• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.15-24
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• 2009

우리 나라는 계절 동토지대로서 겨울에는 기온이 영하로 떨어져 지반에 동상현상이 발생하고, 봄에는 얼었던 지반이 융해하면서 도로포장을 파손하거나 그 수명을 단축시킨다. 이러한 동상 및 융해로 인한 도로포장의 파손을 방지하기 위하여 도로포장 하부에 동상방지층을 설치하고 있다. 그런데 국내에서는 도로 동상방지층의 두께 결정시 사용되는 동결깊이 추정식으로서 미국이나 일본에서 개발된 식을 이용하고 있다. 그러나 이 식들은 자국의 기후 및 지반 조건에서 만들어진 것이므로 국내에서 그대로 적용하는 것이 합리적이라고 말하기는 어렵다. 우리 나라의 기후 및 지반조건에 맞지 않는 동결깊이 산정식을 도로 설계시 적용할 경우 전국에 새로 설치하는 도로 동상방지층의 두께가 달라질 수 있으며, 이에 따라 공사비가 잘못 산정될 수도 있다. 따라서 도로 공사비의 효율적인 집행과 도로의 내구성 향상을 위해 국내 기후 조건과 지반 여건에 맞는 동결깊이 산정식의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 전국 89개 포장국도에서 측정한 동결깊이와 기상청 측정 기온으로부터 산정한 동결지수를 함수로 하여 동결깊이 산정식(안)을 만들어 보았다. 아울러 지역별, 음/양지(陰/陽地) 조건별로 동결깊이가 어떻게 다르게 나타나는지 분석하였다. 또한 국내에서 기존에 이용하고 있던 동결깊이 산정식 및 외국의 동결깊이 산정식들과 그 결과가 어떻게 다르게 나타나는지 분석하였다.

• 자원환경지질
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• 제47권3호
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• pp.275-289
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• 2014

가스하이드레이트가 육상 동토지역과 심해저 퇴적층에 막대한 규모로 부존되어 있음이 밝혀지면서 가스하이드레이트 연구개발 선도국가에서 수행한 최근의 가스하이드레이트 육상 및 해상 생산 시험 결과는 가스하이드레이트가 미래의 에너지 자원으로서 사용 가능성을 높이고 있음을 보여주고 있다. 캐나다 말릭 2002 프로젝트에서는 열수 순환법을 이용하여 5일간 약 $480m^3$의 가스를 생산하였고, 말릭 2006-2008 프로젝트에서는 감압법에 의해 6일간 안정적 연속 생산으로 $13,000m^3$의 누적 생산량을 보임으로서 감압법이 가스하이드레이트부터 가스를 생산하는 유효한 방법임이 입증되었다. 2012년도의 미국 알라스카 현장 시험은 $CO_2-CH_4$ 치환 (맞교환법)을 이용하여 $CO_2+N_2$ 혼합가스를 주입하고 메탄을 생산하는 최초의 시험으로서 약 $6,000m^3$의 혼합가스를 주입하여 일일 생산 최대 $1,270m^3$의 가스를 생산하였다. 최근의 가장 주목할 만한 성과로는 일본이 난카이 해구에서 2013년 3월 감압법을 이용한 세계 최초의 해상 생산 시험을 실시하고, 6일 동안 누적량 $120,000m^3$의 가스를 생산한 것이라 할 수 있다. 일본이 생산 시험을 위해 수행하였던 연구개발 결과와 기술적 이슈들은 2015년도에 생산 시험을 준비하고 있는 우리에게도 많은 시사점을 주는데, 특히 감압 시나리오에 따른 생산 공정 설계, 모래 유입 등 시험정 완결 기법, 생산시 지반 안정성 등 생산 시험 공정 기술 개발의 모든 공정 요소에 대한 면밀한 검토가 요구된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.47-54
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• 2010

지정폐기물인 폐페인트를 이용한 단열골재 개발을 위한 자료를 제시하기 위하여 이를 위한 실험으로 함수비, 진밀도, 액성한계, 소성한계, 마모감량, 모래당량, 체가름 시험을 진행하였다. 함수비 시험은 80:20의 배합이 1.4이고, 쇄석 골재만 사용한 것은 1.0으로 폐페인트 단열골재의 용적비가 증가하면서 함수비의 증가도 많았다. 또한, 진밀도 시험은 혼입율의 증가에 따라 점점 상승하였고, 흡수율도 증가하였다. 이는 골재와 폐페인트의 특성상 발생되는 공극분포의 차이로 인한 현상으로 판단된다. 모래당량과 마모감량 실험에서는 마모감량은 쇄석골재만 사용한 경우는 13.5이고 20% 혼입한 경우는 14.4로 증가하지만, 이는 단열골재의 약한 조직으로 인한 현상이라 판단된다. 이러한 실험으로 볼 때, 도로공사 시방서의 동상방지층은 모래당량 20, CBR 10으로 만족하도록 규정하고 있어 본 실험은 전 배합에서 모두 품질기준에 만족하는 결과를 보였다. 현재 폐페인트는 단순 매립용하거나, 소각 처리되는 현 실정에서 골재로 활용할 수 있게 됨으로써 천연골재의 부족이나 자원의 낭비를 해소할 수 있을 것으로 파악된다. 기존의 자갈보다 단열효과가 뛰어나고, 가벼우며, 단단한 단열골재를 사용함으로써 재활용이 활발할 것으로 예상된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.53-62
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• 2016

