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용·배수로의 보수재료로서 광물질 섬유보강 프리폼 크리트의 압축강도 특성 평가
조성문 ( Sung-mun Jo ),전상민 ( Sang-min Jeon ),김미솔 ( Mi-sol Kim ),추연재 ( Yeon-jae Choo ),김황희 ( Hwang-he Kim ),오리온 ( Ri-on Oh ),박찬기 ( Chan-gi Park ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-
기존의 용·배수로는 현장타설 콘크리트 및 콘크리트 공장제품을 활용하여 시공한다. 현장타설 공법은 거푸집, 레미콘 믹서와 같은 장비가 필요하며, 거푸집 설치에 따른 소요시간으로 인하여 공사기간이 많이 소요된다. 콘크리트 2차 제품은 제작 후 형상 및 크기의 변경이 불가능하고 블록 간 연결부에서 하자가 발생한다. 최근 국외에서 수로 설치 및 사면 보강공사의 신속한 시공을 위하여 콘크리트 천을 사용하는 프리폼 크리트를 개발하여 용·배수로 및 사면안정공법에 적용하고 있다. 이 기술은 방염 처리된 패브릭과 방수용 PVC층 사이에, 특수 배합된 콘크리트를 넣어 만든 것으로 마치 두툼한 이불과 같은 형상을 하고 있으며, 철근콘크리트 공법이나 숏크리트 공법에 비해 간편하고 균일한 품질을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 이와 같은 특성을 가진 프리폼 크리트의 최적 배합비를 결정하기 위한 압축강도 특성을 평가하였다. 프리폼 크리트의 성능을 평가하기 위하여 본 연구에서는 광물질섬유 및 광물질섬유의 혼입률, 규사의 사용량에 따른 압축강도 시험을 실시하였다. 보수 및 보강 재료로서 초기강도를 확보하기 위하여 시멘트는 초속경시멘트를 사용하였다. 또한 광물질섬유는 프리폼 크리트의 휨강도를 확보하기 위하여 적용하였다. 광물질섬유는 초속경 시멘트 중량에 0.0%, 0.5%, 1.0%, 1.5% 및 2.0%를 적용하였으며, 규사는 6호사를 시멘트와 중량비로 4:6, 5:5 및 6:4를 적용하였다. 시험결과 광물질 섬유의 혼입률이 증가할수록 4시간 및 28일 압축강도가 모두 증가하고 있다. 또한 규사의 사용량에 따른 결과 역시 규사보다는 시멘트 사용량이 증가할수록 압축강도는 증가하였다. 또한 광물질섬유는 월래스토나이트 섬유를 적용하는 것이 세피올나이트 섬유를 적용하는 경우보다 압축강도가 증가하는 결과를 나타냈다. 따라서 세피올나이트 섬유보다는 월래스토나이트 섬유를 적용하는 것이 프리폼 크리트의 압축강도 향상에 효과적이라는 것을 알 수 있었다.
농지범용화를 위한 유공관 암거의 전면 필터층 설치에 따른 투수계수 평가
전상민 ( Sang-min Jeon ),김미솔 ( Mi-sol Kim ),조성문 ( Sung-mun Jo ),추연재 ( Yeon-jae Choo ),유재환 ( Jae-hwan Yoo ),박찬기 ( Chan-gi Park ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-
논에 쌀 대체 작물을 안정적으로 재배 및 생산하기 위해서는 성능과 경제성이 우수한 논 범용화 시스템을 개발하여 적용할 필요가 있다. 본 연구에서는 암거 패색방지를 위한 전면필터 암거 공법의 성능을 평가하였다. 이를 모형 암거시스템을 이용하여 전면필터 종류에 따른 배수 성능 시험을 실시하였다. 시험은 전면필터를 설치한 경우와 설치하지 않은 경우를 투수계수 시험을 실시하여 비교, 분석하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 모형시험용 수조를 제작하였다. 전면필터 방식을 적용한 암거 공법은 스펀지를 전면필터로 적용하고 고로슬래그 골재를 암거주위에 포설하였다. 시험결과 스펀지와 고로슬래그 골재를 전면필터 층으로 설치한 유공관 암거 공법의 투수계수는 3.1×10<sup>-2</sup>cm/sec으로 나타나 전면필터 층이 없는 유공관 암거 공법 (1.9×10<sup>-2</sup>cm/sec)의 투수계수와 비교하여 우수한 성능을 발휘하였다.
