양생기간에 따른 도박 추출액을 혼합한 흙의 강도 변화

송창섭 ( Changsub Song ),김명환 ( Myeonghwan Kim ),엄성준 ( Seongjun Eom ),장웅희 ( Unghee Jang ) 한국농공학회 2021 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2021 No.-

상대밀도에 따른 국내모래의 강도특성

김명환 ( Myeonghwan Kim ),송창섭 ( Changsub Song ),박오현 ( Ohhyun Park ),엄성준 ( Seongjun Eom ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

국내 항만 구조물을 건설하는 경우 해안 준설을 통한 모래의 이용이 불가피한 현실에서 모래는 점착력이 없는 상태이므로 강도특성을 파악하는 것이 쉽지 않은 상태이다. 지반의 주요 구성 물질인 모래는 큰 체적 변화와 강도의 변화가 발생하므로 고려해야 할 재료이다. 하지만, 모래의 경우 불교란 시료의 채취가 어려워 현장 원위치 시험을 통한 결과로 예측을 하고 있다. Yoshimi et al.(1994)에 의해 점착성이 없는 모래에 대해 freezing 공법을 적용하여 교란되지 않은 모래 시료를 획득할 수 있는 방법이 제시되었으나 경제적인 측면에서 효율적이지 못한 것으로 나타났다. 국내외에서 모래에 대한 연구는 다양하게 진행되고 있으나 재료의 구성이 다양하여 직접 비교할 수 있는 시료들은 제한적이다. 본 연구에서는 항만 공사에서 사용되는 대표적인 욕지사에 대한 강도 특성을 파악하기 위하여 상대밀도를 달리하여 직접전단, 삼축압축(CD), 밴더앨리먼트 시험을 수행하였다. 상대밀도 50%, 60%, 90%로 실험한 결과 삼축압축결과와 직접전단실험 결과의 내부마찰각과 탄성파 속도는 조밀할수록 증가하는 경향을 보였다. 상대밀도가 조밀할수록 내부마찰각은 직접전단결과보다 삼축압축결과에서 편차가 더 적게 발생하는 것으로 나타났다. 직접전단 시험결과는 최대 7.88°, 삼축압축시험은 2.14°의 차이를 보였다. 전단파속도와 상대밀도의 상관관계는 0.908로 매우 높은 상관성을 보였으며, 전단파속도와 삼축압축결과의 상관관계는 0.895, 직접전단결과의 상관관계는 0.711로 삼축압축시험 결과의 신뢰성이 더 좋은 것으로 나타났다. 따라서, 욕지사를 이용하는 경우 상대밀도에 따른 탄성파속도의 관계로부터 지반의 강도 특성 파악이 가능할 것으로 사료된다.

소형원심분리기를 이용한 SWRC 곡선 결정방법에 관한 고찰

김명환 ( Myeonghwan Kim ),송창섭 ( Changsub Song ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

