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인산석고-EPS 조각을 활용한 경량혼합토의 공학적 특성
김영상(Kim Youngsang),서동은(Suh Dongeun),김원봉(Kim Wonbong),이우범(Lee Woobum) 한국지반환경공학회 2009 한국지반환경공학회논문집 Vol.10 No.6
본 연구에서는 산업부산물인 인산석고와 EPS 조각을 기존의 성토용 토사에 혼합하여 지반응력을 감소시킴으로써 고함수비로 준설매립된 공유수면 내 초연약지반의 침하, 활동파괴, 측방유동 등의 문제를 해결할 수 있는 경량혼합토를 개발하였다. 개발된 경량혼합토는 공유수면 매립지역에서 대량이용이 가능한 도로 및 교대의 성토재료, 각종 뒤채움재로의 사용에 대한 적용성을 평가하기 위하여 기본물성시험, 다짐시험, CBR시험, 전단강도시험 등 일련의 실내시험을 수행하였고 지반공학적 특성을 검토하였다. 시험결과, 경량혼합토의 최대건조단위중량은 14.32~15.79kN/㎥, 최적함수비는 21.91~24.23%로 일반 화강풍화토와 비교할 때 9.4~19.3%의 하중감소 효과가 있으며, 수정 CBR값은 10.4~18.4%로 국내 도로노상 및 뒤채움재에 대한 규정을 만족하는 것으로 나타났다. 또한 전단강도정수는 점착력 10.79~18.64㎪, 내부마찰각 35.4~37.2°로 각각 나타나 국내에서 일반적으로 사용되는 성토재료 및 뒤채움재 범위를 충족시키는 것으로 평가되어 실제 성토재료 및 뒤채움재로 연약지반에서 효과적으로 활용이 가능할 것으로 판단되었다. 본 연구를 통하여 개발된 인산석고 경량혼합토는 하중감소 효과가 있으면서도 전단강도와 지지력면에서 큰 문제가 없어서 연약한 임해매립지반의 도로 노상토 및 뒤채움재로 사용될 수 있어 인산석고의 대량 재활용방안이 될 것으로 판단된다. The current study developed light-weighted mixed soil that can solve problems related with soft soil such as ground subsidence, sliding and lateral displacement of ground. By reducing weight of reclaimed soil through mixing phosphogypsum and recycled EPS beads with the weathered granite soil. A series of geotechnical laboratory tests including physical index test, compaction test, CBR test, and direct shear test were performed and engineering properties were reviewed in order to assess applicability of the light-weighted mixed soil for roads and abutment and various back-filling materials at the reclamation area. Based on the laboratory test results, it was found that the maximum dry unit weight of the light-weighted soil ranges 14.32~15.79 kN/㎥ and the optimum water content ranges 21.91~24.23%, which means there is 11~19.3% weight decrease effect when comparing with general weathered granite soil. Also it was found that the corrected CBR value ranges 10.4~18.4% satisfying the domestic regulations on road subgrade and back-filling material. In addition, as for shear strength parameter, cohesion ranges 10.79~18.64 ㎪ and internal frictional angle ranges 35.4~37.2°, which are similar with those of general construction soil and back-filling material used in Korea. So it can be concluded that light-weighted mixed soil with phosphogypsum can be used effectively for soft reclamation ground as actual filling material and back-filling material. From the current study, it was found that light-weighted mixed soil with phosphogypsum has not only weight reduction effect, but also has no special problems in shear strength and bearing capacity. Therefore, it is expected that phosphogypsum can be recycled in bulk as road subgrade and back-filling material at the reclamation area.
