• 암석학회지
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• 제17권4호
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• pp.206-221
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• 2008

경상분지 남서부 일대의 불국사 화강암류에서 분포하는 미세균열의 전반적인 분포특성을 규명하였다. 사천시-고성군, 거제시 및 남해군 지역에서 채취한 11개 암석시료의 수평면 상에서 발달하는 131조의 미세균열은 영상처리를 통하여 구별하였다. 다음에 이들 미세균열 중, 뚜렷한 선상배열을 갖는 45조의 미세균열을 선별하였다. 이들 미세균열은 수직의 2번 면에 대비된다. 이들 45조의 미세균열의 방향성과 국내의 쥬라기 및 백악기 화강암류에서 발달하는 수직의 1번 및 2번 면의 방향성을 대비하였다. 분포도에서 45조의 미세균열과 이들 수직 면의 분포형태가 일치한다는 사실은 연구지역 일대에서 발달하는 미세균열의 계는 국내의 쥬라기 및 백악기의 화강암에서도 광역적으로 발달함을 시사한다. 방향각-빈도수 상관도의 전 영역은 미세균열의 분포상에 의하여 20개의 영역으로 분류할 수가 있다. 한편 45조의 미세균열이 속하는 18개의 방향각 영역과 기존의 연구결과에서 시사한 최대 압축 주응력의 방향과 상호 대비를 시도하였다. 최대 압축 주응력의 방향은 대부분 방향각 영역- $1{\sim}2$, $5{\sim}6$, ${\sim}15$, $17{\sim}18$ 및 $19{\sim}20$에 각각 속하며 이들 영역은 이들 45조의 미세균열의 장미도에서 제시한 주방향 및 2차적인 방향과 일치한다. 열린 미세균열의 대표적인 방향은 기존의 연구에서 시사한 최대 압축 주응력 방향을 반영한다.

• 지질공학
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• 제19권2호
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• pp.191-203
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• 2009

본 연구에서는 대규모 절개사면에서 억지말뚝의 효과를 확인하고, 사면과 억지말뚝의 거동을 조사하였다. 먼저, 사면의 절토공사시 경사계를 이용하여 사면지반의 거동을 조사하였다. 계측결과 사면지반의 수평변위는 점차적으로 증가하고, 사면활동면의 발생위치에서 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 이를 통하여 사면활동깊이의 예측이 가능하였다. 사면활동면의 예측을 통하여 억지말뚝의 설계와 시공이 수행되었다. 그리고 억지말뚝으로 보강된 절개사면에 대하여 각종 계측시스템을 적용하여 억지말뚝의 거동을 조사하였다. 계측결과 억지말뚝의 수평변위는 켄틸레버보의 변형형상과 유사하게 발생되었으며, 말뚝두부의 철근콘크리트보의 설치로 인하여 두부의 수평변위 억제효과를 확인할 수 있다. 억지말뚝의 최대휨응력이 발생되는 깊이는 대상지반의 상부토사층이 존재하는 깊이와 유사한 것으로 나타났다. 또한, 쏘일네일링 시공을 위한 억지말뚝 전면부 사면굴착시 억지말뚝의 수평변위가 증가함을 알 수 있다. 본 연구를 통하여 대규모 절개사면에 대하여 억지말뚝의 적용성 및 효과를 확인할 수 있다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.19-32
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• 2018

GCP(Gravel Compaction Pile, 이하 GCP)공법은 현재 정량적인 설계법이 제시되어 있지 않아 경험적인 방법에 의해 설계 및 시공되고 있어 팽창파괴, 전단파괴 등 다양한 형태의 파괴가 빈번히 발생하고 있으나 명확한 원인 규명과 파괴 예방 대책수립이 어려운 실정이다. 또한 국내와 시공 장비, 재료 특성 등이 다름에도 불구하고 해외의 지반에 적용하는 공법을 그대로 국내에 적용하고 있어 지지력, 침하량 등이 실측값과 큰 차이를 나타내고 있다. 본 연구에서는 GCP공법의 합리적이고 안전한 설계법을 제안하기 위한 연구로써 국내 점토지반에 GCP공법을 적용하여 지반강도 변화에 따른 침하 및 응력 거동특성을 분석하고자 하였다. 이를 위해 ABAQUS를 이용하여 복합지반의 침하량과 침하감소율, 응력분담비, GCP의 최대 수평변위량 및 발생 예상위치를 분석하고자 하였다. 분석 결과, 치환율 30%이상에서 복합지반의 침하감소율이 60%이상 감소하는 것을 확인하였고, GCP의 최대 수평변위량은 말뚝 직경의 2.6배의 깊이에서 발생하였으며, 치환율 40%이상에서는 수평변위량의 차이가 미미한 것을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제24권4호
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• pp.297-307
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• 2014

