• 한국지반신소재학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.109-117
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• 2014

본 논문에서는 전편의 논문에서 제시한 힌지연결부를 갖는 쉘해석모델을 이용하여 변수연구를 수행하였다. 주요변수에는 중차량 통과에 의하여 발생한 원지반의 영구변형 폭, 되메움, 강재매트의 등가두께 및 강재매트의 이방성 특성이 고려되었다. 이러한 주요변수들이 롤타입강재매트의 수직처짐, 회전변위 및 모멘트와 응력에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과, 차륜하중에 의하여 발생한 동토의 영구소성변형으로 인하여 매우 큰 수직처짐과 허용휨인장강도를 초과하는 인장응력이 발생하는 것으로 나타났다. 이러한 문제는 되메움 또는 강재매트의 등가두께를 증가시킴으로서 쉽게 해결될 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.31-38
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• 2015

최근 우리나라는 러시아 극동 지역의 천연파이프 건설과 제2남극기지인 장보고 기지건설이 이루어지면서 영구동토지반에서의 구조물 건설에 대한 관심이 증대되고 있다. 세립분 함유량이 동결된 사질토의 역학적 거동에 미치는 영향을 파악하기 위하여 온도 -5, -10, $-15^{\circ}C$의 조건에서 세립분 함유량 0, 5, 10, 15%의 시료에 대해 일축압축시험을 수행하였다. 동결 사질토를 성형하기 위해 입도가 균일한(SP) 주문진 표준사와 소성성이 낮은 실트(ML)인 카올리나이트를 사용하였다. 성형된 동결 사질토를 사용하여 온도를 제어할 수 있는 냉동 체임버에서 일축압축실험을 수행하였고 강도 및 강성특성을 파악하기 위해 최대 일축압축강도와 변형계수를 분석하였다. 그 결과 동결 사질토의 강도 및 강성은 세립분 함유량이 증가할수록 감소하는 경향을 보이고 온도가 낮아짐에 따라 증가하는 경향을 보였다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제46권4호
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• pp.282-291
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• 2022

Background: The Arctic permafrost stores enormous amount of carbon (C), about one third of global C stocks. However, drastically increasing temperature in the Arctic makes the stable frozen C stock vulnerable to microbial decomposition. The released carbon dioxide from permafrost can cause accelerating C feedback to the atmosphere. Soil organic matter (SOM) composition would be the basic information to project the trajectory of C under rapidly changing climate. However, not many studies on SOM characterization have been done compared to quantification of SOM stocks. Thus, the purpose of our study is to determine soil properties and molecular compositions of SOM in four different Arctic regions. We collected soils in different soil layers from 1) Cambridge Bay, Canada, 2) Council, Alaska, USA, 3) Svalbard, Norway, and 4) Zackenberg, Greenland. The basic soil properties were measured, and the molecular composition of SOM was analyzed through pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry (py-GC/MS). Results: The Oi layer of soil in Council, Alaska showed the lowest soil pH and the highest electrical conductivity (EC) and SOM content. All soils in each site showed increasing pH and decreasing SOC and EC values with soil depth. Since the Council site was moist acidic tundra compared to other three dry tundra sites, soil properties were distinct from the others: high SOM and EC, and low pH. Through the py-GC/MS analysis, a total of 117 pyrolysis products were detected from 32 soil samples of four different Arctic soils. The first two-axis of the PCA explained 38% of sample variation. While short- and mid-hydrocarbons were associated with mineral layers, lignins and polysaccharides were linked to organic layers of Alaska and Cambridge Bay soil. Conclusions: We conclude that the py-GC/MS results separated soil samples mainly based on the origin of SOM (plants- or microbially-derived). This molecular characteristics of SOM can play a role of controlling SOM degradation to warming. Thus, it should be further investigated how the SOM molecular characteristics have impacts on SOM dynamics through additional laboratory incubation studies and microbial decomposition measurements in the field.

