충격수평하중을 받는 모노파일의 거동 평가

변용훈,박기원,최창호,이종섭,Byun,Yong-Hoon,Park,Kiwon,Choi,Changho,Lee,Jong-Sub 한국방재학회 2012 한국방재학회논문집 Vol.12 No.2

풍력, 조력, 파력에 의해 발생하는 수평하중은 해상풍력발전용 모노파일의 안정성을 결정하는 중요한 인자중 하나이다. 본 연구에서는 전기저항식 변형률계를 연결한 측정시스템을 통하여 충격수평하중이 작용하는 모형 모노파일의 거동을 분석하고자 하였다. 암으로 구성된 해저지반에 모노파일이 지지된 경우를 모사하는 실내실험을 수행하기 위하여, 모형 모노파일은 파일과 고정판으로 구성하였으며, 파일의 끝단을 고정판에 고정시켰다. 모노파일의 고유주파수는 모형파일의 표면에 있는 나사산을 따라 파일의 길이를 조절함으로써 변화시켰다. 또한, 충격수평하중은 해머진자를 고정된 진자길이와 각도에서 자유낙하시켜 발생시켰다. 충격수평하중에 따른 모형 모노파일의 거동을 모니터링하기 위하여, 전기저항식 변형률계를 파일의 표면에 길이방향으로 대칭을 이루도록 설치하였다. 실험결과, 모노파일의 고유주파수가 증가함에 따라 최대모멘트는 증가하였으며, 길이방향으로 모멘트의 증가량은 증가하였다. 또한, 이론식으로 산정한 고유주파수와 충격하중을 가한후 측정된 고유주파수는 잘 일치하였다. 본 논문에서 제시한 모형 모노파일은 실제 해상풍력기초의 거동분석에 효과적으로 활용될 수 있을 것이다. Lateral loads, including wind, ocean wave and tide affect on the stability of the monopile in the offshore wind farm. The goal of this study is to characterize the behavior of the monopile under impact lateral loading by using strain gauges. A laboratory-scale monopile system, which consists of a monopile and a support plate, is fixed into the support plate for modelling the monopile embeded in rock mass. The length of the monopile is adjusted by a rotation of the screw thread carved on the monopile for the investigation of the natural frequency and moment. The impact lateral load is applied by the pendulum hammer, which falls at the fixed pendulum length and angle. For the analyses of the monopile behavior due to the impact loading, strain guages are symmetrically installed on the surface of the monopile in the axial direction. Experimental results show that the maximum moment increases with the increase of natural frequency of the monopile. In addition, the predicted natural frequencies of the model monopile are similar to the measured natural frequencies. This study demonstrates that the model monopile suggested in this study may be effectively used for the characterization of behavior of the monopile installed in the field.

정수처리공정 시뮬레이터 개발 기초연구

변용훈,신휘수,김호용,정남정,Byun, Yong-Hoon,Shin, Hwi-Su,Kim, Ho-Yong,Jung, Nahm-Chung 대한상하수도학회 2021 상하수도학회지 Vol.35 No.5

Water treatment process simulator is the tool for predicting sequential changes of water quality in a train of unit processes. This predicts the changes through governing equations that represent physicochemical performance of each unit processes with an initial and boundary conditions. Since there is no operational data for the design of a water treatment facility, there is no choice but to predict the performance of the facility by assuming initial and boundary conditions in virtual reality. Therefore, a simulator that can be applied in the design stage of a water treatment facility has no choice but to be built as a numerical analysis model of a deductive technique. In this study, we had conducted basic research on governing equations, inter-process data-flow, and simulator algorithms for the development of simulators. Lastly, this study will contribute to design engineering tool development research in the future by establishing the water treatment theory so that it can be programmed in a virtual world and suggesting a method for digital transformation of the water treatment process.

