인천, 목포지역의 연약 점성토의 지반공학적 특성

이성열 ( Sungyeol Lee ),백원진 ( Wonjin Baek ),이현성 ( Hyunsung Lee ),이광찬 ( Kwangchan Lee ),이정훈 ( Junghoon Lee ),임길상 ( Gilsang Lim ),김대호 ( Daeho Kim ) 한국농공학회 2021 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2021 No.-

시멘트를 혼합한 화강풍화토의 강도 특성에 관한 연구

이성열 ( Sungyeol Lee ),백원진 ( Wonjin Baek ),이현성 ( Hyunsung Lee ),권성진 ( Seongjin Kwon ),정창성 ( Changsung Jeong ),이정훈 ( Junghoon Lee ),고화빈 ( Hwabin Ko ),임중재 ( Jungjae Lim ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

최근 들어, 지구 온난화로 인한 기후변화 대응 기조에 따라 다양한 분야에서 이산화탄소 저감 등의 환경문제에 관한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 도로나 주차장 등에 친환경적 재료로 만들어진 포장 재료인 시멘트 혼합토(소일시멘트)가 포장 대체제로 떠오르고 있다. 소일시멘트는 흙, 시멘트, 혼합수로 배합된 친환경적 재료를 사용함으로써 높은 탄성력을 갖고 고강도의 강도 발현이 가능한 특수 콘크리트의 특징이 있으며, 고화제를 첨가하여 더욱 강한 강도 발현과 친환경적 포장을 가능하게 한다. 현재 이러한 소일시멘트에 관한 연구는 물리적·역학적 특성을 규명하고 개선한 연구가 주를 이루며, 내구성에 관한 연구는 아직 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 양생조건과 세립분의 함유량, 무기질 고화제 용액, 계절변화에 따른 건습의 반복 효과, 산 저항성에 따른 강도특성을 규명하기 위하여 공시체를 제작, 일축압축강도시험을 수행하였으며, 양생기간 및 사용한 고화제의 변화에 따른 입자표면의 변화과정을 관찰하기 위해 전자현미경 분석(SEM)과 X-선 회절분석을 실시하였다. 그 결과, 양생기간과 고화제의 첨가량, 세립분 함유량의 감소함에 따라 강도가 증가하였고 양생 14일이 지난 시점부터 강도가 일정하게 유지되었다. 건습과 산 저항성에 대한 내구성에 관한 연구를 위해 공시체의 무게를 측정한 결과, 시멘트량이 많고 고화제를 첨가하게 되면 입자간의 결합력이 증대되어 무게의 감소량이 줄어들었다. 또한, SEM과 X-선 회절분석 결과 시멘트에 의하여 입자사이에 흡착성 물질인 Vermiculite가 생성되어 간극이 채워지고 강도가 증진되는 것으로 나타났다.

공간회귀분석을 활용한 도심지 지반함몰 영향인자 선정

이성열 ( Sungyeol Lee ),강재모 ( Jaemo Kang ),김진영 ( Jinyoung Kim ),공명식 ( Myeongsik Kong ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

인구밀도가 높은 도심지를 중심으로 지반상부가 붕괴되는 현상인 ‘지반함몰’이 빈번하게 발생하여 사회적인 문제가 되고 있다. 지반함몰의 주요원인은 지반에 매설된 지중매설관의 손상으로 보고되었으며, 매설관의 손상부로 주변 토립자가 유실되어 공동이 형성되는 메커니즘을 보이고 있다. 따라서 지반함몰 사고에 대비하기 위해서는 지중매설관 정보를 활용하여 지반함몰 위험도를 예측해야한다. 이를 위해서는 지반함몰에 유의미한 영향을 미치는 지중매설관의 속성정보를 파악해야한다. 본 연구에서는 도심지의 지중매설관 속성정보와 지반함몰 발생이력을 활용하여 공간회귀분석을 통해 지반함몰 영향인자를 선정하였다. 공간회귀분석은 공간시차모형(SLM)을 활용하였다. 또한, 지중매설관은 상수, 하수, 가스, 전기, 통신, 난방으로 총 6종의 구경, 평균심도, 노후년도, 밀집도를 활용하였다. 그 결과, 지중매설관의 밀집도가 가장 높은 상관성을 보이는 것으로 나타났으며, 전기관의 노후년도와 통신과로의 평균심도 및 노후년도을 제외한 모든 속성정보가 지반함몰과 유의미한 상관성을 보이는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 도심지 지반 함몰의 위험도 예측을 위한 모델 구축에 활용 가능 할 것으로 판단된다.

