• 한국지반공학회논문집
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• 제23권10호
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• pp.47-56
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• 2007

본 연구에서는 자갈혼합률을 다르게 준비한 자갈-모래 혼합시료가 등방압밀 및 $K_0$-이방압밀 상태에서 나타나는 액상화거동에 대해서 연구하였다. 이를 위하여 자갈혼합률이 다른 자갈-모래 혼합토 공시체를 100kPa의 연직응력으로서 상대밀도가 40% 되도록 등방압밀 및 $K_0$-이방압밀 시킨 후 반복삼축시험을 수행하였다. 또한 자갈혼합률이 0%, 10%, 20%, 30%인 공시체에 100 kPa의 연직응력으로서 간극비가 0.7이 되도록 등방압밀 후 반복시험도 실시하였다. 시험결과 동일한 상대밀도(Dr=40%)를 가지는 자갈-모래 혼합토 공시체의 간극비는 자갈혼합률이 증가할수록 감소하다가 약 70%를 저점으로해서 다시 증가한다. 그러나 이 경계혼합률 이하에서는 자갈입자 사이를 채우고 있는 모래의 간극비는 자갈혼합률이 증가할수록 증가한다. 상대밀도가 일정한 (Dr=40%)등방압밀 공시체에 있어서 자갈혼합률이 비교적 낮은 경우(GC=0%, 20%, 40%)에는 반복하중에 의해서 일어나는 간극수압과 축변형률 거동이 비교적 높은 간극비로 인해서 느슨한 모래의 거동을 나타내나, 자갈혼합률이 높은 경우(GC=70%)에는 간극수압과 축변형률 거동이 조밀한 모래의 거동과 비슷한 경향을 보인다. 또한 간극비가 일정한(e=0.7) 등방압밀 공시체에 있어서 자갈혼합률이 높을수록 축변형률과 간극수압 거동은 느슨한 모래의 거동을 보이며 자갈혼합률이 낮을수록 축변형률 거동은 조밀한 모래의 거동을 나타낸다. 등방압밀 공시체의 액상화강도는 경계혼합률(GC=70%)이하의 범위에서는 상대밀도가 일정한 경우에는 자갈혼합률이 증가할수록 증가하며 간극비가 일정한 경우는 자갈혼합률이 증가할수록 감소한다. 따라서 자갈-모래 혼합토의 액상화강도는 예상과는 달리 자갈 입자 사이를 채우고 있는 모래의 상대밀도 보다는 혼합토의 전체적인 상대밀도 및 간극비에 의해서 결정된다는 사실이 확인되었다. $K_0$-이방압밀 공시체의 간극수압과 축변형률 거동은 반복응력이 어느 정도의 응력반전을 포함하고 있는데도 불구하고 응력반전이 없는 경우의 사질토의 거동을 나타낸다. 즉 응력반전량이 반복응력 진폭의 약 10%인데도 불구하고 반복변형률은 비슷하나 영구변형률이 크게 증가하며 또한 간극수압비는 1.0에 미달하여 초기액상화가 일어나지 않는다. 그리고 액상화강도는 자갈촌합률이 증가할수록 0%에서 40%까지의 범위에서는 증가하나 그 이상에서는 감소하는 경향을 보인다. 결론적으로 자갈-모래 혼합토의 반복거동은 자갈혼합량, 간극비, 상대밀도 그리고 압밀상태와 같은 요인에 의해 결정된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권7호
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• pp.37-46
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• 2013

