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간척지 온실기초 보강을 위한 심층혼합처리공법의 허용지내력 및 침하량 산정
이학성,강방훈,이광승,이수환,Lee, Haksung,Kang, Bang Hun,Lee, Kwang-seung,Lee, Su Hwan 한국생물환경조절학회 2021 생물환경조절학회지 Vol.30 No.4
국가관리 간척지내 원예단지 조성에 필요한 기반기술 중에 하나인, 온실기초 연구가 부족한 실정이며 고사양의 PHC파일을 대체하기 위한 대안을 검토하고자 하였다. 지반개량공법 중 심층혼합처리공법(DCM) 적용시 허용지지력과 침하량 산정을 통하여 온실기초 공법으로써의 적용가능성을 검토하였다. 새만금간척지 농생명용지 1공구 지반조사를 통해 지반 특성을 파악하고, Terzaghi, Meyerhof, Hansen, Schmertmann 이론식을 적용하여 허용지지력과 침하량을 산정하였다. 직경 800mm를 기준으로, 독립 기초 폭과 길이가 3-6m이고, 기초 심도 3-7m 조건에서 허용지지력과 침하량을 검토하였다. 온실기초 심도가 얕고 콘크리트 매트 간격이 넓을수록 시공비가 절감되는 측면을 고려하여 독립 기초 폭과 길이가 4m, 기초 심도가 3m인 경우가 가장 적합한 것으로 판단되었다. 독립 기초 폭과 길이가 4m이고, 기초 심도가 3m인 조건에 대한 해석 결과로 허용지지력은 169kN/m<sup>2</sup>, 침하량은 2.73mm로 지지력은 이론식 대비 5.6%의 오차를, 침하량은 62.3%의 오차범위를 나타냈다. 향후, 위 검증된 설계 값을 기준으로 구조 시험과 침하모니터링을 통해 신뢰성을 검증하고자 한다. 그 외 나무말뚝, 헬리컬기초 등 유리온실, 내재해형온실에 적용 가능한 기초 공법과의 비교 검증을 통해 각각의 장, 단점을 파악하고 PHC 파일의 대체 가능 유무를 검토할 예정이다. 이는 온실 유형별 시공 공법을 선정하는데 필요한 기초 데이터로 제시될 수 있을 것으로 기대된다. In order to expand facility agriculture and reduce greenhouse construction costs in reclaimed land, a greenhouse foundation method that satisfies economic feasibility and structural safety at the same time is required. As an alternative, the allowable bearing capacity and settlement were reviewed when the DCM(Deep cement mixing) method was applied among the soft ground reinforcement methods. To examine the applicability of the greenhouse foundation, the allowable bearing capacity and settlement were calculated by applying the theory of Terzaghi, Meyerhof, Hansen, and Schmertmann. In case of the diameter of 800mm and the width and length of the foundation of 4m, the allowable bearing capacity was 179kN/m<sup>2</sup> and the settlement was 7.25mm, which satisfies the required bearing capacity and settlement standards. The calculation results were verified through FEM(Finite element method) analysis using the Mohr-Coulomb material model. The allowable bearing capacity was 169kN/m<sup>2</sup> and the settlement was 2.52mm. The bearing capacity showed an error of 5.6% compared to calculated value, and the settlement showed and error of 65.4%. Through theoretical calculations and FEM analysis, it was confirmed that the allowable bearing capacity and settlement satisfies the design criteria as a greenhouse foundation when the width and length of the foundation were 4m. Based on the verified design values, it is expected to be able to present the foundation design criteria for greenhouses through empirical tests such as bearing capacity tests and long-term settlement monitoring.
