• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.97-104
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• 2008

The objective of this study was to investigate the strength characteristics of frozen clay. Compressive strength tests were performed on frozen clay with different water contents at various temperatures. The dry density of specimens and strain rate was kept constant. Test results showed that compressive strength increased with increasing water content and decreasing temperature. The increase in peak strength became more significant the lower the temperature for a given water content. The failure mode changed from brittle to ductile deformation with increasing water content and decreasing temperature. Tests also showed an increase in deformation modulus with increasing peak strength, increasing water content and decreasing temperature.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.963-966
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• 2009

A Construction of pipe line foundation and railroad, buildings in a permafrost area requires engineering technology of ground stabilization. In the permafrost area, thermal siphons have been used to stabilize foundation by eliminating the heat of ground to the air. the thermal siphon is a passive heat transfer device that operates by convection through vaporization and condensation. The heat transfer from ground to the air is driven by a temperature difference across the unit. A buried part in ground working as vaporizing function and upper part work as condensing. In this study, buried thermal siphon around the pipe lines laid in the Vladivostok site and measuring temperature variation. It is found that the thermal siphons freezing ground faster and decrease temperature variation in winter season.

• 안전기술
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• 제179호
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• pp.15-17
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• 2012

극지(極地), 그곳은 말 그대로 '맨 끝에 있는 땅'이다. 흔히 남 북 양극지방을 통칭하는 말이기도 하다. 극지에 대한 일반 국민들의 관심은 2009년에 진수된 우리나라 최초의 쇄빙선 아라온호의 명성으로 극대화됐다. 거기에 얼마 전 TV 다큐멘터리 '남극의 눈물' 방영도 일반인들에게 극지에 대한 친숙함과 이해를 높이는 데 한몫 했다. 얼음과 눈, 그리고 살을 에는 추위뿐인 동토의 땅에서 대한민국 태극기를 펄럭이며 극지의 모든 것에 대해 연구하는 과학기지가 있다. 바로 남극 세종과학기지와 2014년 완공되는 장보고과학기지, 그리고 북극의 다산과학기지다. 인천광역시 연수구 송도동에 자리 잡은 극지연구소(KOPRI, Korea Polar Research Institute)는 극지와 그 관련지역에서의 기초 및 첨단 응용과학 연구, 남 북극 과학기지 운영 등을 지원하는 극지 전문기관으로, 국토해양부 한국해양과학기술원 부설기관이다. 이곳은 우리나라 유일의 극지연구전문기관으로, 미래의 기후 변화와 무한한 생물종을 연구하는 과학자들의 열의가 대단하다. 그 뜨거운 열기의 중심에는 바로 안전이 자리 잡고 있다. '극지'라는 특수지역을 무대로 삼아 국가적인 연구를 수행하고 있는 만큼 '안전'은 연구 활동을 뒷받침 하는 주춧돌이자 왕성한 연구활동을 이어나갈 수 있게 하는 원동력이 되고 있다. 안전을 위시해 전문적인 극지 연구를 하고 있는 이곳, 극지연구소만의 특별한 안전관리 현장을 찾아가봤다.

• 천문학회보
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• 제43권2호
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• pp.31.2-31.2
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• 2018

미국 유타주 유타사막에 설치된 MDRS(Mars Desert Research Station)는 미국의 비영리기구인 화성학회(The Mars Society)에서 운영하는 화성탐사연구기지다. 화성학회는 1998년 우주비행사, 천문학자, 과학자 4000여명이 모여 만든 비영리연구단체다. 2001년 미국 유타주에 문을 연 MDRS에서는 토양 미생물 검출실험, 태양에너지 조리실험, 영구동토층 연구, 해빙 연구, 드론 정찰 및 지도 작성 등 인류가 화성에 도착했을 때 실제 수행할 연구들을 진행하고 있다. tVN <갈릴레오 : 깨어난 우주> 촬영 차 MDRS에 머물며 과학실험을 수행한 사례를 공유하고 이를 통해 천문학 및 우주탐사에 대한 대중화 방안에 대해 논의해 보고자 한다.