실제 토목현장에 사용되는 토사에는 크고 작은 자갈이 포함된 경우가 많으며, 특히 도로 노반공사, 흙댐, 옹벽 뒤채움재 등에 사용되는 양질의 토사에도 소량의 자갈이 포함되어 있는 경우가 많다. 이럴 경우 소량의 자갈이지만 자갈의 함유량이나 크기에 따라 흙의 건조밀도가 크게 달라질 수 있으며, 이는 건조밀도를 이용한 다짐도 평가를 부정확하게 할 수 있다. 본 연구에서는 낙동강 모래에 크기가 다른 세 종류(2.0-2.36, 3.35-4.75, 5.6-10.0mm)의 자갈을 이용하여 자갈 함유량을 0, 10, 17, 23, 29, 33%로 달리하면서 다짐몰드 내에 다짐하거나 느슨하게 공시체를 제작한 다음 자갈섞인 공시체의 건조밀도 변화를 실험적으로 연구하였다. 자갈 함유량이 33%까지 증가함에 따라 최대건조밀도(또는 건조밀도)는 자갈의 크기에 따라 다짐된 공시체의 경우 15-20%, 느슨한 공시체의 경우 20-23%까지 증가하는 경향을 보였다. 자갈 함유량과 크기가 동일한 경우 느슨한 공시체보다 다짐한 공시체의 건조밀도가 $0.1-0.16g/cm^3$ 정도 더 높은 것으로 나타났다. 자갈 함유량은 동일하지만 작은 자갈(2.0-2.36mm)을 사용한 경우보다 큰 자갈(5.6-10.0mm)을 사용한 경우의 건조밀도가 다짐한 공시체의 경우는 $0.04-0.08g/cm^3$, 느슨한 공시체의 경우는 $0.03-0.05g/cm^3$ 정도 증가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권5C호
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• pp.209-218
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• 2010

풍화 잔류토, 토석류, 산사태, 또는 매립 지반에서 자갈과 같은 굵은 입자가 모래나 점토와 같은 작은 입자로 둘러 쌓여져 있는 경우가 있다. 작은 입자 사이에 굵은 입자가 고립된 상태로 존재하는 혼합토의 강도는 흙에서 대부분을 차지하는 작은 입자 즉 모래나 점토의 역학적 특성에 따라 좌우되지만 흩어져 있는 굵은 입자인 자갈의 크기, 모양, 함유량 등에 의해 영향을 받는 경우도 있다. 본 연구에서는 이와 같이 모래 지반 내에 흩어져 있는 소량의 자갈이 모래의 전단강도에 미치는 영향을 연구하였다. 습윤 상태의 낙동강모래를 이용하여 각층 높이의 중간부분에 굵은 자갈 또는 작은 자갈을 넣고 다음 층을 쌓아 다지는 방식으로 5층으로 된 조밀한 공시체를 제작하였다. 각층 높이의 중간부분에 들어간 굵은 자갈과 작은 자갈의 중량비를 0, 3, 9, 14%로 달리하면서 다양한 공시체를 제작하여 압밀시킨 다음 비배수 삼축압축시험을 실시하였다. 혼합되는 굵은 자갈의 중량비(개수)가 증가할수록 자갈을 포함한 낙동강모래의 최대축차응력은 최대 38%까지 감소하였으며, 이와 같은 굵은 자갈로 인한 최대축차응력 감소는 구속압이 증가할수록 줄어드는 경향을 보였다. 하지만 공시체 내에 포함된 작은 자갈의 중량비가 증가할수록 최대축차응력은 오히려 증가하였으며, 자갈의 중량비가 3, 9%로 작을 경우 최대축차응력의 증가는 미미하였으나 14%로 증가할 경우에는 최대축차응력이 최대 34%까지 증가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.115-115
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• 2011

