• 지질공학
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• 제23권4호
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• pp.389-398
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• 2013

국내에서 열물성에 관한 연구는 지역별, 암종별 열물성 파악을 위주로 진행되었으나, 지열냉난방시스템 설계 시에 실시하는 TRT (thermal response test)의 열전도도와 차이가 크게 나타남에 따라 본 연구에서는 지하수 부존량이 풍부한 지역에서 시료를 통한 열전도도와 TRT를 통한 열전도도를 비교하였다. 토양 시료의 열전도도는 1.32 W/m-K, 암석 시료의 열전도도는 2.88 W/m-K로 나타났으며, TRT로 측정된 열전도도는 3.13 W/m-K로 나타나 암석 시료보다 약 10% 정도 높게 나타났다. 연구지역은 지하수가 풍부하고 0.01의 수리경사를 가지고 있어 이 차이는 지하수 흐름에 의한 영향이라고 판단된다. 라인소스(line source) 이론에 따르면 TRT는 지반의 순수한 열전도도를 산정하는 것이 목적이므로, 국내 SCW (standing column well)형의 TRT는 라인소스 이론에 적합하지 않으며 지열냉난방시스템 설계 시에는 시료를 통한 열전도도값을 사용하는 것이 타당하다고 판단된다.

• 설비공학논문집
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• 제23권5호
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• pp.356-364
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• 2011

Storage and transfer heat in soils is governed by the soil thermal properties and these properties are therefore needed in many engineering applications, including horizontal ground heat exchanger for ground-coupled heat pumps. This paper presents the evaluation results of the thermal diffusivity of soils (silica, quartzite, limestone, sandstone, granite, and two masonry soils used for the trench backfilling materials of the horizontal ground heat exchanger. To assess this thermal property, we (i) measure the soil thermal conductivities using single-probe method and (ii) use the de Vries method of summing the heat capacities of the soil constituents. The results show that the thermal diffusivity tends to increase as dry soil begins to wet, but it approaches a constant value or even decreases as the soil continues to wet. Combined algorithm with and improved model for the thermal conductivity of soils and the constituent equation provides accurate estimates of the soil thermal diffusivity.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
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• pp.1030-1038
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• 2010

In order to design and construction of the Antarctic Continental Station at the Terra Nova Bay in the East Antarctic, ground characteristics for soil samples taken from the Antarctic. A series of laboratory tests were performed to investigate the variations of the thermal conductivity, the unfrozen water content according to the temperature change of the soil taken from the Antarctic. The temperature were low down below zero.

• 설비공학논문집
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• 제23권5호
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• pp.321-326
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• 2011

Recently, ground source heat pump (GSHP) systems have been introduced in many modem buildings which use the annually stable characteristic of underground temperature as one of the renewable energy uses. However, all of GSHP systems cannot achieve high level of energy efficiency and energy-saving, because their performance significantly depends on thermal properties of soil, the condition of groundwater, building loads, etc. In this research, the effect of thermal properties of soil on the performance of GSHP systems has been estimated by a numerical simulation which is coupled with ground heat and water transfer model, ground heat exchanger model and surface heat balance model. The thermal conductivity of soil, the type of soil and the velocity of groundwater flow were used as the calculation parameter in the simulation. A numerical model with a ground heat exchanger was used in the calculation and, their effect on the system performance was estimated through the sensitivity analysis with the developed simulation tool. In the result of simulation, it founds that the faster groundwater flow and the higher heat conductivity the ground has, the more heat exchange rate the system in the site can achieve.

• Geomechanics and Engineering
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• 제27권5호
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• pp.433-445
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• 2021

Artificial ground freezing (AGF) is a commonly used geotechnical support technique that can be applied in any soil type and has low environmental impact. Experimental and numerical investigations have been conducted to optimize AGF for application in diverse scenarios. Precise simulation of groundwater flow is crucial to improving the reliability these investigations' results. Previous experimental research has mostly considered horizontal seepage flow, which does not allow accurate calculation of the groundwater flow velocity due to spatial variation of the piezometric head. This study adopted vertical seepage flow-which can maintain a constant cross-sectional area-to eliminate the limitations of using horizontal seepage flow. The closure time is a measure of the time taken for an impermeable layer to begin to form, this being the time for a frozen soil-ice wall to start forming adjacent to the freeze pipes; this is of great importance to applied AGF. This study reports verification of the reliability of our experimental apparatus and measurement system using only water, because temperature data could be measured while freezing was observed visually. Subsequent experimental AFG tests with saturated sandy soil were also performed. From the experimental results, a method of estimating closure time is proposed using the inflection point in the thermal conductivity difference between pore water and pore ice. It is expected that this estimation method will be highly applicable in the field. A further parametric study assessed factors influencing the closure time using a two-dimensional coupled thermo-hydraulic numerical analysis model that can simulate the AGF of saturated sandy soil considering groundwater flow. It shows that the closure time is affected by factors such as hydraulic gradient, unfrozen permeability, particle thermal conductivity, and freezing temperature. Among these factors, changes in the unfrozen permeability and particle thermal conductivity have less effect on the formation of frozen soil-ice walls when the freezing temperature is sufficiently low.

