• Research Article

    The Experimental Assessment of Influence Factors on KLS-1 Microwave Sintering

    한국형 인공월면토(KLS-1) 마이크로파 소결에 미치는 영향인자에 관한 실험적 연구

    Jin, Hyunwoo, Lee, Jangguen, Ryu, Byung Hyun, Shin, Hyu-Soung, Kim, Young-Jae

    진현우, 이장근, 유병현, 신휴성, 김영재

    The Moon has been an attractive planet as an outpost for deep space exploration since He-3 and water ice which can be ...

    최근 달에서 에너지자원으로 활용할 수 있는 헬륨-3과 물 등이 발견됨에 따라 달은 심우주 탐사를 위한 전초기지로 주목받고 있다. 따라서 지속가능한 우주행성 탐사를 ...

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    The Moon has been an attractive planet as an outpost for deep space exploration since He-3 and water ice which can be used as energy resources were discovered. In-Situ Resource Utilization (ISRU) construction material fabrication method is required for sustainable space planet exploration. In this paper, the possibility of microwave sintering technology for construction material fabrication was evaluated using lunar regolith that can be easily collected from the Moon surface. Experimental assessment of the influence factors on microwave sintering was conducted using a hybrid sintering system for efficient processing. The heat distribution in the furnace was observed using thermal paper that is coated with a material formulated to change color when exposed to heat. Based on this result, sintered cylindrical KLS-1s with a diameter of 1 cm and a height of 2 cm were fabricated. Densities were measured for the sintered KLS-1s under rotating turntable conditions that have an effect of microwave dispersion. The more dielectrics were arranged, the more microwaves were dispersed reducing the heat concentration, and thus a uniformity of sintered KLS-1s was enhanced.


    최근 달에서 에너지자원으로 활용할 수 있는 헬륨-3과 물 등이 발견됨에 따라 달은 심우주 탐사를 위한 전초기지로 주목받고 있다. 따라서 지속가능한 우주행성 탐사를 위해 달 현지 자원을 활용한 건설재료 생산 기술이 요구되고 있다. 본 연구에서는 마이크로파를 이용해 달 표면에서 쉽게 채취할 수 있는 월면토를 소결하여 건설재료로 생산하는 기술에 대한 가능성을 평가하였다. 효율적인 소결을 위해 하이브리드 소결 시스템을 구축하고 소결에 미치는 영향인자에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 열에 반응하여 변색되는 감열지를 이용해 소결로 내 열 분포를 사전에 파악하고, 이를 기반으로 약 직경 1cm, 높이 2cm의 원통형 한국형 인공월면토 소결체를 제작하였다. 마이크로파를 분산시키는 효과가 있는 회전조건 하에서 제작된 소결체에 대해 밀도를 측정한 결과 마이크로파를 흡수하는 시료가 복수개로 배치될수록 마이크로파가 분산 흡수되어 높이에 따른 열 집중현상이 줄어들어 소결체의 균일도가 향상되었다.

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    February 2021
  • Research Article

    3-D Numerical Analysis for the Verification of Bearing Mechanism and Bearing Capacity Enhancement Effect on the Base Expansion Micropile

    선단 확장형 마이크로파일의 3차원 수치해석을 통한 지지 메커니즘 및 지지력 증대효과 검증

    Lee, Seokhyung, Han, Jin-Tae, Jin, Hyun-Sik, Kim, Seok-Jung

    이석형, 한진태, 진현식, 김석중

    Micropiles are cast-in-place piles with small diameters. The advantage of micropile is low construction expense and simple procedures, so it is widely ...

    마이크로파일은 소구경 현장타설말뚝으로 간단한 시공법과 비교적 저렴한 공사비용으로 각종 건축물 및 구조물 기초보강 및 내진보강 등에 활용되고 있다. 말뚝 선단에 단순한 메커니즘의 ...

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    Micropiles are cast-in-place piles with small diameters. The advantage of micropile is low construction expense and simple procedures, so it is widely applied to existing buildings and structures for the reinforcement of foundation and seismic performances. The base expansion structure has been developed following the original mechanism of horizontal expansion steps under compressive loading. This kind of structure can be installed at the pile end to improve the bearing capacity by tip area enlargement and horizontal force increment to the pile surface area. However, ‘Micropile with base expansion structure’ cannot be put into practical use, because detailed verification for the developed technique has not been conducted so far. In this research, 3-D numerical analysis was conducted to figure out the bearing mechanism of base expansion micropile and to verify the bearing capacity improvement compared to the general micropiles. 3-D modelling of micropile with base expansion structure was carried out and input parameter was determined. Bearing mechanism induced by base expansion structure was analyzed by lab-scale modelling, and bearing capacity improvement was verified by field-scale analysis.


