인산석고 시멘트 혼합토의 공학적.환경적 특성 연구

장동수,연규석,김기성,하선효,김용성,Chang, Dong-Su,Yeon, Kyu-Seok,Kim, Ki-Sung,Ha, Seon-Hyo,Kim, Yong-Seong 한국농공학회 2011 한국농공학회논문집 Vol.53 No.3

This study aimed to investigate the engineering and environmental characteristics of phosphogypsum-cement-soil mixtures composed of phosphogypsum, soil, and a small amount of cement was analysed on the basis of the unconfined compression test, the tensile strength test, the freezing and thawing test, the wetting and drying test, SEM and EDS analysis, XRD analysis and Leaching test. The specimens were manufactured with soil, cement and phosphogypsum. The cement contents was 10 %, and the phosphogypsum contents was 10, 20, 30, and 40 % by the weight of total dry soil. Each specimen was manufactured after curing at constant temperature and humidity room for 3, 7 and 28 days, after which the engineering characteristics of phosphogypsum-cement-soil mixtures were investigated using the unconfined compression test, the tensile strength test, the freezing and thawing test, the wetting and drying test. The basic data were presented for the application of phosphogypsum-cement-soil mixtures as construction materials. To investigate the environmental characteristics, leaching test was performed and the leaching test results were far below than of regulatory requirement of Waste Management Act in Korea. Therefore the results show that phosphogypsum is environmentally safe and can be used as construction materials in environmental aspect.

유용미생물이 혼입된 시멘트-화산재 블록의 강도특성

장동수 ( Dong-su Chang ),김열규 ( Yeol-gyu Kim ),박성용 ( Sung-yong Park ),이충원 ( Chung-won Lee ),김용성 ( Yong-seong Kim ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

2013년 8월 일본 가고시마현의 사쿠라지마 쇼와 화구에서 폭발적인 분화가 발생했다. 폭발로 인해 대량의 화산재가 상공 5,000m까지 치솟았으며, 폭발로 인해 가고시마 시 중심부에 대량의 화산재가 내려, 화산재 처리에 많은 노력을 기울이고 있다. 국내에서도 2002년 백두산 지역의 지표면 팽창현상이 관찰되면서, 백두산의 분화 위험성이 증대되고 있다. 백두산 화산이 폭발하여 남한지역에 쌓이게 되면, 화산재의 처리 및 처분에 따른 막대한 국가적 손실이 유발되므로, 화산재 처리 및 활용방안의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 화산재를 건설재료로 활용하기 위하여 ① 백두산 화산재+시멘트+감수제+유용미생물, ② 한라산 화산재+시멘트+감수제+유용미생물 ③ 다공성의 제올라이트+시멘트+감수제+유용미생물, ④ 자갈+시멘트+감수제+유용미생물 등이 혼합된 4종류 블록의 3일, 7일, 28일 재령의 공시체에 대한 배합비별 휨강도 특성 및 동결융해저항성을 분석하였다. 각 블록에 혼입된 유용미생물은 배합시 사용된 물의 0, 5, 10, 15, 20%로 배합하였으며 유용미생물을 혼입하지 않은 경우 최대의 휨강도를 발현하고 유용미생물 첨가가 많을수록 강도가 저하하는 것으로 나타나, 유용미생물의 첨가는 휨강도 저하에 밀접한 영향을 갖는 것으로 나타났다.

인공신경망 기법을 이용한 도로 건설비용 예측

장동수 ( Dong-su Chang ),허재영 ( Jae-young Her ),박성용 ( Sung-yong Park ),이충원 ( Chung-won Lee ),김용성 ( Yong-seong Kim ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

공사비 예측은 건설공사를 수행하는데 소요되는 비용을 개략적으로 산정하여 계획단계에서의 효율적인 예산수립을 도모하기 위한 것이다. 그러나 현재 국내 발주기관에서 활용하고 있는 도로공사 개략공사비 산정 체계는 단순하게 단위길이 당 단가에 도로의 연장을 곱하는 방식이 사용되고 있는 실정이다. 도로의 건설비용 산정에는 도로의 연장, 폭 및 설계속도 등 많은 인자가 연관되어 있으므로 상기와 같은 방식은 다대한 오차의 가능성을 내포하고 있다. 본 연구에서는 사업초기단계에서 수집할 수 있는 도로 건설관련 데이터들을 토대로 인공신경망 기법을 이용하여 계획단계에서 도로 공사비를 예측 할 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 이를 위하여 다양한 입력변수를 설정하고, 그에 따른 공사비를 출력변수로 설정하여 Matlab의 인공신경망 툴을 이용하여 최적의 모델을 구현하였다. 본 연구를 통해서 얻어진 결과물은 계획단계에서의 도로건설 공사비 예측을 필요로 하는 실무자들에게 좋은 보조적 툴이 될 것으로 기대된다.

