행성 시료 채취 기술의 연구 동향과 공학적 접근법

유병현,Ryu, Byunghyun 한국지반환경공학회 2022 한국지반환경공학회논문집 Vol.23 No.7

Planetary geotechnical investigation in charge of drilling and soil sampling is of a great importance in providing extraterrestrial geotechnical information. Extraterrestrial subsurface investigation, which includes drilling, soil sampling, and sample transportation, will be loaded in a lander or a rover. Scientists from all over the world are interested in the design and development of a drilling system with various functions due to potential applications in planetary surface exploration mission. However, it is difficult to build a fully functional drilling system in extreme environment conditions. This paper presents engineering considerations for the design and development of soil sampling including drilling and performance verification in extreme environment conditions in detail.

영상정보 기반 지하매설관 정밀 위치조사 기술 소개

유병현(Byunghyun Ryu),천장우(Jangwoo Cheon),이철희(Chulhee Lee),이임평(Impyeong Lee),이장근(Jangguen Lee),강재모(Jaemo Kang) 한국지반환경공학회 2021 한국지반환경공학회논문집 Vol.22 No.12

지하에 묻혀 있는 상・하수도관, 전력시설, 가스관, 통신시설 등의 시설물들은 국민생활에 필수적인 도시기반시설이다. 이러한 시설물들의 위치 정보가 상당히 누락되어 있으며, 시설물들의 종류가 다양하고 좁은 공간에 집중적으로 매설되어 있어 3차원적으로 매우 복잡하게 얽혀있다. 4차 산업혁명과 더불어 지하 매설관의 정확한 위치정보와 속성정보들을 3차원적으로 시각화하여 전달하는 것이 요구되며, 여기에는 정확한 D/B 구축이 선행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 지하매설관의 3차원 시각화를 위한 D/B 구축을 정확하고 경제적이며 현장 적용이 가능한 기법을 소개하고자 한다. Underground lifelines such as water supply/sewer pipe, power cable and gas pipe are indispensable facilities to the life of urban society. These lifelines have been constructed long time ago and buried positioning information is not precisely recorded. Moreover, they have been concentrated on the narrow area and are complicatedly entangled in 3-dimension. In the fourth industrial revolution, a 3-dimensional visualization for underground lifelines is strongly required, and a database (D/B) with precise positioning information should be preceded. In this study, image processing technology for precise positioning of underground buried lifelines is introduced, which is able to build the database more accurately, efficiently and practically.

달에서 인류 활동을 위한 달 현지자원활용(In-Situ Resources Utilization) 기술

류근우(Geunu Ryu),유병현(Byunghyun Ryu) 한국지반환경공학회 2022 한국지반환경공학회논문집 Vol.23 No.12

산업화가 시작된 후 인류는 더 많은 자원을 필요로 하고 소비하며, 현재 자원 고갈은 지구의 심각한 문제이다. 그러나 우주에는 무한한 자원이 존재한다. 특히 달은 지구와 가장 가까운 행성으로 미래 인류에게 필요한 헬륨-3, 희토류 등 많은 자원을 보유하고 있다. 이러한 자원을 채굴하기 위해서는 인류가 달에 상주할 필요가 있다. 그리고 달에 거주하는 인류는 식량, 건축, 산업 자재 등 많은 자원이 필요하다. 그러나 이러한 자원을 지구에서 달까지 운반하려면 천문학적인 비용이 소모되므로 현지에서 자원을 조달하여 인류의 활동을 지원하는 연구가 진행되고 있다. 이를 ISRU(In-Situ Resources Utilization)라고 하며, 이는 우주개발에 필수적이다. 본 논문에서는 ISRU이 필수적인 이유와 그 기술현황을 소개하고 향후 연구과제에 대해 서술하였다. After industrialization has been started, mankind needs and consumes more resources. Now, the resources depletion is a serious problem in the Earth. However, there are infinite resources in the Space. Especially, the Moon is the closest planet and has much resources, including Helium-3 and rare earths, which are needed to human being in the future. Humanity needs to reside on the moon to harvest these resources. For the resident, much resources, such as food, construction, and industrial materials, are needed. However, to transport these resources to the Moon from the Earth, an astronomical cost should be consumed. Thus, research is underway to support human activities by procuring resources locally. This is called In-Situ Resources Utilization (ISRU), which is the essential technology for the space development. In this paper, the reason why ISRU is essential and the its status are introduced and future research projects will be explained.

