• 청정기술
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• 제19권4호
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• pp.423-429
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• 2013

본 연구의 목표는 폐자원인 굴패각과 석탄회, 굴착잔토를 이용하여 경제성 있는 무다짐용 유동성 뒷채움재를 개발하는데 있다. 굴패각을 생석회(CaO)로 전환하는데 고온($800^{\circ}C$ 이상)의 에너지가 필요하였지만, 생석회와 석탄회의 포즐란 반응에 의해 생성된 고화물 공시체의 일축압축강도는 높지 않았다. 생석회와 고령토 또는 고로슬래그의 반응 생성물 공시체의 압축 강도를 측정하였다. 실험결과로부터 포즐란 반응을 통한 고화물 생성은 경제성이 없는 것으로 판명되었다. 굴패각($CaCO_3$)과 석탄회를 잔골재 개념으로 그 사용 가능성을 검토하였다. 굴패각과 시멘트 혼합물이 석탄회와 시멘트 혼합물보다 높은 강도를 나타내었다. 굴패각에 포함된 염분으로 인하여 콘크리트에 혼입되는 굴패각 양을 제한하는 것을 고려한다면, 시멘트, 굴패각, 석탄회 혼합물이 좋은 뒷채움재로 사용될 수 있을 것으로 판단되었다. 추가적으로 흙을 첨가하는 경우 고화물의 일축압축강도가 감소하였지만 최적화된 혼합비에서 뒷채움재 기준(일축압축강도와 유동성)을 모두 만족하는 결과를 나타내었다. 본 연구결과는 시멘트, 굴패각, 석탄회, 굴착잔토의 배합비를 최적화함으로써 경제성 있는 뒷채움재를 개발할 수 있다는 것을 보여준다.

• 한국도로학회논문집
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• 제5권2호
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• pp.25-35
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• 2003

원형지하매설관의 경우 관의 하단부의 다짐이 매우 어렵고, 또한 다짐효율이 떨어져서 지하매설물의 안정성을 저감시키고, 이로 인해 각종 파손이 발생하는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결할 수 있는 하나의 대안으로 저강도 콘크리트 개념을 지반공학에 적용하여 만들어진 CLSM을 이용하는 것이다. 본 연구에서는 지금까지의 CLSM 실내실험결과를 이용하여 현장적용성 시험을 하기 위한 중간단계로서 베딩재, 뒤채움재, 관의 종류를 변화시킨 20가지 사례에 대한 PENTAGON 유한요소 프로그램을 이용하여 수치해석을 실시하였다. 수치해석을 실시한 결과 뒤채움재로 CLSM을 사용하는 경우에 토사나 일반모래를 사용한 경우보다 지표면 및 관의 침하를 현저히 감소시키는 것으로 해석되었다. 관의 연직변위를 놓고 볼 때 토사 뒤채움을 사용한 경우에 연성관의 변위량이 강성관의 2배 정도에 달했으나 CLSM으로 대체한 경우에는 오히려 토사 뒤채움에 강성관을 사용한 경우보다 변위가 줄어들었다. CLSM 뒤채움에 강성관을 사용한 경우도 유사하게 나타났고, CLSM이 구조적인 지지 역할을 확실히 함을 보여준다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.1385-1390
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• 2012

바톰애시와 현장발생토사를 혼합한 유동성뒤채움재에 실험적 연구를 수행하였다. 유동성과 일축압축강도를 이용하여 4가지 다른 배합조건에 대한 각각의 최적배합비를 결정하였다. 현장발생토 25-45%, 바톰애시 30%, 플라이애쉬 10-20%, 고무분말 0-3%, 시멘트 3% 및 물 22%의 범위에서 최적배합비가 결정되었다. 각각의 혼합물은 20cm 이상의 유동성, 3일 양생시 127 kPa 및 28일 양생시 206-980 kPa 일축압축강도 조건을 만족하였다. 시험재료는 상온양생 및 습윤양생 2가지 조건을 이용하였다. 전체 혼합물에 대한 변형계수(E50)는 0.07-0.08 * $q_u$로 나타났다. 또한, 습윤양생 시편의 일축압축강도가 상온양생 시편에 비해 약 10% 정도 큰 값을 나타나내었다. 전체혼합물의 내부마찰각은 36.5-46.6도, 점착력은 49.1-180 kPa 범위로 측정되었다. 고무분말이 추가된 case 4번의 경우 다른 case에 비해 점착력은 크게, 내부마찰각은 작은 값을 나타내었다. 유동성채움재의 공용 성능을 위해 실시한 pH실험 결과 배합초기 12이상 강알칼리성으로 평가되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.25-33
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• 2013

본 연구에서는 계면활성제계 개질제를 이용하여 수중에서 재료분리가 발생하지 않으면서도 유동성을 충분히 갖는 수중 불분리성 점탄성 그라우트재와 일반 그라우팅 재료의 강도 특성과 속채움 보강 재료로서의 특성을 분석하였다. 특히, 해수를 활용하여 점탄성 그라우팅 재료를 제작하는 경우에 대해 중점적으로 시험을 수행한 결과, 담수를 사용하여 그라우트 재료를 제작하는 경우와 마찬가지로 수중 불분리성 특성을 잘 나타내었으며, 이에 따른 균질한 점탄성 그라우트재의 강도를 확보할 수 있을 것으로 평가되었다. 또한, 모형시험을 통해 그라우트재의 침투성을 이용하여 속채움 골재의 보강특성을 평가한 결과, 수중 불분리성 그라우팅 재료는 일반 그라우트재와 비교하여 충분한 강도가 발휘되었으며, 점성에 의한 수중 불분리 특성으로 속채움 보강재로서 좋은 시공 품질을 확보할 수 있을 것으로 평가되었다.