인공신경망기법을 이용한 CFRD의 정부침하량 예측

장동수 ( Dong-su Chang ),배수빈 ( Su-been Bae ),임현택 ( Hyun-taek Lim ),박성용 ( Sung-yong Park ),이충원 ( Chung-won Lee ),김용성 ( Yong-seong Kim ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

본 연구에서는 36개 콘크리트 표면차수벽형 석괴댐 (Concrete Faced Rockfill Dam, 이하 ‘CFRD’라 한다)의 계측자료 및 인공신경망기법의 적용을 통해 댐 축조단계에서 얻어지는 계측자료를 이용하여 담수 후 댐의 정부침하량을 예측하는 기법을 개발하였다. 본 연구에 사용한 인공신경망 모델에는 역전파 학습알고리즘(back-propagation learning algorithm)이 적용되었으며, 알고리즘의 검증, 전이함수의 결정, 최적모델의 결정, 정규화, 최적 매개변수의 제안을 거쳐 최적의 모델을 도출하였다. 또한, 인공신경망 모델 설계를 위하여 높이, 내부침하량 등을 입력변수로 설정하고 정부침하량을 출력변수로 설정하였으며, Matlab을 통해 결과를 도출하였다. 이를 검증하기 위한 상대 중요도 평가 방법을 활용한 민감도 분석을 수행한 결과, CFRD의 정부침하량을 산정하는 요소로서 댐 높이가 가장 중요한 인자임을 확인하였다. 기존의 경험식 등에서 댐 높이가 정부침하량 산정의 중요한 인자로 사용되었음에 비추어 볼 때, 본 연구 결과는 신뢰성이 확보된 것으로 판단된다. 즉, 본 연구에서 제안한 CFRD의 정부침하량 예측방법 및 계산절차는 침하량 예측, 여성고결정 등 댐의 설계·시공 및 유지관리를 위한 계측관리 지표로써 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

원심모형실험에 의한 수위상승시 필댐의 간극수압 거동 연구

이충원,장동수,박성용,김기성,김용성,Lee, Chung-Won,Chang, Dong-Su,Park, Sung-Yong,Kim, Ki-Sung,Kim, Yong-Seong 한국농공학회 2013 한국농공학회논문집 Vol.55 No.2

The aim of this study is to examine the behavior of reservoir fill dam with the water level raising by use of the centrifugal model test and the numerical simulation. In this study, LIQCA2D-SF based on the cyclic elasto-plastic constitutive model proposed by Oka et al. (1999) is applied for numerical simulation. In order to investigate the displacements and the pore water pressures in the fill dam due to the water level raising velocity, three model tests in centrifugal field of 50g for fill dams were conducted. A comparison between the test result and the simulation result has provided the influence on the displacement and the pore water pressure of the fill dam with increasing up of the water level.

수위상승속도에 따른 저수지 제체의 거동특성 연구

이충원,장동수,박성용,김용성,Lee,Chung-Won,Chang,Dong-Su,Park,Sung-Yong,Kim,Yong-Seong 한국방재학회 2014 한국방재학회논문집 Vol.14 No.1

저수지 제체의 안정성 연구에 있어 원심모형실험은 널리 이용되어 왔으나, 현재까지 수위상승속도를 고려한 제체의 안정성 연구에 대한 사례는 미진한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 수위상승속도에 따른 저수지 제체의 거동을 고찰하기 위하여 현장응력상태 및 수위상승과정을 재현한 원심모형실험과 침투-변형의 연성(coupling)을 고려한 수치해석을 수행하였다. 그 결과, 수위상승속도의 증가는 제체의 변위 및 간극수압의 급격한 증가요인이 되어 제체의 안정성을 저하시킬 가능성이 있음을 확인하였다. 따라서, 호우 등에 의해 급격히 수위가 증가하는 경우에는 제체의 변위와 간극수압 등의 실시간 모니터링을 통하여 저수지 제체의 안정성이 유지되도록 하여야 한다. Centrifugal model testing has been widely used to study the stability of levees. However, there have been a limited number of physical studies on levees considering velocity of increasing water levels. In this study, to investigate the behavior of reservoir levees with different velocities of increasing water levels, centrifugal model tests and seepage-deformation coupled analyses were conducted. The results from the centrifugal model test and the numerical analysis demonstrate that increasing water velocities induces dramatic increases in the displacement and pore water pressure, so that the levee stability is possibly degraded. Hence, real-time monitoring of the displacement and the pore water pressure of a levee is important to ensure the levee stability.