불포화토의 흙-수분 함수특성 곡선은 실험적으로 확인할 수 있으며, 대표적인 방법으로 압력판추출 시험이 있다. 압력판추출 시험은 공기압을 가하여 투수계수가 매우 낮은 세라믹디스크를 통하여 포화시료 하부로 간극수를 배출시킨다. 하지만, 공기압을 가하는 단계별로 모관흡수력이 평형을 이루는데 매우 장시간의 간극수 침투시간이 필요하다. 또한, 세라믹디스크 하부의 배수면에서 공기방울이 형성되어 수압이나 함수비 측정에 오차가 발생할 수도 있다. 이러한 단점을 보완하기 위한 방법으로 원심분리기를 위한 방법이 국외에서 제안되었다. 원심분리기를 이용한 방법은 원심함수당량 시험에서도 사용하고 있으며, 이 방법은 중력의 n배에 해당하는 힘을 생성하여 토양내의 수분을 분리하는 방법이다. 원심분리기는 회전과 각속도, 원심분리 시간으로 matric suction을 자유롭게 조절할 수 있다. 기존 문헌에 의하면, 최대 2일 이내 시간으로 함수특성 곡선을 산정할 수 있다는 장점이 있다. 이에 본 연구에서는 압력판추출 시험과 원심분리기 시험으로 점토를 대상으로 함수특성 곡선을 산정하여 비교 후 적용성을 평가하였다. 원심분리기의 시험방법은 일정한 RPM 크기에서 회전시간을 달리한 방법 (시험방법 1)과, RPM 크기와 회전시간을 조정하는 방법(시험방법 2)으로 구분할 수 있지만, 본 연구에서는 시험방법 2로 시험하였다. 함수특성 곡선에 대한 결과는 Fredlund (1994)와 Van Genuchten (1980)이 제안한 방적식의 매개변수인 포화체적함수비(θ_s), 잔류체적함수비(θ_r), AEV(Air Entry Value) 등을 비교하였다. 시험결과는 현재의 시험과정과 방법론을 연구하는 단계이므로 건조과정에 대해서만 대표곡선을 피팅하여 비교하였다. 시험방법 1보다는 시험방법 2에서 함수특성 곡선의 건조과정이 더 명확하게 측정되는 것으로 나타나 시험방법 2의 결과만을 비교하였다. 상대밀도 변화에 따른 압력판추출 시험의 초기 체적함수비는 0.34, 0.39, 0.42이며, 원심분리기 시험결과는 초기 체적함수비가 0.39, 0.43, 0.45로 7.1~15.2% 크게 측정되었다. 압력판추출 시험 결과보다 원심분리기의 시험결과는 RMSE 오차가 상대밀도 90%에서 5.3%, 85%에서 4.9%, 80%에서는 1.4%로 나타났다. 함수특성 곡선의 형태를 결정하는 매개변수 a, n, m은 Fredlund (1994)모델의 경우 압력판추출 시험의 평균결과는 a(=76.7), n(=1.5), m(=4.5)이며, 원심분리기시험의 평균결과는 a(=100), n(=0.9), m(=20.0)으로 나타났다. Van Genuchten (1980) 모델의 경우 압력판추출 시험의 평균결과는 a(=0.03), n(=2.5), m(=0.63)이며, 원심분리기시험의 평균결과는 a(=0.11), n(=1.1), m(=1.47)로 나타났다. 원심분리기를 이용한 함수특성 곡선은 낮은 수준의 모관흡수력부터 높은 수준의 모관흡수력까지의 건조과정에서 매우 신속하고 편리하게 사용이 가능하다. 단, 다양한 종류의 흙과 조건에 대한 추가 시험과 연구의 진행이 필요할 것으로 사료된다.

나무말뚝 홈 수에 따른 인발저항력 특성

우제근 ( Jeakeun Woo ),송창섭 ( Changsub Song ),김명환 ( Myeonghwan Kim ),박오현 ( Ohhyun Park ),김정철 ( Jungchul Kim ),김기범 ( Gibeom Kim ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

두꺼운 연약층이 포함된 간척지에서 온실 시공 시, 선단지지형식의 말뚝기초 시공은 어렵기 때문에 주로 마찰저항을 이용하는 마찰말뚝으로 상부하중을 지지하게된다. 마찰저항은 지반 물성, 하중형태, 말뚝의 규격 등에 따라 다르게 나타나는데, 강관말뚝이나 PHC말뚝 같은 기성 마찰말뚝에 비해 나무말뚝에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 나무말뚝 기초설계자료를 도출하기 위해 1000(B) × 500(L) × 700(H)mm 모형토조에 통일분류법상 ML로 분류되는 시료를 이용해 포화도 30%, 70% 지반을 조성한 다음 수직 변위제어속도 1mm/min으로 나무말뚝 설계요인인 홈 수(1개, 3개, 5개, 6개)및 홈 깊이(0.5mm, 1mm), 홈 너비 50mm 에 따른 인발저항력 특성을 확인하였다. 포화도에 상관없이 나무말뚝의 홈 수가 증가함에 따라 인발저항력도 증가하였으며, 홈 수가 6개일 때 최댓값을 나타냈다. 홈이 성형된 나무말뚝의 인발저항력은 민무늬 나무말뚝 대비, 홈 수가 증가함에 따라 포화도 30%일 때, 1.1∼3.8배, 포화도 70%일 때, 1.2∼2.9배더 크게 나타났다. 나무말뚝의 인발저항력은 지반의 포화도가 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났다. 이는 말뚝 인발 시, 홈 사이에 매입된 흙에 전단응력이 발생하게 되는데 포화도가 증가함에 따라 전단강도가 감소하여 나타나는 것으로 판단된다.

