• 한국지반공학회논문집
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• 제31권8호
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• pp.17-28
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• 2015

흙-함수특성곡선에 대한 선행 연구결과들의 경우, 정량적으로 간극수 유출입량을 측정하여 모관흡수력에 따른 체적함수비를 산정하였다. 본 연구에서는, 압력판 추출시험기(VPPE)에 Time Domain Reflectimoetry(TDR) 측정 시스템을 도입하여 불포화토의 건조과정 및 습윤과정 진행에 따른 유전상수를 측정하여 체적함수비를 산정하고자 하였다. 압력판 추출 시험기는 압력셀, 압력조절장치, 뷰렛 시스템, TDR 프로브로 구성된다. 압력셀에 초기 간극비가 다른 두 시료를 조성한 후, 압력조절장치를 이용하여 압력셀 내부에 0.1kPa - 50kPa 범위의 공기압을 가하여 모관흡수력을 조절하였다. 그리고 뷰렛시스템을 이용하여 모관흡수력 변화에 따른 시료의 체적함수비 변화를 측정하였다. 또한, 압력셀 내부에 설치된 TDR 프로브를 이용하여 프로브 양단에서 발생되는 전자기파의 반사 신호로부터 유전상수를 산정하였다. 주문진 표준사의 체적함수비 변화에 따른 유전상수 측정에 대한 보정으로 도출한 체적함수비와 유전상수관계를 이용하여 시료의 체적함수비를 산정하였다. 실험 결과, 시료의 초기 간극비와 상관없이 TDR 프로브에 의해 산정된 체적함수비는 뷰렛 시스템을 통해 정량적으로 산정된 체적함수비와 매우 유사한 것으로 나타났다. 또한, 건조과정 및 습윤과정 진행에 따라 동일한 모관흡수력에 대한 함수비의 차이가 존재하는 이력현상(Hysteresis)이 발생하였고, 건조과정 및 습윤과정의 반복에 따라 이력현상은 줄어들었다. 본 연구에서 적용된 전자기파의 시간영역반사법(TDR)을 통해 불포화토의 흙-함수특성곡선을 효과적으로 파악할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권9호
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• pp.5-13
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• 2019

함수특성 곡선은 불포화 지반의 침투 또는 전단 거동 예측을 위해 필요한 입력 변수 중 하나이며, 불포화 함수특성의 이력현상에 따라 다른 거동을 보이기 때문에 건조과정과 습윤과정이 고려되어야 한다. 보편적으로 단계적 가압식을 이용하여 함수특성 곡선을 획득하지만, 함수특성 곡선의 건조과정과 습윤과정을 모두 측정하기 위해서는 오랜 시간 소요된다는 단점이 있다. 연속 가압시험법은 이러한 단점이 개선되었으며, 기존의 시험 방법보다 측정시간이 크게 단축되는 결과가 나타났다. 하지만, 새롭게 제안된 연속 가압시험법의 결괏값에 대한 검증이 부족한 상황이다. 이에 본 연구에서는 연속 가압방법으로 획득한 함수특성 곡선을 기존의 시험법인 단계 가압방법과 증발방법의 결과와 비교하였다. 비교 결과, 서로 다른 시험법으로 획득한 함수특성 곡선과 차이가 거의 존재하지 않았으며, 측정시간이 크게 단축되는 결과를 보였다. 따라서, 연속 가압방법을 통하여 다양한 조건에서의 함수특성 곡선을 빠르고 정확하게 획득할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권7호
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• pp.125-133
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• 2009

하수를 정화하는 과정에서 발생하는 슬러지는 과거 주로 매립되어 왔으나, 2003년 유기성 슬러지의 매립금지라는 폐기물 관리법이 개정됨에 따라 최근에는 주로 해양투기 되어왔다. 그러나 '런던협약 96의정서'에 의해 2011년부터 해양투기도 금지될 예정이어서, 세계 각국은 슬러지의 다양한 처리방법에 대해 노력하고 있다. 우리나라도 예외 없이, 하수슬러지의 합리적인 처리방법을 찾기 위해 현재 많은 전문가들이 노력하고 있으며, 그중 하나가 재생 에너지화이다. 슬러지의 재생 에너지화의 성패는 친환경적이고 경제적인 건조방법에 달려 있다 해도 과언이 아니다. 따라서 본 연구에서는 영동군에서 발생하고 있는 하수슬러지를 재생에너지화하기 위해, 슬러지의 화학적 특성을 분석하여 에너지화 가능성을 검토하고, 마이크로파를 물과 슬러지에 각각 조사하여 슬러지의 건조 특성과 효율성 등을 분석하였다. 그 결과, 영동군하수 슬러지는 중금속 성분이 매우 적고 열량이 3,370kcal/kg 이상으로 재생에너지화하기에 적당함을 확인하였다. 또한, 마이크로파에 의한 슬러지 건조 특성을 분석한 결과, 슬러지 중량 대비 시간의 곡선은 투입 슬러지 량에 관계없이 늘어진 S자 형태의 거동특성을 보임은 물론 그 기울기가 일정함을 확인하였다. 또한, S 곡선을 변곡점 기준으로 세 영역으로 나눌 경우 두 번째 영역에서 건조가 가장 많이 일정하게 발생하며, 전체 건조량의 약 80% 이상임도 확인하였다. 본 결과는 향후 마이크로파를 이용한 full-scale 건조공정에서 투입 슬러지 대비 슬러지 건조량을 예측하는데 적용할 수 있다. 또한 본 실험 결과에 의하면, 마이크로파에 의한 건조능력이 약1.0kg/kW 이상을 보이고 있어 경제성도 갖고 있음을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제28권1호
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• pp.25-34
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• 2018

