• A Study on the Suitability of CLSM Mixing Ratio Considering Dry Shrinkage

    건조수축을 고려한 유동성 채움재 배합비 적합성에 관한 연구

    Byeong-Won Jeon, Byeong-Jun Kim

    전병원, 김병준

    The ratios of water and controlled low-strength materials (CLSM) were selected as 1:0.4, 1:0.6, 1:0.8, 1:1.0, and 1:1.2 to minimize the construction …

    본 연구에서는 물과 유동성 채움재, 팽창제의 배합을 통하여 건조수축으로 인한 시공 불량과 장기적인 압축강도 저하를 최소화 하고자 물과 유동성 채움재를 각각 1:0.4, …

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    The ratios of water and controlled low-strength materials (CLSM) were selected as 1:0.4, 1:0.6, 1:0.8, 1:1.0, and 1:1.2 to minimize the construction and long-term decrease in uniaxial compressive strength due to dry shrinkage through the combination of water, CLSM, and expansion agent. Approximately 2% and 5% of the expansion agent were added for each blending condition. As a result, it was found that the compressive strength decreased and the expandability increased as the specific gravity of the water increased. In addition, it was confirmed that the compressive strength increased rapidly up to 15 days of age compared to the CLSM used in the field. However, the compressive strength decreased compared to the 15 days of the age as of the 28 days of the age. It showed engineering characteristics similar to CLSM generally used in the field. Therefore, the water and the CLSM were mixed at a ratio of 1:0.8, and the field test was performed by adding 5% of an expansion agent. As a result, 28 days after age, the cavity waveform was observed using the handy GPR exploration system, and it was found that cavity waveform was relaxed or disappeared.


    본 연구에서는 물과 유동성 채움재, 팽창제의 배합을 통하여 건조수축으로 인한 시공 불량과 장기적인 압축강도 저하를 최소화 하고자 물과 유동성 채움재를 각각 1:0.4, 1:0.6, 1:0.8, 1:1.0, 1:1.2로 선정하였으며, 각각의 배합 조건당 팽창제 2%, 5%를 첨가하였다. 그 결과 모든 조건에서 물의 비중이 증가할수록 압축강도가 감소하는 경향을 보임과 동시에 팽창성은 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 현장에 사용되는 기성품(유동성 채움재) 대비 재령 15일까지의 압축강도가 급격하게 증가하는 것을 확인하였다. 하지만 재령 28일 기준 압축강도가 재령 15일 대비 급격하게 감소하였으며, 현장에 사용되고 있는 기성품(유동성 채움재)와 유사한 공학적 특성을 나타냈다. 따라서 다양한 배합비 산정 시험결과 중 가장 양호한 압축강도와 팽창성을 보인 조건(물과 채움재를 1:0.8로 배합, 팽창제 5% 첨가)을 적용하여 현장시험을 수행하였으며, 그 결과 재령 28일 경과 후 핸디형 GPR 탐사 시스템을 활용하여 공동 파형을 관찰한 결과 공동 파형이 완화 또는 사라진 것으로 나타났다.

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    31 December 2022
  • Detection of Cavities Behind Concrete Walls Using a Microphone

    마이크로폰을 이용한 콘크리트 벽체 배면의 공동 탐사

    Seonghun Kang, Jong-Sub Lee, WooJin Han, Sang Yeob Kim, Jung-Doung Yu

    강성훈, 이종섭, 한우진, 김상엽, 유정동

    Cavities behind concrete walls can adversely affect the stability of structures. Thus study aims to detect cavities behind concrete structures using a …

    벽체 배면에 발생한 공동은 벽체의 안정성에 악영향을 줄 수 있다. 본 연구의 목적은 실내 실험을 통해 콘크리트 벽체 배면에 발생한 공동을 마이크로폰을 …

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    Cavities behind concrete walls can adversely affect the stability of structures. Thus study aims to detect cavities behind concrete structures using a microphone in a laboratory model test. A small-scale concrete wall is constructed in a chamber, which is composed of a reinforced concrete plate and dry soil. A plastic bowl is then placed between the plate and soil to simulate a cavity behind the concrete structure. Leaky surface acoustic waves are generated by impacting the concrete plate using a hammer and are measured using a microphone. The measured signals are analyzed using natural frequencies, and cavity-free sections are evaluated. The test results show that the first natural frequency decreases at the cavity section due to the flexural vibration behavior of the plate. In addition, the amplitude corresponding to the first natural frequency decreases as the measurement location becomes farther from the cavity center and significantly decreases at the measurement locations near the rebars. This study demonstrates that a microphone may be useful to detect cavities behind concrete walls.