본 연구에서는 자갈사주의 식생 이입 과정을 밝히고, 식생 이입에 영향을 미치는 수리적 특성을 규명하기 위한 현지조사 방안을 제시하였다. 자갈사주의 식생이입은 조절 하천과 비조절 하천에서의 이입 과정이 다르며, 본 연구에서는 비조절 하천을 대상으로 하였다. 따라서 상류에 댐이나 저수지가 없는 자연에 가까운 하천을 고려하였으며, 장기적으로는 조절 하천의 식생이입 과정과의 비교를 위해 임하댐의 반변천과 가까운 길안천의 중류 구간을 선정하였다. 자갈사주의 식생이입 과정을 모니터링하기 위해, 자갈사주를 전구역과 세부구역으로 나누어 같은 지점에서 같은 배율로 사진을 촬영하였다. 전자는 자갈사주 전체를 대상으로 촬영하며, 이를 위한 view point 선정이 중요하고 선정에 적절한 지점을 제시하였다. 후자의 경우 식생의 이입 정도를 왕성, 보통, 미약, 없음(4단계)로 구분하기 위해 대상 지점을 matrix가 50% 이상인 지점 ; 식생이입 왕성 (2개 지점), matrix가 50% 이하인 지점 ; 식생이입 보통, 또는 미약 (2개 지점), matrix가 없는 자갈만의 지점 ; 식생이입 없음 (1개 지점)을 선정하였다. 식생이입에 영향을 미치는 변수로는 하상토의 입경과 흐름의 특성(수심, 유속, 하상 소류력 등)을 들 수 있으며, 이들 조사를 위한 방법을 제시하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.829-834
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• 2009

자갈비산에 대한 위험성을 평가하는 한 방법으로 열차 하부 각 지점에서 다양한 자갈 종류 및 열차 속도에 따라 자갈 비산 확률을 파라메타로 제시하였다. 이를 위하여 풍동실험 결과를 바탕으로 한 확률계수 BFPF를 이용하였으며, 다양한 조건의 열차 하부 영역에 대한 수치해석을 수행하여 각 조건에 따른 각 지점의 자갈비산확률을 검토하였다. 열차 속도증가에 따라 비산확률이 급격히 증가하고, 속도가 350 km/h가 되면 자각비산 확률이 87%로 증가하였다. 또한 높힘침목을 적용하였을 경우와 비교를 통해, 다양한 조건에서의 자갈비산 확률에 대한 민감도를 분석하여 자갈형태 및 높힘침목 형태에 따른 변화 특성을 분석하고 높힘침목이 자갈비산 위험을 억제할 수 있음을 확인하였다.

• 한국생물환경조절학회:학술대회논문집
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• 한국생물환경조절학회 2000년도 학술발표논문집
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• pp.128-131
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• 2000

자갈축열 태양열 온실에 있어 여름철 냉방에너지의 효과적인 절감 방안을 모색하고자 축열 및 배기시스템의 작동방식을 다르게 하여 주ㆍ야간 축열과 방열시 자갈축열층의 온습도환경을 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 주간에 외기온이 28.5$^{\circ}C$-35.3$^{\circ}C$범위에서 변화할 때 자갈축열층내로 유입되는 공기의 온도는 30.5$^{\circ}C$-36.2$^{\circ}C$, 자갈축열층에서 온실내부로 유출되는 공기의 온도는 28.2$^{\circ}C$-30.1$^{\circ}C$, 축열층 내부온도는 27.4$^{\circ}C$-35.9$^{\circ}C$ 범위였다. 또한, 10시간 축열시 자갈축열층 내부온도는 측점에 따라 1.7$^{\circ}C$-7.$0^{\circ}C$의 온도상승이 있었으며 유입구에서 멀어질수록 축열층 온도는 낮게 나타났으며 온도상승 속도 또한 감소하는 경향으로 나타났다. 그리고, 야간에 축열시스템을 작동하지 않고 배기팬만을 작동하였을 경우, 외기온이 27.4$^{\circ}C$-34.4$^{\circ}C$범위일 때 자갈축열층 내부온도는 29.7$^{\circ}C$-34.9$^{\circ}C$(평균 31.4$^{\circ}C$)범위였으며 온실외부에 설치되어 있는 배기구와 배기팬의 영향으로 축열층 내부온도는 시간이 경과함에 따라 감소하는 경향으로 나타났으며 측점에 따라 2.2$^{\circ}C$-5.1$^{\circ}C$(평균 2.8$^{\circ}C$)의 온도하강 효과가 있는 것으로 나타났다. 2. 여름철 주간에 10시간 축열시 자갈축열층 내부습도는 측점에 따라 8.1%-26.3%의 감소현상이 있었다. 또한, 유입구에서 멀어질수록 축열층 습도는 높게 나타났으며 습도하강속도 또한 감소하는 경향으로 나타나 유입구에서 멀어질수록 외부습도의 영향을 적게 받는 것으로 분석되었다. 하지만, 야간에는 배기시스템의 영향으로 자갈축열층의 습도는 외기의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다.