암반공동을 이용한 열에너지 저장은 대용량 저장이 가능하며 열저장매체를 선택할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 사일로 형태의 열저장공동이 지반 내 두 개 이상 배치될 때 공동 사이에 형성되는 암반 필라의 안정성에 대해 3차원 유한차분해석 프로그램인 $FLAC^{3D}$를 이용하여 분석하였으며, 저장된 열에너지로 인해 암반에 발생하는 열응력을 반영할 수 있도록 열-역학적 연계모델을 사용하였다. 해석 결과, 열에너지 장기 저장으로 인해 암반 필라에 작용하는 최대주응력이 상당량 증가하였으며, 필라 폭이 좁아질수록 근접한 열원 때문에 열응력 증가량도 커짐을 확인하였다. 필라 안정성에 영향을 미치는 주요인자로서 저장공동 간격, 측압계수, 심도를 선정하고 민감도 분석을 실시한 결과, 측압계수, 저장공동 간격, 심도 순서로 영향력이 크게 평가되었다. 저장공동 간격의 경우 동일한 크기의 공동 건설 시 필라 폭을 최소 저장공동 직경 이상 확보해야 할 것으로 판단되었다. 큰 규모의 저장공동 주변에 소규모 수직갱이 설치될 때는 최소한 저장공동 직경의 0.5배 이상 이격함으로써 크기 차이로 인해 수직갱에 응력이 집중되는 현상을 해소할 수 있었다. 또한 최대수평주응력 작용방향과 공동 중심을 잇는 축이 평행하도록 배치하여 저장공동에 의한 방패효과가 발휘될 수 있게 함으로써 현지응력이 공동 사이 암반 필라에 미치는 영향을 최소화할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권10호
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• pp.173-181
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• 2006

본 논문에서는 정적 및 액상화와 같은 동적하중을 받는 흙의 거동해석을 위한 두 개의 활성면을 가진 구성모델을 제안하였다. 이 모델은 두 개의 활성면에 기초하고 있으며, 첫번째면은 회전하는 최대전단면을 나타내며 두 번째면은 고정된 수평면을 나타낸다. 이와 같은 두 개의 활성면을 이용하여 본 모델은 초기의 다른 응력상태하에 있는 시료의 직접단순전단시에 발생하는 주응력회전현상을 모델링할 수 있다. 제안된 모델은 초기의 응력비에 관계없이 평균유효응력이 동일할 경우에 유사한 거동을 보이는 흙의 실내실험결과를 묘사할 수 있다 그리고, 배수시 반복 직접단순전단으로 발생하는 흙의 거동 즉 제하시에 나타나는 체적감소 및 대변형에서 발생하는 체적팽창을 묘사할 수 있다. 비배수시의 흙의 정적 및 동적 거동은 배수거동에서 흙 골격사이에 존재하는 물의 구속력을 고려함으로써 해석하였다. 본 모델의 구성관계식은 응력-물의 상관관계를 동시에 묘사할 수 있는 FLAC을 이용하여 구현하였다. 배수 직접단순전단 시험을 이용한 Fraser River Sand의 실험결과를 이용하여 모델을 먼저 검증하였으며, 동일한 입력변수를 이용한 Fraser River Sand 비배수 거동의 예측치와 실험치를 비교하여 검증하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.887-897
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• 2018

수직구와 수평 터널 주위 지층 변화, 지진파 방향성이 접속부의 동적 거동 특성에 미치는 영향을 연구하였다. 유한 요소 기반의 MIDAS GTS NX 프로그램을 이용한 3차원 시간이력 해석을 통해 검토하였다. 연구결과 연약지반에서 장주기의 지진파가 수평 터널 방향으로 발생하였을 때 접속부 상부에서 최대 변위가 발생하는 것으로 나타났다. 또한 수직구와 수평 터널의 서로 다른 거동 및 지층 경계면의 영향으로 인해 응력집중 현상이 발생하여 문제가 될 수 있음을 확인 할 수 있었다. 연구 결과는 수직구와 수평 터널의 접속부 구조물 내진설계를 위한 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한치과보철학회지
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• 제46권2호
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• pp.157-168
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• 2008