    벽체 배면에 발생한 공동은 벽체의 안정성에 악영향을 줄 수 있다. 본 연구의 목적은 실내 실험을 통해 콘크리트 벽체 배면에 발생한 공동을 마이크로폰을 이용하여 평가하는 방법을 개발하는 것이다. 철근이 매설된 콘크리트 판과 건조토를 이용하여 콘크리트 벽체 구조물과 배면의 흙을 모사하였으며, 속이 빈 반구형 플라스틱 통을 콘크리트 판과 건조토 사이에 설치하여 벽체 배면의 공동을 모사하였다. 누설 탄성 표면파는 해머로 콘크리트 판을 타격하여 발생시켰으며, 마이크로폰을 이용하여 측정하였다. 획득한 마이크로폰 신호의 고유주파수를 분석하여 공동이 존재하는 구역을 평가하였다. 공동이 존재하는 구역에서는 콘크리트 판의 굽힘 진동 거동에 의하여 1차 고유주파수가 감소하였다. 또한 1차 고유주파수에 해당하는 진폭은 공동에서 멀어질수록 감소하였으며, 철근에 인접한 측점에서는 더 큰 감소폭을 보였다. 본 연구는 마이크로폰이 콘크리트 벽체 배면에 발생한 공동의 위치를 평가하기 위해 유용하게 이용될 수 있음을 보여준다.

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    31 December 2022
  • Study on Seismic Evaluation of Racking Response of Underground Utility Tunnels with a Rectangular Cross Section in Korea

    국내 박스형 공동구의 횡방향 지진 변위응답 평가에 대한 고찰

    Dae-Hwan Kim, Youngwoo Lim, Yon Ha Chung, Hyerin Lee

    김대환, 임영우, 정연하, 이혜린

    Various underground facilities are being constructed to improve the urban environment. Therefore, it is more necessary than ever to reasonably evaluate the …

    다양한 시설의 지하화가 진행되고 있는 현 상황에서 지중구조물 중 도시 기반시설 기능의 상당 부분을 담당하고 있는 지하공동구의 지진 응답에 대한 합리적 평가 …

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    Various underground facilities are being constructed to improve the urban environment. Therefore, it is more necessary than ever to reasonably evaluate the seismic response of underground utility tunnels, playing a significant part in urban infrastructure. In this study, the major features and differences of two types of existing pseudo-static analysis methods are reviewed. Each method uses a simplified 2D frame model to represent the seismic behavior of underground structures. Applying each method to a one-barrel rectangular utility tunnel in Korea, the suitability in predicting seismic responses, especially the racking deformation of the tunnel, is examined. In addition, several precautions and suggestions are provided in this study against the inattentive application of the methods to seismic evaluation of underground structures.


    다양한 시설의 지하화가 진행되고 있는 현 상황에서 지중구조물 중 도시 기반시설 기능의 상당 부분을 담당하고 있는 지하공동구의 지진 응답에 대한 합리적 평가 필요성이 높아지고 있다. 본 연구에서는 기존에 제안된 국내외 지중구조물 내진평가방법 중 단순화 2차원 프레임 해석모델을 사용한 의사정적 방법의 주요 내용과 차이점을 살펴보고 국내에 시공된 1련 박스형 단면의 지하공동구에 적용하여 지진거동, 특히 횡방향 뒤틀림 변형에 대한 예측 적합성을 검토한다. 이에 덧붙여, 이러한 방법을 적용하여 지중구조물의 지진응답 평가 시 유의할 점을 논의한다.

