• 지구물리와물리탐사
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• 제9권3호
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• pp.207-224
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• 2006

탄성파 피에조콘 관입 시험(Seismic Piezo-Cone Penetration Test, SCPTu)은 동적 및 정적 물성과 같은 지반의 공학적 특성 평가에 가장 유용한 조사 기법 중의 하나이다. 본 연구에서는 국내 지반에 대한 실질적 활용 연구로서, 국내 대표적 퇴적 지층 발달 지역인 부산과 인천을 대상으로 각각 두 부지와 네 부지에서 SCPTu를 수행하였다. 현장에서 SCPTu로부터 획득한 파형 신호에 대해 교차법을 이용한 신호 판독을 실시하여 깊이별 전단파의 초기 도달 시점 및 그에 따른 깊이별 도달 시차를 결정하였다. 이를 토대로 Snell의 법칙에 근간한 굴절 전파 경로법을 이용하여 전단파 속도$(V_S)$의 깊이별 분포를 도출하였다. 결정된 깊이별 $V_S$ 분포를 콘 선단 저항력$(q_t)$과 비교해 본 결과, 깊이에 따른 두 값의 경향이 유사하게 나타났다. 일반적인 CPTu 자료의 지진공학적 활용을 목적으로 SCPTu로부터 측정된 결과를 토대로 $V_S$와 콘 관입 특성값의 상관관계를 분석 도출하였다. 다중 회귀 분석을 수행하여 전단파 속도와 콘 관입 특성값 중 네 가지의 독립변수인 콘 관입 저항력$(q_t)$, 주면 마찰력$(f_s)$, 유효상재응력$(\sigma'_{v0})$ 및 간극수압계수$(B_q)$ 간의 상호 관련성을 정량적으로 평가하였으며, 특히 흙 분류 지수인 $I_c$값에 의하여 객관적으로 구분된 사질토 및 점토와 전체 토사에 대한 변수별 경험적 상관식을 제안하였다. SCPTu의 하향식 탄성파 시험과 일반적인 CPTu의 대상 변형률 수준이 다름에도 불구하고 본 연구에서 도출 제안된 $V_S$와 CPTu 특성값의 상관관계는 국내 일부 퇴적 지반에 대한 $V_S$의 예비적 평가에 매우 유용하였으며, 기존 해외 연구의 상관관계에 비해서도 높은 상관성을 보였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권8호
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• pp.125-135
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• 2008

모래 입자와 연약한 고무 입자로 이루어진 강-연성 혼합재의 응력-변형 및 전단파 특성을 평가하기 위해 고무와 모래의 부피비(sf)와 입자 크기비(sr)를 달리하는 시료를 조성하였다. 벤더 엘리먼트가 설치된 압밀셀을 이용하여 응력-변형시험 및 $K_o$ 상태에서의 미소변형 전단파 시험을 실시하였다. 일정한 입자 크기비를 가지는 강-연성 혼합재는 강성의 입자에서 연성의 입자로 거동이 전이되는 응력-변형 및 미소변형 전단파 특성을 보였다. 또한, $G_{max}=\;{\Lambda}({\sigma}'_{o}/kPa)^{\zeta}$ 관계에서 모래의 부피비(sf)가 $0.4{\sim}0.6$인 구간에서 $\Lambda$계수가 급격히 증가하며 $\zeta$ 지수는 최대값을 보이는 것으로 관찰되었다. 전이 혼합재는 구속응력의 변화에 매우 민감한 거동을 보이며 연성인 고무입자는 재하 하중에 의해 쉽게 변형되므로 최소 간극율을 가지는 강-연성 혼합재의 부피비는 재하된 응력의 크기에 좌우된다. 실내시험을 이용한 본 연구에서는 입자 크기 비와 모래 부피비가 강성 입자와 연성 입자의 혼합재료 거동을 결정하는 것으로 요인으로 분석되었다.

