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장정연(Jang Jung yeon),이정민(Lee Jung min),정종원(Jung Jong won) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.6
지구온난화가 가속되고 있는 현 시점에서 온실가스의 주범인 시멘트를 대체할 물질을 찾고 있다. 하지만, 대표적인 시멘트 대체제들조차 환경에 유해한 요소를 가지고 있기 때문에, 이러한 단점을 보완할 수 있는 물질로 바이오폴리머가 새롭게 부각되고 있다. 바이오폴리머는 지반의 공극을 메우는 충진제로 이용 가능하며, 지반복원 및 석유회수증진에 기여할 잠재성이 높은 것으로 파악된다. 대표적인 바이오폴리머 중 하나인 한천(Agar)의 접촉각, 표면장력과 점성을 측정하였다. 한천 용액의 접촉각은 농도가 증가할수록 커졌으나, 석유의 주성분인 데케인 내에서의 농도에 따른 접촉각의 경향은 발견되지 않았다. 0.2% 한천 용액의 표면장력은 탈염수보다 작고, 0.2% 한천 용액의 점성은 전단속도와 온도가 증가할수록 감소하였다. 지반복원에 적합한 바이오폴리머의 특성을 이해하기 위해, 미세유체장치를 활용하여 한천 용액의 2차원 흐름특성을 연구하였다. 미세유체소자가 공기로 채워져 있을 때는 한천 용액의 농도와 주입속도를 증가시킴에 따라 공극포화도가 증가하는 경향을 보였다. 그러나, 석유의 주성분인 데케인으로 채워졌을 때는 뚜렷한 경향성을 파악하지 못하였다. 본 연구의 결과인 한천 용액의 기본적인 특성 및 미세유체장치를 활용한 2차원 흐름은 실제 토양복원 공법을 결정하는데 크게 기여할 것으로 기대한다. As global warming is accelerating, we seek a substitution of cement, the main culprit of greenhouse gases. However, representative cement substitutes have harmful to the environment. Biopolymer is emerging as a novel material to overcome these drawbacks. Biopolymer can be used as a filler filling the voids in the ground, and have highly potential to contribute for soil remediation and enhanced oil recovery. The contact angle, surface tension and viscosity of Agar, one of the representative biopolymers, were measured. The contact angles of the Agar solution clearly increase as the concentration increase, but the contact angles in decane does not show any trend with the change of Agar concentration. The surface tension of 0.2% Agar solution is smaller than deionized water. The viscosity of 0.2% Agar solution decreases with the increment of shear rate and temperature. To understand a suitable biopolymer for soil remediation, 2D flow characteristics of Agar solution using microfluidic devices were scrutinized. When microfluidic pores are filled with air, pore saturation tends to increase as agar concentration and injection rate increase. However, when the pores are filled with petroleum decane, their results on pore saturation have no clear tendency. Results that basic properties and 2D flow characteristics of Agar solution can expect to decide a proper method for soil remediation.