상수관로 특성에 따른 지반함몰 예측 모델

이성열(Lee Sungyeol),강재모(Kang Jaemo),김진영(Kim Jinyoung) 한국유체기계학회 2022 유체기계 연구개발 발표회 논문집 Vol.2022 No.11

화강 풍화토의 고화처리에 의한 강도변화 특성

이성열(Lee, Sungyeol),김승곤(Kim, Sunggon),백원진(Baek, Wonjin),권성진(Kwon, Sungjin),정창성(Jung, Changsung),이정훈(Lee, Junghoon) 한국방재학회 2021 한국방재학회논문집 Vol.21 No.3

최근 소일시멘트는 자연토사의 강도증진을 목적으로 도로포장, 사면보호, 토류벽의 뒷채움, 연약지반의 개량 등 다양한 분야에서 그 사용이 증가하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 국내에 일반적으로 분포하고 있는 화강토에 고화제를 첨가한 소일시멘트의 일축압축강도의 변화특성을 분석하였다. 실내실험은 1)양생기간과 세립분 함유량, 2) 무기질 고화제, 3) 건습의 반복의 영향에 따른 강도의 변화특성에 대해 수행되었다. 그 결과, 소일시멘트의 일축압축강도는 양생기간과 고화제의 혼합비율 증가와 더불어 증가하였으며, 양생기간 14일 이후에는 일정값을 유지하였다. 게다가, 상대적으로 낮은 세립분 함유량을 가진 화강토가 일축압축강도가 더 크게 증가하였다. 그리고, 강도는 고화제의 첨가량의 증가와 더불어 증가하였다. X선-회절분석결과, 시멘트 및 혼화제의 첨가로 Vermiculite가 생성되었다. 본 연구결과로부터, 고화제 처리에 의한 소일시멘트의 일축압축강도와 탄성계수의 관계식을 제안하였다. Recently, soil-cement is being increasingly used in various applications such as road pavements, slope protection, backfilling of earth walls, and improving soft ground, in order to increase the strength of the raw material soil. Therefore, in this study, the characteristics of changes in the unconfined compression strength of soil-cement were analyzed by adding a solidifying agent targeting granite soil, which is representatively distributed in Korea. Laboratory tests were conducted to analyze the changes in strength according to 1) curing conditions and fine contents, 2) inorganic solidifying agent, and 3) repeated effects of dry and wet conditions. The unconfined compression strength of soil-cement increased as the curing period and mixing ratio increased, and it was constant after 14 days of curing. In addition, weathered granite soil with relatively low fine contents showed a large increase in the unconfined compression strength. In addition, the strength increased with an increase in the solidifying agent added. X-ray-diffraction analysis showed that vermiculite was generated by adding cement and admixtures, and the strength was increased by filling the gap between the particles. Considering the results of this study, a relationship between the unconfined compression strength and the elastic modulus of soil-cement by treatment with a solidifying agent was proposed.

인천 및 광양항 점성토의 지반공학적 특성 비교

이성열(Lee, Sungyeol),백원진(Baek, Wonjin),고화빈(Ko, Hwabin),김대호(Kim, Daeho),임길상(Lim, Gilsang),임중재(Lim, Joungjae) 한국방재학회 2021 한국방재학회논문집 Vol.21 No.5