그라우팅 주입성능 실내실험 장비 개발 및 신뢰도 평가

진현우(Hyunwoo Jin),유병현(Byunghyun Ryu),이장근(Jangguen Lee) 한국지반환경공학회 2016 한국지반환경공학회논문집 Vol.17 No.10

국내 그라우팅은 주로 물과 유사한 점도를 가진 재료를 이용하여 시공되고 있다. 하지만 최근에는 지하공간 및 해저공간개발이 활발해짐에 따라 미세균열 보강을 위한 고점도의 그라우팅 재료와 고압의 주입압력을 사용하는 그라우팅 시공이 증가하는 추세이다. 따라서 균열 폭, 그라우팅 재료의 점도, 주입압력을 고려하여 그라우팅 재료의 주입성능을 평가할 수 있는 실내실험 기준이 마련되어야 한다. 본 논문에서는 그라우팅 재료가 주입되는 방식인 방사형 흐름과 선형 흐름에 관한 메커니즘을 이론적으로 정리하고, 각각의 흐름을 모사할 수 있는 실내실험 장비를 소개하고 있다. 방사형 흐름은 원형의 아크릴판으로 제작하여 그라우팅 재료가 중심에서 방사형으로 퍼져나가도록 모사하였고, 선형 흐름은 평행한 스테인리스 철판으로 제작하여 그라우팅 재료가 한쪽방향으로 주입되도록 그라우팅 재료의 주입 메커니즘을 모사하였다. 실내실험 장비는 상판과 하판으로 구성되어 있으며, 이 사이에 다양한 두께의 공업용 필름을 설치하여 현장에서 발생하는 다양한 균열 폭을 모사하였다. 본 연구에서 사용된 주입재료는 재료적 특성인 점도를 고정하기 위해 상온(20℃)에서 1cP로 알려진 물을 사용하여 실내실험 장비의 성능테스트를 수행하였으며, 이 결과를 바탕으로 최적의 그라우팅 재료 주입성능 평가 기법을 소개하고자 한다. Grout is generally operated with low viscous material similar to water, but grout for micro crack with high viscous materials and high injection pressure is gradually increased under the development of underground and subsea space. In order to estimate grouting injection performance considering crack width, viscosity of grouting materials, and injection pressure, there should be a reliable standard laboratory testing method. In this paper, theoretical injection mechanisms of grouting materials are presented as radial and linear flows, and laboratory testing apparatus are introduced to simulate each flow case. Radial flow is simulated by using acrylic disk plates which are able to spread grouting material radially from the center of the disk plates, and linear flow is simulated by using stainless parallel plane plates which are able to spread grouting material linearly. Apparatus are consist of upper and lower plates and industrial films with different thickness are placed between plates in order to simulate various crack widths. Laboratory verification tests with these apparatus were conducted with tap water (1cP at 20℃) as an injection material. Through the laboratory testing results, the best laboratory testing method is recommended in order to estimate grouting injection performance.

동상민감성 판정 기준 신뢰성에 관한 연구

진현우(Hyunwoo Jin),유병현(Byunghyun Ryu),이장근(Jangguen Lee) 한국지반환경공학회 2017 한국지반환경공학회논문집 Vol.18 No.12

구조물은 영하의 온도가 유지되는 겨울철에 동상으로 인해 크고 작은 피해가 발생한다. 동상은 동토지반의 가장 대표적인 공학적 특성으로 다양한 동상민감성 판정법이 존재한다. 동상민감성 판정법은 크게 3가지로 분류할 수 있다. 첫 번째 동상민감성은 입도분포를 이용하여 결정된다. 많은 국가들이 지반의 입도분포를 이용해 비교적 간편한 동상민감성 판정법을 현장에 적용하고 있다. 그러나 본 논문에서 몇 가지 시료의 입도분포를 이용해 동상민감성 판정 기준에 적용한 결과에 따르면 입도분포로 토질의 동상민감성을 판정하기에는 다소 무리가 있다. 두 번째로는 동상시험에 의한 동상민감성 판정법이다. 새롭게 개발된 온도제어형 삼축셀을 이용한 동상 실내시험을 통해 동상민감성 기준 신뢰성을 분석하였다. 새롭게 개발된 장비와 시험방법은 기존에 제시하고 있는 동상민감성 판정 기준을 충족하는 것으로 판단되었다. 세 번째로는 복합적인 동상민감성 판정법으로 흙의 입도분포, 분류, 그리고 동상시험을 고려한 복합적인 동상민감성 판정 기준 그래프를 제시하고 있다. 본 논문에서 몇 가지 시료에 대해 복합적인 동상민감성 판정 기준에 적용한 결과 다양한 토질에 대한 추가적인 데이터를 바탕으로 복합적인 동상민감성 판정 그래프를 보완해야 할 것으로 판단되었다. Structural instability and damage are caused by frost heave during the winter when atmospheric temperature maintains below 0℃. Frost heave is the most representative engineering characteristics of frozen ground and there are various frost susceptibility criteria. Frost susceptibility criteria can be roughly divided into three categories. First, frost susceptibility is determined from particle size distribution, which is practically useful and many countries are adopting. In this paper, several particle size distributions (PSDs) are applied to the frost susceptibility criteria but PSD seems to be not enough to determine whether soils are frost susceptible. Second, it is judged from laboratory frost heave testing results. Laboratory frost heave tests were performed with newly developed thermal controlled triaxial cell and the reliability of frost susceptibility criteria is evaluated. New testing apparatus and method are suitable to meet the existing frost susceptibility criteria. Third, it is compositive frost susceptibility criteria envelope including the particle size distribution, soil classification, and frost heave test. The compositive frost susceptibility criteria envelope should be supplemented based on additional data on various soil types.