침지형 MBR 공정에서 Rhamnolipid를 이용한 분리막 표면의 오염 세정 효과 분석

변용훈 ( Yong-hoon Byun ),( Mark Sibag ),조진우 ( Jinwoo Cho ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2018 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2018 No.-

Membrane Bioreactor 공법(MBR process)은 기존 활성슬러지 공법에 분리막 공정을 적용하여 하수를 처리하는 고도하수처리공정이다. 분리막과 생물반응조를 결합해 생물반응조에서 하수가 처리되고 분리막에 의해 처리된 하수가 여과되어 과정이 이루어진다. MBR 공법의 장점으로 미생물 농도를 높게 유지해 처리 수질을 기존의 생물학적 처리장보다 향상 시킬 수 있고, 처리 수질을 향상시켜 처리수를 중수도로 이용가능하다. 하수를 재이용함으로써 현재 물 부족 상황에 대처하기 위한 방법 중 하수 재이용에 대한 현실적인 대안이 될 수 있다. 그러나 MBR 공정에서 분리막에 생기는 Fouling은 공정의 효율성을 떨어뜨리는 가장 큰 문제가 되고 있다. 현재 MBR 공정에서 발생하는 Fouling을 해결하기 위해 화학세정방법 및 계면활성제를 이용하고 있다. Rhamnolipid는 미생물로부터 생성되는 효소의 일종으로 화학적 계면활성제와 유사한 특성을 가진다. Rhamnolipid는 또한 생분해성으로 박테리아에 의해 무기물로 분해되어 환경에 대한 위해성과 독성이 거의 없으므로 환경복원에 유용하게 쓰일 수 있다. 따라서 본 연구에서는 MBR공정 운전에서 Rhamnolipid의 주입 방식과 투입량에 따른 분리막 세정 효과 및 막 오염 제어 가능성을 알아보았다.

토양수분산정을 위한 지반조사에 TDR 기법 적용연구

변용훈 ( Yong-hoon Byun ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

농지의 수분함량은 토양의 경도를 변화시키는 주요인자 중 하나이며, 토양경도의 변화에 따라 식물뿌리의 성장과 농기계의 이용성에 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 농지와 같은 얕은 심도의 지층에 대한 수분의 깊이별 함량 및 공간적 분포를 평가하기 위하여 시간영역 반사법(Time Domain Reflectometry, TDR)을 근간으로 한 동적관입기를 개발하고, 전기비저항탐사와 연계하는 시험법을 보여준다. TDR 관입기는 유전율을 측정할 수 있는 전송선이 탑재된 TDR 모듈과 관입롯드, 그리고 동적타격을 위한 해머시스템으로 구성된다. TDR 모듈에는 동축케이블의 심선과 외부 도체에 각각 연결되어 있는 3개의 전송선이 표면에 설치되며, 토양에 관입후 전송선 주위에 위치한 토양의 유전율을 측정하게 된다. 농지의 토양수분함량을 추정하기 위하여, 먼저 토양시료의 함수비를 변화시키면서 각 시료상태의 유전율을 측정하여 함수비-유전율의 관계식을 정립하게 된다. 상호관계 정립 후, TDR 관입기를 해당깊이까지 해머를 이용하여 위치시킨 후, 잡음을 제거하기 위해 전자기파의 반사된 신호를 일정 갯수 이상으로 충분히 획득한다. TDR 관입기를 이용하여 동일한 대상지반의 3개 지점에서 깊이별 함수비를 추정하였으며, 한 측선에서 전기비저항 탐사를 수행하여 전기비저항 분포를 도출하였다. 실험결과, TDR 관입기로부터 추정된 각 지점의 함수비의 분포는 전기비저항의 분포와 의미있는 상관성을 보여주었다. 본 연구에서 제안한 TDR 관입기를 이용한다면, 대상농지의 깊이별 수분함량을 정확히 산정할 수 있으며, 전기비저항탐사와 복합적으로 수행하여 농지의 전반적인 수분분포를 파악하는데 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

지반신소재를 활용한 저수지 가물막이 공법 개발 연구

변용훈 ( Yong-hoon Byun ),김상철 ( Sang-cheol Kim ),김동주 ( Dong-ju Kim ),손동건 ( Dong Gun Son ),이성수 ( Seong Su Lee ),허건 ( Gun Heo ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