최근 해안지역을 중심으로 단지조성 및 배후지구 시설에 대한 설계 및 시공이 증가하고 있다. 하지만, 해안지역은 초연약 지반의 특성을 가지며 부지 확보를 위한 지반의 개량이 필수적으로 요구된다. 정확한 지반의 개량을 위해서는 점성토 지반의 불교란 시료를 확보하여 실내실험을 통한 지반공학적 특성을 규명해야한다. 기존의 연구결과에 따르면 국내의 경우 점성토 지반은 퇴적환경에 따라 지역별 지반정수 특성의 차이가 나타날 것으로 판단된다. 본 연구에서는 서해안의 인천 및 남해안의 광양지역의 해성점토에 대한 물리⋅역학적 특성을 비교/분석하여 대표적인 특성을 정리하고자 하였다. 이를 위하여, 설계 및 시공 시 수행된 지반조사 결과를 취합하여 인천지역 445개소, 광양지역 844개소의 data를 이용하여 두 지역의 물리⋅역학적 특성을 비교하고, 액성한계와 자연함수비, 유효상재하중과 선행압밀하중, 압축지수와 액성한계, 압축지수와 자연함수비의 회귀 분석을 통한 상관식을 도출하였다. 그 결과, 광양지역의 점토에서 점토분이 상대적으로 우세한 것으로 나타났으며, 자연함수비, 액성한계, 소성지수, 액성지수, 초기 간극비, 압축지수가 큰 값을 나타냈다. Recently, there has been an increase in the number of projects involving the planning and construction of business complex facilities and land development in coastal regions. However, coastal regions are characterized by very soft clay soil. Consequently, such clay soil needs to be augmented for facilitating land procurement. Furthermore, to realize land improvement, the associated geotechnical characteristics need to be analyzed through laboratory tests by acquiring pristine samples of cohesive soil. According to the results obtained from previous studies, the characteristics of the cohesive soil found in Korea can vary depending on the region and depositional environment. The objective of this study is to examine the representative physical and mechanical characteristics of marine clay found in Namhae coast (Gwangyang) and Seohae coast (Incheon) by comparing and analyzing these characteristics. To this end, land examinations were conducted during planning and construction, and data were gathered from 445 sites in Incheon and 844 sites in Gwangyang for comparing the associated physical and mechanical characteristics. Subsequently, by conducting regression analysis, equations of correlation between liquid limit and natural water content, effective surface load and pre-consolidation load, compression index and liquid limit, and compression index and natural water content were deduced. The obtained results indicate that compared to the soil found in Incheon, the clay fraction, natural water content, liquid limit, plasticity index, liquidity index, initial void ratio, and compression index of the soil found in Gwangyang are higher.

SEM과 XRD를 이용한 미생물 고결토의 특성 연구

이성열 ( Sungyeol Lee ),백원진 ( Wonjin Baek ),오종신 ( Jongshin Oh ),정창성 ( Changsung Jeong ),권성진 ( Seongjin Kwon ),이현성 ( Hyunsung Lee ),신보름 ( Boreum Shin ),송지현 ( Jihyeon Song ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

최근 들어 석산의 개발이나 바다골재 채취등과 같은 천연골재의 채취가 환경적인 문제로 인하여 제도적으로 점차 어려워지고 있어 기존의 지반개량공법은 경제성이나 시공성을 고려할 때 점차 한계를 보일 것으로 예상된다. 현재 지반강도를 증진시키는 개량공법의 종류는 다양하고, 이를 위한 혼화제와 약액들이 개발 중에 있으나 경제성이 낮은 단점이 있다. 또한, 환경문제에 관한 관심이 많아지고 있는 가운데 환경 친화적인 개발은 당연하게 받아들여지고 있다. 이에 따라 미생물을 이용해서 흙의 특성을 개선시키는 생물화학적 지반개량의 연구가 빠르게 진행되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 미생물을 이용하여 탄산칼슘(CaCo3)을 합성시켜 이로 인한 반응생성물인 이산화규소(SiO2)가 토립자 사이에 연결되어 지반의 강도가 증진이 되는 형상을 전자 현미경 분석(SEM)과 X-회절 분석을 통하여 결정형상 및 입자 크기의 변화과정을 관찰하고자 한다.

다짐도 및 함수특성에 따른 화강풍화토의 강도정수 변화특성

이성열 ( Sungyeol Lee ),김연일 ( Yeon Il Kim ),백원진 ( Wonjin Baek ),이현성 ( Hyunsung Lee ),권성진 ( Seongjin Kwon ),정창성 ( Jeongchang Sung ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