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    31 December 2022
  • Parametric Study for Seismic Design of Temporary Retaining Structure in a Deep Excavation by Dynamic Numerical Analysis

    동적수치해석을 이용한 대심도 흙막이 가시설 내진설계 변수연구

    Eui-Kyu Yang, Sang-Hwa Yu, Dongchan Kim, Jongkwan Kim, Ik-Soo Ha, Jin-Tae Han

    양의규, 유상화, 김동찬, 김종관, 하익수, 한진태

    In this paper, a diaphragm wall that supports soils and rock was modeled using FLAC, a finite difference analysis program, to evaluate …

    본 논문에서는 유한차분해석 프로그램인 FLAC을 이용하여 사질토 지반을 지지하는 지하연속벽을 모델링 하고, 내진해석을 수행하였다. 그리고 수치해석 결과를 동일한 조건에서 수행된 원심모형실험 결과와 …

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    In this paper, a diaphragm wall that supports soils and rock was modeled using FLAC, a finite difference analysis program, to evaluate the seismic behavior of temporary retaining structures in a deep excavation. The appropriateness of the numerical model was verified by comparing its results with those of the centrifuge test performed in a similar condition. The bending moment distribution along the diaphragm wall shows a very similar tendency, and the maximum acceleration obtained at the backfill and top of the wall shows a difference within 5%. Based on the developed model, a parametric study was conducted in various input earthquake, ground, and excavation conditions. The maximum structural forces and bending moment under earthquake loading were compared with the maximum values during excavation, from which the critical condition that requires a seismic design was roughly sorted out. The maximum bending moment of a wall that retains soil layers increased 17%. Particularly, the axial force of struts located in loose soils increased 32% under 100 years return period of an earthquake event, which strongly is estimated to require seismic design for structural safety.


    본 논문에서는 유한차분해석 프로그램인 FLAC을 이용하여 사질토 지반을 지지하는 지하연속벽을 모델링 하고, 내진해석을 수행하였다. 그리고 수치해석 결과를 동일한 조건에서 수행된 원심모형실험 결과와 비교하여, 흙막이 구조물의 내진해석을 위한 수치 모델링의 적정성을 검증하였다. 전반적으로 벽체에 발생한 모멘트 분포도가 매우 유사하였고, 지하연속벽의 상단과 배면지반에서 산정한 가속도의 최대값이 약 5%이내의 차이를 보이는 것으로 나타났다. 검증된 모델을 활용하여 다양한 지반조건과 굴착조건, 그리고 입력하중 조건에서 동적 수치해석 변수연구를 수행하였다. 지진 중 가시설 벽체와 지보재에 발생한 최대 응력을 굴착 중 발생한 최대 응력과 비교하여, 내진설계가 필요한 흙막이 가시설 조건을 개략적으로 선정하였다. 토사지반을 지지하는 흙막이 벽체는 재현주기 100년의 지진하중에 의해 벽체 모멘트가 최대 17%까지 증가하였고, 특히 느슨한 토사층에 위치한 지보재는 최대 32%까지 축력이 증가하여 구조설계를 위한 내진해석이 필요할 것으로 판단된다.

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    31 December 2022
  • Instrumentation Management of the Deep Soft Ground with Dredged Clay Reclaimed in the Upper

    준설점토가 상부에 매립된 대심도 연약지반 계측관리

    Na-Young Jung, Seung-Chan Kang, Tae-Hyung Kim

    정나영, 강승찬, 김태형

    In this study, the measurement results of the coastal deep soft ground buried in the upper part of the dredged clay were …

    본 연구에서는 준설점토가 상부에 매립된 해안가 대심도 연약지반의 계측결과를 분석하고 현재의 시방기준과 비교하여 그 결과를 바탕으로 대심도 연약지반 개량공사에 사용되는 각 계측별 …

