지중송전케이블의 송전용량은 케이블 또는 주변지반의 최대허용온도에 좌우되기 때문에 케이블 주위 되메움재는 운영기간동안 낮은 열저항성을 유지하여야 한다. 케이블 주위에 발생된 열은 되메움재를 통해 즉시 주위에 발산시켜 제거하여야 하며, 그렇지 않으면 통상온도 (50~6$0^{\circ}C$)에서도 열폭주에 의한 절연파괴에 이를 수 있다. 본 논문에서는 되메움재의 열저항을 낮추기 위한 여러 가지 방법에 대해 논하였으며, 다양한 첨가제를 사용하여 시험을 수행함으로써 열저항 효과를 측정하였다. 연구결과, 영광 동림천 모래의 경우 상대적으로 균등한 입도분포를 나타내는 모래로써대단히 높은 열저항치(5$0^{\circ}C$'-cm/watt at 10% 함수비, 260-cm/watt 건조 시)를 나타냈다. 또한 진산 화강암 석분 및모래싸갈(A-2), 석분쇄석 혼합재(E-1)의 경우 양호한 입도와 낮은 열저항(35$^{\circ}C$-cm/wau 10% 함수비, 10$0^{\circ}C$-cm/watt 건조시)을 보여주었으며, 이들 연구결과를 토대로 열저항이 낮은 3가지 형태의 되메움재를 제시하였다.
지중송전케이블의 송전용량은 케이블 또는 주변지반의 최대허용온도에 좌우되기 때문에 케이블 주위 되메움재는 운영기간동안 낮은 열저항성을 유지하여야 한다. 케이블 주위에 발생된 열은 되메움재를 통해 즉시 주위에 발산시켜 제거하여야 하며, 그렇지 않으면 통상온도 (50~6$0^{\circ}C$)에서도 열폭주에 의한 절연파괴에 이를 수 있다. 본 논문에서는 되메움재의 열저항을 낮추기 위한 여러 가지 방법에 대해 논하였으며, 다양한 첨가제를 사용하여 시험을 수행함으로써 열저항 효과를 측정하였다. 연구결과, 영광 동림천 모래의 경우 상대적으로 균등한 입도분포를 나타내는 모래로써대단히 높은 열저항치(5$0^{\circ}C$'-cm/watt at 10% 함수비, 260-cm/watt 건조 시)를 나타냈다. 또한 진산 화강암 석분 및모래싸갈(A-2), 석분쇄석 혼합재(E-1)의 경우 양호한 입도와 낮은 열저항(35$^{\circ}C$-cm/wau 10% 함수비, 10$0^{\circ}C$-cm/watt 건조시)을 보여주었으며, 이들 연구결과를 토대로 열저항이 낮은 3가지 형태의 되메움재를 제시하였다.
Because the allowable current loading of buried electrical transmission cables is frequently limited by the maximum permissible temperature of the cable or of the surrounding ground, there is a need for cable backfill materials that can maintain a low thermal resistivity (less than 5$0^{\circ}C...
Because the allowable current loading of buried electrical transmission cables is frequently limited by the maximum permissible temperature of the cable or of the surrounding ground, there is a need for cable backfill materials that can maintain a low thermal resistivity (less than 5$0^{\circ}C$-cm/watt) even while they are subjected to high temperatures for prolonged periods. Temperatures greater than 5$0^{\circ}C$ to 6$0^{\circ}C$ may lead to breakdown of cable insulation and thermal nlnaway if the surrounding backfill material is unable to dissipate the heat as rapidly as it is generated. This paper describes the results of studies aiming at the development of backfill material to reduce the thermal resistivity. A large number of different additive materials were tested to determine their applicability as a substitute material. Tests were called out for DonUing river sand, a relatively uniffrm sand of very high thermal resistivity (5$0^{\circ}C$ -cnuwatt at 10% water content, 26$0^{\circ}C$-cm/watt when dry), and Jinsan granite screenings, and A-2(sand and gravel mixture), E-1 (rubble and granite screenings mixture), a well-graded materials with low thermal resistivity (about 35$^{\circ}C$ -cm/watt when at 10 percent water content, 10$0^{\circ}C$-cm/watt when dry). Based on this research, 3 types of backfill materials were suggested for improved materials with low thermal resistivity.
