은 73-100% 이었다. 이상의 연구결과는 육묘를 위한 상토의 종류가 자묘의 생육에 영향을 미침을 나타내고 있으며, 자묘의 근권부 생장과 화아분화 촉진 그리고 조기수량증대를 위해 본 연구 결과가 활용될 수 있을 것이다.