• 한국생물환경조절학회:학술대회논문집
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• 한국생물환경조절학회 1999년도 학술발표논문집
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• pp.109-113
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• 1999

겨울철 난방에너지와 여름철 냉방에너지 절감을 위한 자갈축열 태양열 온실의 설계자료를 얻고자 모형 자갈축열층과 이론적 해석을 통하여 축열층의 공기유동성 및 자갈축열층의 축열성능을 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 압출식으로 공기를 유동시켰을 경우 축열층내 풍속은 0.09-l.50㎧(평균 0.60㎧)범위였으며, 흡인식으로 공기를 유동시켰을 경우 축열층내 풍속은 0.15-0.90㎧(평균 0.46㎧)범위로 평균풍속은 압출식이 높게 나타났으나 축열층 가운데에서는 흠인식이 약 0.06㎧정도 높게 나타났다. 이러한 결과로 볼 때 자갈축열층내 공기순환을 위한 별도의 파이프 매설은 불필요한 것으로 판단된다. 2. 자갈축열층의 공극율이 증가할수록 축열량은 감소하였으며 순환팬 용량과 공극율에 따라 평균 2,133㎉/h-3,243㎉/h 정도 축열량 차이가 있는 것으로 나타났다. 3. 공극율이 0.45인 경우 축열층의 높이가 높을수록 자갈축열층의 온도는 서서히 증가하였으며, 축열층 높이 60cm이하에서는 축열 7시간이후부터는 축열량 변화를 거의 없는 것으로 나타났다. 4. 이러한 결과를 모형축열층에 있어 실험적으로 구해지는 축열 자갈층의 온도 및 축열량과의 비교 검증단계를 거쳐 온실규모에 필요한 적정 축열시스템을 산정할 수 있는 시뮬레이션 프로그램의 기초자료로 활용하고자 한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권8호
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• pp.5-14
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• 2010

최근의 자갈질 지반에 대한 연구는 주로 상대밀도 혹은 자갈함유량에 바탕을 둔 연구로써 자갈질 지반의 액상화거동에 대하여 일부 연구자들은 상대밀도, 다른 연구자들은 자갈함유량에 상관성을 가지고 있음을 발표하였다. 그러나 자갈질 지반의 상대밀도는 자갈함유량에 따라 달라지게 되며 상대밀도만으로 자갈질 흙의 거동을 충분히 표현하기에는 어려운 점이 있다. 따라서 본 연구에서는 밀도와 구속압을 동시에 고려할 수 있는 상태정수를 도입하고 비배수 삼축압축시험을 통하여 자갈혼합율에 따른 정상상태선(Steady State Line, SSL)을 결정하고 상태정수에 따른 비배수 응력 거동을 고찰하였다. 연구 결과 정상상태선의 위치는 간극비에 의존하여 자갈 함유율이 증가할수록 상대적으로 아래쪽에 위치한다는 것을 알 수 있었다. 또한 같은 상대밀도라 할지라도 구속압에 따라 조밀하거나 혹은 느슨한 거동을 보였다. 특히 상대밀도가 80% 이상인 조밀한 시료일지라도 큰 구속압 아래에선 느슨한 거동을 하였다. 그러나 유사한 상태정수를 갖는 자갈질 흙은 비슷한 응력거동을 나타내었다. 이로서 흙의 거동은 상대밀도보다는 상태정수에 근거해야 함을 알 수 있었다. 또한 상태정수와 비배수전단강도는 좋은 상관 관계를 나타내었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.13-21
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• 2017

