• 헤리티지:역사와 과학
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• 제55권4호
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• pp.24-36
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• 2022

금관가야의 중심영역인 김해지역의 봉황동 유적은 문헌 등을 통해 왕궁지로 추정되어 왔으며, 현재 국립가야문화재 연구소에서 조사 중이다. 본 연구소에서는 유적의 북편에 트렌치를 기반층까지 하강 제토하여 조사를 실시한 결과, 대부분 굴로 구성된 패각층을 확인하였고, 물성이 다른 흙을 교호성토하여 정지 후 생활면을 마련한 것을 알 수 있었다. 이는 곧 봉황동 유적에서 성벽이나 제방 등과 같이 대규모의 노동력을 필요로 하는 대지조성을 위한 성토작업이 이루어졌음을 짐작케 한다. 성토층 내 유기물 및 목탄의 연대 분석 결과, 동일한 패각층에서 각기 다른 결과의 연대값을 나타내거나, 상하층의 연대가 하층보다 상층이 시기를 앞서는 결과값이 도출되는 등 층서적으로 혼란된 양상을 보였다. 또한 외해성규조가 유적 내 퇴적층을 비롯해서 유구 내에서도 관찰되므로, 유적의 대지조성을 위한 성토재를 주변에서 들여온 것으로 판단된다. 소위 '봉황토성'이라고 불리는 토성 내에 자리한 본 유적은 여러 발굴기관에서 토성 추정범위 내 조사가 이루어진 삼국시대 유적들의 대지조성층과도 유사하다. 이것은 곧 봉황동 유적을 비롯한 주변 유적들의 당시 입지환경이 고김해만의 영향권에 있어 지반을 견고하게 하기 위해 전술한 바와 같이 유적 일대의 성토가 이루어졌음을 알 수 있다. 발굴조사를 통한 퇴적층 분석과 토질시험을 통해 안정성이 확보된 성토대지 위에 본 유적이 조성되었음을 검증할 수 있었다. 유적의 성토층 내 수습된 출토유물 분석 및 탄소연대측정 결과, 봉황동 유적은 4세기 대에 이르러 대지조성을 위한 대규모 성토작업을 시행한 것을 알 수 있으며, 이는 곧 금관가야의 위계를 확실하게 보여주는 것이라고 하겠다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.31-48
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• 2019

인공동결공법(artificial ground freezing method)은 연약지반 및 도심지에서의 지하구조물 시공에 적합한 차수 및 지반보강 공법이다. 인공동결공법은 동결관(freezing pipe)을 지중에 매설한 후 냉매(refregerant)를 순환시켜 대상 지반에 차수벽 및 지지체의 역할을 수행하는 동결벽체(frozen wall)를 형성한다. 그러나 간극수의 동결에 따른 간극수의 부피팽창은 지반의 변형을 야기시킬 수 있고, 시공완료 후 동결토의 융해에 따른 지반의 소성변형 및 입자의 재배치 등은 지반의 역학적 특성을 변화시킨다. 본 논문에서는 인공동결공법에 따른 해성 점토지반(marine clay)의 동결속도를 평가하기 위하여 인공동결공법 현장실증시험을 수행하였다. 현장실증시험은 지중에 3.2 m 깊이로 매설된 동결관 1공 내로 초저온 냉매인 액화질소를 순환시키는 방법으로 수행되었다. 또한, 원지반과 인공동결공법에 의해 동결/융해된 지반에 대한 피에조 콘 관입시험(piezo cone penetration test, CPTu) 및 공내재하시험(lateral load test, LLT)을 수행함으로써 동결/융해(freezing-thawing)에 따른 해성 점토지반의 강도 및 강성 특성의 변화를 평가하였다. 시험결과, 부피가 약 $2.12m^3$인 원기둥 모양의 동결체를 형성하는데 총 3.5일이 동안 약 11.9 ton의 액화질소가 소요되었다. 동결/융해에 따른 지반의 강도 및 강성 저하는 각각 48.5%, 22.7%로 산정되었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.231-240
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• 2017

