• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권5호
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• pp.706-711
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• 2016

점성유체 액체-고체 순환유동층에서 고체순환속도의 특성에 대해 고찰하였다. 주액체유속, 2차액체의 유속, 유동입자의 크기, 액체의 점도 그리고 입자의 재순환을 위한 장치에서 입자 저장층의 높이가 입자의 순환속도에 미치는 영향을 검토하였다. 입자의 순환속도는 주액체의 유속, 2차액체의 유속, 액체의 점도 그리고 입자저장층의 높이가 증가함에 따라 증가하였으나, 유동입자의 크기가 증가함에 따라서는 감소하였다. 순환유동층의 상승관에서 유동입자의 상승속도는 주액체유속과 2차액체의 유속비($U_{L1}/U_{L2}$)와 유동입자의 크기가 증가함에 따라 감소하였다. 상승관에서 입자의 미끄러짐속도 즉, 연속액상의 유속과 유동입자의 상승속도비($U_L/U_S$)는 연속 액상의 점도가 증가함에 따라 감소하였으나, 유동입자의 크기가 증가함에 따라 증가하였다. 본 연구에서 구한 고체 순환속도는 실험변수 및 무차원군의 함수들로 상관식을 얻을 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.1-10
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• 2015

최근 해양구조물의 건설이 활발해짐에 따라 해상 부유식 구조체를 경제적으로 지지할 수 있는 새로운 앵커형식을 개발하려는 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기존의 대구경 단일형 석션파일 대신에 다수의 중구경 석션파일을 콘크리트 파일캡으로 결합한 그룹 석션파일에 대하여 연구하였다. 그룹 석션파일은 이동과 회전이 함께 발생하는 복잡한 지지거동을 보이기 때문에 일반적인 설계법을 적용하기 어렵다. 그러므로, 본 연구에서는 점성토 지반에 근입된 그룹 석션파일의 수평방향 지지력을 산정하는 수치 모델링 기법을 개발하였다. 본 기법은 파일을 보요소, 주변지반의 저항력을 비선형 스프링으로 모사한다. 본 기법의 적용성을 분석하기 위하여 동일한 조건에 대하여 3차원 유한요소해석을 수행하여 수평방향 하중-변위 곡선을 서로 비교하였다. 비교결과, 제안된 기법이 지지력을 과소평가하고 최대 지지력이 발생하는 변위는 크게 산정하는 것으로 나타났다. 그러므로, 유한요소해석 결과를 실제거동을 모사할 수 있는 정밀해로 가정한 후 개발된 설계 모델링 기법의 결과를 보정할 수 있는 지반저항력 보정계수를 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.55-64
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• 2009

본 연구는 시멘트 종류에 따른 병용계 자기충전 콘크리트의 최적배합비를 도출하고, 최적배합비의 품질특성을 평가하여 현장시공의 자료로 제안하기 위한 것이다. 병용계 자기충전 콘크리트는 분체와 증점제를 함께 사용하기 때문에, 품질의 안정성을 확보할 수 있을 것으로 예측된다. 분체로써 점성 증대 및 수화열 저감에 우수한 석회석 미분말을 사용하였다. 석회석 미분말의 치환율은 시멘트 종류에 따른 구속수비 실험을 통해 정하였으며, 배합변수는 잔골재용적비 ($S_r$), 굵은골재 용적비 ($G_v$) 및 물-시멘트비 (W/C)로 하여, 최적배합비를 도출하였으며, 이에 대한 응결시간, 블리딩량, 침하량 및 수화열 특성을 분석하였다. 실험결과, 고로슬래그 시멘트의 경우에는 석회석 미분말의 치환율 13.5%, 잔골재 용적비 47%, 물-시멘트비 41%이며, 저열포틀랜드시멘트의 경우에는 석회석 미분말의 치환율 42.7%, 잔골재 용적비 43%, 물-시멘트비 51%이며, 굵은골재 용적비는 시멘트의 종류에 관계없이 53%로 나타났다. 최적배합비에 대한 응결시간, 블리딩, 침하량 및 수화열에 대한 실험 결과, 저열포틀랜드시멘트를 사용한 자기충전 콘크리트가 가장 안정적인 것으로 나타났으며, 설계기준강도 40.0 MPa (배합강도 51.5 MPa)를 만족하는 저열포틀랜드시멘트를 사용한 병용계 자기충전 콘크리트를 지하식 LNG 저장탱크의 지하연속벽용 콘크리트로 제안하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제10권3호
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• pp.55-78
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• 1994