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    In this study, the measurement results of the coastal deep soft ground buried in the upper part of the dredged clay were analyzed and compared with the current specification standards. Based on the results, a suitable proposal was suggested for the selection, installation, data arrangement, and analysis of each instrument used in the deep soft ground improvement construction. The pore water pressure meter has a range of 1.5 times or more of the expected measurement range, considering the field conditions of the soft ground. The groundwater level meter installed in the horizontal drainage layer checks the change in the groundwater level during the embanking as well as the performance of the catchment well and the horizontal drainage layer. Therefore, it is important to manage so that the groundwater level exists inside the horizontal drainage layer during embanking. It is enough to install the inclinometer in the gravel layer below the soft ground or weathered rock with an N value of 40 or more for the deep soft ground. It seems desirable to install a screw type for differential settlement meter. However, the screw type should not settle due to its own weight. Considering that it is a dredged landfill where subsidence occurs significantly, it is sufficient to manage the tolerance of leveling at about 10 mm (L is the one-way distance (km)).


    본 연구에서는 준설점토가 상부에 매립된 해안가 대심도 연약지반의 계측결과를 분석하고 현재의 시방기준과 비교하여 그 결과를 바탕으로 대심도 연약지반 개량공사에 사용되는 각 계측별 계측기 선정, 설치, 데이터 정리 및 분석에 대하여 적합한 안을 제안하였다. 간극수압계의 경우, 연약지반 현장 여건을 고려하여 예상 가능한 측정범위의 1.5배 이상 정도의 계측 범위가 가능한 게이지를 적용하는 것이 바람직하다. 수평배수층에 설치되는 지하수위계는 성토 중 지하수위의 변화, 집수정 및 수평배수층의 성능을 확인하는 것으로 성토 중에는 지하수위가 수평배수층 내부에 존재하도록 관리하는 것이 중요하다. 대심도 연약지반에서 지중경사계의 설치심도는 N치가 40 이상인 풍화암 또는 연약지반 하부의 자갈층에 설치하면 충분하다. 층별침하계는 스크류타입을 설치하는 것이 바람직해 보인다. 그러나 스크류타입 게이지가 자중에 의한 침하가 발생하지 않아야 한다. 폐합 또는 결합측량 시 수준측량의 허용오차는 침하가 크게 발생하는 준설매립지임을 고려하면 10Lmm(L은 편도거리(km)) 정도로 관리하면 충분하다.

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    31 December 2022
  • Investment Prioritization Method for Steep Slope Retaining Wall Considering the Disaster Risk and the Repair and Reinforcement Cost

    재해위험도와 보수보강비용을 고려한 급경사지 옹벽의 투자 우선순위 결정방법 연구

    Jae-Soon Choi, Yean-Ju Shin, Woo-Hyun Baek

    최재순, 신연주, 백우현

    Every summer in our country, an accident occurs, in which the retaining wall on a steep slope collapses due to torrential rain. …

    매해 여름, 우리 나라에서는 집중호우로 인해 급경사지 옹벽이 붕괴되는 사고가 발생하고 있다. 2019년 급경사지 위험도 평가결과에 대한 데이터를 보면, 780여개소의 옹벽이 C등급 …

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    Every summer in our country, an accident occurs, in which the retaining wall on a steep slope collapses due to torrential rain. According to the data on the results of steep slope risk assessment in 2019, over 780 retaining walls are below grade C; therefore, preparing for countermeasures is urgent. However, due to the limited budget for the repair and reinforcement of these retaining walls, it is necessary to discuss the investment prioritization. In this study, a prioritization method was proposed at the network and project levels along with the review of the revised criteria of disaster risk assessment in the steep slope retaining wall, and an application research in the network level was conducted for six retaining walls. Moreover, it is proposed that the priority index was determined by using the actual cost for repair and reinforcement in determination of the project level prioritization.


    매해 여름, 우리 나라에서는 집중호우로 인해 급경사지 옹벽이 붕괴되는 사고가 발생하고 있다. 2019년 급경사지 위험도 평가결과에 대한 데이터를 보면, 780여개소의 옹벽이 C등급 이하로 이에 대한 대책마련이 시급한 실정이다. 그러나, 이러한 옹벽에 대한 보수보강 예산이 한정적이므로 투자 우선순위에 대한 논의가 필요하다. 이 연구에서는 개정된 급경사지 옹벽의 위험도 평가기준에 대한 고찰과 함께 네트워크 레벨 및 프로젝트 레벨에서의 우선순위방법을 제안하고 이에 대해 6개 옹벽을 대상으로 적용성 검토를 수행하였다. 이때, 프로젝트 레벨에서의 우선순위 결정에는 실제 투입된 보수보강비용자료를 이용하여 우선순위 지수를 결정하였다.