• 에너지공학
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• 제19권3호
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• pp.143-150
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• 2010

선형열원 해석은 열원 주위가 완전히 균일한 매질로 이루어져 있다는 가정 하에 성립되는 해석이나 실제 보어홀 시스템의 경우 그라우팅 영역은 주위토양과 매우 다른 열물성치를 가진 물질로 이루어져 있다. 본 연구에서는 이러한 그라우팅 영역이 선형열원 해석에 어떠한 영향을 미치는가를 연구하였다. 연구방법으로는 먼저 수치모델을 개발하고 이 수치모델에 의하여 시간에 따른 보어홀 유체온도를 생성한 후 이 유체온도를 선형열원법에 이용하여 지중열전도도와 보어홀 전열저항을 구하며 이렇게 구한 해를 수치모델의 입력조건과 비교함으로서 그 차이점을 규명한다. 이러한 해석결과 선형열원법의 해인 지중열전도도와 보어홀 전열 저항은 수치모델 입력조건에 비해 대략, 86%와 91%의 수준으로 나타났다. 선형열원 해로부터 수치모델의 입력조건을 역산해 나가는 Chart법이 본 연구에서 개발되었으며 시험용 보어홀의 열응답시험 결과와 비교해 본 결과 이 Chart법은 신뢰성이 있는 것으로 나타났다. 그라우트 영역의 열물성치를 변화시켜가며 선형열원해의 특성이 어떻게 변하는지도 검토하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.53-62
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• 2024

최근 오일샌드와 같은 비전통에너지 개발이 활발히 이루어지고 있는 동토 지역은 지반의 유기물 함유량이 높아 일반적인 지반과 다른 열적·역학적 특성을 지니고 있다. 본 논문에서는 캐나다 앨버타주와 국내 강원도에서 채취한 동토 시료를 대상으로 다양한 실내시험을 통해 유기물 함유량이 토양의 열적 및 역학적 거동에 미치는 영향을 평가하였다. 유기물 함유량이 증가할수록 다짐시험에서 최대 건조단위중량은 감소하고 최적 함수비는 증가하는 경향이 나타났다. 동결 일축 압축시험에서는 동결온도가 낮아질수록 시료의 강도가 증가했으나, 모든 시료는 동결 조건에서 얼음 및 부동수분의 양에 따라 복잡한 거동을 보여 유기물 함유량이 강도에 큰 영향을 미치지 않았다. 열전도도 측정시험에서는 동결 조건에서 비동결 조건보다 열전도도가 더 크게 측정되었고, 이는 물보다 얼음의 열전도도가 더 크기 때문으로 판단된다. 또한, 유기물 함유량이 증가할수록 부동 수분량도 증가하는 경향이 나타났다. 이러한 결과는 극한지 건설 프로젝트에서 지반 공학적 설계 및 시공에 중요한 엔지니어링 기초 자료로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제20권1호
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• pp.65-75
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• 2015

An artificial recharge test aimed at investigating transport characteristics of the injected water plume in a fractured rock aquifer was conducted. The test used an injection well for injecting tap water whose temperature and electrical conductivity were different from the groundwater. Temporal and depth-wise variation of temperature and electrical conductivity was monitored in both the injection well and a nearby observation well. A highly permeable fracture zone acting as the major pathway of groundwater flow was distinctively revealed in the monitoring data. A finite element subsurface flow and transport simulator (FEFLOW) was used to investigate sensitivity of the transport process to associated aquifer parameters. Simulated results showed that aperture thickness of the fracture and the hydraulic gradient of groundwater highly affected spatio-temporal variation of temperature and electrical conductivity of the injected water plume. The study suggests that artificial recharge of colder water in a fractured rock aquifer could create a thermal plume persistent over a long period of time depending on hydro-thermal properties of the aquifer as well as the amount of injected water.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권4호
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• pp.31-40
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• 2022

최근 건설시장의 다각화와 미래 에너지 자원개발이라는 관점에서 미개발된 에너지 자원(석유, 천연가스 등)이 대량으로 매장되어 있는 극한지(북극권) 개발 사업이 활발히 추진되고 있다. 이러한 지역에서는 극한의 기후로 인한 동토 지반의 침하나 동상 등의 문제가 항상 발생하기 때문에 지반 구조물의 안정성 확보를 위해 열적 특성 분석이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 동토 지역에서 지반동결과 관련된 문제들을 평가하고 기술적으로 해결하기 위한 기초 자료 제공을 목적으로, 캐나다 앨버타주 오일샌드 매장 지역의 동토 시료에 대한 열적 특성을 국내 시료와 비교·분석하였다. 일련의 실내 실험을 통해 동결온도에 대한 시간에 따른 부동 수분량을 측정하여 흙의 종류와 동결온도가 부동 수분량에 미치는 영향에 대하여 고찰하였고, 토양의 잠열, 열용량 및 열전도도를 정확하게 파악하기 위하여 동결/비동결 조건에 대한 열전도도 실내 실험을 수행하였다. 실험결과, 동결 완료 후 온도별로 상이한 부동 수분량과 열전도도 특성은 동토 지역 동결온도가 동토의 역학 거동에 영향을 끼칠 수 있음을 규명하였다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2016년도 추계 학술논문 발표대회
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• pp.64-65
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• 2016

This study that prevent cancer using absorbent to inflow Radon gas in the room existing soil and rock is making board to absorb the Radon gas as a fundamental study. So, we use bentonite as a absorbent. So, we use bentonite as a absorbent. Bentonite is a 'clay mineral' composed to montmorillonite of main component that volcanic ash denatured to a clay mineral. Bentonite has fine microparticle of nano level, abundant mineral 66 of kinds, adsorbability, swelling, a positive ion(heavy metal adsorption reaction) as a bentonite's property. Using magnesia cement for oxide of magnesiuma and magnesium chloride as a main binder, we measure Radon gas absorbent efficiency and thermal conductivity.