실내모형실험에 의한 가물막이 안정성 평가

김명환 ( Myeonghwan Kim ),송창섭 ( Changsub Song ),박오현 ( Ohhyun Park ),우제근 ( Jeakeun Woo ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

파이핑은 흙 댐의 주요 재해요인으로 제방의 생명력을 단축시키며 대규모 피해를 유발할 수 있다. 제방의 파이핑 민감도(susceptibility) 조사사례를 볼 때 일부 제방은 하류측 선단의 작은 누수에서 시작된 진행성 침식으로 인해 제체가 급작스럽게 붕괴된 경우가 있는 반면 일부 제방에서는 집중 누수가 수년 동안 지속되었음에도 불구하고 파이핑이 발생하지 않은 사실이 확인되었다. 필댐의 파이핑은 서로 다른 여러 가지 원인에 의하여 발생되고 그 형태도 다양하다. 필댐의 재료적 특징인 세립분의 소성도와 투수성, 재료의 균질성, 다짐도는 파이핑과 직접적인 연관성이 있어 특별한 주의가 필요하다. 본 연구에서는 건설공사 중 사석재와 준설사를 이용한 가물막이 제체의 안정성을 평가를 위해 쉬트파일을 이용하여 구조물의 안정성을 평가하였다. 쉬트파일을 설치 전 가물막이 제체는 평수위시 하류측 수위가 1.8cm 상승, 유출량은 1730ml로 측정되었으며, 홍수위시는 하류측 수위는 8.5cm에서 13.6cm로 급격하게 상승하면서 유출량은 9500ml로 가물막이 제체의 일부가 유실되는 것으로 나타났다. 쉬트파일 설치 후 평수위시 하류측 수위는 1.16cm, 유출량은 27.3ml로 나타났으며, 홍수위시 하류측 수위는 1.4cm, 유출량은 863ml로 감소하는 것으로 나타났다. 가물막이 제체는 쉬트파일 설치 전보다 설치 후 하류측 수위가 평수위시 1.55배 감소하였으며, 홍수위시는 최대 9.71배 감소하는 것으로 나타났다. 유출량의 감소 또한 평수위시 65배, 홍수위시 860배 감소하는 것으로 나타났다. 쉬트파일을 설치하기 전 홍수위 상태에서는 수위의 상승으로 제체 배면의 압력이 상승하면서 증가된 침투압이 모래채움부의 가장 취약한 부분에서 침투수가 용출되는 파이핑 현상을 보였고, 제체 일부에서 진행성 파괴를 보였다. 쉬트파일 설치 전 체제에서는 홍수위시 재료의 응력전이 부분에서 침투압이 증가하여 유로가 짧아지면서 파이핑이 발생하여 제체 일부가 붕괴된 것으로 사료된다. 따라서, 가물막이 제체 구조물을 설치시에는 쉬트파일 설치로 유로를 연장하고 동수경사를 낮추어 파이핑 저항능력을 향상시킬 수 있을 것으로 보이며, 제체 구조물의 안정성 확보가 가능할 것으로 시험결과 확인되었다.

항만구조물 기초지반 모래·자갈층의 지지력 평가

우제근 ( Jeakeun Woo ),송창섭 ( Changsub Song ),김명환 ( Myeonghwan Kim ),박오현 ( Ohhyun Park ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