풍화화강토는 화강암이나 화강편마암이 풍화된 흙으로 건설현장에서 빈번하게 접하고 있는 우리나라의 대표적인 토질이며, 공기에 노출되거나 물과 접촉하면 강도특성이 쉽게 변화하는 문제성이 많은 토질로 알려져 있다. 이 연구에서는 이러한 풍화화 강토의 역학적 특성을 파악하기 위하여 기원과 구성성분이 다른 안동과 김천에서 풍화화 강토를 채취하여 실내다짐에 의하여 공시체를 제작한 후에 등방압밀배수 및 비배수시험을 실시하였으며, 시험결과를 분석하여 여러가지의 강도특성을 분석하고 Cam-Clay모델에의 적용성을 검토하였다. 안동과 김천시료의 기원은 상이하지만 전단저 항각과 압축특성은 실용적으로 동일하였다. 비체적대 평균유효응력공간에서 정규압축곡선과 한계상태선이 유일한 것으로 나타났으며 응력-변형률 거동특성은 점성토나 모래의 특성과는 다르게 나타났다. 과압밀비가 2이상일 경우에 유효 응력비가 한계상태에 수렴하였지만 응력-변형률 관계에서 최대음력이 나타나지 않았다. 응력경로는 이론적인 Roscoe면 아래로 이동하면서 한계상태에 접근하였다. 정규압밀비배수시험에서 간극수압계수(A,)는 1.3정도이었는데 이것은 전단중에 발생하는 입자파쇄현상에 의한 것으로 판단되었다. 과압밀비가 7정도에서 부(-)의 간극수압과 체적팽창현상이 발생하였다. 구성식에 의하여 실측치와 이론치를 비교한 결과, 배수거동에서는 만족할만한 결과를 구할 수 있었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제4권4호
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• pp.21-31
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• 2001

바다에서 발생하는 유조선 등으로부터의 기름 유출사고는 해양환경을 크게 훼손하는 재앙에 속한다. 이러한 사고에 효과적으로 대응하기 위해서는 사고의 초기에 기름의 유출양을 정확히 판단하여 그에 적절한 대응방법을 수립하는 것이 필요하다. 기름 유출양의 추정을 위해서 사용되는 가장 간단한 방법은 토리첼리의 평형관계식을 사용하는 것이다. 하지만 이러한 평형관계식은 관성력과 점성력이 무시되었기 때문에 실제의 현상과는 다소 거리가 있다. 본 논문에서는 탱크로부터의 기름 유출양 산정을 위한 기초적인 실험과 수치계산을 수행하였다. 소형 유리 수조에 상자모양의 아크릴 기름탱크를 설치하고 종횡비가 다른 사각형의 유출구를 빠져나가는 기름의 양과 모양을 계측하였다. 그리고 유한체적법과 VOF법 등의 CFD 기술을 활용하여 기름과 물의 유동을 수치 시뮬레이션 하였다. CFD 계산견과는 실험에서 계측된 값과 좋은 일치를 보였으며, 복잡한 해난사고에서의 유출양 산정을 위한 CFD 기술의 활용가능성을 확인할 수 있었다. 본 논문의 실험조건에서 기름의 유출속도는 유출구의 형상에 따라 결정되는 유출구 내부의 마찰력에 의해 달라지며, 토리첼리 평형관계식으로부터 얻어지는 유출속도의 35~55%임을 알 수 있었고, 만약 유출구의 두께를 무시하면 종횡비에 상관없이 52%로 일정하게 추정되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권12호
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• pp.5-10
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• 2013