    마이크로파일은 소구경 현장타설말뚝으로 간단한 시공법과 비교적 저렴한 공사비용으로 각종 건축물 및 구조물 기초보강 및 내진보강 등에 활용되고 있다. 말뚝 선단에 단순한 메커니즘의 고정 지압 구조체를 장착하여, 상부하중 작용 시 지압구가 압축・팽창하면서 선단 면적의 확대와 주면으로의 쐐기수평력을 발휘하여 지지력을 증대시키는 “선단 확장형 마이크로파일”이 개발되었으나, 개발된 공법에 대한 정확한 검증이 부족하여 실제 현장에서 활용되지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는, 선단 확장형 마이크로파일의 지지 메커니즘과 일반 마이크로파일 대비 지지력 증대효과를 검증하고자 3차원 수치해석을 수행하였다. 선단 확장형 마이크로파일을 모델링하고 수치해석을 위한 입력 물성치를 산정하였으며, Lab-scale 수치해석을 통하여 고정 지압 구조체가 압축·팽창되면서 발현되는 수평력에 의한 지지 메커니즘을 확인하였다. 이와 더불어 Field-scale 수치해석을 통해 일반 마이크로파일과의 지지력을 비교・검증한 결과, 압축 및 인발지지력이 각각 20.0%와 38.9% 증대되는 것을 확인하였다.

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    February 2021
  • Research Article

    A Study on the Physical Behavior and the Applicability of Rock Anchorage System of a Suspension Bridge in Domestic Island

    현수교 지중정착식 앵커리지의 거동특성과 국내 도서지역에서의 적용성에 대한 연구

    Yang, Euikyu, Choi, Youngseok, Choi, Kyungseob, Kim, Daehak, Jeon, Yongjun

    양의규, 최영석, 최경섭, 김대학, 전용준

    The rock anchorage of a suspension bridge is an outstanding anchorage type from environmental and economical perspective, although it should be applied ...

    현수교의 지중정착식 앵커리지는 기초 암반이 신선할 경우에 적용될 수 있는 형식으로, 앵커리지 형식 중 환경성과 경제성 측면에서 뚜렷한 장점이 있다. 그러나 케이블 ...

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    The rock anchorage of a suspension bridge is an outstanding anchorage type from environmental and economical perspective, although it should be applied when the bearing foundation is fresh enough to resist large cable loads. In practice, geotechnical engineers have encountered difficulties in designing the anchorage structure due to the fact that the physical behaviors of rocks against cable loads have not yet been fully proved and its design method was not established yet. In this study, model tests and numerical studies were performed to evaluate the behavior of the rock anchorage system planned under hard rock layers in domestic islands, and results suggest that the shape of asymmetric rock wedges can resist the tension loads with self weight and shear resistance. Additionally, real scale trial tests were carried out to verify the accuracy of an inclined drilling penetrating hard rock layers to install tendon to the bearing plate.


    현수교의 지중정착식 앵커리지는 기초 암반이 신선할 경우에 적용될 수 있는 형식으로, 앵커리지 형식 중 환경성과 경제성 측면에서 뚜렷한 장점이 있다. 그러나 케이블 하중 재하시 암반의 거동특성이 아직 명확하게 규명되지 않았고 설계기법이 정립되어 있지 않아, 실무자들이 구조물 계획을 수립하는데 많은 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 국내 도서지역의 경암 지반에 계획된 지중정착식 앵커리지를 대상으로 모형실험과 수치해석을 수행하고 지지암반의 거동 특성을 평가하였으며, 자중과 전단력으로 케이블 하중에 저항하는 비대칭 형태의 암반 쐐기 블록을 제안하였다. 또한 경암 지반에서 강연선 홀 설치를 위한 실규모 시험천공을 실시하고, 경사 천공의 정밀도를 확인하여 지중정착식 앵커리지의 적용 가능성을 평가하였다.

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    February 2021