최근 도심지에서 인적, 물적 피해를 초래하여 경제적 손실을 수반하는 지반함몰이 빈번히 발생하고 있다. 이는 노후화된 상하수관거의 파손으로 인한 토사유실, 다짐불량, 수평굴착, 수직굴착시 토류벽 차수미흡 등 인위적 요인에 의하여 대다수 발생한다. 지반함몰은 탐사를 통하여 사전 복구 및 보강을 통해 예방이 가능하지만 현존하는 공법으로는 긴급복구에 적용하기에 어려움이 있다. 본 연구에서는 비개착식 지반공동 긴급복구 기술 개발을 위해 지하수흐름에 의한 지중 내 공동을 모사하는 모형실험을 진행하였으며, 조성된 공동 주변을 자체제작한 이완영역탐지기를 이용하여 탐지하므로써 이완영역 범위를 추정하였다. 또, 모사지반내 형성된 공동에 석고를 주입함으로써 교란영역과 이완영역을 구분하였다. 지하수 흐름에 의한 지중 공동의 형상은 선행연구 되었던 상수관거 파손시 내부 압력에 의해 조밀한 상대밀도의 지반에서 조성된 파괴모드III와 유사하였으며, 이완영역탐지기를 이용하여 탐지된 공동은 상부에서 아칭형태로 형성됨을 확인 할 수 있었다. 또한, 지반에서 공동 중심 상부에서 이완영역과 교란영역의 길이비는 2:1로 형성되며, 외력에 대한 전단저항력의 감소의 차이인해 구분될 수 있음을 확인하였다. 즉, 사전보수 및 보강시 주입재로 사용되는 재료의 팽창성을 고려하여 2차 피해가 발생되지 않도록 주의해야함을 확인 할 수 있었으며, 추후 추가적인 실험을 통하여 다양한 지반변형 상태를 추가로 실시할 예정이다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제55권1호
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• pp.305-321
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• 2022

부여 응평리 석실묘는 두 개체를 합장한 형태로 피장자 간의 상관관계 및 석실묘의 성격에 대해 조사하였다. 부여 응평리 석실묘는 지리적 입지·공반유물·출토인골을 통해 백제 사비기에 위계가 있는 도성민 혹은 지방관료로 추정할수 있었다. 본 연구는 인골 특성에 적합한 수습 및 보존처리와 함께 과학적 분석을 수행한 결과이다. 현장에서 출토되는 인골 수습에서 가장 중요한 사항은 과학적 분석용 시료를 제외한 잔존 뼈들에 대한 강화제의 종류와 농도이다. 부여 응평리 인골의 경우 paraloid B-72를 사용하였으며 현장에서 강화 처리 시 사용했던 약품을 동일하게 사용하여 표면의 이물질 제거·강화·접합 등 최소한의 보존처리를 수행하였다. 토양의 영향으로 인골의 외부 형태 식별이 어려운 경우 X-ray와 CT촬영 자료를 활용하였다. 안정동위원소와 DNA분석을 수행하기 앞서 근적외선 분석을 진행하였으며 그 결과를 토대로 시료 채취 부위를 선정하였다. 인골의 콜라겐을 이용하는 탄소·질소 안정동위원소 분석의 경우 콜라겐의 수율이 3.8~6.1%로 나타났으며 안정동위원소비는 EBW, EBE 개체 각각 δ¹³C -18.3‰±0.1‰, -19.0‰±0.1‰이고, δ¹⁵N 10.7‰±0.5‰, 10.6‰±0.1‰로 확인되었다. 두 개체는 C₃ 식물을 위주로 약간의 잡곡류를 함께 섭취했고, 단백질은 육상 동물로부터 공급되었을 것으로 판단된다. 또한 두 개체의 데이터 편차가 근소하여 유사한 식이를 하였을 것으로 추정된다. DNA 분석의 경우 증폭이 불가능하여 결과를 얻기 어려웠으며 이는 시료의 보존상태 등을 연관 지어 보았을 때 DNA가 극미량으로 잔존하여 증폭에 어려움이 있었을 것으로 생각된다. 부여 응평리 유적 석실묘에서 출토된 인골의 경우 안정동위원소분석 및 DNA 분석과 근적외선 분석의 연관성은 도출하기 어려웠으며 뼈의 보존상태 평가를 위한 추가 분석이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.21-31
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• 2017