말뚝의 지지력은 주면마찰력과 선단지지력으로 구분할 수 있고 설계지지력을 산정 시에는 말뚝의 지지형식에 따라 두 지지력을 모두 고려하거나 둘 중의 하나만을 고려하기도 한다. 본 연구에서는 국내 현장타설말뚝의 양방향재하시험을 결과를 분석하여 각 지층별로 측정된 단위주면마찰지지력 값을 국내외의 제안식으로 산정된 값과 비교분석하였다. 토사층의 경우 SPT N 값을 이용하는 제안식 값들이 재하시험을 통하여 실측된 단위주면마찰력에 비해 작아 과소평가 되고 있음을 알 수 있었고, 암반층의 경우 국내외 제안식들이 암반의 일축압축강도를 기반으로 되어있어 코아시료 채취가 어려운 국내 풍화암이나 연암층에는 적용이 곤란하여 환산된 SPT N값을 이용한 산정식을 제안하였다. 그 결과 점성토의 단위주면마찰지지력은 $f_s{\leq}5tf/m^2$, 사질토의 단위주면마찰지지력은 $f_s{\leq}15tf/m^2$의 상한값을 제안할 수 있었다. 암반층에서는 수정 SPT N값에 따라 단위주면마찰력을 제안하였는데 풍화암층은 $15tf/m^2$ < $f_s{\leq}50tf/m^2$, 연암층은 $f_s{\geq}35tf/m^2$으로 나타났다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권5호
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• pp.39-52
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• 1998

본 논문은 정규압밀된 점성토 지반에서 강관 매입 말뚝의 수평 거동에 영향을 미치는 여러인자들 중에서 말뚝의 근입길이, 지반조건(건조단위 중량 $\gamma_4$), 말뚝 두부의 구속조건의 영향에 관하여 모형실험을 수행하였으며, 이러한 영향을 정량화 할 수 있는 경첩식을 그 결과들로부터 얻었다. 모형실험에 사용한 지반은 3종류의 정규압밀 점토이다. 2종류의 말뚝 근입길이와 말뚝 두부의 고정 자유조건의 모형실험결과들에 의하여 수평하중-변위 관계는 $\gamma_d/\gamma_{dmax}$=0.84 이하에서 완전 탄소성체의 거동형상을 보일 것으로 나타났으며, 각 실험에서 최대 수평하중(Q--) 이후의 수평하중 감소는 상당한 시간 의존성을 보였다. 본 연구에서는 수평 하중-변위관계(logo-logy/D)와 최대 휨 모멘트-변위관계($loaM_{max}$.-.-logy/D)에서 각각 구한 항복 수평하중(Qy)과 항복 최대 휭 모멘트(My)가 직선적인 관계로 밝혀졌다. Relaxation에 의한 수평하 중은 모형실험 결과들로부터 시간을 변수로 한 지수 함수식으로 회귀분석 하였다. 수평 극한하중과 항복하중에 대한 지반조건의 영향은 $\gamma_4$$/\gamma_{dmax}$의 변수로 한 지수함수식으로 모델화 하였으며, Broms와 Budhu et at.에 의한 결과와의 비교에서 예측결과가 26-78%정도 과대평가 되었다. 수평하중-변위 관계에 대한 말뚝 두부의 고정조건 영향에서 $Q_{mxed}/Q_{free}$-y/D의 관계는 상당히 비선형적으로 나타났으며, yiD를 변수로 한 지수함수식으로 모델화하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권11호
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• pp.149-156
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• 2020