Because the allowable current loading of buried electrical transmission cables is frequently limited by the maximum permissible temperature of the cable or of the surrounding ground, there is a need for cable backfill materials that can maintain a low thermal resistivity (less than 5$0^{\circ}C$-cm/watt) even while they are subjected to high temperatures for prolonged periods. Temperatures greater than 5$0^{\circ}C$ to 6$0^{\circ}C$ may lead to breakdown of cable insulation and thermal nlnaway if the surrounding backfill material is unable to dissipate the heat as rapidly as it is generated. This paper describes the results of studies aiming at the development of backfill material to reduce the thermal resistivity. A large number of different additive materials were tested to determine their applicability as a substitute material. Tests were called out for DonUing river sand, a relatively uniffrm sand of very high thermal resistivity (5$0^{\circ}C$ -cnuwatt at 10% water content, 26$0^{\circ}C$-cm/watt when dry), and Jinsan granite screenings, and A-2(sand and gravel mixture), E-1 (rubble and granite screenings mixture), a well-graded materials with low thermal resistivity (about 35$^{\circ}C$ -cm/watt when at 10 percent water content, 10$0^{\circ}C$-cm/watt when dry). Based on this research, 3 types of backfill materials were suggested for improved materials with low thermal resistivity.
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문제 정의
수행하였다. 단일 재료의 열특성시험 결과 전로슬래그의 열저항치는 115~350℃-cm/W으로 강모래의 약 2배에 달하였으나 적당한 배합율로 혼합할 경우 혼합비 및 다짐도에 따라 혼합재의 열저항 변화를 살펴보고자 하였다.
좌우되는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 열방산 효과가 양호한 되메움재를 개발하기 위하여 현재 사용되고 있는 강모래를 비롯한 다양한 단일 재료 및 혼합재의 열저항을 함수비와 다짐도별로 측정하고, 그 결과로부터 다음 결론을 얻었다.
본 시험에서는 건조열저항 및 함수량에 따른 열저항 변화가 작은 되메움재의 혼합비율을 결정하고 최밀충전을 얻을 수 있는 입도분포를 도출하고자 한다. 즉, 간극율 20% 이하의 최밀충전을 갖는 입도 분포(혼합비)를 도출하고 최소의 건조열저항을 나타내는 혼합재의 배합비를 결정하기 위한 시험을 수행하였다.
본 연구에서는 열저항이 최소가 되는 지중 송전 관로용 되메움재를 개발하고자 한다. 이를 위해 열특성 측정 장치인 탐침법(thermal needle method)의 기본이론과 선형 열원 모델 및 열저항 영향인자에 대해 살펴보았으며, 탐침법을 이용하여 현재 지중전력케이블 되메움 재로 쓰이고 있는 강모래에 대해 물성시험 및 열저항 시험을 통해 다짐도 및 함수비에 따른 열 특성을 규명하였다.
본 절에서는 건조열저항이 작은 되메움재를 얻기 위한 혼합재의 배합비 선정을 위해 몇몇 기본재료를 선정하고 최적의 배합비를 도출하기 위하여 우선 각각의 단일 재료에 대한 기본물성시험과 함수비 및 다짐도에 따른 열특성시험을 수행하였다. 이를 통해 열저항이 가장 작고 수분함유량에 따른 열저항의 변화가 가장 작은 재료를 선정하고 선정된 재료를 중심으로 혼합재의 배합비를 도출, 시험결과를 상호 비교하고자 한다.
본 절에서는 실내시험을 통해 강모래의 다짐도 및 함수 비에 따른 열특성을 측정하여 되메움재로서의 적합성을 평가하고 추후 개발하고자 하는 다른 혼합재와의 열 특성치를 비교하고자 한다.
열특성시험을 수행하였다. 이를 통해 열저항이 가장 작고 수분함유량에 따른 열저항의 변화가 가장 작은 재료를 선정하고 선정된 재료를 중심으로 혼합재의 배합비를 도출, 시험결과를 상호 비교하고자 한다.
가설 설정
① 실험용 프로브는 연속적이며 열원은 일정하다.
④ 실측 데이타는 시편의 경계효과에 영향을 받지 않는다.