연구목적: 골유착성 임플랜트를 이용한 치료가 초기의 완전 무치악 증례에 도입된 이후 장기간의 임상 관찰 결과 높은 성공률이 보고되고 있으며, 점차 부분 무치악 및 단일치 상실 증례 등의 다양한 영역으로 확대되고 있다. 하지만 이러한 임플랜트에 가해지는 저작압은 임플랜트와 주위 골에 축 방향 힘 (axial force)과 다양한 측방 모멘트 (bending moments)를 일으키는데 이러한 응력의 적절한 분산이 치료의 성공에 큰 영향을 미치게 한다. 이번 연구의 목적은 하악 구치부가 부분 무치악일 때 외측연결 방식과 내측연결 방식의 임플랜트로 수복함에 있어 상부 보철물의 연결 (splinting)이 임플랜트와 주위 골로의 응력분산에 미치는 영향을 삼차원 유한요소 분석을 통해 비교해보고자 하였다. 연구재료 및 방법: 외측연결 방식과 내측연결 방식의 대표적인 2종의 임플랜트를 선정하였고 각각 8.5mm와 13mm 길이에 대하여 실험하였다. 임플랜트는 외측연결 방식을 대표하는 브레네막 시스템을, 내부연결 방식을 대표하는 ITI 임플랜트를 연구재료로 선택하였다. 각각의 임플랜트는 구치부에서 골양이 허용되는 한 추천되는 넓은 직경 (wide diameter)의 임플랜트 (4.8-5.3mm)를 이용하였다. 이러한 4종류의 임플랜트 모형에서 제1대구치와 제2대구치 금관의 연결 여부에 따라 총 8개의 실험 군으로 분류하였다. 하중은 수직하중 및 수평하중을 각각 100N씩 하악 제1대구치 임플랜트 보철부위 (금관부)에 가하였고 금관의 연결여부에 따라 임플랜트와 주위골에 응력이 분산되는 양상을 관찰하였다. 삼차원 유한요소분석을 위한 하악골모형 제작에는 Hypermesh (Altair Engineering Inc., Troy, MI, USA)를 사용하였고 응력해석을 위해서는 PAM-CRASH 2G version 2005 (ESI, France), 포스트프로세싱을 위해서는 PAM-VIEW version 2005 (ESI, France)을 이용하였다. 여러 응력값 중에서 대표적인 등가응력 (von Mises stress)을 이용하여서 응력분포를 비교분석하였다. 연구결과: 내부연결방식과 외부연결방식 모두 상부의 금관을 연결함에 따라 임플랜트와 주위골로 전해지는 응력값이 감소하였다. 그리고 응력값이 감소하는 정도는 외부연결방식에서 더 크게 나타났다. 하지만 두 방식 모두 금관연결에 따른 응력 감소 효과는 임플랜트 길이 증가에 의해 영향 받지는 않았다. 이번 실험에서 상부 보철물이 연결되지 않은 상태에서 제1대구치 부위에 수직방향 또는 수평방향의 하중을 가했을 때 외부연결방식에서 더 많은 양의 응력이 주변 피질골의 상부 좁은 부위로 전달되었다. 하지만 상부 보철물을 연결한 상태에서 하중을 가한 경우에는 외부연결방식에서 하중 측인 제1대구치 부위에서 나타나던 상부 피질골에서의 응력 집중이 많이 감소한 것을 보여주었다. 또 한 비하중 측인 제 2대구치 부위에서의 응력분산도 외부연결방식에서 더 많은 것으로 나타났다. 이에 비해 내부연결방식에서는 하중 측인 제 1대구치 부위에서 지대주 나사를 따라 높게 나타나던 응력값의 중등도 감소 효과를 나타내었고 연결된 제2대구치 부위로의 응력분산 효과도 작았다. 결론: 하악 구치부가 결손한 하악골에 내부연결방식과 외부연결방식을 대표하는 두 가지 종류의 임플랜트를 선택하여 상부 금관의 연결이 임플랜트와 주위 골의 응력 분산에 미치는 영향에 대하여 삼차원 유한요소분석을 하였다. 이러한 실험 결과를 통하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 8.5mm와 13mm에 대해서 응력 분포는 거의 동일하게 나타나고, von Mises stress 최대값 또한 거의 유사하였다. 2. 수직하중에서는 근심측에서 응력이 집중되었고 수평하중에서는 근, 원심측이 비슷한 크기의 응력을 보였다. 3. 내부연결방식에서는 지대주 나사의 벽면을 따라서 응력이 분산되는 양상을 보였으나 외부연결방식에서는 지대주에 눌리는 임플랜트 상부 부위에 응력이 집중되었다. 4. 금관을 연결함에 따라 임플랜트와 주위골로 전달되는 응력 값은 두 방식 모두 감소하는 모습을 보였으나 응력 값이 감소하는 정도는 내부연결방식에 비해 외부연결방식에서 더 크게 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.476-476
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• 2014