유용미생물을 적용한 화산재 블록의 강도 및 수질정화 특성

이충원,장동수,박성용,최중대,김용성,Lee, Chung-Won,Chang, Dong-Su,Park, Sung-Yong,Choi, Joong-Dae,Kim, Yong-Seong 한국농공학회 2013 한국농공학회논문집 Vol.55 No.2

The aim of this study is to investigate strength and water purification characteristics of effective microorganism-applied volcanic ash block using flexural strength test and water quality analysis. The specimens were prepared with volcanic ash from Mt. Baekdusan and Mt. Hallasan, and cement as the ratios of 3.5:1, 4.0:1, 4.5:1, 5.0:1 with and without metakaolin. Flexural strength degraded with increasing of the amount of volcanic ash, and increased with addition of metakaolin as a binder. Based on these results, the optimal ratio for fabricating volcanic ash-cement mixture block is determined as 3.5:1 with metakaolin. Furthermore, from water quality analysis on contaminated water, removal ability of effective microorganism-applied volcanic ash-cement mixture block and caged volcanic ash block against T-N, T-P and SS was highly evaluated because of adsorption due to the large specific surface area of volcanic ash. Hence, volcanic ash-cement mixture block and caged volcanic ash block possibly contribute to water purification.

원심모형실험을 이용한 증고 저수지 제체의 안정성 평가

이충원,김용성,장동수,박성용,Lee. Chung-Won,Kim. Yong-Seong,Chang. Dong-Su,Park. Sung-Yong 한국방재학회 2014 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.1

우리나라 저수지의 과반수 이상은 축조된지 60년 이상이 경과된 노후 저수지로, 경시적 열화에 의한 내구성 감소 및 붕괴 위험 증가, 퇴적토사 축적에 따른 유효저수량 감소 등 안전 및 기능상의 문제점을 내포하고 있다. 이와 같은 상황에서, 범지구적 이상기후 현상에 의한 집중호우의 빈도가 증가하고 있어 노후 저수지의 재개발이 시급한 실정이다. 저수지의 증고는 이와 같이 재해에 취약한 노후 저수지를 보수하는 유효한 방법이며, 저수량을 제고하여 수자원 확보 및 풍수해 대비능력 강화효과를 기대할 수 있다. 본 연구는 현장응력상태 및 월류를 재현한 원심모형실험을 통하여 증고 및 비증고 제체의 안정성을 평가하였다. 그 결과, 비증고 제체의 월류 발생시 하류측에 대규모의 파괴가 발생하는 반면, 동일 수위에서 증고 제체는 안정성을 확보함을 알 수 있었다. 따라서, 기후변화 대처 및 저수량 증대를 도모하기 위해 증고를 통한 노후 저수지의 재개발이 필요한 것으로 판단된다.

노후저수지의 동적거동 특성에 관한 수치해석적 연구

박성용(Park, Sung-Yong),장동수( Chang, Dong-Su),정민수(Jung, Min-Su),이영학(Lee, Young-Hak),이충원(Lee, Chung-Won) 한국방재학회 2017 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2017 No.-

사면경사에 따른 Geo-Net 보강 식생블록의 함수 특성

김용성 ( Yong-seong Kim ),장동수 ( Dong-su Chang ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

최근 환경문제가 크게 대두되면서 건설분야에서도 친환경 건설재료 및 시공법에 대한 개발이 요구되고 있으며, 특히 호안 및 사면 등에 녹화공법 적용으로 자연친화적이면서 동ㆍ식물의 서식처 제공 등 생태 및 환경보호가 가능한 시공이 많이 이루어지고 있다. 일반적으로 식생호안블록 등 식생공법의 취약점은 하절기의 고온 건조한 기상조건으로 인하여 식물이 고사하는 단점이 있으며 이로 인해 식생공법을 적용한 현장에서는 여름철의 고온이 지속되는 기간이 되면 식생블록의 고사를 막기 위한 수분 공급 등 별도의 유지관리 비용을 감수해야 한다. 본 연구는 여름철 식생공법을 적용한 현장에서 식생의 고사를 막을 수 있는 방안을 개발하기 위한 사전 연구로서 토사, 조립재 및 시멘트로 구성되는 CSG재료를 혼합 및 다짐 축조하고 식생을 적용한 후 지오네트로 보강한 사면을 축조하여 사면 경사별 함수 특성을 고찰하였다. 사면경사는 30°, 45°, 60° 등 3 case로 하였고 지오네트는 토목섬유로서 NP110(V) 및 NP420(V) 등 2종류를 적용하였다. 본 연구를 위해 조성된 시험 사면은 무보강 CSG 사면 3 case, 지오네트 보강 CSG 사면 6 case, 무보강 다공성 콘크리트 사면 3 case 등 총 12 case에 대하여 시험을 수행하였다. 본 연구를 통하여 지오네트로 보강된 식생 블록은 고온 건조한 기상조건에서도 수분 공급이 사면을 따라 원활하게 공급되었으며 무보강 사면에 비하여 탁월한 효과를 발휘하여 현장에서도 식생호안공법의 하나로서 Geo-Net 보강 식생블록을 적용할 수 있음을 확인하였다.