프리믹스 타입 패브릭 콘크리트 적정 배합비 도출을 위한 역학적 성능 평가
전상민 ( Sang-min Jeong ),조성문 ( Sung-mun Jo ),이건희 ( Gun-hee Lee ),유재환 ( Jae-hwan Yoo ),차상선 ( Sang-sun Cha ),박찬기 ( Chan-gi Park ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-
본 연구에서 개발하는 프리믹스 타입 패브릭 콘크리트는 초속경 재질로써 콘크리트의 초기강도 발현이 가능하며, 탁월한 유연성을 확보로 기상재해에 따른 취약지역이나 장기간 공용된 수리구조물의 피해 예방 및 신속 대응 복구 지역에 활용할 계획이다. 원천기술 및 생산능력 부재로 인하여 현재 전면 해외기술 의존하고 있으며, 이에 따른 외화 유츌 발생과 동시에 원자재 단가 상승으로 인한 과도한 공사비가 발생하고 있으나 본 연구 개발을 통해 과다한 공사비를 절감할 것으로 기대된다. 본 연구에서는 프리믹스 타입 패브릭 콘크리트 소재의 적정 배합비를 결정하기 위하여 배합설계를 실시하였다. 시멘트와 모래의 비율을 5:5, 6:4 2가지를 비교하였고 광물질 섬유의 치환율을 0, 5, 10, 15, 20% 5가지를 비교하였다. 프리믹스 타입 패브릭 콘크리트 재료 개발 관련하여 시멘트, 규사 비율, 광물질섬유 종류 및 치환율에 따른 배합설계 실시 후 실내실험을 진행하였다. 압축강도 및 휨강도 실험 결과 월래스토나이트 섬유를 적용하는 것이 프리믹스타입 패브릭 콘크리트의 성능 향상에 유리하다는 것을 알 수 있었으며, 목표강도를 만족하는 배합은 C:S=5:5일 경우 월래스토나이트 섬유 첨가량 15%가 효과적이며 C:S=6:4인 경우 월래스토나이트섬유 20%를 적용하여도 목표 10일 압축강도 45MPa를 만족시키는 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 적정 배합비는 시멘트:규사= 5:5, 월래스토 나이트섬유 치환율 15%로 나타났다.
농지범용화를 위한 유공관 암거의 염해환경 노출 후 잔류강도 평가
전상민 ( Sang-min Jeon ),김미솔 ( Mi-sol Kim ),조성문 ( Sung-mun Jo ),추연재 ( Yeon-jae Choo ),유재환 ( Jae-hwan Yoo ),박찬기 ( Chan-gi Park ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-
논에 쌀 대체 작물을 안정적으로 재배 및 생산하기 위해서는 기후 변화에 의한 집중호우, 국지성 호우 등에 대비할 수 있는 논 범용화 시스템을 개발하여 적용할 필요가 있다. 본 연구에서는 경제적이고 효율이 우수한 무굴착 암거 시스템을 농지범용화 시스템에 적용하기 위한 기초 연구로 유공관 암거의 기초성능을 평가하였다. 특히 유공관 암거가 간척지 등에 적용될 경우 염해 등 환경에 노출될 수 있어 이에 대한 장기내구성을 평가하였다. 유공관 암거로는 PVC계의 주름관을 적용하였고 유공관 암거의 내구성능을 평가하기 위하여 본 연구에서는 유공관 암거의 침지시험을 실시하였다. 침지 후 중량변화, 인장시험 및 휨 시험을 실시하였다. 염화환경을 모사하기 위하여 증류수, 염화나트륨 4 % 수용액, 황산 10w/w % 수용액, 황산 10w/w % 수용액, 수산화나트륨 4w/w % 수용액을 제조하였다. 시험은 50일 및 100일 간 노출 후 증량변화율, 잔류인장강도 및 잔류 휨 강도를 측정하였다. 시험결과 중량변화는 모든 환경에서 발생하지 않아 흡수율이 없는 것으로 나타났다. 잔류 인장강도 및 휨 강도 시험 역시 모든 환경에서 약 95% 이상의 잔류 강도를 나타내어 내구성이 우수한 것으로 나타났다.
