• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.13-23
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• 2013

겨울에는 시베리아기단에 의해 한랭 건조한 대륙성 고기압의 영향을 받는 계절동토지역인 우리나라는 춥고 건조하여 1월 평균기온이 $-6{\sim}-7^{\circ}C$의 영하의 온도로 낮아져 지반동결시 수분이동으로 동상현상이 발생하여 지반구조물의 불균형 동결팽창을 초래한다. 동상 발생시 토립자는 모관력에 의해 지하수를 흡수하여 아이스렌즈를 형성하며, 이 모관 흡수력은 토립자의 크기에 영향을 받는다. 본 연구에서는 흙의 종류에 따른 동상민감성의 차이를 알아보기 위하여 공학적 특성이 다른 10종류의 흙시료에 대하여 물리적 특성 파악과 통일분류법에 의한 흙 분류를 통해 실내동상실험을 실시하였다. 이에 각각 흙의 종류에 따른 동결깊이, 동상팽창량, 부동수분, 아이스렌즈와 같은 동상특성을 확인하여 시료의 동상민감성을 평가하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.43-51
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• 2015

우리나라와 같이 4계절이 뚜렷한 지역은 동결 융해반복에 따른 강성도의 감소가 민간 시설물 인접 사면이나 산비탈면에 발생하였을 경우 안전율이 설계기준에 미흡하게 되는 현상이 발생되어 강우나 강설에 의한 산사태가 발생하여 큰 인명 및 재산피해로 이어질 우려가 있다. 이 연구에서는 동결 융해 반복에 따른 산지 사면의 안정성 변화를 알아보기 위하여 산지 사면의 표토에 분포하는 통일 분류법상의 SP와 SM계열의 흙시료를 채취하여 공시체를 제작하고 직접전단실험을 통하여 동토전단강도에 대한 특성을 분석하고, 수치해석적 방법을 활용하여 동결융해의 반복작용에 따른 화강풍화토의 강도감소특성과 흙시료의 동결 융해 적용시의 사면의 안정성의 변화를 검토하였다. 그결과 최대 전단응력은 약 10%정도의 감소율을 보였고, 사면 안정성해석결과 비동결시료에 비하여 요구안전율 이하의 경우가 있음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.147-154
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• 1988

우리나라의 지반(地盤)은 겨울에는 동결(凍結)하고 온난한 계절에는 융해(融解)하는 계절적(季節的) 동결지반(凍結地盤)이다. 이러한 계절적(季節的) 동결지반(凍結地盤)에서는 동결(凍結)과 융해(融解) 상태의 순환과정을 반복하게 되므로 토목건축구조물(土木建築構造物)을 축조(築造)할 때는 동결(凍結)의 영향을 받는 깊이를 알아 두어야만 한다. 본 논문(論文)에서는 우리나라 전국(全國)의 최대동결심도(最大凍結深度) 분포도(分布圖)가 작성 제시(提示)되며 최대동결심도(最大凍結深度)를 추정할 수 있는 새로운 방법이 모색된다. 본(本) 연구(硏究)의 결과(結果), 최대동결심도(最大凍結深度)는 동결지수(凍結指數)의 평방근과 선형(線形) 관계에 있지 않음이 밝혀졌다. 이러한 동결심도(凍結深度)와 동결지수(凍結指數)의 평방근 상이의 비선형성(非線型性)을 보완하고 보다 현실에 근접한 동결심도(凍結深度) 산정(算定)을 위하여 새로운 경험식(經驗式)이 제안(提案)된다. 이 식에는 동결지수(凍結指數) 이외에 흙의 건조단위중량 및 함수비가 고려되어진다. 또한 이 식은 지금까지 사용되어 오고 있는 기존식(旣存式)과 비교(比較) 검토된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.5-15
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• 2021

북극권과 같은 한대지역의 동상민감성 지반은 계절적 대기 온도 변화 및 설치된 구조물의 온도에 의해 지반의 융기 및 침하 문제가 존재한다. 이러한 동상민감성 지반의 융기 및 침하 방지를 위한 지반안정화 공법으로는 매립 및 치환공법, 열 사이펀 등이 존재한다. 여기서 열 사이펀이란 내부 냉매의 증발, 응축을 반복하며 열 순환을 통해 이상 유동(two-phase flow)의 형태로 냉매가 지반의 온도를 외부로 전달하여 지반 온도를 조절 할 수 있는 공법이다. 본 연구는 이러한 열 사이펀의 성능을 열전도율로 수치화하기 위하여 ABAQUS 내부의 User-subroutine 코딩을 통해 열 사이펀을 지중의 한 열원으로 간주, 경계조건으로 적용시켜 기존 문헌의 열 사이펀 실내모형실험의 온도분포 결과와 비교하여 산정하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.5-14
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• 2012

현재 기존 동상방지층 설계법에 따르면, 동상방지층은 도로 노상토의 동상특성이 아닌 온도에 따른 동결깊이에 근거해 일률적으로 결정되어 포장설계의 부실 또는 과다설계 우려가 있다. 도로는 다양한 재료와 단면으로 구성된 구조물이기 때문에 환경성과 재료 물성 뿐만 아니라 포장체 각 층의 구조적 적정성 또는 지지력을 파악하는 것이 무엇보다 중요하다. 따라서 본 논문에서는 대형 냉동고내에 실내모형토조를 구성하여 포장하부구조재료(노상층, 쇄석골재층)의 시간에 따른 온도와 동상량 변화, 동결융해에 따른 지반의 지지력 변화를 통하여 포장하부구조체의 역학적 관계를 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권5호
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• pp.51-63
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• 2023