• 청정기술
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• 제24권4호
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• pp.315-322
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• 2018

탄산칼슘($CaCO_3$) 형태의 천연 굴패각을 포졸란 반응 물질인 생석회(CaO)로 전환하기 위해서는 고온(> $800^{\circ}C$)의 소성 공정이 필요하다. 이로 인한 과도한 에너지 비용 투입이 굴패각의 산업적 이용에 큰 걸림돌로 작용하였다. 본 연구의 목적은 소성과정 없이 굴패각을 뒷채움용 고화재 소재로 개발하는 것이다. 본 연구팀은 굴패각을 황산칼슘 형태로 전환하고, 이를 수산화나트륨 및 황토와 혼합하여 고화물을 생성시키는 방법을 제안하였다. 굴패각을 황산칼슘으로 전환시키기 위한 황산용액과 황산칼슘을 소석회($Ca(OH)_2$)로 전환하는 데 필요한 수산화나트륨 용액의 최적 농도를 결정하였다. 신규 고화재, 천연 굴패각, 석탄회 비율을 변화시켜 뒷채움재를 제조하고 양생한 후 공시체의 일축압축강도를 비교하였다. 고화재 함량 비율이 증가할수록 공시체의 일축압축강도는 증가한 반면 동일한 고화재 함량에서 석탄회 대비 천연 굴패각 함량이 증가할수록 공시체의 일축압축강도가 증가하였다. 본 결과는 천연 굴패각과 석탄회를 이용한 뒷채움재 제조에 있어서 황산처리 굴패각, 황토, 수산화나트륨 용액으로 구성된 고화재가 효과적으로 사용될 수 있음을 보여준다. 황산처리 굴패각 기반 고화재는 기존에 개발된 바 없고, 굴패각을 활용한 경제성 있는 뒷채움용 소재 개발과 굴패각의 산업적 활용도를 높이는데 커다란 기여를 할 것이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.5-13
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• 2021

인구증가와 산업발달로 산업폐기물의 발생량은 매년 증가하고 있으며, 미분된 석탄을 사용하는 화력발전소에서는 석탄의 연소 후에 많은 양의 석탄회가 발생된다. 이 중 비산재(fly ash)는 시멘트 제조 원료 및 콘크리트 혼화재 등으로 재활용되고 있으나, 약 20%는 활용되지 못하고 매립되고 있다. 이러한 많은 양의 석탄회가 지속적으로 매립됨으로 인해 매립지의 포화문제와 토양 및 수질오염 등의 환경오염 문제로 석탄회의 올바른 처리와 재활용 방안의 모색이 필요하다. 최근 지하구조물 공사와 고성토부의 교대 뒷채움 공사 등 장소가 협소하여 다짐작업이 어려운 공사가 증가하고 있으며 특히, 복토 및 뒤채움 작업은 굴착과정 중 자연지반의 교란을 수반하기 때문에 복토에 따른 철저한 다짐관리가 구조물과 지반의 안정에 필수적이다. 그러나 배후지반이 협소하거나 적절한 다짐장비의 부족, 과다짐으로 인한 구조물의 손상 등의 문제로 인하여 다짐관리가 어려운 실정이다. 따라서, 최근에는 다짐작업이 필요하지 않으면서도 적정한 강도를 발휘할 수 있는 유동성 성토재료의 사용이 증가하고 있다. 유동성 성토재료는 주재료인 토사에 물과 시멘트 등의 고화재를 혼합하여 조성된 안정처리토로서 경화되기 전에는 높은 유동성을 지니고 있어 다짐작업이 필요하지 않으며, 경화 후에는 일반 토사에 비해 높은 강도와 지중매설물에 작용하는 토압 감소효과를 얻을 수 있기 때문에 다짐이 곤란한 장소에서의 되메우기나 충전 등에 활용되고 있다. 본 연구에서는 고함수비의 점성토와 산업폐기물인 석탄회를 활용한 유동화 처리토의 사용 가능성을 평가하기 위하여 재료의 유동 특성, 강도, 지지력 특성을 분석하고 지중매설물에 적용 시 토압감소 효과를 규명하고자 한다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.19-26
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• 2009