약액 그라우팅은 지반의 강도 증진 및 차수 공법에 성공적으로 이용되어 왔으나, 그라우트의 유동은 지층의 투구계수 이방성에 크게 영향을 받는다. 따라서, 본 연구에서는 전산 유체 역학법을 이용하여 투수계수의 이방성이 수평 약액 그라우팅의 유효 반경에 미치는 영향을 알아보았다. 먼저 수평 방향 약액 주입 시뮬레이션을 위하여 공극 매질내 2상 점성 유체의 유동을 모델링하였고, 경화에 따른 확산과 점성 변화 또한 고려했다. 수치해석 결과, 투수계수의 이방성으로 인해 그라우트 구근의 형태가 타원체로 발달했고, 용해에 따른 확산 때문에 그라우트 구근의 모서리로 갈수록 공극내 그라우트 포화도가 점진적으로 감소했다. 이 결과를 바탕으로 10, 50, 90의 임계포화도를 설정하여 그에 따른 수평 방향 및 수직 방향 유효 반경을 산출하였다. 또한, 0.01 - 100의 수평·수직 방향 투수계수비에 따른 유효 반경을 산출하여 회귀식을 개발했다. 본 연구 결과는 투수계수 이방성을 가진 지층의 특성을 이용한 보다 효율적인 약액 그라우트 주입 전략 계획에 기여할 것으로 기대한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권7호
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• pp.31-40
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• 2012

토질분류법에서 흙은 크게 사질토와 점성토로 분류되며, 실제 설계에서도 이와 같이 분류된 흙 종류에 따라 다른 예측식을 사용하여 흙의 거동을 평가하고 있다. 그러나, 모래-세립분 혼합토는 전형적으로 중간토(intermediate soil or transitional soil)로 구분되어 모래와 점토의 중간적인 성질을 나타내기 때문에, 이러한 혼합토에 대한 거동특성을 평가할 수 있는 기준이 필요하다. 본 논문에서는 입도분포를 조정한 특정 모래에 세 가지 종류의 세립분으로 구성된 다양한 세립분함유율을 갖는 시료를 대상으로 일련의 반복 삼축압축시험을 수행하였다. 모래가 골격을 이루는 간극비(골격간극비)를 고려하여, Silica sand와 세립분(Iwakuni natural clay, Tottori silt, kaolinite)을 다양한 건조 중량비로 혼합하여 그 특성을 파악하였으며, 실험결과로 전환 세립분함유율(threshold fines content)을 넘지 않는 혼합토의 반복전단강도를 세립분 함유율 증가에 따라 평가하였다. 그 결과, 반복 전단응력비는 세립분 함유율 증가에 따라 조밀한 시료에서는 감소, 느슨한 시료에서는 증가하는 결과를 나타냈으며, 혼합토의 반복전단응력비를 등가골격간극비의 개념을 이용하여 평가했다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.99-107
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• 2011

이 연구는 대용량 지상식 LNG 저장탱크에 사용할 고강도 자기충전 콘크리트의 최적배합 조건을 도출하고, 현장적용을 위한 기본 자료를 제안하기 위한 것이다. 60~80 MPa 고강도 자기충전 콘크리트를 적용하면, 벽체두께의 감소와 자기충전성에 따른 인력절감 및 품질확보 등을 통하여 경제성을 확보할 것으로 예상된다. 시멘트 및 분체는 점성 증대 및 수화열 저감에 우수한 플라이애쉬와 저열 시멘트(벨라이트)를 사용하였다. 플라이애쉬의 치환율은 구속수비 및 배합변수 실험을 통해 정하였으며, 배합변수는 단위수량(W), 플라이애쉬 치환율(FA), 물-결합재비(W/B) 및 잔골재율(S/a)로 하여, 최적배합비 및 경제성 평가를 실시하였다. 실험 결과, 설계기준강도 60 MPa의 경우에는 단위수량 165 $kg/m^3$, 플라이애쉬 치환율 20% 및 물-결합재비 27~30%로 나타났으며, 설계기준강도 80 MPa의 경우에는 단위수량 165 $kg/m^3$, 플라이애쉬 치환율 10% 및 물-결합재비 25%로 나타났다. 또한, 기존의 설계기준강도 40 MPa과 비교해 볼 때, 압축강도 증가에 따른 재료비 상승은 60 MPa의 경우 14~22% 및 80 MPa의 경우 33%로 나타나, 현장관리 및 인력절감 등과 함께 매우 경제적인 것으로 나타났다.