• 터널과지하공간
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• 제23권6호
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• pp.538-546
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• 2013

본 보고에서는 석유산업에서 석유 및 가스의 생산성과 회수율을 극대화시키기 위한 방안의 하나인 수압파쇄기술에 대하여 다루고 있다. 수압파쇄기술은 인위적으로 저류층에 균열을 발생시켜 발생된 균열을 통해 저류층 유체의 유정 내 유입을 용이하게 하는 방법으로, 최근 셰일가스나 오일셰일과 같은 비전통석유가스 개발에서 널리 사용되고 있다. 수압파쇄는 크게 세 가지 단계의 과정을 통해 이루어지며, 효율적인 수압파쇄 설계를 위해 제안된 모델과 수압파쇄 후 결과를 분석, 평가하는 방법에 대해 소개하고 있다. 또한 수압파쇄과정에서 발생하는 다양한 문제점과 이를 해결하는 데 필요한 저류층 암반역학에 대해서도 간략하게 다루고 있다.

• 한국철도학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.280-285
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• 2008

Gurson model과 shear failure model 두 가지 파괴모델을 이용하여 노치인장시험과 초기 균열을 가지는 파쇄튜브의 압축거동을 유한요소법으로 해석하였다. Shear failure model의 파라미터 값은 노치인장시편의 시험 및 해석을 통하여 결정하였다. 항복강도와 파괴전단변형률 등의 파라미터 값을 정한 후, Gurson model과 shear failure model을 파쇄튜브의 해석에 적용하였다. Gurson model과 shear failure model이 인장시편에 대하여는 비슷한 파괴 거동을 보여주지만 파쇄튜브의 압축력과 균열 성장 속도에서는 다른 결과를 보임을 확인하였다. 즉, shear failure model에서는 Gurson model에 비하여 균열이 전파되기 위해 더 큰 압축력이 요구되었다. 이러한 현상은 shear failure model 이 재질의 손상 과정에 대한 고려를 포함하고 있지 않기 때문인 것으로 생각된다. 어느 모델이 튜브의 해석에 적당한 지를 실험을 통하여 검증할 필요가 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권10호
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• pp.41-53
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• 2009

조립재료의 입자 형상이 입자 파쇄 전개 및 전단 거동 특성에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 개별요소법(DEM, discrete element method)을 이용하여 직접전단시험을 수치해석적으로 모델링하였다. PFC(Particle Flow Code)내의 clump 모델 및 cluster 모델을 이용하여 6가지 형상의 입자를 생성하여 이를 원형입자의 직접 전단거동과 비교 분석함으로써 입자형상의 영향을 연구하였다. 연구결과, PFC에 의해 모델링된 직접 전단모델의 수치해석 결과는 실내 실험결과와 잘 일치하였으며, 따라서 본 연구 결과의 타당성을 입증하였다. 입자 형상 관점에서 모나고 거친 입자의 내부마찰각이 상대적으로 둥글고 매끄러운 입자에 비해 큰 값을 나타냈으며, 입자 파쇄 또한 많이 발생하는 것을 확인하였다. 이때 입자파쇄는 전단면근처에 집중되며 전단대를 형성하였다. 따라서 본 연구에서 제시한 수치해석 모델은 향후입자 파쇄를 포함한 조립재료의 전단강도 특성 연구에 다양하게 적용될 수 있다고 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제15권4호
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• pp.264-274
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• 2005

대규모 채석을 위한 최적 발파 패턴은 파쇄 입도의 분포에 따라 추산된 최소 발파 비용에 기초하여 결정될 수 있다. 따라서 파쇄 입도의 분포를 예측하는 문제는 매우 중요하다. 파쇄 입도 분포의 예측에 사용된 모델은 현장 시험발파로부터 얻은 발파석에 대한 입도 분포와 비교 검토하여 선택하였다. 그 결과 Kuz-Ram 모델을 파쇄 입도 모델로 선정하였으며, 이 모델은 현지 암반의 상태를 고려할수 있는 발파암 계수라는 지배적 인자를 사용한다. 전체 생산 비용 산정을 위해 발파암 계수의 3차원 공간 분포의 추정은 매우 중요한 문제라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 대규모 발파 예정 대상 구역 전체의 발파암 계수에 대한 3차원 공간 분포를 추정하기 위해 순차적 지시 시뮬레이션을 적용하였다. 순차적 지시 시뮬레이션은 조건부 시뮬레이션의 한 종류로서, 크리깅 기법에 비해 높은 변동도 모델 재현성과 취득된 조사 자료의 분포 모델에 관한 정보를 활용함으로써 추정치에 대한 불확실성을 보다 줄일 수 있는 장점을 가진다. 발파암 계수의 3차원 분포로부터 대상 구역 전체의 발파암 TYPE을 분류할 수 있었으며, 각 TYPE별 최적 발파 패턴을 설계할 수 있었다. 또한, 지반고별 발파암 계수의 분포에 대한 정량적 정보를 제공함으로써 각 공정단계별 비용을 추산하여 공정계획을 세우는데 도움이 될 수 있다.