흙의 다짐 특성에 영향을 주는 주요인자 중 하나인 온도는 지역과 계절에 따라 다양하게 변화하는 특성을 가진다. 최근 동토지방에서 많은 토목공사가 시행되고 있지만, 온도와 관련된 흙의 다짐기준 및 지침을 정량화할 수 있는 문헌은 미비한 실정이다. 따라서 본 연구는 온도에 따른 흙의 다짐특성을 시험을 통해 평가하고자 하였다. 시험을 위해 러시아 시베리아, 캐나다 앨버타 주 오일 샌드 지역 등에서 자주 쓰이는 성토재료인 모래의 온도별 다짐특성을 나타낼 수 있는 주문진 모래를 사용하였으며, 표준다짐시험을 흙의 다양한 온도조건($-10^{\circ}C$에서 $17^{\circ}C$)에서 수행하였다. 시험 결과 영상 온도에서는 다짐 시 벌킹 효과로 인해 흙 공시체의 부피 팽창이 발생하였으며, 그 범위는 0%~6%이였다. $0^{\circ}C$에서 $17^{\circ}C$까지 온도가 증가하면서 최대 부피(최소 건조단위중량)에 해당하는 함수비는 감소하였고, 최소 부피(최대 건조단위중량)에 해당하는 함수비는 온도가 증가함에 따라 약간 증가하였다. 영하 온도의 경우 함수비가 추가됨에 따라 건조단위중량은 지속적으로 감소하였다. 영하 온도에서는 벌킹이 발생하지 않았으며 물의 단위부피보다 얼음의 단위부피가 더 크기 때문에 흙 공시체의 부피가 증가하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제24권8호
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• pp.657-667
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• 2003

현세-후기 플라이스토세의 부정합적 경계면을 조사하기 위하여 한국 서해 경기만 조간대에서 심부시추와 탄성파 탐사를 실시하였다. 분석된 모든 시추 퇴적물에서 현세 퇴적층(Unit I) 하부에 놓이는 최대 4m두께의 산화되고, 반고화된 특징을 보이는 황갈색의 산화대층(oxidized-sedimentary layer)이 발견되었다. 이 세립질의 산화대층에서 나타나는 황갈색의 퇴적물 색, 높은 N 값과 낮은 함수율의 준고화된 상태, 동토구조, 스멕타이트 광물의 부재 그리고 높은 퇴적물 화학적 풍화지수(Ba/Sr 비) 등의 다양한 특성은 퇴적물의 대기중 노출과 풍화의 중요한 증거로 제시된다. 탄소동위원소 연대와 함께 이러한 여러 증거들을 고려할 때, Unit II의 상부 산화대층은 초기 현세까지 계속되는 저해수면 동안 대기중에 노출되어 풍화 및 산화작용으로 인하여 퇴적물의 특성이 변질되어 형성된 것으로 해석된다. 따라서 산화대층의 상부 경계면은 현세와 선현세(후기 플라이스토세) 퇴적층을 구분하는 부정합면으로 제시되며, 탄성파 자료에서 나타나는 강한 반사면(prominent near-surface reflector)과 잘 일치한다.

• 한국석유지질학회지
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• 제7권1_2
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• pp.1-6
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• 1999

