강우에 의한 불포화토의 침투특성 파악을 위한 유전율 적용성에 관한 연구

김만일(Kim Man-Il),김형수(Kim Hyoung-Soo),정교철(Jeong Gyo-Cheol) 대한토목학회 2004 대한토목학회 학술대회 Vol.2004 No.10

온도구배에 따른 벤토나이트 내 수분거동 특성에 관한 연구

김만일(Kim Man-Il),김형수(Kim Hyoung-Soo),정교철(Jeong Gyo-Cheol),석희준(Suk Heejun) 대한토목학회 2005 대한토목학회 학술대회 Vol.2005 No.10

불포화 다공질매질의 물성치 측정을 위한 실험적 연구

김만일 ( Man Il Kim ) 대한지질공학회 2004 지질공학 Vol.14 No.2

포화 및 불포화 상태로 이루어진 지반 내에서 지하수의 함양 및 오염물질의 침투 이동은 지반을 구성하고 있는 다공질 매질의 공극률과 유효공극률에 매우 큰 영향을 받는다. 본 연구는 불포화 매질에 대한 유효공극률을 측정하기 위해서 Frequency domain reflectometry(FDR) system 및 측정센서를 개발하여 실내실험을 수행하였다. 또한 측정된 유전율상수의 관계로부터 유효공극률을 산정할 수 있는 유전율 믹싱모델(dielectric mixing model)을 제안하였다. 실험결과에서 불포화 흙 시료인 표준사(standard sand)와 강모래(river sand)의 유효공극률의 범위는 공극률과 비교해 약 65∼85% 내외에서 측정되었다. 특히, 측정된 유효공극률과 공극률의 관계에서 공극률이 증가할수록 유효공극률은 다소 감소하는 경향을 보이는 것으로 측정되었다. 이는 흙 입자사이의 공극 내에 존재하는 미량의 공기에 의한 것으로써 불포화 상태의 흙 칼럼이 충분히 포화 상태에 도달하지 못하였기 때문이다. The permeation movements of groundwater recharge and contaminate materials receive a great effect due to porosity and effective porosity of porous media which is composing underground consisted of saturation and unsaturated states. This study developed Frequency Domain Reflectometry(FDR) system and measurement sensor, and then carried out the laboratory experiments to measure effective porosity for unsaturated porous media. Also, I suggested dielectric mixing models(DMMs) which can calculate the effective porosity from relation of measured dielectric constants. In the experimental results the extent range of effective porosity of standard sand and river sand which are unsaturated soil sample were measured in about 65∼85 % for porosity. In relation of effective porosity and porosity, especially, effective porosity confirmed that displays decreasing a little tendency as porosity increases. This is because unsaturated soil did not reach in saturation enough by air of very small amount that exist in pore between soil particles.

석조문화재관련 지반침하 방지를 위한 지반진단시스템

김만일 ( Man Il Kim ),양동윤 ( Dong Yoon Yang ),이규식 ( Kyu Shik Lee ),정교철 ( Gyo Cheol Jeong ) 대한지질공학회 2006 지질공학 Vol.16 No.3

석조구조물의 주변 지반침하는 구조물 붕괴의 위험을 내포하고 있어 지반의 모니터링이 반드시 수행되어야 한다. 대표적인 지반침하 원인으로는 지하수위 변동에 의한 지반의 포화와 불포화 현상으로 지반의 공극률 내지 유효공극률 감소에 의해 발생된다. 이러한 지반 물성치의 평가는 유전율상수 반응으로부터 파악이 가능하다. 유전율상수 변화는 매질의 공극, 토입자, 공기 및 물 등의 물리적 특성 변화로부터 측정되기 때문에 지반의 포화 및 불포화 변동에 의한 유전율반응으로부터 지반침하 모니터링이 가능할 것으로 판단된다. Damages of cultural properties is caused by subsidence of foundation relating stone structures. To prevent of these structures, ground monitoring should be achieved certainly. Representative ground subsidence cause is saturated and unsaturated condition that is produced repeatedly by groundwater level fluctuations. It controls role that decrease porosity or effective porosity of soil media. Estimation of physical properties can predict from reaction of dielectric constant. Variations of dielectric constants are measured from physical characteristics change of pore, soil particle, air and water which are consisted to ground. Therefore, ground subsidence monitoring is thought that quantitative measurement is available using dielectric response of media.