• 한국음향학회지
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• 제16권6호
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• pp.36-40
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• 1997

결석 치료에 있어서, 체외 충격파 결석 파쇄 장치(Extracorporeal Shock Wave Lithotripter)의 유효성은 잘 알려져 있지만 , 충격파 조사시의 물리적 특성에 관한 기초적인 연구보고는 드문 실정이다. 따라서, 본 연구는 충격파에 의한 파쇄과정에 있어서의 물리적 특성을 조사하기 위하여, 체외 충격파 결석 파쇄 장치에 의한 대상물 파쇄시에 발생하는 음을 분석하는 연구를 행한다. 또한, 본 논문에서는, 결석모델로서 chalk를 선정하여, 단발 충격을 가할 시의 방사음의 특징을 조사하고, 아울러, 임상용 결석 파쇄 장치를 사용한 모의실험에 의해 전술한 실험결과를 확인한다. 그 결과, 고유 진동의 피크 주파수가 충격횟수에 따라 변환되는 것이 확인되어, 실제로 장치를 임상용으로 사용할 때, 파쇄 과정 감시에 충분히 활용 가능하다.

• 터널과지하공간
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• 제11권3호
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• pp.237-247
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• 2001

이 연구에서는 수압파쇄시험 결과의 해석에 대한 파괴역학모델의 적용성을 검토하기 위해 시험결과의 해석에 주로 이용되고 있는 탄성모델과 함게 파괴역학모델을 이론적으로 고찰하였으며, 국내에서 실시된 4개 현장의 측정결과를 이용하여 각 모델의 해석 결과를 비교·검토하였다. 파괴역학모델로부터 얻어진 해석 결과는 탄성모델에 의한 계산 값과 차이를 보였으며, 이러한 차이는 기존 균열의 길이가 작을수록 크게 나타났다. 파괴역학모델은 균열 길이의 판단이 가능한 경우와 같이 특수한 조건에 대해서만 적용이 가능할 것으로 판단된다. 암석의 인장강도는 파괴역학모델에 의한 값이 가장 크게 나타났으며, 압열인장시험, 탄성모델에 의한 값의 순서로 크게 나타났다. 이러한 현상은 시험규모에 따른 크기효과 때문이며, 따라서 수압파쇄시험의 탄성모델로부터 얻어진 암석의 인장강도는 현지암반의 인장강도를 추정할 때 이용될 수 있을 것으로 보인다.

• 지질공학
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• 제20권2호
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• pp.183-189
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• 2010

제3기 분지의 경계단층을 따라 발달하는 단층핵에서 단층비지 시료를 채취하여 현미경하에서 잔류입자들의 미구조 관찰과 잔류입자들을 이용한 프랙탈 차원 분석을 수행하였다. 타원형의 잔류입자들은 기질의 점토엽리(P엽리)에 평행 내지 아평행하게 형태선택배향을 이루는데 이는 풍부한 기질의 미세 입자 속에서 지속적인 단층 슬립 동안 회전에 의해 이루어진 것으로 생각된다. 잔류입자 크기 분포는 2.40-3.02 범위의 프랙탈 차원(D)을 갖는 멱 법칙을 따른다. 여기서 한 개의 시료를 제외한 모든 시료들은 Sammis et al. (1987)의 자기유사 파쇄 과정을 예측한 구속 분쇄 모델의 특정 차원 값 2.58보다 높은 값을 보이며 큰 단층 슬립과 다중단층작용을 지시한다. 아마도 비지대의 높은 차원 값은 구속 분쇄모델의 적용 범주를 지난 후부터는 파쇄 기구가 바뀌어 입자마모와 이에 부수적으로 조립입자의 선택적 파쇄가 일어남에 기인한 단층암의 비 자기유사 진화를 지시한다. 단층핵의 파쇄 진화를 통하여 후기의 입자마모 동안에 입자 파쇄가 부수적으로 일어날 수 있는 것과 마찬가지로 조기의 대량 파쇄 동안에도 부분적으로 입자마모가 수반될 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.87-100
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• 2006