프리믹스 타입 패브릭 콘크리트의 배합변수에 따른 기본 특성 평가
전상민 ( Sang-min Jeong ),조성문 ( Sung-mun Jo ),이건희 ( Gun-hee Lee ),유재환 ( Jae-hwan Yoo ),차상선 ( Sang-sun Cha ),박찬기 ( Chan-gi Park ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-
본 연구는 기후변화로 인한 집중호우 발생 시 기상재해 취약지역이나 장기간 공용된 수리구조물 등의 피해 예방 및 신속한 복구를 위하여 시간적, 공간적 제약이 최소화 될 수 있고, 거푸집 설치 및 양생 과정 없이 콘크리트 시공이 가능한 시공 기술을 개발하고, 개발된 재료의 효율적인 활용을 위한 현장 적용 기술을 개발하고자 하였다. 본 연구에서는 프리믹스 타입 패브릭 콘크리트의 역학적 성능 및 내구성을 향상시키기 위하여 섬유보강재의 적용을 검토하였다. 프리믹스 타입 패브릭 콘크리트의 특성인 프리믹스 타입 및 섬유의 분산성을 고려하여 광물질 섬유를 적용하는 것을 고려하였다. 광물질 섬유는 월래스토나이트 섬유 및 세피올나이트 섬유를 가지고 적용하였다. 광물질 섬유인 월래스토나이트 섬유 및 세피올나이트 섬유 사용에 따라 압축강도 시험결과 광물질 섬유 사용이 증가할수록 압축강도는 감소하였다. 휨강도 시험결과 월래스토나이트를 사용한 모든 배합에서 10일 목표 휨강도 5MPa를 만족했다. 월래스토나이트 섬유를 사용한 배합은 섬유를 사용하지 않은 배합과 비교하여 휨강도가 증가하는 결과를 보여주었다. 따라서 월래스토나이트 섬유의 적용은 휨강도의 증가에 효과적으로 나타나 프리믹스 타입 패브릭 콘크리트의 성능개선을 위한 재료로 적정한 것으로 나타났다.
밭관개시설물 (관정)의 기후변화 취약성에 미치는 영향 인자 선정 및 평가 절차 연구
이재영 ( Jae-yeong Lee ),조성문 ( Sung-mun Jo ),전상민 ( Sang-min Jeon ),이건희 ( Gun-hee Lee ),차상선 ( Sang-sun Cha ),신형진 ( Hyung-jin Shin ),장용선 ( Young-seon Zang ),박찬기 ( Chan-gi Park ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-
본 연구에서는 밭관개시설물 및 관개용수 취약성 평가를 위하여 평가인자로 밭관개시설물 자체에 긍정적, 부정적 영향을 끼치는 항목들을 선정하였다. 취약성평가 절차는 긍정적 영향 3가지에서 기초자료를 조사하고 표준화 방법을 모든 자료를 동일한 범위를 갖도록 하기 위해 스케일 재조정법을 사용하였다. 또한 부정적 영향 3가지도 같은 절차로 조사하여 긍정적 영향에서 나온 표준화 평균들을 합하고 부정적 영향에서 나온 표준화 평균들도 합하여 취약성평가의 점수화 수식을 활용하여 취약성평가 점수를 도출하였다. 결과는 1∼100점 범위에서 5등급으로 구분하여 취약성 등급을 제시하였다. 본 연구에서 적용한 자료조사항목은 밭관개시설물(관정) 능력 및 효율에 긍정적 영향을 주는 3가지 항목은 강수량, 지하수위, 관정당 양수량이며, 부정적 영향을 주는 3가지 항목은 경지면적, 연속 무강우일수, 민간관정비율 등 총 6가지로 선정하였다. 조사방법 및 출처는 조사기간은 2007년∼2016년 10년간의 자료를 조사하였으며, 조사 출처는 기상자료포털, 한국수자원공사의 지하수수위현황정보, 지하수조사연보, 국가통계포털, 농업가뭄관리시스템, 농업생산기반정비통계연보 등을 이용하였다. 그러나 평가결과 취약성 평가의 신뢰도 향상을 위해서는 조사기간 10년은 다소 짧은 기간 이어서 평가결과의 신뢰도 감소가 우려가 되어 향후 평년값(30년)이상의 기간을 조사하는 것이 필요하다.
