Complex Permittivity of Sand at Low Frequency

오명학,김용성,박준범,윤현석,Oh Myoung Hak,Kim Yong Sung,Park Jun Boum,Yoon Hyun Suk Korean Geotechnical Society 2005 한국지반공학회논문집 Vol.21 No.2

본 연구에서는 저주파수 영역에서 유전상수 측정시 발생할 수 있는 왜곡효과를 규명하고, 함수비에 따른 사질토의 유전상수 변화를 실수부와 허수부를 구분하여 조사하였다. 축전기 형태의 셀에서 유전상수를 측정하는 경우 100kHz 이하의 주파수 영역에서 전극분극효과에 의하여 실제 매질의 유전상수보다 크게 측정되었기 때문에 전극 분극효과에 의한 영향을 배제하기 위해서는 100kHz 이상의 주파수에서 유전상수가 평가되어야 하는 것으로 판단되었다. 함수비에 따른 사질토의 유전상수를 평가한 결과 체적함수비 증가에 따라 연속적인 증가경향을 나타내었다. 이는 유전상수 실수부의 경우에는 사질토에서 발생하는 분극이 단위체적당 쌍극자 모멘트에 비례하기 때문이며, 유전상수 허수부의 경우에는 함수비 증가에 따른 전도손실량이 증가하기 때문이다. 그러나 유전상수 실수부에서의 체적함수비에 따른 증가경향은 공간전하분극의 영향이 크지 많은 1MHz 이상의 주파수 영역에서 유효한 것으로 나타났다. This study was performed to identify the presence of measurement distortions such as electrode polarization and to investigate the influence of soil water content on complex permittivity at low frequency. In low frequency measurement using two-terminal electrode system, electrode polarization effect was observed at frequencies less than approximately 100 HBz. The analysis for real permittivity should be performed at frequencies above 100 kHz in order to exclude electrode polarization effect in the analysis of real permittivity at low frequency measurements. For a given soil, both of real and effective imaginary permittivity of wet soil increased continuously with volumetric water content. This is evidenced by the facts that the real permittivity is proportional to the number of dipole moments per unit volume and effective imaginary permittivity is effected by the conduction due to water. However, proportional relation between real permittivity and volumetric water content is valid at upper MHz frequencies.

Variations of Complex Permittivity due to Water Content and Heavy Metal Contamination

오명학,김용성,유동주,박준범,Oh Myoun-Hak,Kim Yong-Sung,Yoo Dong-Ju,Park Jun-Boum Korean Geotechnical Society 2005 한국지반공학회논문집 Vol.21 No.5

지반오염조사에 대한 유전상수 측정기법의 적용성을 평가하기 위하여 함수비와 중금속 오염도에 따른 흙의 유전특성 변화를 분석하였다. 유전상수의 실수부와 허수부 모두 체적함수비에 따른 증가경향을 나타내었으며, 특히 MHz 범위에서 유전상수 실수부는 쌍극자모멘트에 비례하기 때문에 흙의 유전상수는 체적함수비에 따른 선형적인 증가경향을 나타내었다. 중금속 용액은 50 kHz 이하의 저주파영역에서 전극분극효과에 의해 농도 증가에 따라 유전상수 실수부가 증가하였으나, 고주파 영역에서는 이온의 수화작용에 의한 물분자의 배향분극 발현의 감소로 인하여 감소하는 경향을 나타내었다. 유전상수 허수부는 중금속 농도 증가에 따라 전도손실의 증가에 의하여 모든 주파수 영역에서 증가하는 경향을 나타내었다. 흙과 중금속 혼합시료의 경우 함수비가 큰 시료에서는 중금속 용액 자체의 유전특성이 그대로 발현되었으나, 함수비가 작은 시료에서는 공간전하분극의 영향이 우세하여 유전상수 실수부가 $10-20\%$정도 증가하는 경향을 나타내었다. 유전상수 허수부의 경우에는 중금속 농도 증가에 따른 뚜렷한 증가경향을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과에 의하면 중금속의 오염감지에 대해서는 유전상수 실수부보다는 허수부의 적용성이 높은 것으로 나타났으며, 현장에서의 정확한 오염도 평가를 위해서는 함수비에 대한 평가가 선행되어야 할 것으로 판단된다. Laboratory experiments were performed to examine the effects of water content and to see if permittivity had sufficient sensitivity to identify subsurface contamination. Both real and imaginary permittivities of unsaturated sand were strongly governed by the volumetric water content. Especially, a linear relationship between real permittivity and volumetric water content was derived at high frequencies (MHz ranges). Heavy metals in pore fluid result in significant increases in the effective imaginary permittivity, due to ionic conduction, but decreases in the real permittivity arises due to the decreased orientational polarization of water molecules caused by hydration of ions. Clear increase in the effective imaginary permittivity with heavy metal concentration was found to be valuable in the application of electrical methods for detecting heavy metals in the subsurface. However, because the permittivity is primarily dependent on the volumetric water content of soil, pre-evaluation on the volumetric water content is required.