• 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.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권9호
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• pp.29-36
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• 2014

대도시 인근의 지진 취약성이 지적되고 있는 가운데 서울에서도 지진의 발생 가능성에 대한 인식이 늘고 있다. 특히 건축문화재의 경우에는 이설이나 해체가 어려워 지진에 대한 대비가 다른 구조물에 비해 어렵다. 더욱이 지진 발생 시에 지반이 어떠한 증폭된 지진파를 주요 문화재에 전파하게 되는지를 알아보는 일은 매우 중요하다. 이러한 배경으로 본 연구에서는 서울 시내에 위치한 15개소의 문화재 지반에 대한 표면파 탐사를 통한 현장조사를 실시하여 지반 분포 및 기반암의 위치를 파악하였다. 현장조사 결과를 바탕으로 전단파 속도 분포를 위주로 입력데이터를 설정하고 일차원 지진응답해석을 실시하여 붕괴방지수준을 기준으로 지진재현주기에 따른 최고 지표가속도와 지반증폭비, 지반의 고유주기 등을 파악하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권1호
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• pp.48-53
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• 2005

본 연구의 목적은 기계적인 전단층 자극방법을 이용 스월제트 혼합향상의 가능성을 고찰함에 있다. 이를 위해 기계적 자극장치가 설계, 제작되었다. 주요 구성품으로는 두개의 아음속 노즐, 스월 발생기, 그리고 유동 자극기 등이다. 실험은 다음과 같은 다양한 헬리컬 모드들에서 수행되었다; m=+0, m=$\pm$1, m=$\pm$2, m=$\pm$3, m=$\pm$4. 열선유속계를 이용한 plane 파동과 헬리컬 파동 자극에 따른 제트속도 측정이 이루어 졌다. 다양한 헬리컬 모드에서의 결과 값들이 기준 값(plane-wave)과 비교되었다. 획득된 결과는 3-D mesh plot 과 2-D contour plot으로 표현되었다. 이로써 새로 고안된 장치는 헬리컬 불안정파 자극에 대한 효과를 입증하였고 또한 결과적으로 스월제트의 혼합을 증진시켰다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.9-15
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• 2023

다짐은 토목현장에서 지반의 안정성을 확보하고 침하 방지를 위해 수행된다. 다짐을 수행하는 작업도 중요하지만, 다짐을 완료한 후 지반의 다짐도를 평가하는 것도 매우 중요하다. 국내 현장에서는 주로 평판 재하시험이나 들밀도 시험 등의 포인트 방식의 시험을 통해 다짐 지역의 일부만을 평가한다. 기존에 제시된 방법들은 표면 다짐에 대한 평가가 가능하지만, 좀 더 깊은 지반의 다짐까지 평가하기에는 어려움이 따른다. 또한, 포인트 시험 방식을 통해 평가를 수행하는 면적이 크지 않기 때문에, 전체적인 다짐도의 평가가 어렵다. 이에 대한 해결책으로 표면파를 활용한 SASW 시험을 통해 다짐을 평가하였다. SASW 시험은 포인트 방식의 시험보다 측정하는 범위가 넓고, 시험 세팅에 따라 깊은 심도의 지반에 대한 강성 또한 파악할 수 있다. 다짐 평가를 위해 본 연구에서는 다른 조건으로 다져진 성토 현장에서 SASW 시험을 수행하였다. 또한, Nuclear density gauge 시험을 동반하여 SASW의 다짐 분석 결과와 비교 및 검증을 수행하였다. 이 연구 결과를 통해 SASW를 활용한 지반 현장의 다짐도 평가가 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제12권4호
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• pp.390-399
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• 2007

하계 동중국해 북부 대륙붕 해역에서 해수 혼합을 연구하기 위하여 2005년 8월과 2006년 8월에 한국해양연구원 연구선 이어도호를 이용하여 해수 물성 및 난류 관측을 수행하였다. 유속 변형으로부터 산출한 난류운동에너지 소산율은 표층에서 $10^{-7}{\sim}10^{-4}$, 저층에서 $10^{-7}{\sim}10^{-6}$와 수온약층에서 $10^{-7}$ W/kg의 높은 값이 나타났다. 관측 자료는 표층의 경우 바람에 의해 지속적으로 혼합이 이루어짐을 보여주었다. 수온약층 하부에서의 높은 소산율은 내부파의 영향으로 판단된다. 저층의 높은 소산율은 저층의 탁도 분포의 경향과 일치하여 조류에 의한 해저면층 교란의 결과임을 시사해주었다. 바닥에서의 연직확산계수는 낮은 안정도와 높은 난류상태의 복합적인 영향으로 $10^{-3}{\sim}10^{-2}m^2/s$로 높은 값이 나타났다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.233-247
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• 2024

