• 대한토목학회논문집
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• 제31권1C호
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• pp.39-51
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• 2011

작은 입자 사이에 고립된 상태로 존재하는 굵은 입자는 비록 소량일지라도 흙의 전단거동에 영향을 미칠 수 있다. 이와같이 소량의 굵은 자갈이 포함된 지반의 전단특성을 평가할 경우, 실내시험에 사용되는 자갈의 크기와 공시체의 직경이 전단거동에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 연구에서는 모래 입자 사이에 흩어져 있는 자갈의 크기와 공시체의 직경을 달리하면서 모래-자갈 혼합토의 전단특성을 연구하였다. 크기가 7, 12, 15, 18, 22mm인 다섯 종류의 자갈을 반복 사용하였으며, 각층 높이의 중간부분에 자갈을 넣고 다음 층을 쌓아 다지는 방식으로 조밀한 공시체를 완성하였다. 층당 들어가는 자갈의 크기에 따라 습윤모래를 5층 또는 10층으로 나누어 다져 직경 5cm(높이 10cm) 및 10cm(높이 20cm)인 공시체를 제작하였다. 자갈의 중량비는 3%로 동일하며 세 종류의 구속압으로 압밀시킨 다음, 비배수 삼축압축시험을 실시하였다. 직경 10cm인 공시체에서 얻은 최대축차응력은 직경 5cm인 공시체의 최대축차응력보다 자갈이 없는 경우 평균 30% 정도 높았으며, 자갈이 포함된 경우 최대 90%까지 증가하였다. 7mm와 12mm 자갈이 들어간 경우, 직경이 10cm인 공시체는 자갈의 크기에 관계없이 모두 자갈이 없는 경우보다 최대축차응력이 증가하였으나, 직경이 5cm인 공시체는 자갈의 크기에 따라 최대축차응력이 자갈이 없는 경우보다 증가하거나(7mm 자갈이 들어간 공시체) 또는 감소하였다(12mm 자갈이 들어간 공시체). 공시체 직경과 자갈의 크기가 비배수 전단거동에 큰 영향을 미쳤으며, 자갈과 공시체 직경의 비 1/5을 기준으로 자갈이 포함된 공시체의 최대축차응력이 자갈이 없는 경우보다 증가 또는 감소하였다.

• 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.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권5호
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• pp.13-19
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• 2011

작은 입자 사이에 소량의 굵은 입자가 고립된 상태로 존재하는 모래-자갈 혼합토의 강도는 흙에서 대부분을 차지하는 작은 입자 즉 모래나 점토의 역학적 특성에 따라 좌우되지만 소량의 굵은 입자인 자갈에 의해 영향을 받는 경우도 있다. 따라서 본 논문에서는 이와 같이 모래 지반 내에 흩어져 있는 소량의 굵은 자갈이 흙의 강도에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 시멘트로 고결된 모래에 일정한 비율로 굵은 자갈을 각층 높이의 중간부분에 넣고 다음 층을 쌓아 다지는 방식으로 자갈이 포함된 공시체를 완성하였다. 굵은 자갈의 크기와 개수를 달리하면서 다양한 공시체를 제작하여 2일 동안 양생시킨 다음 일축압축강도를 평가하였다. 한편 내부마찰각을 평가하기 위하여 깨끗한 모래에 포함된 자갈의 개수를 달리하면서 직접전단시험을 실시하였다. 공시체 내에 포함된 자갈의 개수나 크기는 다르지만 중량비가 7%로 동일한 경우, 자갈의 개수가 증가함에 따라 고결모래의 일축압축강도는 약 15% 정도 감소하다가 다시 증가하는 경향을 보였다. 동일한 크기의 자갈이 여러 개 포함된 경우에도 자갈의 개수가 증가할수록 일축압축강도는 감소하다가 다시 증가하는 경향을 보였다. 자갈이 포함된 모래의 내부마찰각은 자갈의 개수가 증가함에 따라 5도 정도 감소하다가 다시 회복되는 경향을 보였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.167-174
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• 2009

고속화 되어가는 열차의 주행으로 인한 동적인 힘에 의해 자갈도상궤도에서는 구조물의 피로가 증가하여 내구성이 저하되고 있으며 자갈의 세굴화로 인한 침하에 의해 궤도의 유지보수주기가 짧아지고 있다. 더욱이 자갈도상 궤도로 구성된 터널 철도 주변의 주거지역에서는 철도 진동 문제로 민원이 증가하고 있다. 자갈도상궤도에서 이러한 문제가 발생시 에는 기존의 자갈도상궤도구조를 이용하되 유지보수 및 진동을 저감시킬 수 있는 구조로서 터널 내 일 구간에 자갈도상매트를 설치한다. 본 논문에서는 터널 내 자갈도상궤도의 자갈 도상매트 설치구간과 비 설치구간에서 측정한 진동의 크기를 통행열차별로 비교함으로서 자갈도상매트의 진동저감효과를 비교 분석하였다.

• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.2053-2057
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• 2009

본 연구에서는 국내하천을 대상으로 하상재료에 따른 조도계수 변화를 분석하였다. 조도계수 분석은 수위, 유량, 하천 단면 등을 직접 측정하여 미지질조사국에서 개발한 ncalc모형을 이용하였고 하상재료 분석은 ISO4364, ISO9195 기준으로 실시하였다. 조사 대상하천은 총 17개 하천으로 거석, 호박돌, 자갈, 모래 등 다양한 하상재료 특성을 반영할 수 있는 지점으로 선정하였다. 하상 재료 크기 $D_{50}$을 기준으로 하여 모래 자갈 혼합 하천이라 할 수 있는 2mm${\sim}$32mm 구간, 자갈 하천인 32mm${\sim}$64mm 구간, 호박돌 하천인 64mm${\sim}$128mm, 거석 하천인 128mm 이상으로 구분하였다. 분석 결과 실측 자료를 이용하여 계산된 조도계수는 유량에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 고유량에서 0.04이하로 수렴하는 결과를 보였다. 이를 하상재료 크기에 따라 구분 지을 경우 입경이 커질수록 유량에 따른 변화 폭이 커지는 것으로 나타났다. 하상재료 입경의 크기가 64mm 이하인 하천의 경우 조도계수 변화 범위가 최대 0.02 로 나타난 반면 입경크기가 64mm이상인 하천에서는 최대 0.20 까지 나타나는 결과를 보였다. 조도계수는 일반적으로 수위 증가에 따라 흐름에 저항을 주는 요인들이 침수되면서 감소한다고 보고되었다. 하천의 하상재료 입경이 클 경우 저수위에서 하상재료에 의한 저항요인이 크게 발생되어 수면경사, 흐름 특성 등 조도계수에 영향을 주는 요인들이 생기는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.388-388
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• 2021

하천에서 호안이나 교량의 교각 등은 홍수 시 주변 하상의 세굴에 의한 피해가 많이 발생한다. 하상보호를 위해서 하천 수공구조물 주변 하상에 자갈, 호박돌, 전석 등을 깔기도 한다. 이 재료들은 다공성 집단을 이루며 유수에 의한 소류력과 항력이 작용한다. 다공성 집단체 공극의 흐름에 의한 항력은 외부 흐름이 가하는 소류력에 비해 작으나 집단의 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 집단체에 작용하는 항력은 공극 내의 흐름의 유속과 항력계수를 이용하여 구할 수 있다. 본 연구에서는 다공성 매질 내 흐름에 대한 항력계수를 조사하기 위하여 수리실험을 이용하여 자갈 매질의 공극을 흐르는 물이 일으킨 항력과 동수경사를 측정하였다. 수리실험을 위한 대공극 매질은 상업용 연마 자갈을 사용하여 크기에 따라 작은 자갈(5~10mm), 중간자갈(15~25mm), 큰 자갈(25~50mm)로 구분하였다. 대표입경 D₅₀은 작은 자갈 8.0 mm, 중간 자갈 17.6 mm, 큰 자갈 32.2 mm이고, 형상계수는 각각 0.28~0.74, 0.29~0.58, 0.38~0.68의 범위였다. 자갈 매질의 공극율은 각각 0.405~0.422이었다. 매질 내의 흐름 길이는 24.2cm로 하였다. 실험결과 자갈 매질 내 흐름의 입자 레이놀즈수 Re_p에 따른 내부항력 F_D와 항력계수 C_D는 Fig. 1 및 Fig. 2와 같다. 실험에서 Re_p는 31.5~3,175.4였다. 자갈 매질의 내부항력은 Re_p가 증가하면 비선형적으로 증가하였으며 입자가 클수록 작았다. 항력계수는 작은 자갈과 중간 자갈 매질에 차이가 거의 없었으나 큰 자갈의 경우 작은 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.494-498
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• 2010

금강수계에서 2007년 10월부터 2009년 10월까지 17개 지점을 대상으로 어류 모니터링과 하상재료를 조사하였다. 하상재료는 사립자 크기에 따라 6단계(실트, 모래, 가는자갈, 굵은자갈, 호박돌 및 전석)로 나누었으며, 각각 3개 지점씩 선정하여 조사하였다. 조사결과 모든 지점에서 채집된 어류는 10과 49종 7,316개체였다. 하상재료 중 실트~굵은자갈에서 피라미(Zacco platypus)가 가장 높은 출현율을 보였으며, 호박돌~전석에서는 참갈겨니(Zacco koreanus)가 우점하는 것으로 나타났다. 생물다양도 및 우점도는 가는자갈~굵은자갈에서 최적 상태를 보였으며, 정량적서식지평가(QHEI)와 생물보전지수(IBI)는 하상재료가 커짐에 따라 점수가 증가하여 최적 상태를 나타내었다.

• 태양에너지
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• 제12권1호
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• pp.81-87
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• 1992

본 연구의 목적은 건물의 냉난방에 이용되는 현열이용형 축열조의 축열 특성을 규명하는데 있었다. 실험에 사용된 축열재는 자갈이었으며 일정한 온도조건하에서 축열재 사이를 통과하는 유체의 유동속도와 자갈의 크기별로 실험을 하였다. 자갈의 크기와 유속을 변화시켜 축열량과 축열효율을 실험적으로 구한 결과 축열재의 충진율이 72.5%이고 유속이 0.14m/s일 때가 최단시간 내에 최대축열량에 도달하였으며, 축열효율도 가장 높았다.

• 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.