식생토낭 공법은 토목섬유 콘테이너 공법의 일종으로 옹벽건설시 시공환경에 따른 영향을 최소화할 수 있으며, 자연친화적 공법이다. 본 연구에서는 식생토낭 보강토벽 시공방법을 식생토낭 비다짐 옹벽, 식생토낭 다짐 옹벽, 중력및 일반쌓기 혼용 옹벽, 게비온과 일반쌓기 혼용 옹벽 등 4가지 시공방법 대하여 계측기를 매설하고, 식생토낭 보강토벽의 거동특성을 평가하였다. 시공계측 결과, 식생토낭 일반쌓기 비다짐 구간에서의 변위가 게비온과 식생토낭 혼용구간 보다 최대 30%이상 발생하였다. 또한, 뒤채움부 무보강 2m이상 식생토낭 보강토벽은 변위에 대해 불안정한 것으로 평가되었다. 한편, 토압의 분포는 시공직후 모든 구간 Rankine 및 Coulomb의 주동토압 이내에 분포하는 것으로 나타났다. 그러나 집중강우 이후 일반쌓기 구간은 토압의 증가폭이 크게 나타났으며, 게비온과 일반쌓기 혼용구간이 일반쌓기 구간과 비교하여 보다 안정한 것으로 평가되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제4권4호
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• pp.45-51
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• 2003

암반 내에서 주입재는 토사지반에서와는 달리 절리면을 따라 맥상으로 주입되며 그 결과 암반 내의 불연속면의 특성을 변화시키게 된다. 그러므로 그라우팅 후 암반의 변형특성은 주입재가 주입되는 절리의 방향, 절리의 특성, 그리고 현지암반의 응력상태에 따라 달라지게 된다. 즉 그라우팅에 의한 보강효과를 정확히 평가하기 위해서는 암반 내의 불연속면의 특성과 주입재의 특성이 암반의 변형거동에 미치는 영향을 규명하여야 한다. 그러나 현재까지 현장에서 적용되고 있는 그라우팅공법은 시공자의 경험에 의존하고 있으며, 그 효과에 대한 검증도 현장에서의 탄성파속도 측정, 투수시험 등을 통하여 평가하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 그라우팅에 의한 댐 기초 암반절리면의 전단변형특성을 파악하기 위해서 자연암석 절리면에 OPC(Ordinary Portland Cement)와 Micro Cement를 각각 주입하여, 주입재의 종류, 절리면 거칠기의 평균진폭(a)에 대한 주입두께(t)를 변화시켜가면서 암석절리면 직접전단시험을 실시한 실험결과들을 비교 분석하여 최대전단강도, 잔류전단강도 등의 전단특성에 미치는 영향에 대하여 검토하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.285-296
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• 1999

선행재하공법은 압밀에 의해 침하를 발생시켜 구조물에 유해한 침하를 미리 끝나게 하여 잔류침하를 방지하고, 지반의 강도를 증가시켜서 구조물 기초지반의 전단파괴를 방지하거나 지지력을 증대시킬 목적으로 사용된다. 그러나 선행재하공법을 위해서 연약지반 위에 성토할 때 재하 하중에 의해서 큰 변형이 발생하게 되며, 또한 활동파괴가 발생할 우려도 높다. 이러한 활동파괴를 방지하기 위해 성토체 내부에 인장보강재를 설치하는 보강토 공법이 많이 사용되고 있다. 그러나 현재까지 성토하중에 의한 점토지반의 강도증가율과 성토보강재의 저항력을 동시에 고려한 안정해석에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 위의 내용을 포함한 연약지반상 성토의 안정해석용 프로그램(REAP)을 개발하였다. 본 프로그램(REAP)을 사용하면 단계성토를 하는 과정 중 안정해석을 행하여, 설계허용안전율 이하가 되는 위치에서 안정대책을 수립할 수 있다. 그리고 활동파괴면의 위치를 계산하여, 그 위치에서 보강재력을 인장강도 또는, 상대변위에 의해 발생한 인장력으로 나누어 안정해석에 적용할 수 있으며, 보강재력에 의해 증가된 저항모멘트도 계산할 수 있다. 또 예상되는 공사기간을 추정할 수 있으며, 성토체의 안정을 유지하기 위한 적절한 대책공법의 선정시기를 결정할 수 있으므로 안전하고 경제적인 성토의 설계가 가능하다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.1915-1933
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• 2013

본 연구에서는 단일 현장타설말뚝의 가상고정점을 고려한 해석과 기둥-말뚝을 3차원 전체 모델링한 해석을 비교 분석하여 가상고정점 해석법의 적정성을 평가하였다. 또한, 말뚝 길이, 기둥 및 말뚝 직경, 철근비, 지반조건 등 주요 영향인자에 따라 단일 현장타설말뚝의 거동 평가를 수행하였으며, 이를 통해 가상고정점 해석을 보완한 최적 기둥-말뚝 길이비를 분석하였다. 본 연구결과, 가상고정점을 고려한 해석은 전체 모델링한 해석과 비교하여 침하량과 수평변위를 작게 예측하였으나, 반대로 축력과 휨모멘트는 가상고정점을 고려한 해석에서 크게 나타났다. 따라서 가상고정점을 통한 해석법은 실제 구조물 거동과 다른 단부조건으로 단일 현장타설말뚝의 정확한 거동을 파악하기엔 무리가 있음을 알 수 있었으며, 이에 단일 현장타설말뚝의 정확한 설계를 위해서는 3차원 전체 모델링한 해석이 필요한 것으로 판단되었다. 또한 본 연구에서는 하부 말뚝 길이와 말뚝의 허용 수평변위 관계를 통해 최적 기둥-말뚝 길이비를 분석하였으며, 이를 통해 가상고정점을 고려한 설계를 다소 보완한 경제적이고 개선된 단일 현장타설말뚝 설계를 수행할 수 있을 것으로 기대되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.677-683
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• 2016