• 한국석유지질학회:학술대회논문집
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• 한국석유지질학회 1998년도 제5차 학술발표회 발표논문집
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• pp.56-65
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• 1998

Methane hydrate is ice-like solid compound consisting of mainly methane and water, and is stable under specific low temperature and high pressure conditions (HSZ : methane hydrate stability zone) that occurs in permafrost regions and in the ocean floor sediments. Geophysical survey was implemented in the southern area of the East Sea, and the HSZ of the study area is determined by the temperature, pressure and local heat flow obtained from the survey and well data. In the study area, methane hydrates could exist in the sediments below the water depths of about $300{\cal}m$, and the base of HSZ is about 600m beneath the seafloor. The acoustically blanking zones in the sediment and phenomena of gas seepage were detected from the seismic section. These sediments have the sufficient physical condition for the formation of methane hydrate. The temperature and pressure conditions were experimentally measured for the dissociation of methane and propane hydrates in Pure water. Equilibrium conditions of methane and propane hydrates were obtained in the pressure range up to 19050Kpa and 401.3Kpa. Under same temperature condition, propane hydrate was dissociated at lower pressure than that of methane hydrate.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권10호
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• pp.67-80
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• 2014

동시베리아 지역에 분포하는 영구 동토층의 두께는 평균적으로 200~500m이며, 기온에 따라 지반물성이 변화하는 계절동토층이 지역에 따라 지표면에서 약 0~4m까지 형성되어 있다. 계절 동토의 전단파 속도는 흙의 종류에 따라 여름에는 약 80m/s에서 겨울철 동결상태에서는 약 1500m/s까지 크게 변이한다. 융해시 계절 동토층과 하부의 영구 동토층 사이의 전단파 속도 차이 때문에 매우 큰 임피던스가 발생하고 이로 인해 지진파가 증폭될 수 있다. 특히, 경계면에서 큰 변위가 발생할 수 있으므로 내진설계 시 이의 영향을 고려해야 한다. 본 연구에서는 계절 동토층의 두께와 전단파 속도 변화에 따른 영향이 지반 증폭특성 및 지반변형에 미치는 영향을 규명하기 위하여 1차원 등가정적 지반응답해석을 수행하였다. 동시베리아의 Yakutsk와 Chara 지역에 대한 지질보고서를 바탕으로 지반주상도를 선정하였으며 입력지진파의 영향을 증명하기 위해 총 20개의 계측지진파를 사용하였다. 계절 동토층의 두께가 증가할수록 증폭현상이 크게 발생하였으며, 계절동토층과 영구 동토층 사이의 전단파 속도 차이가 클수록 증폭계수가 증가하는 것으로 나타났다. 특히 동시베리아 지역에 넓게 분포되어 있는 유기질토인 토탄은 증폭에 큰 영향을 미치므로 설계시 이를 반드시 고려해야 할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권9호
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• pp.57-66
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• 2014

동토지역에서는 계절변화에 상관없이 항시 영하상태로 동결되어 있는 영구동토층과, 그 위로 동결융해가 반복되는 활동층으로 구성되어있다. 일반적으로 대기온도 변화에 따라 동결융해가 반복되는 활동층은 얼음과 물의 상변화 작용이 반복되기 때문에 지반의 융기현상과 침하현상, 그리고 영구동토층의 온도상승을 초래할 수 있다. 열사이펀이란 구조체 내부에 충전된 냉매의 자가적인 열순환을 이용하여 지반의 온도를 영하상태로 제어하는 지반 안정화 공법 중 하나이다. 열사이펀은 대기중에 냉매의 열을 방출하는 응축부와 지중에 열을 흡수하는 증발부로 구성되어 있으며 대기의 온도가 영하의 상태일 때 지반의 온도를 영하상태로 제어한다. 본 연구에서는 열사이펀의 지반 열전달성능을 분석하기 위해 모형지반에 단열재를 배치하여 열사이펀을 통한 지반동결실험을 수행하였다. 단열재의 열차단성 및 열사이펀 길이를 고려하여 단열재 및 열사이펀의 성능실험을 수행하였으며, 실험에서 얻어진 물성치를 상용수치해석 프로그램인 TEMP/W에 반영하였다. 본 연구에서 제시된 실내실험과 수치해석 방법을 통해 열사이펀의 열성능을 산정할 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제21권3호
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• pp.17-25
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• 2017

