농가 지도형 및 보급형 비닐하우스 기초부 토질 특성

임성윤 ( Seongyoon Lim ),유석철 ( Seokcheol Yu ),김유용 ( Yuyong Kim ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-

2022년 현재 농가지도형 및 보급형 비닐하우스의 보급률은 약 54%를 차지하고 있다. 농가지도형 및 보급형 비닐하우스는 풍속 26m/s, 적설심 22cm로 설계가 되어는 구조체이다. 그러나 2007년부터 만들어진 원예특작시설 내재해형 비닐하우스의 경우 풍속 40m/s이상, 적설심 40cm이상의 설계하중을 적용하여 설계가 된 것이다. 따라서 농가지도형 및 보급형 비닐하우스는 최근 이상기후로 인한 강풍 및 폭설에 취약한 구조로 되어있다. 따라서 본 연구에서는 강풍에 의해 농가지도형 및 보급형 비닐하우스의 기초부 뽑힘 현상의 원인을 분석하기 위하여 32 지역을 선정하였으며, 기초부 토양의 종류 및 그 특성을 분석하였다. 분석 결과 기초부 토질은 약 44%로가 SM, 19%가 SC, 19%가 ML, 12%가 CL 그리고 6%가 기타의 토질로 나타났다.

횡하중을 받는 파이프 줄기초의 변형 특성

임성윤 ( Seongyoon Lim ),김유용 ( Yuyong Kim ),유석철 ( Seokcheol Yu ),김석진 ( Seokjin Kim ),임재삼 ( Jaesam Lim ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

강풍 발생시, 온실은 기초부의 침하 및 인발저항력 부족으로 인해 피해가 발생하며 이는 흙의 종류에 따라 크게 영향을 받는다. 따라서 지반조건(흙의 종류)별 온실기초의 설계기준이 없어 합리적이고 경제적인 지반보강 및 기초설계가 수행되지 못하므로 이에 대한 연구가 필요하다. 또한 흙의 종류에 따라 물의 보유력에 차이가 많고, 흙 내부 물의 보유력은 온실 구조재의 강도 변화에 가장 큰 영향을 준다. 따라서 본 연구에서는 강풍 발생 시 비닐하우스 측면이 전도되는 현상을 모사하기 위하여 파이프 줄기초를 종류가 다른 흙 3종류(통일분류법상 ML, SM, SC)에 대하여 모형토조를 이용하여 횡하중을 가하여 실험을 실시하였다. 파이프 줄기초의 매입깊이는 30cm, 40cm, 50cm로 하였으며, 횡하중은 속도5mm/min으로 진행하였다. 지반의 다짐도를 65%로 다진 후 횡방향을 하중의 가하여 파이프 줄기초의 매입깊이에 따른 서까래의 변형 특성에 대한 결과는 다음과 같다. 1. ML, SM, SC에 대한 수평저항력은 매입깊이가 증가할수록 증가하는 경향을 보이는 것으로 나타났다. 2. 동일한 풍하중에 대한 줄기초의 변위는 SC > ML > SM의 순으로 나타남 3. 매입깊이 30㎝에서는 토질별 수평저항력의 차이가 미소한 것으로 나타났지만, 매입깊이가 증가할수록 차이가 크게 발생하는 것으로 나타났다. 4. 측면 풍속에 의한 인발저항력의 경우 SM > ML > SC의 순으로 나타고 있으며, 흙의 특성상 비교적 점토가 적은 SC보다는 SM에서 수평저항력이 더 큰 것으로 나타났다.