농업용저수지 개보수 공사시, 영농에 필요한 농업용수의 확보 및 공사가능한 현장조건을 유지하기 위하여 가물막이 시설은 필수적이다. 그러나, 정부의 한정된 개보수 사업비로 인하여, 기존의 널말뚝을 이용하는 가물막이 공법을 모든 현장에 적용하기 어려운 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 지반신소재를 이용하여 안정성 및 시공성, 그리고 경제성을 확보한 농업용저수지 가물막이 공법을 개발하고자 하였다. 먼저, 지반신소재의 종류에 따른 공학적 특성 및 적용사례를 조사한 후, 농업용저수지의 가물막이 제체 구성을 위한 지반신소재를 선정하였다. 선정된 지반신소재를 이용하여 보강되는 채움재의 물리적 특성에 따른 제체의 단면 변화 특성을 2차원 평면변형 해석이론에 근거하여 수치해석을 수행하였다. 또한, 채움재의 입도분포에 따라 보강된 제체의 투수성 및 시공성을 평가하기 위하여 실내 모형실험을 수행하였으며, 보강된 제체의 안정성 평가를 위해 침투해석과 연계된 사면파괴의 안전율을 검토하였다. 향후, 본 연구에서 개발중인 지반신소재를 이용한 가물막이 공법이 고도화된다면, 농업용저수지의 개보수 공사시 효과적인 대안으로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

개선된 직접전단실험을 이용한 전단영역의 특성에 관한 실험적 연구

변용훈(Byun Yong-Hoon),쭝꽝훙(Truong Q. Hung),짠밍콰(Tran M. Khoa),이종섭(Lee Jong-Sub) 대한토목학회 2010 대한토목학회 학술대회 Vol.2010 No.10

유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅의 건전도 평가

홍영호,유정동,변용훈,장현익,유병철,이종섭,Hong, Young-Ho,Yu, Jung-Doung,Byun, Yong-Hoon,Jang, Hyun-Ick,You, Byung-Chul,Lee, Jong-Sub 한국터널지하공간학회 2013 한국터널지하공간학회논문집 Vol.15 No.3

강관보강다단 그라우팅은 터널공사에 널리 적용되는 공법으로, 터널지반의 안정성 증대 및 차수효과를 얻을 수 있다. 본 연구의 목적은 유도초음파를 이용한 강관보강다단 그라우팅의 건전도 평가 기법을 제시하고, 현장 적용성을 평가하는 것이다. 강관의 그라우팅 충진률에 따른 주파수 변화를 파악하기 위해 실내실험 (자유구속조건 및 지중근입조건)을 수행하였으며, 건전도 평가시스템의 현장 적용성을 검증하기 위해 현장실험을 수행하였다. 강관의 두부를 해머로 타격하여 유도초음파가 발생되며, 발생된 유도초음파는 선단에서 반사되어 두부로 되돌아 온다. 반사된 유도초음파는 두부에 설치된 AE센서에 의해 수신된다. 강관보강다단 그라우팅의 건전도 평가 모델은 충진률 25 %, 50 %, 75 %, 100 %로 제작되었으며, 자유구속조건 및 지중근입조건의 실내실험으로 수행되었다. 신호처리를 위해 고속 푸리에 변환과 웨이브렛 변환을 수행하였다. 실내실험 결과, 유도초음파의 전파속도 변화는 크지 않았으나, 그라우팅 충진률에 따른 주 주파수의 변화가 뚜렷하게 나타났다. 강관보강다단 그라우팅의 충진률이 증가할수록 반사파의 주 주파수의 크기가 감소했다. 현장실험은 이미 설치된 강관보강다단 그라우팅에 대해 수행되었으며, 실내실험과 동일한 기법으로 분석하였다. 현장 조건의 실험체에서도 유도초음파의 반사파를 쉽게 수집할 수 있었으며, 이에 대한 주파수 영역에 대한 분석도 가능했다. 본 연구의 결과는 유도초음파를 이용한 주파수 분석 기법은 강관보강다단 그라우팅 건전도 평가에 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여준다. Umbrella arch method (UAM) used for improving the stability of the tunnel ground condition has been widely applied in the tunnel construction projects due to the advantage of obtaining both reinforcement and waterproof. The purpose of this study is to develop the evaluation technique of the integrity of bore-hole in UAM by using a non-destructive test and to evaluate the possibility of being applied to the field. In order to investigate the variations of frequency depending on grouted length, the specimens with different grouted ratios are made in the two constraint conditions (free boundary condition and embedded condition). The hammer impact reflection method in which excitation and reception occur simultaneously at the head of pipe was used. The guided waves generated by hitting a pipe with a hammer were reflected at the tip and returned to the head, and the signals were received by an acoustic emission (AE) sensor installed at the head. For the laboratory experiments, the specimens were prepared with different grouted ratios (25 %, 50 %, 75 %, 100 %). In addition, field tests were performed for the application of the evaluation technique. Fast Fourier transform and wavelet transform were applied to analyze the measured waves. The experimental studies show that grouted ratio has little effects on the velocities of guided waves. Main frequencies of reflected waves tend to decrease with an increase in the grouted length in the time-frequency domain. This study suggests that the non-destructive tests using guided ultrasonic waves be effective to evaluate the bore-hole integrity of the UAM in the field.