서론: 저 전력 소모를 필요로 하는 무선 센서 네트워크 관련 기술의 급격한 발달과 함께 자체 전력 수급을 위한 진동 에너지 수확 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 다양한 구조와 소재를 압전 외팔보에 적용하여 제안하고 있다. 그 중에서도 진동 기반의 에너지 수확 소자는 주변 환경에서 쉽게 진동을 얻을 수 있고, 높은 에너지 밀도와 제작 방법이 간단하다는 장점을 가지고 있어 많은 분야에 응용 및 적용 가능하다. 기존 연구에서는 2차원적으로 진동 에너지 수확을 위한 휜 구조의 압전 외팔보를 제안 하였다. 휜 구조를 갖는 압전 외팔보는 각각의 짧은 두 개의 평평한 외팔보가 일렬로 연결된 것으로 볼 수 있다. 하나의 짧고 평평한 외팔보는 진동이 가해지면 접선 방향으로 응력이 생겨 최대 휨 모멘텀을 갖게 된다. 그러므로 휜 구조를 갖는 외팔보는 진동이 인가됨에 따라 길이 방향과 수직 방향으로 진동한다. 하지만, 이 구조는 수평 방향으로 가해지는 진동에 대한 에너지를 수확하기에는 한계점을 가진다. 즉, 3축 방향에서 임의의 방향에서 진동 에너지를 수확하기는 어렵다. 본 연구에서는 3축 방향에서 에너지를 효율적으로 수확할 수 있도록 헤어-셀 구조의 압전 외팔보 에너지 수확소자를 제안한다. 제안된 소자는 길이 방향과 수직 방향뿐만 아니라 수평 방향으로도 진동하여 임의의 방향에서 진동 에너지를 수확할 수 있다. 구성 및 공정: 제안하는 소자는 3축 방향에서 임의의 진동을 수확하기 위해서 길이를 길게 늘이고 길이 방향을 따라 휘어지는 구조의 헤어-셀 구조로 제작하였다. 외팔보의 구조는 외팔보의 폭 대비 길이의 비가 충분히 클 때, 추가적인 자유도를 얻을 수 있다. 그러므로 헤어-셀 구조의 에너지 수확 소자는 기본적인 길이 방향, 수직방향 그리고 수평방향에 더불어 추가적으로 뒤틀리는 방향을 통해서 3차원적으로 임의의 주변 진동 에너지를 수확하여 전기적인 에너지로 생성시킬 수 있다. 제작된 소자는 높은 종횡비를 갖는 무게 추($500{\times}15{\times}22{\mu}m3$)와 길이 방향으로 길게 휜 압전 외팔보($1000{\times}15{\times}1.7{\mu}m3$)로 구성되어있다. 공정 과정은 다음과 같다. 먼저, 실리콘 웨이퍼 위에 탄성층을 형성하기 위해 LPCVD SiNx를 $0.8{\mu}m$와 LTO $0.2{\mu}m$를 증착 후, 각각 $0.03{\mu}m$과 $0.12{\mu}m$의 두께를 갖는 Ti와 Pt을 하부 전극으로 스퍼터링한다. 그리고 Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 박막을 $0.35{\mu}m$ 두께로 졸겔법을 이용하여 증착하고 상부 Pt층을 두께 $0.1{\mu}m$로 순차적으로 스퍼터링하여 형성한다. 상/하부 전극은 ICP(Inductively Coupled Plasma)를 이용해 건식 식각으로 패턴을 형성한다. PZT 층과 무게 추 사이의 보호막을 씌우기 위해 $0.2{\mu}m$의 Si3N4 박막이 PECVD 공정법으로 증착되고, RIE로 패턴을 형성된다. Ti/Au ($0.03/0.35{\mu}m$)이 E-beam으로 증착되고 lift-off를 통해서 패턴을 형성함으로써 전극 본딩을 위한 패드를 만든다. 초반에 형성한 실리콘 웨이퍼 위의 SiNx/LTO 층은 RIE로 외팔보 구조를 형성한다. 이후에 진행될 도금 공정을 위해서 희생층으로는 감광액이 사용되고, 씨드층으로는 Ti/Cu ($0.03/0.15{\mu}m$) 박막이 스퍼터링 된다. 도금 형성층을 위해 감광액을 패턴화하고, Ni0.8Fe0.2 ($22{\mu}m$)층으로 도금함으로써 외팔보 끝에 무게 추를 만든다. 마지막으로, 압전 외팔보 소자는 XeF2 식각법을 통해 제작된다. 제작된 소자는 소자의 여러 층 사이의 고유한 응력 차에 의해 휨 변형이 생긴다. 실험 방법 및 측정 결과: 제작된 소자의 성능을 확인하기 위하여 일정한 가속도 50 m/s2로 3축 방향에 따라 입력 주파수를 변화시키면서 출력 전압을 측정하였다. 먼저, 소자의 기본적인 공진 주파수를 얻기 위하여 수직 방향으로 진동을 인가하여 주파수를 변화시켰다. 그 때에 공진 주파수는 116 Hz를 가지며, 최대 출력 전압은 15 mV로 측정되었다. 3축 방향에서 진동 에너지 수확이 가능하다는 것을 확인하기 위하여 제작된 소자를 길이 방향과 수평 방향으로 가진기에 장착한 후, 기본 공진 주파수에서의 출력 전압을 측정하였다. 진동이 길이방향으로 가해졌을 때에는 33 mV, 수평방향으로 진동이 인가되는 경우에는 10 mV의 최대 출력 전압을 갖는다. 제안하는 소자가 수 mV의 적은 전압은 출력해내더라도 소자는 진동이 인가되는 각도에 영향 받지 않고, 3축 방향에서 진동 에너지를 수확하여 전기에너지로 얻을 수 있다. 결론: 제안된 소자는 3축 방향에서 진동 에너지를 수확할 수 있는 에너지 수확 소자를 제안하였다. 외팔보의 구조를 헤어-셀 구조로 길고 휘어지게 제작함으로써 기본적인 길이 방향, 수직방향 그리고 수평방향에 더불어 추가적으로 뒤틀리는 방향에서 출력 전압을 얻을 수 있다. 미소 전력원으로 실용적인 사용을 위해서 무게추가 더 무거워지고, PZT 박막이 더 두꺼워진다면 소자의 성능이 향상되어 높은 출력 전압을 얻을 수 있을 것이라 기대한다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
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• 제31권6호
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• pp.427-436
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• 2006