낙동강 수계의 섬유 및 화학 산업폐수로부터 발생하는 미량유해화학물질의 모니터링

김만일 ( Man Il Kim ),강미아 ( Mee A Kang ) 대한지질공학회 2006 지질공학 Vol.16 No.2

다양한 산업의 발달은 우리 인간이 사용해야 하는 수자원으로 여러 가지 형태의 위해성을 함유하는 유해화학물질들의 수적·양적 증가를 초래하였다. 이로 인해 효율적인 수자원의 이용을 위해서는 수자원으로 유입되는 오염원의 사전 처리가 필수적인 것으로 인지되어 국내에서도 수자원으로 유입되는 오염물질에 대해 총량으로 방류업체의 수질을 규제하기 시작했다. 그러나 아직까지도 규명되지 않은 화학물질들이 대다수를 차지하므로 이에 대한 모니터링이 매우 중요한 역할로 자리하고 있다. 본 연구에서는 낙동강 수계로 유입되는 섬유 및 화학 산업폐수를 중심으로 미량유해화학물질을 계측하여 이들이 낙동강 수계에 미치는 유해성을 검토하였다. 대상으로 한 7개 업체로부터의 유입수와 방류수에서 검출되는 VOCs(volatile organic compounds) 중에서는 클로로포름(chloroform)이 가장 높은 빈도로 검출되었으며, 동일한 업체에서도 노출수준이 일정하지 않아 이의 관리에 어려움이 예상된다. 그러나 이들 업체의 방류수가 유입되는 하수처리장에서는 클로로포름의 처리효율이 높아(88% 이상) 낙동강 수계의 영향은 그리 크지 않을 것으로 추정된다. 한편, 섬유/화학관련 산업체의 유입수와 방류수로부터 노출되는 EU지정우선물질에 대해 조사한 결과, 검출현황에 대한 일정한 경향을 찾을 수 없을 뿐만 아니라 국내자료의 축적도 거의 없는 상태임을 감안하여 지속적인 모니터링을 통해 국가정책에 활용할 수 있는 자료구축을 해 나가야 할 것이다. Industry development caused numerical and quantitative increase of noxious chemical substances that contain risk assessment in water resources. For use of efficient water resources a pre-treatment of contaminant source which is flowed in water resources is recognized in essential process. Therefore, the discharged water quality from discharged company began to control contaminant by total amount of pollutant in domestic. However, to estimate closely chemical substances it is not proved up to now, monitoring is very important. This study achieved a monitoring of micro noxious chemical substance by fiber and chemistry industrial wastewater inflow to examine risk assessment of the water system of Nakdong river. Chloroform was measured highest among volatile organic compounds (VOCs) that the results of water quality of influent and effluent are detected from 7 companies of study area. The other side, because measured value of detected chloroform is indefinite detection level in the same company, it is difficulty in management of water quality. However it may not be much effects of the water system of Nakdong river because these company`s effluent is high treatment efficiency of chloroform (more than 88%) in sewage treatment plant. On the other hand, in the investigated results for the European Union specified priority substance that is detected to relationship influent and effluent from fiber/chemistry associated industries, these sub-stances were not detected and domestic data was hardly referred. Therefore, data construction of continuous monitoring about this water quality may have to be achieved certainly to utilize as country policy.

산지재해 저감을 위한 임도사면 보호공법 개발 및 활용성 평가

김만일 ( Man Il Kim ),이승우 ( Seung Woo Leek ),이문세 ( Moon Se Leek ),김민석 ( Minseok Kim ),조규봉 ( Gyu Bong Gho ) 대한지질공학회 2014 대한지질공학회 학술발표회논문집 Vol.2014 No.1