본 연구는 뒷채움재로 사용하는 입상재료의 다공성으로 인하여 발생하는 강성 부족과 이로 인한 변형발생 등의 문제를 극복하기 위한 방법으로서 국내 지표특성상 가장 풍부한 화강풍화토를 사용한 유동성뒷채움재(CLSM)의 배합특성을 분석하였으며 설계배합비에 따른 강도와 강성 발현 특성을 자유단공진주시험(FF/RC), 공내재하시험(PMT) 및 동적평판재하시험(LDWT) 등으로 분석하여 향후 뒷채움재용 화강풍화토 CLSM의 설계 및 시공에 필요한 기초 데이터를 제시하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권11호
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• pp.5-11
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• 2015

다짐이 어려운 지중매설물의 밀실한 충전을 위해 저강도 및 고유동성의 특성을 갖는 유동성 채움재(Controlled Low Strength Materials, CLSM)의 개발 및 현장적용에 대한 연구가 있어 왔다. 본 연구에서는 압축파 속도 및 일축압축강도를 측정하여 양생시간에 따른 CLSM의 강성 및 강도 특성을 비교하고자 하였다. CLSM의 재료는 모래와 실트, 플라이애쉬, CSA계 시멘트, 및 물을 혼합하여 충분한 유동성 및 낮은 강도를 나타내도록 구성하였으며, 플로우, 단위중량, 일축압축강도와 같은 CLSM의 물리적 특성을 분석하였다. 또한 경화되기 전부터 CLSM의 강성특성을 모니터링하기 위하여 압축파 측정용 셀을 제작한 후, 셀에 트랜스듀서를 접하여 압축파를 측정하였다. 실험결과, 일축압축강도는 양생초기에 크게 증가하였고, 기간이 길어질수록 증가량이 줄어드는 것으로 나타났다. 또한 압축파 속도는 양생기간이 길어짐에 따라 증가하였으며, 일축압축강도와 압축파 속도 사이에는 지수함수 관계를 보여주었다. 본 논문에서 제안된 압축파 측정을 통하여 CLSM의 강성변화를 파악할 수 있으며, 경화가 미완료된 양생초기의 일축압축강도 평가에도 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.133-140
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• 2021

기존 현장시험법을 이용한 유동성 채움재의 강도 및 강성 특성을 추정하는 연구는 미미한 실정이다. 본 연구에서는 LWD를 이용하여 CLSM에 대한 강성 특성을 평가하였으며, 일축압축강도시험에서 도출되는 일축압축강도와 할선탄성계수에 대한 상관성을 분석하였다. 5종류의 배합비로 조성된 CLSM시료의 유동성 및 경화특성을 평가하기 위해 플로우시험, 응결시간시험을 수행하였다. 조기 강도 및 강성 특성을 평가하기 위하여, 양생 1일 및 7일이 경과된 시료를 이용하여 일축압축강도시험을 수행하였다. CLSM시료의 회복탄성계수를 추정하기 위하여 LWD 시험도 수행되었다. 실험결과, 양생 1일된 시료에서는 초속경 모르타르의 비율이 증가될수록 일축압축강도와 할선탄성계수가 동시에 증가하였으며, 초속경 모르타르의 비율이 가장 큰 시료에서 양생 7일 후 급격한 일축압축강도와 할선탄성계수의 증가를 보여주었다. LWD 시험결과, 양생 1일된 시료에서는 초속경 모르타르의 비율이 증가할수록 회복탄성계수가 증가되었으나, 양생 7일이 경과되면 초속경 모르타르의 비율이 증가할수록 회복탄성계수가 감소되는 경향이 나타났다. 상관성 분석결과, 일축일축압축강도와 할선탄성계수가 증가할수록 회복탄성계수도 증가되는 선형관계를 보여주었다.

• 한국도로학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.1-12
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• 2006

기존의 강관이나 주철관 그리고 시멘트 관은 시간의 경과에 따르는 노화현상을 피할 수 없으며, 특히 금속관은 부식으로 인한 수질 악화문제가 크고 누수에 따른 부족한 수자원 보존과 활용에 있어 예기치 않은 문제를 발생시켜 왔다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위한 하나의 방안으로 지하매설용 유리섬유복합관을 사용하는 것이다. 유리섬유복합관은 충격에 대한 저항성이 우수하고 수명이 50년$\sim$100년 정도로 반영구적이다. 특히 뛰어난 내구성과 시공성이 탁월하여 신소재로 각광받고 있다. 그리고 중량이 가벼워서(강관의 1/4, 시멘트 관의 1/10) 운반 및 설치가 용이하고 공기단축 및 인력절감을 기대할 수 있다. 또한 잦은 관로 보수 및 교체공사에 따른 사회적 경제적 손실을 최소화 할 수 있을 것이다. 이에 본 연구에서는 유리섬유복합관을 이용하여 실내모형실험을 수행하여 관의 응력-변형특성을 평가하였다. 실내모형실험의 경우 관경 200mm와 관경 300mm를 사용하여 하중재하 전과 후의 수직 수평변위 수직 수평토압을 6가지 사례에 대해서 측정하였다. 측정결과 실험값과 이론값 모두 비슷하게 측정되었다. 하지만 현장발생토사를 이용한 유동성 뒤채움재를 사용한 경우, 수직 수평변위는 매우 작게 측정되었고, 토압은 거의 0에 가까운 값으로 계측되었다.