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    31 December 2022
  • Seismic Performance-Based Design for Breakwater

    방파제의 성능기반 내진설계법

    Young-Jun Kim, Inn-Joon Park

    김영준, 박인준

    The 1995 Kobe earthquake caused a massive damage to the Port of Kobe. Therefore, it was pointed out that it was impossible …

    1995년 일본에서 발생한 고베지진으로 인하여 고베항에 대규모 피해가 발생하면서, 기존 내진설계 기준의 문제점이 제기됨에 따라 기존의 유사정적해석 및 허용응력 설계법으로는 Level II(규모 …

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    The 1995 Kobe earthquake caused a massive damage to the Port of Kobe. Therefore, it was pointed out that it was impossible to design port structures for Level II (Mw 6.5) earthquakes with quasi-static analysis and Allowable Stress Design methods. In Japan and the United States, where earthquakes are frequent, the most advanced design standards for port facilities are introduced and applied, and the existing seismic design standards have been converted to performance-based design. Since 1999, the Korean Port Seismic Design Act has established a definition of necessary facilities and seismic grades through research on facilities that require seismic design and their seismic grades. It has also established a performance-based seismic design method based on experimental verification. In the performance-based seismic design method of the breakwater proposed in this study, the acceleration time history on the surface of the original ground was subjected to a fast Fourier transform, followed by a filter processing that corrected the frequency characteristics corresponding to the maximum allowable displacement with respect to performance level of the breakwater and the filtered spectrum. The horizontal seismic coefficient for the equivalent static analysis considering the displacement was calculated by inversely transforming (i.e., subjected to an inverse fast Fourier transform) into the acceleration time history and obtaining the maximum acceleration value. In addition, experiments and numerical analysis were performed to verify the performance-based seismic design method of breakwaters suitable for domestic earthquake levels.


    1995년 일본에서 발생한 고베지진으로 인하여 고베항에 대규모 피해가 발생하면서, 기존 내진설계 기준의 문제점이 제기됨에 따라 기존의 유사정적해석 및 허용응력 설계법으로는 Level II(규모 6.5) 수준의 지진에 대하여 항만 구조물 설계가 불가능한 사실이 지적되어 내진설계에 있어서 성능기반 설계법의 필요성이 대두되었다. 지진이 빈번한 일본 및 미국의 경우 항만시설에 대한 가장 선진화된 설계기준을 도입하여 적용하고 있으며, 기존 내진설계기준을 성능기반설계로 전환하였다. 1999년 이후 현재까지 국내 항만내진설계법은 내진설계가 필요한 시설과 이들의 내진등급에 대한 정의가 불명확한 점에 대해 연구를 통해 필요한 시설과 내진등급에 대한 정의를 확립하고 실험적 검증을 바탕으로 국내 실정에 부합한 성능기반 내진설계법을 확립하고 있는 단계이다. 본 연구에서 개발한 방파제의 성능기반 내진설계법은 원지반의 지표면에서의 가속도 시간이력을 고속 푸리에 변환(FFT) 후 방파제의 해당성능수준별 최대허용변위에 대응한 주파수 특성을 보정해주는 필터처리를 하였고, 필터 처리된 스펙트럼을 다시 가속도 시간이력으로 역변환(IFFT) 하여 가속도 최대값을 산정함으로써 변위를 고려한 등가정적해석을 위한 수평지진계수를 산정하였다. 또한 국내 지진 수준에 맞는 방파제의 성능기반 내진설계법의 검증을 위해서 실험과 수치해석을 수행하였다.