The damage to structures during an earthquake can be varied depending on the frequency characteristics of seismic waves and the geological properties of the ground. Therefore, considering such attributes in the design ground motions is crucial. The Korean seismic design standard (KDS 17 10 00) provides design response spectra for various ground classifications. If required for time-domain analysis, ground motion time series can be either selected and adjusted from motions recorded at rock sites in intraplate regions or artificially synthesized. Ground motion time series at soil sites should be obtained from site response analysis. However, in practice, selecting suitable ground motion records is challenging due to the overall lack of large earthquakes in intraplate regions, and artificially synthesized time series often leads to unrealistic responses of structures. As an alternative approach, this study provides a case study of generating ground motion time series based on the hybrid broadband ground motion simulation of selected scenario earthquakes at sites in the Nakdonggang delta region. This research is significant as it provides a novel method for generating ground motion time series that can be used in seismic design and response analysis. For large-magnitude earthquake scenarios close to the epicenter, the simulated response spectra surpassed the 1000-year design response spectra in some specific frequency ranges. Subsequently, the acceleration time series at each location were used as input motions to perform nonlinear 1D site response analysis through the PySeismoSoil Package to account for the site response characteristics at each location. The results of the study revealed a tendency to amplify ground motion in the mid to long-period range in most places within the study area. Additionally, significant amplification in the short-period range was observed in some locations characterized by a thin soil layer and relatively high shear wave velocity soil near the upper bedrock.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.47-60
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• 2007

해머나 중추 등의 순간가진원이나 진동기 등의 연속가진원을 사용하는 주동표면파기법에서는 저주파대역에서 충분한 에너지를 갖는 표면파를 얻기 어렵기 때문에, 종종 발생된 표면파의 가탐심도가 충분하지 못한 한계에 부딪힌다. 일반직인 가진원 장비로 발생되는 이러한 주동표면파의 한계는 심층지반구조를 파악할 수 없게 함으로써 지반의 정확한 지진응답해석을 어렵게 한다. 반면에 상시미동이나 주변잡음 등과 같은 수동가진원에 의해 발생된 수동표면파를 이용하면 저주파대역에서 충분한 에너지를 갖는 표면파를 얻을 수 있기 때문에 이러한 주동표면파의 단점을 극복하고 심층지반까지의 전단파속도 주상도를 얻을 수 있다. 수동표면파의 측정자료로부터 계산된 수동분산값의 신뢰도를 향상시키는 것은 보다 정확한 전단파속도 주상도를 얻기 위해 필수적이며, 수동분산값의 신뢰도를 향상시키기 위해선 수동분산값에 포함되는 계통오차에 대한 올바른 이해를 바탕으로 한 수동표면파의 측정과 분석이 필요하다. 본 논문에서는 수동표면파 시험에 있어 계통오차를 발생시키는 부족한 파수해상도와 측면로브를 통한 에너지누수에 관한 연구를 수행하고 신뢰성 있는 분산곡선 결정을 위한 수동표면파의 측정 및 분석기법을 제안한다. 제안된 기법을 적용한 일련의 수동표면파시험이 미국 캘리포니아주 산호세의 한 현장에서 수행되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.33-39
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• 2013

전 세계적으로 새로운 에너지 자원을 개발하기 위해 심해 지역의 시추탐사를 진행하고 있다. 국내의 경우 2007년 동해 울릉분지에서 수행된 가스 하이드레이트 심부 시추 사업(Ulleung Basin Gas Hydrate Expedition 1)에서 가스 하이드레이트의 부존을 확인하였다. 가스 하이드레이트 생산 및 생산기지 건설을 위해 심해토의 지반공학적 특성은 매우 중요하다. 본 연구에서는 동해 울릉분지에서 수행된 가스 하이드레이트 심부 시추 사업(UBGH2)에서 획득된 시료를 이용하여 실내실험을 수행하고 지반공학적 특성을 분석하였다. 비중, 아터버그 한계, 비표면적 및 입도분석 등 기본 토질 특성 실험을 실시하고 선행연구의 결과와 비교하였다. 또한 벤더 엘리먼트를 설치한 압밀셀을 이용하여 압밀실험을 수행하면서 압밀특성을 분석하고 수직유효응력에 따른 전단파 속도를 측정하였고, 투수계수값을 구하였다.