유전율법에 따른 다공질 매질의 특성 파악을 위한 실험적 연구

김만일 ( Man Il Kim ),니시가끼마코토 ( Makoto Nishigaki ) 대한지질공학회 2003 지질공학 Vol.13 No.4

지반을 구성하고 있는 매질에 대한 체적함수비 및 포화 정도를 측정하는 것은 지반의 물리적 성질, 강우에 의한 지하수 함량 및 자연 사면 파괴를 이해하는데 매우 중요한 요소 중의 하나이다. 이러한 지반의 요소들을 파악하기 위해 전자기파를 이용한 유전율법은 지반의 유전율상수의 특성에 따라 평가되어지므로 다양한 분야에 적용되고 있다. 본 연구에서는 전자기파의 측정 주파수 범위 1 - 18 GHz를 사용하는 유전율 시스템인 FDR-V (Frequency domain reflectometry with vector network analyzer)를 적용하여 1 GHz와 18 GHz에서의 두 주파수 범위에 대한 표준사 (Standard sand)와 화강풍화토 (Granitic weathered soil)의 밀도, 온도 및 염분농도 의존성에 따른 유전율상수의 반응에 대해 검토하였다. 실험결과에서, 흙의 밀도 의존성은 체적함수비의 증가에 따라 유전율상수도 증가하는 것으로 측정되었으나, 이들의 밀도 의존성은 다소 낮은 것으로 판단된다. 그리고, 1 GHz 실수부 (Real part)에 대한 온도 의존성 실험에서는 온도의 증가에 따라 물과 표준사의 유전율상수는 점진적으로 감소하는 경향을 보이나 에탄올의 유전율상수는 증가하는 것으로 측정되었다. 따라서, 온도 변화에 따른 각 매질의 유전율상수는 측정 온도에 대한 영향을 고려하여야 한다. 염분농도에 따른 유전율상수의 변화는 1 GHz 허수부(Imaginary part)에서 염분농도의 증가에 따라 유전율상수의 측정치도 함께 증가하는 것으로 나타났다. 이상과 같이, 다양한 조건하에 대한 유전율상수의 의존성들을 기초로 하여 다공질 매질의 특성을 파악하기 위한 FDR-V 시스템의 적용성을 충분히 검토하였다. 결론적으로, 본 연구에서는 1 GHz의 측정 주파수범위 내에서 다공질 매질의 염분오염도를 충분히 정량적으로 측정할 수 있는 것으로 생각된다. Measurements of volumetric water content and saturation of porous media are very important factors in understanding the physical characteristics of soil, groundwater recharge by rainfall, pollutant movement, and slope failure. To measure such physical parameters, a permittivity method using electromagnetic wave is applied and use is made of the special permittivity response of understand to water and ethanol. In particular, the estimation is required because permittivity is influenced by the nature of the underground environment. In this study, we carried out experiments on the relative dependency of soil density, temperature and salinity of standard sand and granitic weathered soil using FDR-V system (Frequency domain reflectometry with vector network analyzer) within a frequency range of 1 - 18 GHz. The results of the study showed that the dielectric constants of standard sand and granitic weathered soil increased with increased volumetric water content of soil. However, the dependency of soil density was found to be a little low. Changes of dielectric constant with temperature appeared definitely in the real part of 1 GHz. That is, the dielectric constant of real part at 1 GHz of water and standard sand increased with the rise of temperature. However, ethanol showed decreased tendency. The study also showed that dielectric constant increased with increase in salinity at imaginary part of 1 GHz. It could be concluded from this study FDR-V system can adequately measure the physical properties of soil and the degree of salinity concentration of porous media within 1 GHz frequency range using dielectric constant.