항만은 자연 또는 인공으로 축조하는 시설물로 외력으로 작용하는 파랑을 막아 정온 수역을 형성하고 선박이 안전하게 정박, 계류하여 적재된 화물이나 사람을 승·하선 하는 등 해상과 육상을 연결하는 시설을 말한다. 항만의 외곽시설로 해상으로부터 오는 외력을 대대적으로 막는 방파제는 최근 대규모 항만시설이 증가함에 따라 대수심·고 파랑의 해역으로 전개되고 있으며, 케이슨 방파제 구조물의 건설이 증가하고 있는 추세이다. 일반적인 케이슨의 경우 연약지반의 활동피해와 지진 등으로 인해 발생하는 침하와 안정문제와 관련하여 보수가 용이하지 않다. 따라서 항만구조물의 기초를 이루는 케이슨에 활동피해가 발생하지 않도록 방안을 모색하는 것이 현재 실정이다. 항만 규모의 확대와 함께 고파랑, 대수심, 대심도 연약층이 존재하는 외해로 항만건설이 이루어지고 있어 막대한 사업비가 발생되고 있는 상황이다. 따라서 본 연구의 목적은 시공비 절감을 위해 모래·자갈층에서 기초지반의 보강 없이 안정적인 항만구조물의 시공가능성을 파악고자 한다. 지지력 시험을 위해 상사비 1/50으로 축소하였으며 지반구성을 구분하여 모델링하였다. 실험결과 「항만시설물 안전점검 세부지침」에서 제시하는 최대 침하량의 범위(비진행성 50mm미만, 진행성 72mm미만)안에 포함되는 8.30mm가 나타나는 것으로 확인되었다. 최대적재하중은 설계하중 60t을 넘어 72t까지 재하가 가능한 것으로 나타났다. 실질적인 기초지반의 안정성을 확인하기 위해서 이번 실험에서 진행한 지지력뿐만 아니라 하중 발생 시 구조물에서 일어나는 활동, 전도에 관한 추가적인 연구가 진행 될 필요가 있다고 사료된다.

진동대 모형 실험에 의한 농업용 저수지의 내진안정성 평가

김명환 ( Myeonghwan Kim ),송창섭 ( Changsub Song ),안광국 ( Kwangkuk Ahn ),강홍식 ( Hongsig Kang ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-

국내 대부분의 농업용 저수지 축조 당시 내진설계 기준이 없는 상태에서 설계되어 현재까지 농업용수를 공급하고 있지만, 최근 지진의 발생빈도가 높아져 노후된 상태의 농업용 저수지 안정성에 큰 위협을 받고 있는 상황이다. 또한, 토목기술의 발전으로 중요 구조물 하부 및 인접하여 통과하도록 축조하는 경향이 빈번하게 발생하고 있다. 본 연구에서는 저수지 제체부 하류에서 최대 10m 이상의 복선전철 철로선을 성토하여 철도가 통과함에 따라 시공된 철로 성토부가 저수지 제체의 안정성에 미치는 영향을 검토하기 위하여 진동대 모형 실험을 수행하였다. 진동대 모형 실험을 수행한 저수지는 1974년 축조된 것으로 내진설계가 되어 있지 않은 상태이므로 내진 안정평가는 댐 설계기준에서 제시하는 최소 기준 가속도 0.05g를 가진하여 수행하였다. 진동대 모형 실험은 철로선 성토 전과 후를 비교하였으며, 가속도 변화와 제방사면부와 제방상부에서의 수직변위를 측정하여 제체의 안정성을 평가하였다. 모형실험 결과 가속도 변화는 성토 전보다 성토 후에 증가하는 것으로 나타났으며, 단주기 지진파보다는 장주기 지진파를 가진하는 경우 더 많이 증가하는 것으로 나타났다. 장주기 지진파 가진 시 가속도 변화는 제방사면부에서는 18.2%, 제방상부에서는 27.3% 증가하는 것으로 나타났다. 수직변위는 성토 전보다 성토 후 증가하는 것으로 나타났으며, 단주기 지진파 보다는 장주기 지진파 가진시 제방사면부에서 66.7%, 제방상부에서 500.0% 증가하는 것으로 나타났다. 진동대모형 실험으로 발생한 최대 수직 변위 4.2㎜는 「기존댐의 내진성능 평가 및 향상요령」에서 제시하는 허용변위량(제체 높이의 1%, 220㎜)를 만족하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 저수지 제체를 횡단하는 철도 성토부에 대한 영향을 댐 내진설계 최소 기준을 적용하여 평가하였지만, 설계지역 기반암 가속도 특성을 조사하여 최대 지진하중에 의한 안정성과 철도 공용시 작용하는 하중의 고려가 추가적으로 필요할 것으로 사료된다.