도심지에서는 고도의 경제성장과 더불어 증가되는 교통량을 수용하기 위하여 도로와 철도 신설에 따른 지하터널 공사가 활발히 진행되고 있다. 지하공간 개발에서는 토사터널 구간이 많을 수 있고 이에 따른 막장 및 천단부 안정성을 고려한 여러 공법들이 개발 적용되고 있다. 그 중 최근에 적용예가 많은 공법으로 DSM(divided shield method)를 들 수 있는데, 이는 Messer Shield 공법에 근간을 두고 있으며, Messer Shield 공법의 장점을 흡수하고 문제점을 개선하여 안정성 및 시공성을 크게 개선한 비개착 특수터널 공법이다. 이 연구에서는 DSM 공법에서 터널 막장면 그라우팅이 터널의 시공성 향상에 미치는 영향을 대형 토조와 수치해석을 수행하여 검토하였다. 실제도로 크기의 1/2인에 해당하는 터널을 모사하기 위한 토조를 제작하여 실험 수행하였다. 또한 MIDAS GTS를 사용하여 수치해석 분석을 통해 DSM모사 토조의 지반 거동과 비교하였다. 터널 표면 침하와 안정성을 단계별 굴착을 통해 측정하였으며, 수치해석과 비교분석하였다. 연구 결과 그라우팅을 통한 막장 안정을 지표의 침하뿐만 아니라 터널 각 부재의 응력은 모두 안정성 범위에 들어가 있었으며, 이를 통하여 DSM 공법의 기술을 개선하고 터널의 안정성 및 시공성 향상을 기대할 수 있는 기초자료를 확보하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.1-8
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• 2010

국토의 70% 이상이 산악지인 우리나라 지형적 특성 때문에 도로가 산지을 인접해서 건설되는 것이 불가피하다. 최근 들어 온난화등의 영향으로 태풍이나 집중호우가 빈번히 발생하고 있으며 이로 인한 산지 도로의 산사태, 토석류, 상향짐투수압 등에 의한 인명, 시설물 피해도 극심하게 나타나고 있다. 본 연구에서는 이러한 산지 도로의 피해 중 상향침투수압에 의해 발생하는 포장의 틀림 현상에 대하여 고찰하였다. 산지도로 주변의 다양한 특성을 고려하기 위하여 상향침투수압에 의해 포장파손이 발생한 지역특성에 대하여 사명의 경사각, 산지표면의 보가유무, 산지 경사면 토사층의 두께, 지중 배수관의 설치 유무에 따라 상향침투수압을 산정하였다. 분석결과 상향침투수압은 현재 일반적으로 사용되고 있는 쇄석기층 위의 아스팔트포장 및 표면배수형식조건에서 5~10kPa 범위에서 발생하며, 사면경사각이 커짐에 따라 상향침투수압도 비례하여 커지는 것을 확인하였고, 사면의 표면을 보강 처리하지 않았을 경우의 상향침투수압은 작게 나타났다. 산지 경사면의 토사층의 두께는 지하수위가 산지표면까지 상승한 조건에서는 상향침투수압에 큰 영향은 없었으나, 지하수위가 산지표면까지 상승하는 것은 강우지속시간에 따라서 영향을 받는 점을 고려하면, 지중배수관의 설치는 도로 표층에 가해지는 상향침두수압을 효율적으로 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 기층형식에 따른 상향침투수압에 대한 저항성 측면에서는 비 부착성인 쇄석기층보다 부착성인 안정처리기층이 자중이 증가하여 포장의 틀림 현상을 방지하는데 유리하다고 판단되지만 안정처리기층만으로는 상향침투수압에 견딜 수 없으므로 지중배수관 및 사면배수공법을 적용하여 사용하는 것이 바람직하다고 판단된다.