계절성 동토의 온도 변화에 따른 융해 및 동결작용에 의한 지반의 거동이 말뚝 기초의 변위 및 지지력에 끼치는 영향을 파악하기 위한 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 온도 변화에 따른 지반-말뚝 상호작용을 모사하기 위해 유한요소법 기반의 TM 모델링(Thermo-Mechanical coupled Modeling)을 적용하였으며, 동결 지반은 온도 의존적 비선형 물성을 적용하였다. 지반의 구성 모델은 소성 거동을 모사하기 위한 MCR 모델(Mohr Coulomb with Rankine Tensile cut-off Model)과 HDP 모델(Nonlinear Hyperbolic Drucker-Prager Model)을 각각 적용하였으며, 말뚝의 길이 및 너비 조건을 선정해 수치해석 결과를 비교 및 분석하였다. 수치해석 결과는 HDP 구성 모델이 비교적 작은 지반 거동과 지지력을 보였으나, 전체적으로는 말뚝의 길이 및 너비 조건에 따라 지지력 및 말뚝 머리의 변위 결과의 양상과 그 크기는 유사하게 나타났다. 지반의 융해-동결작용으로 인한 말뚝 머리(pile head)의 수직 변위는 길이 조건이 짧을수록 변위의 변화 폭이 크게 나타났다. 수직 변위는 길이 조건에 따라 MCR 구성 모델에서는 최대 0.0387m의 융해 침하와 0.0277m의 동결 융기가 발생했으며, HDP 구성 모델에서는 최대 0.0367m의 융해 침하와 0.0264m의 동결 융기가 발생했다. 또한 두 탄소성 모델에 대한 말뚝의 지지력 결과는 말뚝의 길이 조건보다 너비 조건에서 더 큰 차이를 보였으며, 너비 조건 L에서 최대 약 14.7%, M에서 최대 약 5.4%, S에서 최대 약 5.3%가 발생하였다. 이에 말뚝 머리의 수직 변위와 말뚝의 지지력은 말뚝-지반의 접촉 면적에 영향을 크게 받으며, 지반 내 활성층의 활성도에 따라 차이를 보였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권7호
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• pp.13-21
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• 2011

동절기와 해빙기의 기온차가 큰 지역에서는 일정 깊이까지 동결, 융해 작용이 반복적으로 발생하여 흙의 역학적 특성이 변화를 보이게 된다. 특히 세립분이 많은 흙인 경우 팽창과 수축을 통한 입자의 재배열 등으로 인하여 노반의 연약화가 많이 발생된다. 이러한 노반의 연약화는 지지력이 낮은 지반에서 반복하중이 재하 되었을 때 급격하게 나타날 수 있다. 본 연구에서는 국내의 철도 노반재료로 사용되는 대표 토질 3가지를 대상으로 세립분의 함유량, 간극비의 영향 등을 고려하여 동결융해 반복횟수에 따른 직접전단 시험을 실시하여 그 감소량을 정량적으로 평가하였으며, 이를 통하여 세립분의 함유량과 함수비 조건, 동결융해 횟수 등을 고려할 수 있는 전단강도 저감 모델 식을 제안하였다.

• 한국지역지리학회지
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• 제5권2호
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• pp.133-142
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• 1999

습지는 다양한 생물들의 서식지로서 생태학적으로 중요하다. 본 연구에서는 오대산국립공원 내에서 발견된 '질뫼늪'의 지형생성환경을 구명하고자 만다. 질뫼늪은 중생대 쥐라기에 관입한 대보화강암이 심층풍화작용을 받은 후 융기하여 동체평원(etchplain)을 이룬 고위평탄면(1,060m)에 위치한다. 이 지역은 연평균기온 $5.3^{\circ}C$, 연평균강수량 2,888mm로 연중 다습하며, 1월 최저기온은 $-30^{\circ}C$ 이하까지 떨어지고 동결되는 땅의 깊이도 1.6m 이상에 이른다. 질뫼늪은 큰 늪과 작은 늪으로 이루어져 있다. 큰 늪은 길이 63m, 폭 42m이며, 단면에서 기저부는 매우 불규칙하다. 질뫼늪은 서릿발에 기인하는 현상습지(績狀濕地, string bog)이다. 현상습지는 지표면이 파상(波狀)이며, 계단상의 지형과 이를 가르는 고랑들이 경사방향을 횡단하여 발달한다. 이는 냉대침엽수림 지역의 영구동토 또는 계절적인 영구동토(최소한 겨울철 동결심도가 매우 깊은 곳)와 관련된 것으로 보여진다. 현상습지는 영구동토가 쇠퇴할 때 얼음이 국지적으로 차별융해되어 불규칙한 지표를 형성하는 일종의 열카르스트이다. 질뫼늪 주변의 산지 말단부에 나타난 소규모 편곡형 와지에는 머리벽 부분에 폭 $30{\sim}40cm$의 소규모 초본단구지형이 형성되어 있다. 이 초본단구지형은 주빙하 기후에서 초본 매트 아래의 토양층 수분이 서릿발로 성장함에 따라 형성된 것이다. 그리고 와지에서 곡지로 이어지는 통로와 질뫼늪의 상류부의 수분이 풍부한 곳에는 직경 $30{\sim}50cm$의 초본구조토가 발달한다. 이는 '분급되지 않은 구조토'인 유상구조토이다. 이상에서 볼 때, 질뫼늪은 동토층이 차별융해되면서 지표기복이 불규칙하게 된 열카르스트에 속하는 현상습지이다. 질뫼늪은 강수에서 수분을 공급받는 고층습원이며, 주변 지역은 오늘날에도 초본단구지형과 초본구조토의 형성이 활발한 주빙하 기후환경에 속한다.