천연가스 하이드레이트는 고압 ·저온 조건하에서 물과 천연가스가 결합하여 형성된 고체상 화합물로 일반적으로 가스 하이드레이트로 불리며, 영구동토지역과 수심이 깊은 해저의 퇴적층에 광범위하게 분포되어 있다. 가스 하이드레이트 안정영역은 하이드레이트가 형성된 후 해리되지 않고 고체상으로 안정하게 부존될 수 있는 영역이다. 반사법 탄성파 단면 도에서 관찰되는 해저면 모방 반사면 (bottom simulating reflector; BSR)은 가스 하이드레이트의 부존을 지시하는 강진 폭의 반사면으로 가스 하이드레이트 안정영역의 하한에서 나타난다. 본 연구에서는 동해 울릉분지 남서부해역에서의 가스 하이드레이트 안정영역을 규명하고 탐사자료와 비교하여 가스 하이드레이트 부존 잠재력을 밝히고자 하였다. 연구지역에서 XBT (expandable bathythermograph)를 이용하여 수온구배를 측정하였으며, 지온구배는 인접지역의 시추공 자료를 이용하였다. 실험실에서 메탄가스와 NaCl $3.0 wt{\%}$수용액을 이용하여 가스 하이드레이트 평형압력은 274.15 K에서 2,920.2 kPa 그리고 289.95 K에서 18,090 kPa로. 측정되었다 연구지역에서의 가스 하이드레이트 안정영역 분석 결과 수심이 약 400 m인 지역의 경우 가스 하이드레이트 안정영역의 하한은 해저면으로부터 심도 약 210 m에, 수심이 1,100 m인 경우에는 해저면으로부터 심도 약 480 m에 위치하는 것으로 밝혀졌다. 또한 탄성파 탐사자료와 안정영역 분석 결과를 비교하여 볼 때 BSR이 나타나는 심도가 안정영역 하한의 심도와 거의 일치하였다.

• 한국석유지질학회지
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• 제7권1_2
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• pp.19-27
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• 1999

에너지 자원의 빈국인 한국은 에너지 자원의 기본적인 사용량 중에서 절대적인 양을 차지하는 석유 및 천연가스를 $100{\%}$수입에 의존하고 있다. 정부가 유사시 즉각적으로 실시하여야 할 중요한 역할 중의 하나가 이와 같은 유용한 에너지 자원을 다양하게 확보하는 것이다. 가스 하이드레이트는 천연가스와 다론 형태의 에너지로서 그 매장량이 해양이나 영구동토지역 등 전세계적으로 분포되어 있으므로 가까운 미래의 천연가스 대체 자원으로서 주목을 받고 있다. 특히 한반도 주변의 동해에 많은 양의 가스 하이드레이트가 매장되어 있을 것으로 기대된다 따라서 이 논문에서는 국내외 연구 및 기술개발 동향을 검토하여 탄성파 탐사를 통한 해석, 가스 하이드레이트의 특성 및 물리적인 물성, 그리고 가스 하이드레이트의 활용 기술 등에 관련된 국내의 중장기적인 가스 하이드레이트의 기본적인 연구 및 기술개발에 대하여 전체적인 프로젝트의 개요를 설명하였다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제2권2호
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• pp.138-150
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• 1997

한반도 서남 해역에 위치한 함평만(전라남도 함평군) 조간대 퇴적층의 제 4기 후기 층서와 퇴적학적 연구를 위하여 총 37 지점에서 평균 3 m 깊이(최대 5.2 m)의 시추가 실시되었다. 채취된 퇴적물 시료의 입자 조직(grain texture), 퇴적 구조(sedimentary structure), 색(color) 및 광물 조성(mineral composition) 등을 토대로 10개의 퇴적상(sedimentary facies)이 분류되었다. 분석 결과에 의하면, 함평만 조간대 퇴적분지의 층서는 상위로부터 순차적으로 층서단위 Unit I, Unit II 및 Unit III로 구성된다. 최상위의 층서단위 Unit I은 조립질 퇴적상인 비조직 사질역 퇴적상(Facies SGd)과 괴상 역질 이토 퇴적상(Facies GMm) 또는 세립질 퇴적상인 엽층리 실트 퇴적상(Facies Zp), 괴상 이토 퇴적상(Facies Mm) 및 평행 엽층리 이토 퇴적상(Facies Mp)으로 구성되며, 상향 조립화의 특정을 나타낸다. 이 퇴적층은 해수면이 거의 현재의 위치에 도달된 지난 약 4.000년 동안 형성된 후기 현세(late Holocene) 해침 퇴적층으로 해석된다. Unit I에 의하여 부정합적으로 피복되는 층서단위 Unit II는 준 고화된 황색 이토 퇴적상 (Facies Mym)과 회색의 미고결된 니질 퇴적상(Facies Mgm)으로 구성되며, 수평적 연속성이 양호하고, 함평만 전체에 광역적으로 분포한다. Unit II는 서해의 여러 조간대에서 보고된 간월도층과 대비되는 것으로 여겨지며, 후기 플라이스토세(late Pleistocene)의 조간대 퇴적환경에서 집적된 퇴적층으로 해석된다. 이러한 Unit II에는 지난 최대 빙하기 동안 대기중에 노출된 다양한 증거(황갈색, 고화상태, 동토구조, 점토광물의 함량 변화등) 들을 함유한다. Unit II에 의하여 부정합적으로 피복되는 Unit III는 역질의 층리를 갖는 조립의 퇴적물(Facies SGb와 Facies Sx)로 구성되며 내만역의 한정된 지역(후동과 시목동 해역)에 분포한다. 퇴적학적 특성과 지역적인 분포 양상을 고려할 때, Unit III는 육성 환경(nonmarine deposits)의 하천 퇴적물(fluvial sediment)로 해석된다. 결과적으로 함평만 조간대 퇴적분지의 층서(최고기로부터 최신기)는 기반암 지층(중생대 화강암)${\rightarrow}$육성 퇴적층(Unit III)${\rightarrow}$후기 플라이스토세의 니질 조간대 퇴적층(Unit II)${\rightarrow}$후기 현세의 조간대 퇴적층(Unit I)의 층서이며, 각각의 층서단위의 경계는 부정합적이다.