용접훈련시스템용 머신러닝 기반 용접 변수 최적 대역 산출 및 인터페이스 기술 개발

임현규(Hyunkyu Lim),송창섭(Changsub Song),조제형(Jehyoung Cho),김우성(Wooseo ng Kim),남종호(Jongho Nam) 대한용접·접합학회 2023 대한용접학회 특별강연 및 학술발표대회 개요집 Vol.2023 No.10

모형토조를 이용한 단동 비닐하우스 파이프 줄기초의 인발저항 특성

김명환 ( Myeonghwan Kim ),장웅희 ( Unghee Jang ),송창섭 ( Changsub Song ),박오현 ( Ohhyun Park ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-

단동 비닐하우스와 같은 경량구조물의 경우에는 태풍, 강풍 등의 인발하중의 영향을 크게 받는 이유로 이에 대한 구조물의 안정성을 평가해야 한다(최만권 2015). 단동 비닐하우스는 강풍과 폭설 그리고 호우를 동반한 태풍 등 자연재해에 취약한 구조이며(이봉국 등 2014), 2020년 기준 사유시설 플라스틱 온실에 대한 피해면적의 91.8%가 태풍과 강풍에 의한 원인으로 나타났다(행정안전통계연보 2020). 이러한 태풍, 강풍 등 자연재해에 대비하여 온실 기초의 인발저항을 증가시키기 위한 다양한 방법이 연구되었거나 연구되고 있으며, 가장 간단하면서 경제적인 방법은 수직재(서까래)에 파이프를 횡방향으로 연결하여 지반에 매입하는 방식의 파이프 줄기초 형식이다(MIFAFF 2014). 플라스틱 온실의 다양한 기초를 대상으로 인발에 대한 연구는 많이 진행되었으나 내재해 설계기준 및 내재해형 시설규격에서 제시한 파이프 줄기초의 인발저항력에 대한 검증과 연구는 아직 미비한 실정이다. 본 연구에서는 3종류의 흙에 대하여 함수상태, 단위중량, 근입 깊이를 달리하여 실내모형시험으로 인발저항력을 측정하여 파이프 줄기초의 인발저항력에 영향을 주는 인자에 대하여 분석·고찰하였다. 실내모형시험 결과 흙의 종류에 따른 인발저항력은 모래가 가장 작게 나타났으며, 실트와 점토에서 실트가 조금 더 크게 나타났지만, 큰 차이를 보이지 않았다. 인발로 인한 지반의 파괴각은 점토, 실트, 모래의 순으로 나타났다. 파괴각의 범위는 17.4°∼22.6°, 22.3°∼24.7°, 23.2°∼28.6°로 나타났다. 인발로 인한 파괴는 쐐기 블록의 형태로 나타났으며, 인발저항력은 흙의 종류보다는 단위중량과 근입비에 따른 영향이 우세한 것으로 나타났다. 또한, 근입비가 증가할수록 비선형적으로 급격하게 증가하는 경향을 보였다. 이는 근입비가 증가할수록 쐐기블록의 크기가 급격하게 증가하면서 저항력으로 작용하였기 때문으로 사료된다. 대표적으로 실트질 흙의 함수비에 따른 단위중량의 인발저항력 증가는 4.2배, 5.7배, 4.2배, 9.11배 증가하였지만, 근입비에 따른 인발저항력 증가는 6.9배, 7.3배, 7.1배 증가하는 것으로 나타났다. 이외 다른 2개의 흙에서 유사한 경향을 보이고 있어, 단위중량보다는 근입비가 인발저항력에 큰 영향을 주는 것으로 사료된다. 근입비에 대한 영향으로는 근입비 4.2 이상에서 인발저항력이 크게 증가하고 있으며, 이는 근입 깊이가 0.5m를 초과하는 경우 근입비의 영향이 지배적이라는 연구결과와 유사한 경향을 보이는 것으로 나타났다. 단동 비닐하우스의 줄기초에 대한 인발저항력은 흙의 종류, 단위중량, 근입비에 모두 영향을 받지만, 근입비에 대한 영향이 가장 큰 것으로 나타났다. 따라서, 단동 비닐하우스 파이프 줄기초의 인발저항력은 지반의 다짐으로 단위중량 증가와 근입비를 충분히 고려해야 한다. 또한, 비선형적인 인발저항력을 산정하기 위해서는 근입비를 확대한 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.