본 연구에서는 산성토를 대상으로 물리적 특성과 불포화 특성을 조사 및 분석하였다. 부산 일광광산 주변의 산성토를 대상으로 물리적 특성을 조사한 결과 건조단위중량이 $1.246t/m^3$이며, 통일분류법(USCS)상 실트질 모래(SM)에 해당된다. 자동 흙-함수특성곡선(SWCC) 측정장치를 이용하여 건조 및 습윤과정에 대한 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정하였다. 그리고 계수예측방법 가운데 가장 널리 활용되고 있는 van Genuchten (1980) 모델을 적용하여 건조 및 습윤과정에 따른 산성토의 불포화 투수계수함수(HCF)를 산정하였다. 산성토의 불포화 투수계수함수(HCF)는 건조과정의 경우 모관흡수력이 증가함에 따라 지속적으로 감소하지만 습윤과정의 경우 모관흡수력이 낮은 수준에서 상대적으로 작게 감소하고, 수분함입치 직전에 크게 감소함을 알 수 있다. 한편, 건조 및 습윤과정에서의 흙-함수특성곡선과 불포화 투수계수함수는 모두 이력현상이 발생되었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제17권1호
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• pp.29-36
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• 2019

원자력발전소를 운영하게 되면 사용후핵연료와 같은 고준위방사성폐기물이 필연적으로 발생한다. 이러한 고준위방사성폐기물을 처분하기 위해 심층처분방식이 가장 적합한 대안으로 알려져 있으며 고준위방사성폐기물은 공학적방벽과 천연방벽에 둘러 쌓여 지하 500~1,000 m 깊이의 심지층에 처분된다. 이 중 압축 벤토나이트 완충재는 공학적방벽의 가장 중요한 구성요소이다. 완충재는 처분용기와 자연 암반 사이에 위치해 있기에 주변 지하수 흐름으로부터 처분용기를 보호하고 처분 용기로부터 핵종이 유출되는 것을 저지하는 역할을 한다. 주변 지하수 흐름으로 인한 완충재의 불포화 함수특성 규명은 전체 공학적방벽의 성능을 평가하는데 있어 매우 중요하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 실내 시험을 수행하여 국내 압축 벤토나이트 완충재의 건조밀도, 구속조건 여부, 그리고 건조 및 포화 이력에 따른 압축 벤토나이트 완충재의 함수특성곡선을 도출하여 분석하였다. 구속 조건하에서 건조밀도에 따른 함수특성곡선은 큰 차이를 보이지 않았다. 또한 비구속 조건이 구속 조건에 비해 보다 큰 수분흡입력을 나타냈으며, 아울러 포화 과정보다 건조 과정에서 보다 큰 수분흡인력이 측정되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제40권1호
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• pp.47-54
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• 2024

기존의 사면안정해석은 포화토 이론에 기반하여 비탈면 안정성에 대한 평가가 진행되었다. 그러나 자연 지반은 기후에 따라 함수 특성이 변화하기 때문에 포화토 이론은 한계가 있어 불포화토의 특성을 고려한 안정해석 연구가 필요하다. 또한, 실제 불포화토 지반은 호우로 인해 모관흡수력이 감소하여 사면 안정성의 저감을 유발하기 때문에 이에 대한 공학적 특성을 평가하는 것이 중요한 실정이다. 본 연구에서는 국내 산지에 내포된 화강풍화토를 활용하여 세립분 함량을 0%, 10%, 20%, 30%로 구분한 4가지 시료를 통해 흙-함수 특성 시험을 수행하였으며, 특히 건조과정뿐만 아니라 실제 사면에서 호우로 인한 안정성 평가를 고려하기 위해 함수비를 증가시키는 습윤과정을 진행하였다. 또한, 다양한 이론식을 적용하여 실험에 가장 일치하는 이론식인 van Genuchten(1980) 모델을 활용하였으며, 건조과정과 습윤과정에 대한 화강풍화토의 세립분에 따른 파라미터를 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.55-64
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• 2003