충청남도 지역의 관정을 중심으로 한 밭관개시설물의 취약성평가
이재영 ( Jae-yeong Lee ),조성문 ( Sung-mun Jo ),전상민 ( Sang-min Jeon ),유재환 ( Jae-hwan Yoo ),차상선 ( Sang-sun Cha ),신형진 ( Hyung-jin Shin ),장용선 ( Young-seon Zang ),박찬기 ( Chan-gi Park ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-
본 연구에서 가뭄에 대응하고 한정된 농촌용수의 합리적 관리를 위한 관개시설물의 영향 분석 및 취약성 평가 기술을 확보하고 이에 적합한 관개시설물 관리 기술 등을 제시하여 기존의 관개시설물의 효율성 증가시킬 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 밭관개시설물의 영향평가는 최근 심각해져가는 기후변화에 대한 적응대책 또는 정책을 수립하기 위해 지역, 시설 등을 평가하여 기후변화에 영향을 받는 우선순위를 도출하는 것이다. 대상지역선정은 농업가뭄관리시스템(ADMS)의 밭 토양 유효수분현황(2017∼2019년) 분석하여 주의 이하 횟수가 많으며, 수분이 가장 적은 값을 나타낸 지역 중 중부지방 및 남부지방으로 선정하였다. 대상지역은 충청남도 천안시, 예산군, 당진시, 청양군, 충청북도 괴산군, 영동군 등 충청도 지역을 중심으로 선정하여 실시하였다. 취약성평가에 영향을 미치는 긍정적 영향(강수량, 지하수위, 관정당 양수량)과 부정적 영향(경지면적, 연속무강우일수, 민간관정비율)을 구분하여 조사항목을 선정하였고 취약성평가의 점수화 수식을 활용하여 대상지역 취약성평가를 도출하였다. 충남 천안은 31.29점으로 취약성이 보통수준이었으며, 나머지 지역에서는 기초자료 조사에서 밭관개시설물(관정)의 부정적영향을 주는 항목이 월등한 값으로 나타내어 매우취약한 수준이 보였다.
농업수리 구조물의 보수·보강 재료로서 하이브리드 황마/ 유리섬유 섬유보강 폴리머 복합재료의 수분 저항성 평가
김미솔 ( Mi-sol Kim ),전상민 ( Sang-min Jeon ),조성문 ( Sung-mun Jo ),추연재 ( Yeon-jae Choo ),유재환 ( Jae-hwan Yoo ),박찬기 ( Chan-gi Park ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-
본 연구에서는 노후화된 농업수리 콘크리트 구조물의 보수 및 보강 재료로서 하이브리드 황마/유리섬유 보강 폴리머 복합재료의 수분 저항성을 평가하였다. 시험은 알칼리 환경, 산 환경, 염해 환경에 노출 후 인장강도 및 전단강도시험을 실시하였다. 환경을 모사하기 위하여 60℃의 증류수, CaCl<sub>2</sub> 용액, MgSO<sub>4</sub> 용액 및 Na<sub>2</sub>O<sub>4</sub> 용액에 25일 및 50일간 침지 후에 잔류강도를 측정하였다. 시험결과 모든 용액에서 25일간 노출 후에는 잔류강도 80% 이상으로 큰 감소는 나타나지 않았다. 그러나 50일에서는 60% 이하의 잔류강도를 나타내어 장기 노출 시 수분 조건에 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 결과는 황마섬유는 수분에 민감한 천연섬유이다. 따라서 표면에 폴리머 결합재에 결합이 생기면 수분흡수의 가능성이 높아지고 이렇게 되면 황마섬유와 유리섬유, 황마섬유와 폴리머 결합재의 부착계면에 미세균열 등이 발생하여 계면분리가 발생하게 된다. 따라서 인장강도 및 전단강도의 감소가 나타나게 된다. 특히 계면부착에 상대적으로 영향을 받는 전단강도의 감소가 인장강도의 감소가 크게 나타나 수분에 노출은 항마섬유와 유리섬유 및 황마섬유와 폴리머 결합재의 계면에 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.