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    31 December 2022
  • Analysis of the Limitations of the Existing Subsidence Prediction Method Based on the Subsidence Measurement Data and Suggestions for Improvement Method Through Weighted Nonlinear Regression Analysis

    기존 계측 기반 침하 예측 이론식 한계점 도출 및 가중 비선형 회귀분석을 통한 침하 예측 개선방안 제시

    Tae-Young Kwak, Seongho Hong, Ju-Hyung Lee, Sang-Inn Woo

    곽태영, 홍성호, 이주형, 우상인

    The existing subsidence prediction method based on the measurement data were confirmed in this study through literature research. It was confirmed that …

    본 연구에서는 시간-침하량 계측 데이터를 기반으로 한 기존 침하 예측 이론식을 확인하였다. 기존 계측 기반 침하 예측 이론식 중 쌍곡선법 및 Asaoka법이 …

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    The existing subsidence prediction method based on the measurement data were confirmed in this study through literature research. It was confirmed that the hyperbolic method and the Asaoka method showed high accuracy, while the other prediction methods showed significantly low accuracy. Based on the analysis results, the limitations of the existing prediction equations were derived, and the improvement method of the settlement prediction equations was suggested. In this study, a weighted nonlinear regression analysis method that gives higher weight to the later data was proposed to improve the existing hyperbolic method.


    본 연구에서는 시간-침하량 계측 데이터를 기반으로 한 기존 침하 예측 이론식을 확인하였다. 기존 계측 기반 침하 예측 이론식 중 쌍곡선법 및 Asaoka법이 정확도가 높게 나타났으며, 이외 방법은 정확도가 낮은 것으로 확인되었다. 이러한 분석 결과를 토대로 기존 침하 예측 방법의 한계점을 도출하였으며, 이러한 한계점을 보완할 수 있는 개선 방안으로써 가중 비선형 회귀분석을 통한 침하 예측 방법을 제시하였다.

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    31 December 2022
  • Evaluation for the Manufacturing Characteristics and Thermal Conductivity of Engineering Scale Bentonite-Sand Buffer Blocks

    공학규모 벤토나이트-모래 완충재 블록의 성형특성 및 열전도도 평가

    Deuk-Hwan Lee, Seok Yoon, Jin-Seop Kim, Gi-Jun Lee, Ji-Won Kim, Min-Jun Kim

    이득환, 윤석, 김진섭, 이기준, 김지원, 김민준

    The required density relationship according to the press pressure of the floating die method and the homogeneity of the density distribution in …

    본 연구에서는 공학규모 벤토나이트-모래 완충재 블록의 성형특성을 분석하기 위해 플롯팅 다이(floating die) 방식의 프레스 압력에 따른 소요 밀도 관계 및 완충재 내 …

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    The required density relationship according to the press pressure of the floating die method and the homogeneity of the density distribution in the buffer block was evaluated to analyze the manufacturing characteristics of engineering scale bentonite–sand buffer blocks. In addition, the thermal conductivity was measured and compared with that of the pure bentonite buffer block to evaluate the level of thermal conductivity performance improvement of the bentonite-sand buffer material. As a result, it was confirmed that the standard deviation of dry density decreased to 0.011 and showed a homogeneous density distribution under the condition of press pressure greater than 400 kg/cm2. Furthermore, as a result of the thermal conductivity test, the thermal conductivity of the buffer with optimum moisture content conditions was 1.345 and 1.261 W/(m·K) under the press pressure of 400 and 600 kg/cm2, respectively. It increased by 16.1% and 11.0% compared to the pure bentonite buffer material. Based on the results of this study, it is judged that it can be used as fundamental data for manufacturing a homogeneous bentonite-sand buffer block on an engineering scale.