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새만금 간척지 첨단온실 에너지 설계를 위한 풍환경 및 온실 피복재의 영향 분석
서효재(Hyo-Jae Seo),서일환(Il-Hwan Seo),노득하(Deuk-ha Noh),이학성(Haksung Lee) (사)한국생물환경조절학회 2023 생물환경조절학회지 Vol.32 No.1
본 연구에서는 새만금과 같은 간척지를 활용하여 대규모 첨단온실단지를 조성하는 경우 간척지의 환경적 특수성 중 높은 풍속에 따른 유리 단열재의 에너지 효율을 평가하였다. 현장에서 주로 사용되는 온실 단열재 중 4가지에 대한 평가 결과, 최대 37.4%의 에너지 차이를 보여, 온실 피복재의 선정이 중요함을 제시하였다. 이를 바탕으로 일반적인 내륙에서의 온실을 설계하는 것과 달리, 간척지에서는 내재해성 온실규격을 따라 시설을 설계하여야 하며, 에너지 소비량은 높아진 풍속과 재질을 고려하여 산정되어야 한다. 본 연구의 결과는 에너지 효율성을 온실 피복재의 종류와 풍속에 따라서 제시하고 있으며, 이는 대규모 첨단온실 조성 시 에너지 소비량을 예측하고, 이를 바탕으로 신재생에너지원을 포함하는 에너지 설계에 활용될 수 있다. The external weather conditions including temperature and wind speed in the Saemangeum reclaimed land is different from that of the inland, affecting the internal environment of the greenhouse. Therefore, it is important to select an appropriate covering material considering the insulation effect according to the type and characteristics of the covering material considering the weather condition in the Saemangeum reclaimed land. A hexahedral insulation chamber was designed to evaluate the insulation efficiency of each glass-clad material in the outside weather condition in reclaimed land. In order to evaluate the insulation effect of each covering material, a radiator was installed and real-time power consumption was monitored. 16-mm PC (polycarbonate), 16-mm PMMA (polymethyl methacrylate), 4-mm greenhouse glass, and 16-mm double-layered glass were used as the covering materials of the chamber. In order to understand the effect of the external wind directions, the windward and downwind insulation properties were evaluated. As a result of comparing the thermal insulation effect of each greenhouse cover material to single-layer glass, the thermal insulation effect of double-layer glass was 16.9% higher, while PMMA and PC were 62.5% and 131.2% higher respectively. On average the wind speed on the windward side was 53.1% higher than that on the lee-wind side, and the temperature difference between the inside and outside of the chamber at the wind ward side was found to be 52.0% larger than that on the lee ward side. During the experiment period, the overall heating operation time for PC was 39.2% lower compared to other insulation materials. Showing highest energy efficiency, and compared to PC, single-layer glass power consumption was 37.4% higher.
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이학성(Haksung Lee),김은성(Eunsung Kim),오제하(Jeha Oh),김동기(Dongki Kim),이주영(Juyoung Lee),강신재(Shinjae Kang) 한국생산제조학회 2013 한국생산제조학회지 Vol.22 No.3
Research on decreasing the weight of composite sandwich panels is in progress. This paper reports the experimental results for the mechanical behavior of a composite sandwich panel. The skins of sandwich panels were made of glass fiber sheets and plywood matrix composites. Their interior layers consisted of glass fiber pultrusion pipes and gold foam. Experimental tests were performed to obtain the mechanical properties and complex mechanical behavior. Before fatigue tests, tensile tests and 3-point bending tests were carried out to obtain the optimal design and determine their strength and failure mechanisms in the flat-wise position. After the static test, a fatigue test were conducted at a load frequency of 5 Hz, stress ratio (R) of 0.1, and endurance limit for the S-N curve. It showed that the failure modes were related to both the core design and skin failure.