• 한국지형학회지
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• 제20권3호
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• pp.95-107
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• 2013

한라산 아고산대 표고 1,710m 지점의 나지에서 동결기를 중심으로 212일간 지상 55cm 높이의 기온과 지중 2cm, 10cm 및 20cm 깊이의 지온을 관측하여 주빙하성 지형형성환경을 조사하였다. 관측기간의 평균기온은 $-0.1^{\circ}C$이며, 깊이별 평균지온은 2cm $1.8^{\circ}C$, 10cm $2.6^{\circ}C$, 20cm $3.2^{\circ}C$이다. 2cm 깊이에서는 1월부터 3월까지 영하의 월평균지온이 관측되었으나 다른 깊이에서는 출현하지 않았다. 동결융해 사이클의 출현횟수는 55cm 높이에서 72회인 반면 지중 2cm 깊이에서 17회, 10cm 깊이에서 8회, 20cm 깊이에서 3회로 지중으로 내려가면서 크게 감소하였다. 지상과 2cm 깊이에서의 동결융해는 일일 주기가 탁월한 반면 10cm와 20cm 깊이에서는 수일 주기로 출현하였다. 또한 2cm 깊이에서 12월 중순~4월 중순, 10cm 깊이에서 2월 말~4월 중순, 20cm 깊이에서 4월 초순~중순에 일평균지온이 대체로 $0^{\circ}C$ 밑으로 내려가는 계절적 동결기가 출현하였다. 관측지점은 1월부터 4월 초순까지 55cm 이상의 눈으로 덮여 있다가 4월 16일에 전부 사라졌다. 12월 하순 2cm 깊이에 형성된 계절적 동토층은 적설의 단열효과로 인하여 3월 말~4월 초에 10cm 깊이에 도달하였다. 4월 7일부터 14일까지 깊이 20cm를 넘는 최대동결심을 보이나 이후 급속하게 융해되어 17일 이후 계절적 동토층은 출현하지 않았다. 융해진행기에도 잔설이 남아 있는 관측지점에는 융해진행기보다 동결진행기에 주빙하 프로세스가 더 탁월하게 진행되며, 일주기성 동결융해 사이클의 발생심도와 최대동결심을 고려하면 한라산 아고산대의 사면물질이동은 주로 동상포행에 의해 발생한다.

• 대한공간정보학회지
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• 제21권4호
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• pp.45-53
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• 2013

지구 온난화와 이로 인한 해수면의 상승은 명백히 전 지구적으로 일어나고 있는 변화이며 해안선의 변화 또한 동반되고 있다. 해안선은 해수면의 상승뿐만 아니라 인위적인 활동에 의해서도 변화할 수 있으나 지구온난화에 의한 해안선 변화의 파악은 지구 온난화의 진행을 파악할 수 있는 지표로써 활용이 가능하다. 따라서 본 연구의 목적은 자동으로 해안선을 추출 및 변화를 파악하는 데에 있다. 본 연구에서는 자동으로 해안선을 추출하기 위해서 수분지수를 활용하여 물과 육지의 대조를 극대화하였으며, 해안선의 자동 추출이 용이하도록 하였다. 수분지수로 변환된 영상에서 자동으로 물과 육지를 분할하기 위하여 적정 임계값을 자동으로 찾을 수 있도록 영상처리 기법을 적용하였고, 경계선 검출 알고리즘을 통하여 해안선을 추출하였으며 추출된 해안선으로 변화를 탐지하는 방법론을 제시하고자 하였다. 자동으로 물과 육지를 분할하고 경계선을 찾는 영상처리 기법은 다른 자료의 도움 없이 LANDSAT 영상만을 이용하여 적용될 수 있으며 추출된 해안선 또한 기준자료로 이용된 NLCD(National Land Cover Database) 자료와의 비교를 통해 유사하다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 지구 온난화의 지표로써의 활용 가치를 확인하기 위해 연구 대상지역을 지층의 온도가 연중 $0^{\circ}C$ 이하로 항상 얼어 있는 영구동토로 선정하여 영구동토의 해빙으로 인한 해안선 변화를 정량적으로 확인할 수 있었으며 해안선의 변화가 가속화한다는 사실을 확인할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권12호
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• pp.37-45
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• 2017