국내 산간지역의 70% 이상을 구성하고 있으며 건설현장에서 흔하게 사용되는 흙이 화강풍화토이다. 국내의 경우 화강토는 성토재료로 사용되어 교란 시료의 특성에 대한 연구는 진행되었으나, 화강토가 기초지반으로 사용되거나 절토 사면의 안정성과 관련지어 평가할 경우는 표준관입시험의 N치에 의존하는 것이 보편화 되어 있다. 하지만, 표준관입시험방법의 경우 대형인 장비의 현장 접근이 매우 까다로워 실제 지반조사가 어려운 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 전남대학교 교내 사면에서 채취한 화강풍화토를 이용하여 표준관입시험방법의 단점을 보완한 경량 동적콘관입시험기 (PANDA)의 국내 현장 적용 가능성을 알아보고자 하였다. 또한, 채취한 시료의 최대건조밀도와 다짐도에 따른 강도정수 변화특성 및 함수비에 따른 강도정수 변화특성을 명확히 확인하기 위하여 실내모형시험을 실시하였다. 실내 수정 D다짐 시험을 통해 얻어진 최적함수비 15%의 건조측과 습윤측을 대상으로 5, 10,15,20,25%의 총 5케이스를 상대 다짐도 90, 85 80,75,70%로 설정하여 총 25개의 시험을 모형토조를 제작하여 시험을 수행하였다. 실내모형토조는 직경 21cm, 높이 20cm의 아크릴 원통 5개를 연결하여 총 1m의 모형토조를 제작하였으며 상부에 경량 동적콘관입시험기를 놓고 시험을 실시하였다. 또한, 직접전단 시험을 실시하여 강도정수와 PANDA의 콘관입저항치와의 상관성 분석을 통해 실제 사면에서의 지반조사 방법으로서 적용 가능성을 제안하고자 한다.

실내모형실험을 통한 지하수위와 세립분 함유량에 따른 지반함몰 메커니즘

이성열 ( Sungyeol Lee ),김진영 ( Jinyoung Kim ),최창호 ( Changho Choi ),강재모 ( Jaemo Kang ),백원진 ( Wonjin Baek ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

최근 들어 도심지를 중심으로 빈번하게 발생하는 지반함몰은 인명 및 경제적 피해를 야기하여 사회적으로 큰 이슈가 되고 있다. 지반함몰 또는 도로함몰은 일반적으로 불리는 싱크홀과는 다른 원인으로 작용하고 있다. 석회암 지반이 용해되어 침식이 일어나는 싱크홀과는 달리 지반함몰 및 도로함몰은 지하수가 흙 사이로 빠져나가게 되면서 공동이 발생하게 되고 이완 및 확장이 진행되어 상부지반이 붕괴되는 현상을 말한다. 한 조사에 따르면 지반함몰 발생의 원인으로는 노후화된 상하수도관의 균열과 인접 굴착공사 등으로 인한 토사의 유출로 알려져 있다. 특히 매설년도가 오래된 노후화된 상하수도관의 균열,부식,이탈,단차 등으로 인한 토사 유출이 가장 큰 원인으로 작용하고 있다. 이처럼 지반함몰은 상하수도관이 노후화된 도심지를 중심으로 발생하기 때문에 인명피해와 재산피해를 줄 수 있어 이에 대한 대비가 필요하나 아직까지는 지반함몰에 대한 기초적인 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 세립분 함유량과 지하수위가 지반함몰에 미치는 영향을 알아보기 위하여 가로 50cm, 높이 50cm, 폭 25cm 크기의 모형 토조를 제작, 하부에 지름 5cm 크기의 토사배출구를 설치하여 하수관의 균열을 모사하고자 하였다. 실내시험은 주문진 표준사에 광양항에서 채취한 점토(#200체 통과량 95% 이상)를 각각 5%, 7.5%, 10%, 12.5%, 15%, 20%로 배합하여 상대밀도 60%로 다짐을 실시하였다. 또한 각각의 세립분 함량에 대해 동일한 상대밀도에서 지하수위를 10cm, 20cm, 30cm로 설정하여 실내 모형실험을 수행하였다. 그 결과 세립분의 함유량 15% 이상이 되었을 경우 단위시간당 배토량이 급감하고 안정을 이루는 현상이 나타났고 지하수위가 증가할수록 침투력에 의하여 1차 공동 및 지반함몰이 빠르게 일어나는 현상이 나타났다.

지하매설물에 따른 지반함몰 상관성 분석

이성열(Lee Sungyeol),강재모(Kang Jaemo),김진영(Kim Jinyoung),공명식(Kong Myeongsik) 한국유체기계학회 2023 유체기계 연구개발 발표회 논문집 Vol.2023 No.12