본 연구에서는 화강암의 3차원 거동을 예측 분석할 수 있는 구성방정식을 마이크로플레인 모델을 이용하여 Westerly 화강암과 Bonnet 화강암의 시험데이터와 최적을 이루도록 개발하였다. 개발된 마이크로플레인 모델은 화강암의 일축압축 및 삼축압축 거동을 잘 예측하였다. 그리고 개발된 화강암의 마이크로플레인 모델을 유한요소법에 적용하여 암반 굴착시의 발파 모사를 통해 화강암의 비선형 거동을 효과적으로 해석하였다. 발파 응력파의 감쇠계수, 파쇄 영역 그리고 여굴을 방지할 수 있는 화약 장전조건 등이 연구되었다. 마이크로플레인 모델에서는 암석의 비선형 거동 및 균열발생으로 인한 에너지 감소가 잘 반영되었으며 발파 응력파의 감쇠계수는 선형탄성모델보다 크게 계산되었다. 또한 마이크로플레인 모델에서는 발파 응력파 진행에 따른 최대 주변형율을 이용하여 파쇄 영역을 직접적으로 계산할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제21권2호
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• pp.128-137
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• 2011

수직 시추공에 대한 일반적인 수압파쇄시험으로부터 구해지는 균열폐쇄압력은 암반의 최소수평주응력을 직접 나타내기 때문에 현지암반의 응력분포양상을 해석하는데 있어서 매우 중요한 요소이다. 그러나 수압파쇄균열의 거동과 현지암반의 응력분포양상의 관계로 인하여 대부분의 경우 이 균열폐쇄압력은 수압파쇄 압력이력곡선 상에서 애매모호한 값으로 나타난다. 본 연구에서는 수압파쇄시험으로부터 균열폐쇄압력을 산정하기 위하여 여러 연구자들에 의해 제안된 기법들의 특성을 비교해 보고자 수치해석을 실시하였다. 즉, 유체의 가압에 의한 암반 내 균열의 발생이라는 수압파쇄의 특성을 모사하기 위하여 H-M couple 해석을 적용하였으며, 또한 수치해석 모델의 형상학적 특성에 따른 균열의 전파양상을 검토하기 위해 4가지 서로 다른 형태의 요소망을 구축하여 해석을 실시하였다. 각각의 요소망에 대한 수치해석 결과, 그래픽 방법이 통계적 방법에 비해 상대적으로 낮은 수준의 균열폐쇄압력을 보였으며, 따라서 시험공 주변에서의 응력 이상대의 존재 및 복잡한 메커니즘을 수반하는 수압파쇄균열의 발생양상을 감안할 때 수압파쇄시험에 의한 균열폐쇄압력의 산정시 특별한 주의가 요구된다.

• 터널과지하공간
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• 제24권6호
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• pp.440-448
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• 2014

수압파쇄 기술은 가스나 석유, 지열 등 에너지자원의 회수율을 향상시키기 위해 다양한 분야에서 응용되고 있으며 수압파쇄 메커니즘 규명 및 응용분야에 대한 연구는 꾸준히 진행되어 왔다. 본 연구에서는 효과적인 수압파쇄를 위하여 실제 현장과 유사한 상황을 구현할 수 있는 축소모형실험을 통해 유도홈의 개수에 따른 수압파쇄시 균열발생 압력을 분석하기 위하여 수압파쇄 시험 장치를 구축하여 수압파쇄 시험을 실시하였다. 또한 그 결과를 토대로 물성과 역학적인 특성을 취득하여 3차원 개별 요소 프로그램인 3DEC을 이용한 수치해석적 모델링 값과 비교 분석함으로써 신뢰성 있는 결과를 도출하고자 하였다. 그 결과 유도홈을 이용할 경우 효과적인 균열 발생이 가능할 것으로 사료된다.