최근 화석연료 사용에 따른 지구 온난화 현상에 대한 우려로 대체에너지 자원 개발의 필요성이 대두되고 있다. 이에 알래스카와 시베리아 같은 극한지에 매장된 천연가스에 대한 관심도 증가하고 있다. 하지만 국내 기업은 국내 건설환경과 상이한 극한지에서의 가스배관 공사의 시공 경험과 매뉴얼이 부족하다. 특히 시공 중 트렌치의 안정성이 보장되지 않으면 트렌치 사면의 붕괴로 인한 인부들의 낙상, 건설 장비들의 파손, 공기 증가 등을 야기할 수 있기 때문에 극한지의 트렌치 안정성 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 러시아 야쿠츠크(Yakutsk) 지역을 동토지역의 계절별 지반조건의 기준으로 정하였으며, 직경 30 in.와 40 in.의 파이프라인 내리기 시공과정을 가정하였다. 지반조건은 여름과 겨울, Silt와 Peat, 사면의 각도($0^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$)별로 다양한 조건을 고려하였다. 파이프라인 시공 사례 분석을 통해 Pipelayer의 장비하중이 트렌치 안정성에 영향을 줄 수 있는 요소임을 알 수 있었고, 이에 Pipelayer 장비가 트렌치에 미치는 영향을 분석하기 위하여 Pipelayer 장비 종류별, 트렌치와 Pipelayer 장비 사이의 거리별, Pipelayer의 종방향 간격별로 Case를 나누어 수치해석을 시행하였다. 수행결과 사면경사가 클수록, 장비와 트렌치 사이의 거리는 가까울수록 사면의 안전율이 감소하였다. 특히 경사가 $20^{\circ}$일 때는 사면의 예상 파괴면이 Pipelayer 장비에서 트렌치까지 이어지는 것을 확인할 수 있었다. 사면경사가 $20^{\circ}$이하인 겨울철 지반에서는 트렌치 안정성의 문제는 없는 것으로 판단되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.97-107
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• 2014

본 논문에서는 표준트럭하중을 받는 연약지반에 놓인 롤타입 강재매트의 모델링과 해석을 수행하였다. 롤 타입 강재매트는 접근성이 제한된 동토지역에서 손쉬운 현장운반을 위해 원형으로 접을 수 있는 강재매트를 의미하며, 동토지반의 융해로 형성되는 연약지반을 통과하는 비포장도로의 급속보강을 위해 개발되었다. 해석 모델은 강재매트 연결부의 비선형적 거동특성을 모사할 수 있는 연결요소, 강재매트의 휨강성을 갖는 쉘요소, 지반특성을 고려한 스프링 구속으로 구성된다. 또한 각 해석요소들의 구조적 거동은 각 모델링 단계에서 실험과 해석을 통해 검증되었다. 링크요소가 없는 빔과 쉘 요소해석이 수행되었으며, 본 연구에서 제시된 해석모델의 결과와 비교하였다. 해석결과, 본 연결부를 고려한 쉘 해석모델의 수직 처짐 결과가 다른 모델에 비하여 상당히 큰 것으로 확인되었다. 따라서, 느슨한 모래지반에 놓인 롤 타입 강재매트의 해석모델은 면밀한 변수해석 연구에 근거하여야 함을 알 수 있다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.550-559
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• 2014

Hydraulic performance of the 1 inch ball valve have been analyzed based on the three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes analysis and an experiment. The experimental test rig of the 1 inch ball valve has been developed to investigate pressure drop for the 1 inch ball valve. The numerical model, which has reliability and effectiveness, has been constructed through the grid dependency test and validation with the results of the experiment. Shear stress transport turbulence model has been used to enhance an accuracy of the turbulence prediction in the pipeline and ball valve, respectively. Effects of the ball valve angle on the flow characteristics and friction performance have been evaluated.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.652-655
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• 2005

Considering the fact that more than $97\%$ of fossil energy resources such as oil and natural gas needed in Korea rely on import, primary concern of the national economy is to secure future energy sources. Gas hydrates. which is non-conventional types of natural gas, distribute worldwide, especially in marine and permafrost Gas hydrates draw great attention recently as a new clean energy resources substituting conventional oil gas due to its presumed huge amount of volume reaching 10 trillion tons of gas and environmentally friendly characteristics. Results of preliminary survey by Korea Gas Corporation (KOGAS) and Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM) showed that gas hydrates can be present in deep sea over 1,000m water depth in the East Sea. Gas hydrates can contribute to the rapidly increasing consumption of natural gas in Korea and achieve the self-support target by 2010 with $30\%$ of total natural gas demand. This study presents the potentialities and development prospects of gas hydrate as a future energy source.