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이학성(Haksung Lee),강방훈(Bang Hun Kang),이수환(Su Hwan Lee) (사)한국생물환경조절학회 2020 생물환경조절학회지 Vol.29 No.4
최근 간척지를 활용한 대규모 수출 원예 단지에 대한 수요가 증대되고 있고, 대규모 시설원예 단지 조성을 위한 현안 중에 하나는 경량 온실용 기초 설계 기준을 확립하는 것이다. 이를 위해 연약지반 기초 보강 방법에 관한 사전 연구들을 검토하였다. 대상 공법으로는 스파이럴, 나무, 쇄석 다짐 말뚝(팽이) 및 PF 공법이며, 성능 검증을 위해 인발저항력, 지내력, 침하량 측정 등의 시험이 수행되었다. 인발저항력은 동일한 직경에서 근입 깊이가 증가할수록 저항력이 상승하는 것을 확인 할 수 있었다. 스파이럴과 나무 말뚝 기초의 성능을 비교하자면, 유사한 근입비와 마찰 면적을 갖는 기준에 대하여 스파이럴 말뚝의 인발저항력 0.8kN, 나무 말뚝은 인발저항력 1.1kN로 근소하게 나무 말뚝의 성능이 우수하다고 판단되었다. 추가적으로, 일정 근입비(L/D)의 범위에서의 직경 변화에 따른 인발저항력을 비교하였다. 근입비 10~12.1 범위에서는 직경 250mm구간, 근입비 14.6~16.7범위에서의 직경 300mm구간에서 급격한 상승 값을 보였으며, 근입비 범위에 따라 인발저항력 증가 폭이 다르게 나타나는 것을 확인하였다. 지반 지내력 검토를 위한 재하시험 결과의 경우, 상이한 보강 방법, 직경, 관입 깊이 등의 영향으로 단순 비교하는 것에 한계가 있지만, 나무 말뚝 105kN/㎡, 팽이 말뚝 826kN/㎡, PF방법 300kN/㎡ 수준의 최대 허용지지력을 보였다. 위 조건의 경우에, 팽이 말뚝, PF방법, 나무 말뚝 순으로 높은 지내력을 나타냈다. 간척지 기초 시공공법 타당성 검토를 위하여, 일부 국한된 시험 조건하에 인발저항력, 허용지지력, 침하량 측정 등 시험평가 결과를 비교 검토하였다. 기초 보강 방법 별 일관성있는 경향을 파악하는데 한계가 있었지만, 풍속 40m/s에서 온실에서 받는 인발력이 20kN수준이고(Yu 등, 2012), ’97 한국형 유리온실 표준설계도에 명시된 온실의 기초 지내력 기준이 50kN/㎡인 점을 고려한다면 지내력 105kN/㎡ ~ 826kN/㎡ 범위의 기초보강 공법인 팽이, 나무말뚝 및 PF방법 모두 간척지 온실 기초에 적용하기 충분한 공법으로 간주 된다. 장기 침하량 모니터링 및 기초 보강 방법 별 수렴성과 재현성이 확보된 실증 데이터 보완을 통해, 온실 유형별 구조안정성과 경제성을 동시에 만족시킬 수 있는 기초 방식 선정과 설계 가이드라인 제시가 가능할 것이라고 판단된다. The demand for large-scale horticultural complexes utilizing reclaimed lands is increasing, and one of the pending issues for the construction of large-scale facilities is to establish foundation design criteria. In this paper, we tried to review previous studies on the method of reinforcing the foundation of soft ground. Target construction methods are spiral piles, wood piles, crushed stone piles and PF (point foundation) method. In order to evaluate the performance according to the basic construction method, pull-out resistance, bearing capacity, and settlement amount were measured. At the same diameter, pull-out resistance increased with increasing penetration depth. Simplified comparison is difficult due to the difference in reinforcement method, diameter, and penetration depth, but it showed high bearing capacity in the order of crushed stone pile, PF method, and wood pile foundation. In the case of wood piles, the increase in uplift resistance was different depending on the slenderness ratio. Wood, crushed stone pile and PF construction methods, which are foundation reinforcement works with a bearing capacity of 105 kN/㎡ to 826 kN/㎡, are considered sufficient methods to be applied to the greenhouse foundation. There was a limitation in grasping the consistent trend of each foundation reinforcement method through existing studies. If these data are supplemented through additional empirical tests, it is judged that a basic design guideline that can satisfy the structure and economic efficiency of the greenhouse can be presented.
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인발성형 공정을 통한 이종재료 복합소재 프레임 개발 및 내구성 평가
이학성(Haksung Lee),강신재(Shinjae Kang) 한국생산제조학회 2014 한국생산제조학회지 Vol.23 No.2
Recently, the growing demand for weight reduction and improved structure durabilityfor commercial vehicles has led to active research into the development and application of suitablecomposite materials. This studysuggests abimaterial composite frame produced by apultrusion process to replace steel frames. We focused on the development of a composite frameconsisting of two types of materialsby mixing anorthotropic material with anisotropic material. The inside layer consisted of an aluminum pipe, and the outside layer was composed of a glass fiber pipe. To determine the strength and failure mechanisms of the composite material,tensile tests, shear tests, and three-point bending tests were conducted, followed by fatigue tests. After static testing, the fatigue tests were conducted at a load frequency of 5 Hz, a stress ratio (R) of 0.1, and an endurance limit of 10<SUP>6</SUP> for the S-N curve. The resultsshowed that the failure modes were related to both the core design and the laminating conditions.
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