• 한국농공학회지
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• 제35권4호
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• pp.55-66
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• 1993

Upon freezing a soil swells due to phase change and its compression stress increase a lot. As the soil undergo thawing, however, it becomes a soft soil layer because the 'soil changes from a solid state to a plastic state. These changes are largely dependent on freezing temperature and repeated freezing-thawing cycle as well as the density of the soil and applied loading condition. This study was initiated to describe the effect of the freezing temperature and repeated freezing-thawing cycle on the unconfined compressive strength. Soil samples were collected at about 20 sites where soil structures were installed in Kangwon provincial area and necessary laboratory tests were conducted. The results could be used to help manage effectively the field structures and can be used as a basic data for designing and constructing new projects in the future. The results were as follows ; 1. Unconfined compressive strength decreased as the number of freezing and thawing cycle went up. But the strength increased as compression speed, water content and temperature decreased. The largest effect on the strength was observed at the first freezing and thawing cycle. 2. Compression strain went up with the increase of deformation speed, and was largely influenced by the number of the freezing-thawing cycle. 3. Secant modulus was responded sensitivefy to the material of the loading plates, increased with decrease of temperature down to - -10$^{\circ}$C, but was nearly constant below the temperature. Thixotropic ratio characteristic became large as compression strain got smaller and was significantly larger in the controlled soil than in the soil treated with freezing and thawing processes 4. Vertical compression strength of ice crystal(development direction) was 3 to 4 times larger than that of perpendicular to the crystal. The vertical compression strength was agreed well with Clausius-Clapeyrons equation when temperature were between 0 to 5C$^{\circ}$, but the strength below - 5$^{\circ}$C were different from the equation and showed a strong dependency on temperature and deformation speed. When the skew was less then 20 degrees, the vertical compression strength was gradually decreased but when the skew was higher than that, the strength became nearly constant. Almost all samples showed ductile failure. As considered above, strength reduction of the soil due to cyclic freezing-thawing prosses must be considered when trenching and cutting the soil to construct soil structures if the soil is likely subject to the processes. Especially, if a soil no freezing-thawing history, cares for the strength reduction must be given before any design or construction works begin. It is suggested that special design and construction techniques for the strength reduction be developed.

• 미생물학회지
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• 제52권3호
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• pp.365-374
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• 2016

고위도에서의 온도 상승은 $0.6^{\circ}C$/10 년으로, 이는 토양 유기 탄소에 대한 미생물의 분해 활성 증가를 유도한다. 게다가, 분해된 토양 유기 탄소는 이산화탄소 또는 메탄 같은 온실가스로 전환, 방출되어 기후 변화를 가속화시킨다. 따라서, 토양 유기 탄소 분해와 관련된 미생물의 다양성 및 기능 이해를 위한 토양 해동 모델 연구가 필요하다. 이러한 연구를 위하여 Alaska Council의 두 깊이의 토양(SPF와 PF라 각각 명명한 30-40와 50-60 cm 깊이의 토양)을 $0^{\circ}C$에서 108일 동안 배양하였다. 환경 모사 실험 동안 pyrosequencing을 수행하였고, metagenome을 분석하여 총 111,804개의 미생물 sequence를 얻었다. 이 중, 574-1,128개의 세균 operational taxonomic unit (OTU)과 30-57개의 고세균 OTU를 확인하였다. 토양 배양에 따라 두 토양 모두에서 Crenarchaeota phyla의 상대적 분포가 증가하였으며, Actinobacteria와 Firmicutes phyla의 분포가 SPF와 PF에서 각각 크게 증가하였다. 추출한 토양 유기 탄소에 대한 무게 측정 및 gel permeation chromatography를 통해, 환경 모사 실험이 진행되는 동안 토양 유기 탄소의 주요 구성 성분인 부식산(humic acids)이 중합화(humification)되는 것을 확인하였다. 결론적으로, 냉대 툰드라 동토의 해동은 Crenarchaeota, Actinobacteria 및 Firmicutes phyla의 증가를 야기시키며, 미생물에 의한 토양 유기 탄소 분해 및 이용을 야기시키는 것으로 예측된다.