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광양만권 순환자원으로 제조된 배수재용 인공골재의 지반공학적 특성
김영상(Youngsang Kim),김원봉(Wonbong Kim) 한국지반환경공학회 2013 한국지반환경공학회논문집 Vol.14 No.10
전남 여수, 광양지역을 중심으로 한 광양만권 지역의 공업기반 시설은 석유화학단지와 제철소 및 제철연관단지 등 대단위 산업단지로 조성되어 있으며, 이중 여수산업단지에서만 발생되는 다양한 산업부산물의 발생량만도 160만 톤이나 이들의 재활용률은 52%에 불과하다. 한편 우리나라의 천연골재의 채취 가능량은 80억㎥이며, 연간 수요량 2.4억㎥을 고려하면 33년간만 채취가 가능하며, 골재채취로 인한 환경파괴 등으로 정부는 연간 골재 채취량을 제한하고 있다. 이와 같은 환경과 자원의 문제가 국가적인 차원의 중요한 문제로 대두되고 있는 가운데, 각종 산업부산물의 재자원화를 위한 다양한 연구가 요구되고 있는 실정이다. 이 논문에서는 광양만권 산업부산물의 적절한 대량 처리방안과 광양만권 연약지반 건설현장의 경제적인 골재확보 방안의 일환으로, 인산석고와 슬래그를 이용한 인공골재를 제작하고 연약지반 개량을 위한 배수재로의 활용방안을 검토하였다. 인공골재의 제작 시 소정의 강도를 가지며, 인산석고와 슬래그 등 산업부산물의 재활용을 극대화하기 위하여 소량의 시멘트를 첨가하였으며 비소성 방식으로 제작하였다. 제조된 인공골재를 배수재용 골재로 사용하기 위해 시방기준의 검토를 위한 입도시험, 정수위 투수시험과 대형직접전 단시험을 실시한 결과, 인공골재에는 #200체 통과량이 15% 이하이며, 투수계수 1×10<SUP>-3</SUP>cm/sec 이상인 시방기준을 충분히 만족하는 것으로 나타났다. 또한 대형직접전단시험 결과 건조 시료는 천연 쇄석과 유사한 내부마찰각을 가지며, 24시간 수침조건에서도 해사 보다 우수한 것으로 나타나 연약지반에서 장비주행을 위한 지지력 확보에도 매우 유용할 것으로 판단된다. Recently, recycling of the industrial by-products has been an important issue of the Yeosu bay, where large industrial complex is located. Major industrial by-products which are produced from Yeosu industrial complex area are phosphogypsum and flyash, which are about 82% and 10% of the 1.6 million tons industrial by-products. Moreover since the Yeosu industrial complex is located at seaside, phosphogypsum has been pointed as cause of serious environmental contaminant from the regional society. Therefore recycling study can’t be delayed anymore. In this paper, artificial aggregate was manufactured by non-sintering process from industrial byproducts - e.g., phosphogypsum and slag - as a geotechnical drainage material. To show the feasibility of the artificial aggregate as a geotechnical drainage material, geotechnical experiments including particle size analysis, permeability test, and large scale direct shear test were carried out. Test results show that the permeability of the artificial aggregates range from 6.94×10<SUP>-1</SUP>cm/sec to 8.86×10<SUP>-1</SUP>cm/sec, which is much larger value than those are required for the drainage material from the construction specification in Korea, and the friction angle of the artificial aggregate is as large as that of sand in water immersion conditions. From the test results, it was concluded that artificial aggregate made from industrial by-products can be used successfully as a geotechnical drainage material.
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김용우(Yong-Woo Kim),김원봉(Wonbong Kim) 대한기계학회 2011 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2011 No.10
A solar power generator is usually installed outdoors and it is exposed to extreme environments such as snow weight and wind loading. Therefore, the solar tracker structure should be designed to have sufficient stiffness and strength against such loadings. In this paper, to evaluate the effects of extreme wind on solar tracker, simulations are performed by varying the parameters such as wind directions, wind speeds and the pose of the solar panel. As the effects of wind load, maximum displacement and maximum equivalent stress in the solar tracker are calculated. To do this, finite element stress analysis is carried out by using the pressure distribution that is obtained by prior wind load analysis due to the flow around the solar tracker. The simulation analysis provides some useful guidelines in design of solar tracker.
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김용우(Yong Woo Kim),김원봉(Wonbong Kim),이승민(Seongmin Lee) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.11
A solar tracker should track the sun‘s movement with maintaining the perpendicularity between sun light and solar panel to enhance the efficiency of electric power generation. Especially, the solar tracker equipped with CPV sensor requires very accurate real-time tracking accuracy. However, the solar tracker structure can be deformed because of wind loading or snow loading so that the perpendicularity cannot be maintained even if the tracking accuracy of the CPV sensor itself is within the allowance of accuracy. Therefore, the solar tracker structure should be designed to have sufficient stiffness and strength against the deformation due to wind or snow loading. In this paper, to evaluate the wind loading depending on the parameters such as wind direction, wind velocity and the pose of the solar modular panel with respect to the ground, we carry out finite element analysis and suggest the conditions that maximum wind loading occurs.
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