농가 지도형 및 보급형 비닐하우스 구조 취약점 분석

임성윤 ( Seongyoon Lim ),어재원 ( Jaewon Eu ) 한국농공학회 2021 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2021 No.-

비닐하우스 기초 토양의 다짐률 변화에 따른 전단강도 특성

임성윤 ( Lim Seongyoon ),허기석 ( Heo Giseok ),곽동엽 ( Kwak Dongyoup ) 한국농공학회 2021 한국농공학회논문집 Vol.63 No.6

Greenhouses have been damaged due to the uplift pressure from strong wind, for which rebar piles are often installed near the greenhouse to resist the pressure. For the effective design of rebar piles, it is necessary to access the shear strength of soil on which the greenhouse is constructed. This study experimentally evaluates the shear strength of the soil beneath the greenhouse. Four soil samples were collected from four agricultural sites, and prepared for testing with 75, 80, 85, and 90% compaction rates. One-dimensional unconfined compression test (UC), consolidated-undrained triaxial test (CU), and resonant column test (RC) were performed for the evaluation of shear strength and shear modulus. Generally, the higher shear strength and modulus were observed with the higher compaction rates. In particular, the UC shear strength increases with the increase of #200 sieve passing rate. Resulting from the CU test, the sample with the most of coarse soil had the highest friction angle, but the variation is small among samples. Resulting from the CU and RC tests, the ratio of maximum shear modulus with the major principle stress at failure was the higher at the finer soil. The ratio was two to three times greater than the ratio from the standard sand. This indicates that the shear strength is lower for the fine soil than the coarse soil at the same shear modulus. The results of this study will be a useful resource for the estimation of the pull-out strength of the rebar pile against the uplift pressure.

단동비닐하우스 줄기초 인발저항력 평가를 위한 기초 시험

임성윤 ( Seongyoon Lim ),유석철 ( Seokcheol Yoo ),김석진 ( Seokjin Kim ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

호우에 의한 피해는 온실 구조에 영향을 주기보다는 시설내부에서 자라고 있는 작물에 크게 영향을 준다. 그렇지만 호우와 강풍이 함께 농업시설에 영향을 줄 경우에는 피해가 크게 발생한다. 호우에 의해 지반이 침수된 상태에서는 온실 구조를 지지하는 토양이 무른 상태가 되어 기초가 강풍에 쉽게 인발되거나 전도되어 피해가 발생하기 쉽다(RDA, 2007). 온실기초 설계 시에 콘크리트 독립기초의 인발저항력에 대한 안정성 검토는 Kim et al. (2000)이 제시한 이론식을 일반적으로 사용한다. Yu et al. (2012)은 설계한 연동형 온실의 기초에 대하여 기존의 이론식을 적용하여 인발저항력에 대한 기초의 안정성을 검토하였다. 그러나 현재까지 온실기초의 인발저항력에 대한 연구는 상대적으로 규모가 매우 작은 단동형 파이프 온실의 매입형 파이프 기초나 실내실험을 통한 민말뚝기초에 관한 것이 대부분이다(Kim 등, 1994, 1995; Yoon 등, 2001). 인발저항에 취약한 단동비닐하우스 줄기초에 대한 적정 매입깊이 및 서까래의 간격 등에 대한 명확한 기준이 온실기초의 내재해형 규격에 미비한 실정이다. 현장실험 및 실내 모형 토조 시험이 안정적인 시설영농이 가능한 온실기초의 내재해형 규격 마련과 기존 이론식의 검증을 위한 기초자료를 마련하기 위해 실시되었다. 현장 시험은 간척지에서 매입 깊이 및 서까래 간격을 조절하여 실시되었으며, 실내시험은 흙을 3종류로 하고 줄기초의 매입깊이를 조절하여 수행되었다. 시험 결과, 동일한 서까래 간격에서 매입깊이가 깊을수록 인발저항력은 증가하며 서까래 간격이 증가할수록 인발저항력은 감소하는 것으로 나타났다. 동일한 매입깊이에서 서까래 간격이 증가할수록 인발저항력은 감소하였으며, 매입깊이가 증가할수록 인발저항력은 증가하는 것으로 나타났다. 실내 모형 토조 시험결과, 인발저항력은 SC(점토질모래), SM(모래질), ML(실트질 점토)순으로 크게 나타났으며, 매입깊이가 깊을수록 인발저항력은 크게 나타났다.