    본 연구에서는 공학규모 벤토나이트-모래 완충재 블록의 성형특성을 분석하기 위해 플롯팅 다이(floating die) 방식의 프레스 압력에 따른 소요 밀도 관계 및 완충재 내 밀도분포 편차에 대한 균질도를 평가하였다. 또한 벤토나이트-모래 완충재의 열전도도 성능향상 수준을 분석하기 위해 최적함수비 조건에서 열전도도를 측정하고, 순수 벤토나이트 완충재의 열전도도와 비교하였다. 연구 결과 프레스 압력이 400kg/cm2 이상의 조건에서 건조밀도 표준편차가 0.011로 감소하고 균질한 밀도분포를 나타내는 것으로 확인되었다. 열전도도 측정 결과 프레스 압력이 400, 600kg/cm2일 때의 최적함수비 조건에서 각각 1.345, 1.261W/(m·K)으로 측정되었으며, 이는 순수 벤토나이트 완충재와 비교했을 때 각각 16.1, 11.0% 상승한 것으로 분석되었다. 본 연구 결과를 기반으로 공학규모의 균질한 벤토나이트-모래 완충재 블록 제작을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

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    31 December 2022
  • Assessment of DTVC Operation Efficiency for the Simulation of High Vacuum and Cryogenic Lunar Surface Environment

    고진공 및 극저온 달의 지상 환경 재현을 위한 지반열진공챔버 운영 효율성 평가

    Hyunwoo Jin, Taeil Chung, Jangguen Lee, Hyu-Soung Shin, Byung Hyun Ryu

    진현우, 정태일, 이장근, 신휴성, 유병현

    The Global Expansion Roadmap published by the International Space Exploration Coordination Group, which is organized by space agencies around the world, presents …

    세계 우주 기관들로 조직된 국제 우주탐사 협력 그룹이 발간하는 글로벌 우주탐사 로드맵에서는 미래 달 탐사 방향과 달 자원 활용을 위한 거주 계획을 …

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    The Global Expansion Roadmap published by the International Space Exploration Coordination Group, which is organized by space agencies around the world, presents future lunar exploration guidance and stresses a lunar habitat program to utilize lunar resources. The Moon attracts attention as an outpost for deep space exploration. Simulating lunar surface environments is required to evaluate the performances of various equipment for future lunar surface missions. In this paper, an experimental study was conducted to simulate high vacuum pressure and cryogenic temperature of the permanent shadow regions in the lunar south pole, which is a promising candidate for landing and outpost construction. The establishment of an efficient dirty thermal vacuum chamber (DTVC) operation process has never been presented. One-dimensional ground cooling tests were conducted with various vacuum pressures with the Korean Lunar Simulant type-1 (KLS-1) in DTVC. The most advantageous vacuum pressure was found to be 30–80 mbar, considering the cooling efficiency and equipment stability. However, peripheral cooling is also required to simulate a cryogenic for not sublimating ice in a high vacuum pressure. In this study, an efficient peripheral cooling operation process was proposed by applying the frost ratio concept.


    세계 우주 기관들로 조직된 국제 우주탐사 협력 그룹이 발간하는 글로벌 우주탐사 로드맵에서는 미래 달 탐사 방향과 달 자원 활용을 위한 거주 계획을 반영하는 등 달은 심우주 탐사를 위한 전초기지로 주목받고 있다. 따라서 달 행성 지반 환경 재현 인프라 기술은 미래 달 지상 탐사를 위해 필요한 다양한 장비들의 성능검증에 활용될 수 있다. 본 연구에서는 달 착륙 및 기지 건설 후보지인 달 남극 영구음영지역의 고진공 및 극저온 지상 환경을 재현하고자 하였다. 현재까지 달 지상 환경 재현을 위한 효율적 장비 운용 프로세스는 제시되지 못한 실정으로, 본 연구에서는 파일럿 지반열진공챔버에 인공월면 지반을 조성한 뒤 다양한 진공 환경에 대해 일방향 지반냉각 실험을 진행하고 이를 평가하였다. 냉각효율 및 장비 안정성 측면에서 가장 유리한 진공 환경은 30-80 mbar인 것으로 파악되었으나, 고진공 환경에서 얼음이 승화되지 않기 위한 극저온의 온도를 구현하기 위해서는 주변부 냉각이 추가적으로 요구되었다. 이를 위해 본 연구에서는 동결비 개념을 적용해 효율적인 주변부 냉각 가동 시점을 제안하였다.

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    31 December 2022