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폐기물을 활용한 수중방파제의 파랑감쇠효과에 관한 수리모형실험
장정연(Jang Jung yeon),정종원(Jung Jong won) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.6
연안 습지대가 해안 거주자의 보호와 어류 서식지 제공 및 수질 개선에 중요한 역할을 하고 있음에도 불구하고, 파랑에 의한 연안 습지대의 손실이 지속적으로 나타나고 있는 실정이다. 이는 습지 생태계의 균형을 악화시키고, 해안 거주자의 위험을 증가시켜 경제적 손실까지도 초래할 가능성이 있기에, 연안 습지대 보호 방안이 조속히 필요하다. 수중방파제의 활용은 해수 순환 강화와 생물의 다양성 향상 등과 함께 연안 습지 보호에 큰 기여를 할 것이라고 평가된다. 본 연구에서는 산업부산물의 일종인 플루오르집섬(Fluorogypsum, FG), 시멘트(Cement) 및 플라이 애쉬(Fly ash)를 혼합하여 만든 FG 합성물을 수중방파제의 구성물로 활용하고자 한다. 실내수리실험을 통하여 전달파고계수를 측정함으로써 FG 합성물로 구성된 수중방파제의 파랑감쇠효과를 검증하였다. 또한, 기존의 파랑감쇠효과 예측을 위한 제안식들을 정리하고 본 연구에서 측정된 전달파고계수와 비교분석을 통하여 기존 제안식의 한계성을 소개하였다. Loss of coastal wetland has consistently occurred even though coastal wetlands are an important role to protect coastal residents, to provide fish habitats, and to improve water quality. Wetland losses can worsen the balance of the wetland ecosystem and increase the risk of coastal inhabitants, leading to economic losses. Wetland protection is required to reduce losses of coastal wetlands. Submerged breakwater is a promising method to prevent wetland losses, which will contribute the enhancement of seawater circulation and the improvement of biodiversity. In this study, we want to suggest the utilization of Fluorogypsum (FG) that is a recycle material. FG mixed material consists of Fluorogypsum (FG), cement, and fly ash, which can be used to make a submerged breakwater. We explore the wave attenuation effect of submerged breakwater through the laboratory experiments using the wave tank, introduce the general equations to expect the wave attenuation effect of submerged breakwater, compare experimental results with analytical solutions using general equations, and introduce the limitation of current general equations.
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장정연(Jang Jung yeon),정종원(Jung Jong won) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.6
The usage of soft ground for the expansion of urban infrastructure has gradually interested. Thus, the vulnerability of soft ground should be constantly improved. One of the soft ground improvement methods is the utilization of industrial by-products that emit less greenhouse gas than a cement. Of the many industrial by-products, Fluorogypsum(FG), harmless to humans and environment, is used as a substitute for a cement. The strength characteristics of the soft grounds using FG were investigated by measuring the unconfined compressive strength of mixed clays that were consisted of FG, lime, and kaolinite. In addition, the chemical compositions of experimental materials was analyzed by XRD, and the change of particle structures of mixed clays was analyzed by electron microscope(SEM). As a result, the strength of the mixed clay was increased as FG or lime content increased, and the effect of increasing the strength of mixed clays was confirmed with longer curing period. Therefore, it is considered that Fluorogypsum(FG) can be fully utilized as a material capable of improving soft grounds. 도시기반시설의 확충을 위한 연약지반의 활용에 대한 관심이 고조되고 있다. 이에 연약지반이 지닌 취약점을 지속적으로 개선해 나가야 한다. 연약지반을 개량하는 공법으로는 시멘트를 첨가하는 방법이 주로 이용되어 왔다. 하지만, 시멘트를 생산하는 과정에서 생산되는 온실가스 배출을 고려해야 한다. 시멘트보다 온실가스 배출이 적은 산업부산물을 활용하는 연약지반 개량공법이 활용되는 추세이다. 본 연구에서는 많은 산업부산물 중에서, 인체와 환경에 무해한 플루오르집섬(Fluorogypsum, FG)을 시멘트의 대체재로 활용하고자 한다. 카오리나이트(Kaolinite)에 플루오르집섬(FG)과 라임(Lime)을 혼합한 혼합토의 일축압축강도를 측정함으로써, 플루오르집섬(FG)를 활용한 연약지반의 강도특성을 파악하였다. 또한, X선 회절분석(XRD)을 통해 실험재료들의 화학성분을 파악하고, 플루오르집섬(FG)을 활용한 혼합토의 입자 구조 변화를 전자현미경분석(SEM)을 이용하여 분석하였다. 실험결과, 플루오르집섬(FG) 또는 라임(Lime)의 함유량이 커질수록 플루오르집섬(FG)을 포함한 혼합토의 일축압축강도증진을 보였고, 또한 양생기간이 길어질수록 플루오르집섬(FG)을 포함한 혼합토의 일축압축강도가 증진되는 효과를 확인하였다. 따라서, 플루오르집섬(FG)은 연약지반을 개량할 수 있는 재료로 충분히 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
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