매립지 침출수로 오염된 토양의 측정주파수에 따른 유전특성 변화

오명학,방선영,박준범,이주형,이석헌,안규홍,Oh Myoung-Hak,Bang Sun-Young,Park Jun-Boum,Lee Ju-Hyung,Lee Seock-Heon,Ahn Kyu-Hong 한국지하수토양환경학회 2004 지하수토양환경 Vol.9 No.3

매립지 침출수로 오염된 지반의 오염도 조사에 유전상수 측정기법의 적용성을 평가하기 위하여 매립지 침출수로 오염된 간극수를 포함한 사질토 지반의 유전특성을 분석하였다. 본 연구에서는 75kHz-12MHz 범위의 주파수에서 유전 상수를 실수부와 허수부로 구분하여 분석을 수행하였다. 유전상수 실수부는 공간전하분극과 배향분극의 발현정도에 영향을 받기 때문에 침출수 농도가 증가함에 따라 저주파 영역에서는 유전상수의 실수부 값이 증가하는 경향을 나타내었으나, 고주파 영역에서는 감소하는 경향을 나타내었다. 유전상수 허수부의 경우에는 측정 주파수에 관계없이 침출수의 농도가 증가함에 따라 전류전도에 의한 에너지 손실량이 증대되어 유전상수 허수부가 증가하는 경향을 나타내었다. 유전상수의 실수부와 허수부가 간극수 내 침출수 농도에 따라 변하는 것에 기초하여 유전상수 측정기법이 침출수로 오염된 지반의 오염도 평가에 효과적으로 적용될 수 있음을 확인하였다. To evaluate the applicability of dielectric constant measurement method on the geoenvironmental investigation of subsurface contaminated by landfill leachate, the analysis on dielectric characteristics of sand containing contaminated pore water by landfill leachate was performed. The separate real and imaginary parts of dielectric constant were investigated in the frequency range of 75kHz to 12MHz. The real part of dielectric constant increased at the lower frequency wherea the real part of dielectric constant decreased at the higher frequency as the concentration of leachate increased. These results can be explained by the frequency dependence of space charge polarization and orientation polarization. The imaginary part of dielectric constant on the contaminated sand with leachate increased with their concentration for whole frequency range. These results are caused by the increase of energy loss due to the enhancement of conduction in soil with leachate concentration. The results in this study indicate that the dielectric constant measurement method has potential in evaluating the contaminated soil and pore water by landfill leachate.

해상처분장 이열 연직차수벽을 통한 침투흐름특성 및 우각부의 구조적 안정성 평가

오명학(Oh, Myounghak),채광석(Chae, Kwangseok),박해용(Park, Haeyong) 대한토목학회 2020 대한토목학회 학술대회 Vol.2020 No.10

수분함량과 측정주파수에 따른 불포화 사질토 지반의 전기전도 및 유전 특성

오명학(Oh Myoung Hak),방선영(Bang Sun Young),김용성(Kim Yong Sung),박준범(Park Jun Boum) 대한토목학회 2003 대한토목학회 학술대회 Vol.2003 No.10

준설토 유효활용 사례 및 시사점

오명학(Oh, Myounghak),오영민(Oh, Young Min),윤길림(Yoon, Gil Lim) 한국연안방재학회 2014 한국연안방재학회 학술발표대회 논문집 Vol.2014 No.-

준설토는 자원으로 활용될 수 있으나 법적, 경제적 , 환경적 제약으로 인하여 현재까지는 많은 양이 투기되고 있는 것이 현실이다. 최근 준설토의 자원화 및 지속 가능한 개발에 대한 관심으로 준설토 유효활용에 대한 관심이 높아지고 있다. 준설토의 활용범위는 공학적 활용과 환경개선 용도로 구분될 수 있다. 준설토 활용이 촉진되기 위해서는 준설토를 폐기물이 아니라 자원으로 보는 관점이 필요하며, 준설토 활용을 촉진하기 위한 법률을 조정하거나 구체적인 지침을 만들어야 할 필요가 있다.