축하중에 의한 발포성 충진 재료의 따른 변형 특성

한우진(Han, WooJin),변용훈(Byun, Yong-Hoon),김상엽(Kim, Sang Yeob),이종섭(Lee, Jong-Sub) 한국지반신소재학회 2022 한국지반신소재학회 학술발표회 Vol.2022 No.3

철도궤도 하부구조물 평가를 위한 콘관입기 개발

홍원택(Won-Taek Hong),변용훈(Yong-Hoon Byun),김상엽(Sang Yeob Kim),정영석(Young-Seok Jung),사공명(Myung Sagong),이종섭(Jong-Sub Lee) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.5

철도궤도 하부구조물의 유지, 보수 및 과다설계에 의한 비용을 최소화하기 위하여 정확한 상태평가는 필수적이다. 본 연구에서는 도상자갈층 및 노반층을 평가하기 위한 콘관입기를 개발하였다. 적용성 평가를 위하여 실내실험용 토조 내에 모형시료를 조성하였다. 자갈층에서는 동적콘관입지수를 측정하였으며, 풍화토층에서는 원추관입저항력을 측정하였다. 실험결과, 동적콘관입지수는 관입심도에 따라 점차 감소하는 경향을 보였으며, 원추관입저항력은 특정한 값에 수렴하는 경향을 보였다. 본 연구에서 개발된 콘관입기는 동적관입에 의하여 도상자갈층을 평가하고, 연속적으로 정적관입에 의한 노반층 평가를 수행함으로써 철도궤도 하부구조물 평가에 효과적인 방법이 될 것으로 기대된다. To minimize the cost of maintenance, reparation and over-construction of track substructure, an accurate evaluation of track substructure is necessary. The objective of this study is the development and application of the cone penetrometer for evaluation of track substructure. In order to test the applicability, track substructure is simulated in a chamber. In the ballast layer, DCPI is measured and the cone tip resistance is measured in the soil layer. The experimental result shows that DCPI tends to decrease with the penetration depth and the cone tip resistance tends to converge into the specific value. The cone penetrometer developed in this study may be a useful tool for evaluation of track substructure, evaluating the ballast layer by dynamic penetration and continuously evaluating the subgrade by static penetration.

강도 및 동적 콘관입지수의 상호관계 연구

김상엽(Sang Yeob Kim),변용훈(Yong-Hoon Byun),홍원택(Won-Taek Hong),김기홍(Kihong Kim),이종섭(Jong-Sub Lee) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.5

철도노반은 시료의 샘플링이 어려워 현장상태의 강도분포 파악을 위한 실내실험에 한계가 있다. 한편, 동적 콘관입시험은 현장에서 연속적인 강도분포를 파악하는데 적용되어 왔다. 본 연구는 모형토조에서 관입시험시 전달된 에너지로 보정한 동적 콘관입지수와 시료의 상대밀도 및 내부마찰각과의 상호관계를 도출하고자 하였다. 콘관입시험을 위한 모형시료는 각 상대밀도에 따라 조성하였다. 또한, 시료의 상대밀도에 따른 강도정수를 산정하기 위해 직접전단실험을 수행하였다. 실험 결과, 시료의 상대밀도의 변화에 따른 동적 콘관입지수는 상호연관성이 높은 것으로 나타났다. 이러한 동적 콘관입지수는 시료의 샘플링이 어려운 철도노반의 강도분포를 효과적으로 표현할 수 있을 것으로 기대된다. For railway subbase soil, lab test has a limitation because of difficult sampling. Dynamic cone penetration test, therefore, has been widely used to investigate ground on the spot. The goal of this study is to correlate between soil strength and dynamic cone penetration index(DCPI) which presents modified energy through the rod. Hexahedral chamber with different density is prepared to put penetrometer in. Furthermore, direct shear test is performed to get soil strength parameters. Through the consideration of the relationship between relative density and internal friction angle, clear correlation between DCPI and internal friction angle is inferred from the result. This study suggests that DCPI can be a compatible criteria to investigate soil properties of the railway subbase.