본 연구의 목적은 3차원유한요소분석법을 이용하여 정상 상악 제2소구치의 협측부의 응력분포에 다양한 교합응력이 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 상악 제2소구치의 3차원유한요소모델을 형성한 후 형성된 모델에 3종류의 정적인 500N 점하중의 응력조건을 부여하였다. ANSYS 프로그램 (Swanson Analysis Systems, Inc., Houston, USA)으로 최대주응력과 최소주응력을 4개의 수평면 상(CEJ 상방 1 mm, CEJ 상방 0.5 mm, CEJ, CEJ 하방 0.5 mm)에서 분석하여 다음 결과를 얻었다. 1. peak stress가 협측 백악법랑경계를 따라 비대칭적인 모습으로 나타났다. 2. 압축응력 값은 법랑질의 압축파괴응력 범위 내에 있었지만 인장응력은 법랑질의 인장파괴응력 범위를 넘어섰다. 3. 비우식성치경부병소를 발생시키는 주요인은 설측교두의 협측경사면에 가해지는 교합압에 의한 인장응력이라고 보여진다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제9권4호
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• pp.45-54
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• 1993

본 논문에서는 원심모형실험을 통하여 보강재의 재질 특성에 따른 보강토옹벽의 거동을 연구 하였다. 이 연구에서 전면판은 가요성 알루미늄판을 사용하였으며, 보강재는 알루미늄 호일 스트립 (aluminum foil strip)과 비직물 폴리에스터 시트(non-woven polyester sheet)를 이용하였다. 실험결과, 알루미늄 호일보다 폴리에스터 시트를 이용한 모델옹벽이 더 높은 응력에서 지지 되었으며, 전면판의 수평변위는 높이 0.6H인 지점에서 최대치를 나타내었다. 한편, 본 연구결과를 이용하여 전면판의 위치에 따른 수평변위산정을 위한 계수관계도를 제안하였다.