구조물은 영하의 온도가 유지되는 겨울철에 동상으로 인해 크고 작은 피해가 발생한다. 동상은 동토지반의 가장 대표적인 공학적 특성으로 다양한 동상민감성 판정법이 존재한다. 동상민감성 판정법은 크게 3가지로 분류할 수 있다. 첫 번째 동상민감성은 입도분포를 이용하여 결정된다. 많은 국가들이 지반의 입도분포를 이용해 비교적 간편한 동상민감성 판정법을 현장에 적용하고 있다. 그러나 본 논문에서 몇 가지 시료의 입도분포를 이용해 동상민감성 판정 기준에 적용한 결과에 따르면 입도분포로 토질의 동상민감성을 판정하기에는 다소 무리가 있다. 두 번째로는 동상시험에 의한 동상민감성 판정법이다. 새롭게 개발된 온도제어형 삼축셀을 이용한 동상 실내시험을 통해 동상민감성 기준 신뢰성을 분석하였다. 새롭게 개발된 장비와 시험방법은 기존에 제시하고 있는 동상민감성 판정 기준을 충족하는 것으로 판단되었다. 세 번째로는 복합적인 동상민감성 판정법으로 흙의 입도분포, 분류, 그리고 동상시험을 고려한 복합적인 동상민감성 판정 기준 그래프를 제시하고 있다. 본 논문에서 몇 가지 시료에 대해 복합적인 동상민감성 판정 기준에 적용한 결과 다양한 토질에 대한 추가적인 데이터를 바탕으로 복합적인 동상민감성 판정 그래프를 보완해야 할 것으로 판단되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권9호
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• pp.67-76
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• 2011

동토지역 말뚝기초의 지지력은 말뚝과 토사의 접촉면에서 작용하는 동착강도에 지배된다. 말뚝주변 토사 내 간극수의 동결로 인해 발현되는 동착강도는 동토지반 기초설계에 있어 가장 주요한 설계정수로 고려되고 있다. 지난 50년간 동착강도에 대한 연구가 다각도로 수행되어 왔으나, 대부분 동결온도와 지중온도를 고정조건으로 그 영향력을 고려하지 않은 채 토사종류, 말뚝종류, 재하속도 등의 영향인자를 분석하기 위한 목적으로 수행되었다. 본 연구에서는 동결온도와 마찰면에 작용하는 수직구속응력을 주요 변수로 적용하고, 토사종류, 말뚝종류, 재하속도 등은 고정조건으로 적용하여 직접전단방식의 동착강도 측정실험을 수행하였다. 실험재료로는 표면 가공이 용이하여 거칠기를 정밀하게 조절할 수 있는 알루미늄 모형과 주문진표준사를 활용하였다. 실험은 상온(> $0^{\circ}C$), $-1^{\circ}C$, $-2^{\circ}C$, $-5^{\circ}C$, $-10^{\circ}C$의 동결온도및 1atm, 2atm, 3atm의 수직구속응력 조건에서 수행되었으며, 그 결과를 바탕으로 동결온도와 수직구속응력이 동착강도에 미치는 영향을 분석하였다. 전반적으로 동착강도는 동결온도가 낮아질수록, 혹은 수직구속응력이 커질수록 증가하는 경향을 보였으며, 특히 단위온도차에 따른 동착강도의 증가율이 1)급증하는 구간과 2)점진적으로 감소하는 구간을 뚜렷하게 나타내며 변화하는 특성을 보였다. 또한, 동결온도의 저하에 따라 동착강도의 변화를 지배하는 요소가 마찰각에서 부착력으로 변화하며 수렴구간을 형성하는 경향을 나타냈다.