흙의 건조현상은 기상조건에 지배받는 evaporativity와 지반의 물 전달 능력에 지배받는 evaporability의 영향을 받는다. 지표면증발은 점토로 매립된 지반에서 건설장비의 주행성을 확보하기 위해서는 필요불가결한 요소이다. 본 논문에서는 준설 점토 지반에서의 증발현상을 규명할 수 있는 모델을 제시하였다. 이 모델은 포화토 및 불포화토에서의 수분과 물의 이동 및 열전달에 대한 식으로 구성되어 있다. 흙수분 특성곡선을 구하기 위하여 압력판추출시험(pressure plate extractor test)과 데시케이터실험이 수행되었으며 일차원 증발현상을 규명하기 위하여 컬럼증발실험을 수행하였다. 체적이 변하는 흙에서의 물, 증기 및 열전달 비선형 미분방정식을 풀기 위하여 유한차분프로그램을 개발하였으며 실험결과와 이론해를 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.2369-2379
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• 2013

불포화 조건에서 흙의 초기 밀도에 따라 흙-함수특성곡선이 변화시키게 되며, 이로 인하여 불포화 조건에서 투수특성도 변화하게 된다. 이에 대한 영향을 고찰하기 위하여 상대밀도 40%, 60% 및 75%의 주문진 표준사에 대한 건조 및 습윤과정에서의 흙-함수특성곡선(SWCC)과 불포화 투수계수함수를 산정하였다. van Genuchten (1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정한 결과 공기유입값과 관계된 계수 ${\alpha}$는 습윤과정에서 더 큰 값을 가지며, 변곡점의 경사에 관계된 계수 n과 잔류함수비에 관계된 계수 m은 건조과정에서 더 큰 값을 갖는다. 그리고 상대밀도가 증가할수록 공기함입치는 증가하지만 수분함입치는 감소하며, 동일한 상대밀도에서 공기함입치는 수분함입치보다 크게 발생된다. 한편, 계수추정방법 가운데 하나인 van Genuchten (1980)의 방법을 적용하여 불포화 투수계수함수를 산정한 결과 불포화 투수계수는 포화시 투수계수로 일정하게 유지되다가 공기함입치 혹은 수분함입치 직전에 급격하게 감소하는 것으로 나타났다. 건조과정에서의 포화투수계수는 습윤과정에서의 포화투수계수보다 크게 나타나며, 상대밀도가 증가함에 따라 건조 및 습윤과정에서의 포화투수계수는 감소한다. 실험결과에 의하면 주문진 표준사의 초기 간극비에 따라 흙-함수특성곡선(SWCC)에서의 공기함입치(AEV)는 감소하고 포화투수계수는 증가하므로, 흙-함수특성곡선(SWCC)과 불포화 투수계수함수(HCF)는 초기 간극비에 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.15-25
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• 2023

최근 집중 강우의 증가로 인한 사면 붕괴가 증가하고 있으며, 대규모 사면 붕괴가 빈번하게 발생하고 있다. 사면 붕괴로 인한 인명 및 재산 피해를 최소화하기 위해서 사면 경보 시스템에 사면 계측이 활용되고 있다. 사면 계측은 특정 지점에서 대한 결과를 측정하기 때문에 전반적인 사면의 거동을 파악하기 어려우므로 수치 해석을 함께 수행되어야 한다. 강우 침투시 사면의 거동을 파악하기 위해서 강우 뿐만 아니라 증발산이 고려되고 있으며, 불포화 함수 특성 곡선의 건조 과정을 적용하여 수치해석이 진행 되고 있다. 하지만, 불포화 함수 특성 곡선의 이력 현상은 수치해석 결과에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 증발산 산정 방법과 증발산을 경계 조건에 적용하는 방법을 제시하고, 불포화 사면의 현장 계측 결과와 경계 조건과 침투 조건을 고려한 수치해석 결과를 비교하였다. 계측 지점의 흡수력 변화와 상관 계수를 비교하였을 때, 불포화 함수 특성 곡선의 건조과정과 습윤과정에 따라 증발산에 대한 영향이 다르게 나타났다. 또한, 증발산 적용을 통하여 건기와 우기시의 흡수력 변화가 실제 계측 결과와 근접하게 나타나는 것을 통하여 증발산 적용시 불포화 사면의 지표면에서 발생하는 수분 이동을 더 합리적으로 예측할 수 있다고 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권4호
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• pp.45-51
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• 2012

불포화토를 대상으로 $K_0$ 압밀조건에서 삼축시험을 수행하여 전단강도를 분석하였다. 불포화 삼축압축시험에서는 대구지역에 있는 풍화토 시료를 성형하여 다양한 모관흡수력을 조절하였다. 건조 및 습윤 시 함수특성시험을 수행하여 실험치들을 van Genuchten 곡선으로 모델하였다. 함수특성곡선으로부터 모관흡수력이 유효응력에 기여하는 성분을 평가할 수 있다. 이로부터 유효응력을 산정하였으며 유효응력에 따른 전단강도를 결정하였다. 다양한 모관흡수력에 따른 전단강도는 유효응력으로 기술하였을 때, 유일한 직선으로 나타나며 포화토의 파괴포락선과 일치함을 알 수 있었다.