해상 폐기물처분장 도입을 위한 수요 및 건설입지 분석

오명학(Myoung-Hak Oh),권오순(O-Soon Kwon),김건호(Gun-Ho Kim),채광석(Kwang-Seok Chae) 대한토목학회 2012 대한토목학회지 Vol.60 No.11

해상풍력발전 버켓기초공법의 경제성 평가

오명학(Oh, Myoung-Hak),권오순(Kwon, Oh-Soon),김근수(Kim, Keun-Soo),장인성(Chang, In-Soung) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.4

풍력발전기의 용량이 점차 대형화되고 해상풍력단지는 수심이 깊은 곳에 조성됨에 따라 해상풍력발전구조물 의 하부구조 및 기초시공비용 또한 급격히 증가될 것으로 예상된다. 석션버켓기초는 버켓형식의 기초를 자중에 의한 관입과 자중관입 이후 석션에 의한 관입으로 설치하는 공법이며, 대형장비 대신 충분한 용량의 펌프만 있으면 기초의 시공이 가능하므로 시공이 간편하고 경제적인 공법으로 알려져 있다. 본 연구에서는 석션버켓기초의 경제성을 검토하 기 위하여 상부지반이 사질지반과 연약지반인 경우일 때 대수심 조건에 적용 가능한 기초형식인 자켓과 석션버켓기 초를 적용한 트라이포드의 시공비용을 비교하였다. 그 결과 지반이 단단하고, 기초개수가 증가할수록 자켓형식보다는 트라이포드 버켓기초형식을 적용하는 것이 더 경제적임을 확인하였다. As the turbine capacity and the water depth of wind farms are increasing, the construction cost of substructures and foundations for offshore wind turbines is expected to increase. Since the installation of suction bucket foundation is achieved by both self-weight and applied suction, the construction generally does not require heavy equipment for penetration. This study provides an economic analysis on the tripod which have the bucket foundations and compares that the jacket foundation at 50m water depth on sand layer or soft layer. As the strength of the soil and the number of the foundation is increasing, the construction cost of the tripod with the bucket foundations is more economically feasible than the jacket foundation.

우리나라의 조력에너지 개발 여건

오명학(Myoung-Hak Oh),박진순(Jin-Soon Park),이광수(Kwang-Soo Lee) 대한토목학회 2007 대한토목학회지 Vol.55 No.12

FLOW-3D를 이용한 해상풍력발전기초의 세굴 평가

오명학(Oh, Myoung-Hak),권오순(Kwon, Oh-Soon),정원무(Jeong, Weon-Mu),이광수(Lee, Kwang-Soo) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.3

해상풍력발전기초의 국부세굴을 평가하기 위하여 3차원 수치해석인 FLOW-3D를 이용하여 모노파일과 자켓 기초에 대해 해석을 수행하였다. 수치해석 결과에 의하면 모노파일과 자켓기초 레그 주위에서 국부적으로 유속이 증 가하는 것으로 나타났으며, 그 후면에서는 후류 및 와류로 인하여 유속의 감소가 나타났다. 자켓기초의 경우에는 모 노파일에 비해 단일 레그의 직경이 작고, 자켓레그 사이의 간섭효과 및 자켓구조물의 복잡한 형상으로 인하여 모노파 일에 비하여 국부적인 유속 증가가 더 크게 나타났으며 세굴심이 더 깊게 형성되는 것으로 나타났다. 따라서, 해상풍 력발전 기초의 세굴 평가 및 세굴방지공 설계시 하부구조물의 형상에 대한 고려가 필요한 것으로 판단된다. In order to evaluate the local scour around offsshore wind foundation, mono pile and jacket foundation were simulated by using FLOW-3D. Numerical analysis results show that local increases of velocity around mono pile and jacket foundation was developed but velocity decreases in backward of pile and leg due to the wake vortex was observed. Local increases of velocity around foundation and scouring of jacket is more significant than that of mono pile, since jacket is the complex structure and has the interference effect with legs. Therefore, in order to evaluate the scour and design the scour protection method, the form and shape of substructures of offshore wind should be considered.