자갈궤도는 100여년 이상 전세계적으로 널리 사용되는 궤도구조로 저렴한 초기 건설비용, 유연한 유지보수와 진동 및 소음의 저감효과가 있지만, 열차운행에 따라서 지속적인 침하가 발생하는 단점이 있다. 이로 인해 지속적인 유지보수가 필요하며, 최근 열차의 속도, 용량, 중량의 증가로 유지보수비용이 증가하고 있는 실정이다. 파울링(fouling)은 노반 세립분이나 자갈입자가 파쇄되면서 발생한 세립분이 자갈 사이의 공극을 메우는 현상으로 배수가 나빠지고, 자갈궤도의 침하를 가속화시키는 등 자갈도상의 열화의 주원인으로 지목되고 있다. 본 논문에서는 GPR(Ground Penetrating Radar)을 이용하여, 도상의 상태를 평가 할 수 있는 분석방법을 제안하였다. 경험에 의존하는 기존의 분석기법을 대신하여, 고속선에 사용되는 자갈의 감쇠 특성을 반영한 이득함수(gain function)를 제안하였다. 실내 박스 실험과 실모형 실험을 통해 제안한 이득함수로 증폭한 GPR신호에 힐버트 변환을 추가로 적용하여 자갈층과 노반층에서 반사된 신호의 세기변화를 깊이에 따라 계산하였다. 이로부터 신호의 세기가 비교적 크게 변화하는 곳을 파울링층과 노반층의 경계로 구분할 수 있었다. 다만 현장적용을 위해서는 침목의 영향을 분리하고 전자기파 분산특성 등에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 한국제4기학회지
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• 제5권1호
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• pp.47-61
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• 1991

위버 반도(Weaver Peninsula)는 남극의 킹 죠지섬 (King George Island)의 일부로서, 한국의 세종 과학 기지가 있는 바톤 반도(Barton Peninsula)와 마리안 소만(Marian Cove)을 사이에 두고 있다(Fig.1). 위버 반도와 바톤 반도에 자갈 해빈이 잘 발달되어 있는 사실이 밝혀졌고, 이들 해안을 따라 조사한 결과 21개 지점에서 해수면보다 높은 위치의 자갈 해빈을 발견하였는데, 이번 연구 논문은 위버 반도의 자갈 해빈을 선택하여 연구 결과를 발표하는 것이다. 본 연구의 대상이 되는 WP-5의 해빈은 퇴적 소환경 (depositional subenvironment) 즉, 해빈범과 해빈면으로 구분되는바 해빈범 (beach berm)에서의 자갈입자의 평균 크기 (mean size ; SZm)는 -4.10ø이며, 평균 원마도(mean roundness ; RDm)는 0.44, 평균 구형도 (mean maximum projection sphericity ; MPSm)는 0.66이다. 그리고 해빈면(beach face)에서의 자갈 입자의 평균 크기는 -4.23ø이며, 평균 원마도는 0.41, 평균 구형도는 0.67로 나타났다. 전체적인 조직 특성을 보면 평균 입자 크기는 -2.77~-4.86$\phi$ 범위로 나타났으며, 평균 원마도는 0.30~0.55의 범위를 보였고, 평균 구형도는 0.62~0.71임 이 밝혀졌다. 한편 입자 형태 (shape)로서 가장 많은 것은 oblate type이며, 그 다음으로 equant, prolate, 및 blade type의 차례로 그 상대적인 양이 점차 감소한다. 본 연구 지역의 해빈자갈과 빙하성 해양 환경이 아닌 온대 기후의 해빈자갈을 비교해 보면, 온대 기후의 해빈자갈은 대략 평균 구형도 0.45~0.80, 평균 원마도 0.50~0.75의 범위를 보인다. 평균 구형도의 경우는 온대 지역의 해빈자갈과 유사한 값(0.62~0.71)을 보이는데 반해서 평균 원마도는 온대 기후의 해빈자갈보다 더 낮은 값(0.30~0.55)을 보이는데, 이는 subangular에서 subrounded에 해당한다. 이러한 현저한 차이를 보이는 이유는 남극적 빙하성 환경 조건과 이 지역의 해양 퇴적학적 특성에 그 원인이 있다고 해석된다.