단동비닐하우스 파이프 줄기초 현장 인발저항력 특성

임성윤 ( Seongyoon Lim ),김유용 ( Yuyong Kim ),유석철 ( Seokchul Yu ),김석진 ( Seokjin Kim ),임재삼 ( Jaesam Lim ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

비닐하우스에 대한 내재해형 규격에서는 비닐하우스 결속조리개에 대한 강도실험 방법과 구조용 재료와 설계강도(적설심, 풍속)만을 규정하고만 있다. 하지만, 비닐하우스의 피해현상 및 원인으로는 고속의 강풍 기류로 인한 압력차로 하우수를 들어올리는 양력이 발생하여 기초 뽑힘현상으로 골조 전체 피해를 유발하는 상황이다. 원예특작시설 내재해형 규격은 상부구조물을 중심으로 제시되고 있으며, 강풍에 취약한 비닐하우스의 줄기초 인발저항력에 대한 기준과 흙의 종류에 따른 인발저항력 기준이 없는 실정으로 개선이 필요한 상태이다. 따라서, 본 연구에서는 인발저항에 취약한 비닐하우스 줄기초에 대한 적정심도, 조리개의 종류 및 서까래의 간격에 대한 명확한 기준이 미비한 상태로 안정적인 시설영농이 가능하도록 현장실험을 실시하여 파이프 줄기초의 거동특성 파악을 위하여 현장실험을 실시하였다. 본 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 간척지 농경지의 대표적인 토질특성을 갖는 지역에서 하우스기초 인발저항력에 대한 실험을 하중 제어법으로 실시하였다. 하중 제어법을 통한 실험 결과 최소인발저항력은 0.11㎏/㎠(하중 90.0㎏) 이상 발생하고 있으며, 최소 9.4㎜의 변위가 발생하는 것으로 나타났다. 2. 파이프 줄기초의 인발저항력에 대한 영농원예특작시설 내재해형 설계기준(MIFAFF & RDA, 2007; 2010)에 제시되어 있는 선판조리개의 안전기준값 139.0㎏과 비교하였을 때 최소 10.0kg에서 최대 50.0kg의 차이를 보이는 것으로 나타났다. 3. 하중 제어법을 이용한 파이프 줄기초의 현장실험결과는 매입깊이와 서까래 간격에 따라 최대인발저항력에서 큰 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다. 이는 하중 재하시 하중 증가분 만큼의 변위가 일시적으로 크게 발생하면서 조리개의 미끄럼저항 한계를 초과할 시 나타나는 결과이므로, 변위제어법과 같이 일정한 속도에 저항하면서 발생하는 인발저항력보다는 큰 결과를 보이는 것으로 사료된다.

재생플라스틱의 굽힘특성

임성윤 ( Seongyoon Lim ),유석철 ( Seokcheol Yu ),김유용 ( Yuyong Kim ),송호성 ( Hosung Song ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-

원예특작시설 내재해형 설계도 및 시방서(농림축산식품부 고시 제2019-44호)에 제시된 인삼재배시설은 목재 15종과 철제 5종이 있다. 여기서 제시된 목재의 경우 강질목, 중질목(수입산 목재의 밀도에 따른 분류)과 국내산 낙엽송을 사용하게 되어있다. 그러나 최근들어 수입산 목재가 수입이 원활하지 않고 외래 병충발생의 여지가 있으며 국내산 낙엽송의 경우 수급이 되지 않고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 원예특작시설 내재해형 설계도 및 시방서에 제시된 인삼재배시설의 구조재로 사용되는 목재를 대체할 수 있고 자원 재순환의 목적으로 폐비닐 및 폐PVC로 생산된 재생플라스틱을 구조재로 사용 가능성을 판단하기 위하여 재생플라스틱에 대하여 굽힘특성을 분석하였다. 굽힘강도시험은 인삼재배시설을 현장에 시공하였으며, 경과일 0일, 90일 180일 270일, 360일별로 시료를 채취하여 수행하였다. 그 결과 굽힘강도는 경과일 0일인 폐비닐 재생플라스틱 구조재는 약 33MPa, 폐PVC 재생플라스틱 구조재는 약 32MPa, 목재(아피톤)는 약 110MPa로 나타났으나, 경과일이 360일인 경우 재생플라스틱 구조재는 약 29MPa, 폐PVC 재생플라스틱 구조재는 약 28MPa, 목재(아피톤)는 약 80MPa로 나타났다.