유전율법을 이용한 다공질 매질의 공극률 및 유효공극률의 측정에 관한 연구

김만일 ( Man Il Kim ),니시가끼마코토 ( Makoto Nishigaki ) 대한지질공학회 2003 지질공학 Vol.13 No.4

지반을 대상으로 지하수의 이동 및 오염물질 침투에 대한 평가를 위해, 지반을 구성하고 있는 매질의 공극률과 유효공극률을 파악하는 것은 매우 중요하다. 이들은 물질 이동을 결정하는 중요한 물리적 파라메터이다. 본 연구에서는 새로운 유전율 시스템인 FDR-V (Frequency domain reflectometry with vector network analyzer)를 적용하여 표준사 (Standard sand)와 강모래 (River sand)에 대한 공극률 및 유효공극률을 측정하기 위한 실험적 연구를 실시하였다. 또한, 이들을 측정하기 위해, 다공질 매질에 대한 유전율상수의 특성을 고려한 유전율 믹싱모델 (dielectric mixing model)을 제안하였다. 포화된 두 종류의 흙에 대한 유효공극률을 측정하기 위한 실내 실험은 FDR-V 시스템을 적용한 주입실험 (Injection test)과 주입물질의 농도를 측정하는 치환실험 (Replacement test)을 수행하였다. 두 종류의 실험 결과치를 비교한 결과, 측정된 유효공극률을 공극률과 비교해 보면, 약 85 - 92 %의 범위 내에 존재하는 것으로 측정되었다. 일반적인 흙의 유효공극률은 공극률에 대해 약 90 % 범위 내에 분포하고 있는 것으로 알려져 있으나, 본 연구에서는 다소 낮은 결과치를 보이고 있다. 이러한 현상은 시스템의 측정 프로브의 측정 범위가 직경 0.36 cm의 동축측정프로브 끝부분에서 이루어져 비교적 작기 때문에 제작된 흙 시료전 체적에 대한 유효공극률의 결과치이기 보다는 프로브가 위치한 지점에 대한 측정치로 판단된다. 이러한 측정 프로브의 특성을 고려해 볼 때, FDR-V 시스템은 연구자가 의도한 연구에 따라 특정 지점에 대한 지반의 정밀한 물리적 특성을 파악할 수 있을 것으로 사료된다. In order to evaluate groundwater movement and the infiltration of contaminants, such as petroleum products, the determination of porosity and effective porosity is very important. Porosity and effective porosity are important physical parameters that determine the transfer and movement of water and solutes in porous media. Various methods of determining these parameters have been developed, with varying degrees of accuracy and applicability. Most of the existing methods produce static results. They do not produce instantaneous and real time of porosity and effective porosity in a porous media. In this study, we used a new permittivity method called Frequency Domain Reflectometry with Vector analyzer (FDR-V) to determine the porosity and effective porosity of some sand samples in the laboratory. The advantage of the FDR-V method is that it instantaneously determines the temporal variation of dielectric constants of porous media. Then, the porosity and the effective porosity of porous media are computed using well established empirical equations. Results obtained from the FDR-V method compared favorably with results from other permittivity methods such as gravimetric, injection and replacement tests. The ratio of effective porosity to porosity was 85 - 92 %, when FDR-V was used. This value compared favourably with 90 %, which has been usually quoted in previous studies. Considering the convenience and its applicability, the FDR-V permittivity holds a great potential in porous media and contaminant transport studies.

국내 토석류재해 대응을 위한 시설기준의 현안 및 대책

김만일 ( Man Il Kim ),이문세 ( Moon Se Lee ),장범수 ( Buhm Soo Chang ),방돈석 ( Don Seok Bang ),이종건 ( Jong Gun Lee ) 대한지질공학회 2011 대한지질공학회 학술발표회논문집 Vol.2011 No.-

백색침출수 용출지역의 수리지질학적 고찰

김만일 ( Man Il Kim ),박영규 ( Young Gyu Park ),김을영 ( Eul Young Kim ),김양빈 ( Yang Bin Kim ),용환호 ( Hwan Ho Yong ),지원현 ( Won Hyun Ji ) 대한지질공학회 2010 지질공학 Vol.20 No.4

본 연구는 백색침출수 용출구간에 대한 수리지질학적 특성을 파악하기 위한 목적으로 수행되었다. 이를 위하여 지표지질조사를 통해 지질특성을 분석하였으며, 백색침출수 용출구간의 지질구조를 파악하기 위한 전기비저항탐사와 시추공 공내촬영을 통해 암반의 불연속면 분포특성을 분석하였다. 연구지역 내 백색침출수 용출지점을 중심으로 갈수기와 풍수기로 구분하여 강우사상에 따른 지하수위 변동을 시추공별로 측정하였다. 이상의 연구결과에서 백색침출수 용출구간에서의 전기비저항특성은 비용출구간에 비해 상대적으로 낮은 값으로 나타났으며, 이는 심부에 파쇄대 내지 석회암 공동대의 존재를 확인하였다. 이들 지역에서의 강우사상에 따른 지하수위 변동을 지하수 유형분석을 통해 분석한 결과, 강우가 직접적으로 지하수 함양에 영향을 주는 것으로 파악되었다. 또한 일평균 유출량과 강우량의 상관관계 분석에서 0.83~0.97로 높은 상관성을 갖는 것으로 나타났다. This study assessed the hydrogeological characteristics of a seepage area of white leachate. The geological characteristics of the leachate were determined by a surface survey, and an electrical resistivity survey and borehole image processing system (BIPS) were applied to estimate the distribution of discontinuities, to assess the geological structure of the seepage areas. Fluctuations in groundwater level within boreholes were measured during periods of precipitation in the dry and wet seasons. The results show that electrical resistivity is lower in the seepage section than in non-seepage sections. The distribution of fracture zones and limestone cavities was inferred from the logging data and BIPS data. Variations in groundwater level and groundwater recharge, related to rainfall events, show the direct effect of rainfall events during the rainy season. We obtained a strong relationship between seepage amount and rainfall (correlation coefficients of 0.83-0.97).