• 한국가스학회지
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• 제6권1호
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• pp.38-45
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• 2002

가스 하이드레이트는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등과 같은 천연가스-성분이 물에 의해 포획된 얼움형태의 고체연료로서, 세계적으로 가스 하이드레이트 추정 매장량은 기존 화석연료 매장량에 비해 약 2배 이상인 것으로 예측되어 미래의 신 에너지 자원으로 기대되고 있다. 그러나 이러한 에너지 자원측면과는 반대로 파이프라인을 통한 가스 수송과정에서 형성된 하이드레이트는 유동저해나 배관손상을 유발 할 수 있는 요인으로 영구동토지연인 시베리아는 물론이고 북해와 멕시코만 등의 여러 유전이나 가스전에서 심각한 문제를 발생시키고 있다. 해저 가스 파이프라인이나 동토지역을 통과하는 가스 파이프라인에서는 관내 압력과 온도에 따라 하이드레이트가 생성될 수 있으며, 특히 송출압력을 높게 할 경우에는 파이프라인 안에 하이드레이트가 생성될 가능성은 더욱 높아져, 플러깅 형성에 의한 유동저해 및 배관손상이 예상된다. 본 연구에서는 실제 파이프라인 내부에서 하이드레이트로 인한 플러깅 생성 메카니즘을 규명하고 이에 대한 형성조건을 측정함으로써, 그 방지기준 및 방지책을 선정하는데 활용하고자 실험실 규모의 환상형 파이프라인 실험장치를 개발하려다. 개발된 실험장치를 통해 파이프라인에서의 하이드레이트 평형조건을 도출하고, 다양한 속도 및 압력 조건하에서 하이드레이트 플러깅 형성온도를 측정하였다 이를 통해 유통속도 및 압력, 온도에 관한 상관관계를 파악하고 그 경향을 도출함으로써 실제 가스 파이프라인에의 하이드레이트 플러깅 형성조건을 파악할 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제21권1호
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• pp.27-33
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• 2017

동토지역에서의 파이프라인 시공 시 계절변화와 그에 따른 지반의 강도변화가 트렌치의 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 영국, 러시아, 국내 파이프라인 기준들을 분석하여 직경 30in. 파이프의 트렌치 형상을 도출하였다. 러시아 야쿠츠크(Yakutsk) 지역의 계절별 지반조건에서 횡방향 사면경사($0^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$)와 종방향 사면경사($20^{\circ}$, $30^{\circ}$, $40^{\circ}$)에 따른 트렌치의 안정성을 분석하였다. 강도감소법을 이용하여 트렌치와 사면의 안정성 해석을 수행하였다. 그 결과, 사면의 경사가 높을수록 안전율이 낮게 나왔으며 여름철 지반조건에서는 횡방향 사면경사가 $30^{\circ}$일 때 트렌치의 안정성을 확보하기 어려우며 지상으로부터 1m 아래에서 예상 파괴면을 확인하였다. 종방향 사면의 경사가 낮을 때에는 트렌치 부근의 파괴가 일어날 가능성이 높았지만 종방향 사면의 경사가 높을 때에는 트렌치 부근의 파괴 보다는 사면 전체의 파괴가 주를 이루는 것으로 분석되었다. 겨울철 지반조건에서는 지표면의 온도가 영하로 내려가서 지반 공극 내 얼음 발생으로 인하여 점착력이 발생되는 효과가 있어, 특수한 외부 하중이나 급격한 온도변화가 없을 경우에는 트렌치 사면 경사 $0{\sim}40^{\circ}$에서 안전성의 문제는 없을 것으로 판단되었다.