재생플라스틱의 압축특성

임성윤 ( Seongyoon Lim ),유석철 ( Seokcheol Yu ),김유용 ( Yuyong Kim ),송호성 ( Hosung Song ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-

원예특작시설 내재해형 설계도 및 시방서(농림축산식품부 고시 제2019-44호)에 제시된 인삼재배시설은 목재 15종과 철제 5종이 있다. 여기서 제시된 목재의 경우 강질목, 중질목(수입산 목재의 밀도에 따른 분류)과 국내산 낙엽송을 사용하게 되어있다. 그러나 최근들어 수입산 목재가 수입이 원활하지 않고 외래 병충발생의 여지가 있으며 국내산 낙엽송의 경우 수급이 되지 않고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 원예특작시설 내재해형 설계도 및 시방서에 제시된 인삼재배시설의 구조재로 사용되는 목재를 대체할 수 있고 자원 재순환의 목적으로 폐비닐 및 폐PVC로 생산된 재생플라스틱을 구조재로 사용 가능성을 판단하기 위하여 재생플라스틱에 대하여 압축특성을 분석하였다. 압축강도를 실시한 이유는 적설하중에 의해 인삼재배시설의 기둥부 세굴의 영향을 파악하기 위하여 실시한 것이다. 본 연구에서는 목재, 폐비닐 및 폐PVC로 생산된 재생플라스틱 3가지 구조재에 대하여 경과일에 따라 압축강도 실험을 실시하였으며, 그 결과 경과일이 360일 경가하여도 세 종류 모두 압축강도의 변화는 거의 없는 것으로 나타났다.

매입기초와 토질에 따른 인발저항력 특성

임성윤 ( Lim Seongyoon ),김유용 ( Kim Yuyoung ),유석철 ( Yu Seokchul ),김명환 ( Kim Myeonghwan ) 한국농공학회 2019 한국농공학회논문집 Vol.61 No.3

In this study, we evaluated the applicability of proper embedded depth of fillings by examining the uplift resistance using spiral foundation and top base foundation. As a result of the model test, the maximum uplift resistance increased with the embedded depth. The maximum uplift resistance of each region was found to be 50cm depth. The spiral foundation was 335.14N of Sancheong, 312.32N of Seongju, 403.94N of Wanju, and the top base foundation was 745.06N of Sancheong, 1028.82N of Seongju and 950.76N of Wanju. The yield point after the elastic section in the stress-displacement graph of the top base foundation was calculated as the maximum uplift resistance. For this reason, farmers do not actually use top bases foundation. Therefore, it was considered that the additional load increase due to slip connector will not occur. Model test results show that the maximum uplift resistance increases with the purlinss installed under the ground. Therefore, additional comparative studies through purlins installation will be needed.

다짐도에 따른 토질별 포와송비 변화

임성윤 ( Seongyoon Lim ),유석철 ( Seokchoel Yu ),김유용 ( Yuyong Kim ),김석진 ( Seokjin Kim ),임재삼 ( Jaesam Lim ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

지반의 선형탄성 특성은 지반의 강성을 표현하는 편리한 방법이지만 한계가 있으며, 토양의 비선형특성을 파악하지 못하면, 현장과 실험실 측정 결과의 비교가 어려울 수 있다. 또한, 응력-변형 반응의 비선형성이 토양-구조물 상호 작용, 토양 질량의 응력 분포 파악에 매우 중요한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 최근 지반의 여러 가지 변형문제와 관련된 해석에 있어 정적실험의 정확도가 증가하면서 정적물성치와 동적물성치 사이의 오차가 줄어들고 있지만, 변형특성 파악을 위한 실험장비의 구축과 장비보유의 한계로 문헌결과 또는 기실험결과의 대표적인 값들의 사용하고 있어 정확한 해석결과를 파악하는데 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 정적 삼축압축실험 중 압밀비배수실험의 유효수직응력과 유효수평응력을 이용하여 단동 비닐하우스 파이프 줄기초부의 지반 거동 특성 파악을 위한 수치해석 입력요소 중포아송비를 산정하였다.