식 (3)은 탐침의 길이가 무한대이고 탐침이 삽입될 토사의 열전도 및 열확산이 균일한 매질로 가정하였으며, 탐침의 표면과 외부입자 사이에 접촉저항이 없고, 선형 열원의 직경이 무한소인 경우에 성립한다. 그러나 탐침의 직경과 길이가 일정한 경우에도 식 (3)을 사용하여 반경「과 열확산이 6인 매질 내에서 충분한 시간이 경과한 경우로 가정하여 근사화할 수 있다.
한편, 선형 열원이론은 열선을 무한히 긴 완전 도체로 가정한다. 그러나 실제로 탐침의 길이는 유한하며 이에 따라 오차가 발생할 수 있다.
제안 방법
이를 위해 열특성 측정 장치인 탐침법(thermal needle method)의 기본이론과 선형 열원 모델 및 열저항 영향인자에 대해 살펴보았으며, 탐침법을 이용하여 현재 지중전력케이블 되메움 재로 쓰이고 있는 강모래에 대해 물성시험 및 열저항 시험을 통해 다짐도 및 함수비에 따른 열 특성을 규명하였다. 또한 강모래를 주축으로 여러 재료(전로슬래그, 자갈, 석분, 플라이애쉬 등)를 혼합한 시료를 사용하여 간극율이 최소가 되는 최밀충전계의 입도분포를 도출하고 함수비 변화에 따른 열특성을 규명하여 열저항이 최소가 되는 재료 및 혼합비를 선정하였다.
또한 강모래를 주축으로 여러재료(전로슬래그, 자갈, 석분, 플라이애쉬 등)를 혼합한 시료를 사용하여 간극율이 최소가 되는 최밀충전계의 입도분포를 도출하고 함수비 변화에 따른 열저항 특성을 규명하여 열저항치가 최소가 되는 재료 및 혼합비를 선정하였다.
배합설계표중 전로슬래그를 기본으로 모래와 쇄석을 각각 혼합하여 물성시험 및 열특성시험을 수행하였다. 단일 재료의 열특성시험 결과 전로슬래그의 열저항치는 115~350℃-cm/W으로 강모래의 약 2배에 달하였으나 적당한 배합율로 혼합할 경우 혼합비 및 다짐도에 따라 혼합재의 열저항 변화를 살펴보고자 하였다.
이를 통해 현장에서 건조 및 습윤측의 특성, 다져진 지반의 상대다짐도 등을 평가할 수 있다. 시료에 따라 다르나 함수비는 노건조부터 자연건조 및 포화도 기준 약 70%까지 증가시키면서 열저항을 측정하였다.
시험은 먼저 각각의 단일재료에 대해 물성을 파악하고 열특성을 규명하였다. 함수비, 비중, 체가름 시험을 수행하여 시료의 기본물성 및 입도분포곡선, 토사의 구성 비율 등을 파악하고, 다짐도의 효과를 분석하기 위하여 동일한 함수비에 대해 다짐에너지를 달리하여 다짐 시험을 수행하였다.
Institute)(Mitchell, 1982) 에서 개발한 열저항측 정기 TPA6000+를 사용하였다(사진 1). 우선 지중 전력 케이블 되메움재로 현재 사용하고 있는 강모래에 대해 물성 시험 및 열저항 시험을 통해 다짐도 및 함수비에 따른 열특성을 규명하였다.
되메움재를 개발하고자 한다. 이를 위해 열특성 측정 장치인 탐침법(thermal needle method)의 기본이론과 선형 열원 모델 및 열저항 영향인자에 대해 살펴보았으며, 탐침법을 이용하여 현재 지중전력케이블 되메움 재로 쓰이고 있는 강모래에 대해 물성시험 및 열저항 시험을 통해 다짐도 및 함수비에 따른 열 특성을 규명하였다. 또한 강모래를 주축으로 여러 재료(전로슬래그, 자갈, 석분, 플라이애쉬 등)를 혼합한 시료를 사용하여 간극율이 최소가 되는 최밀충전계의 입도분포를 도출하고 함수비 변화에 따른 열특성을 규명하여 열저항이 최소가 되는 재료 및 혼합비를 선정하였다.
49 cm이다. 이몰드의 부피에 탐침기의 부피를 뺀 값을 흙의 부피로 계산하고 이를 통해 각 흙 시료의 상대다짐도 및 간극비를 계산하였다.
함수비, 비중, 체가름 시험을 수행하여 시료의 기본물성 및 입도분포곡선, 토사의 구성 비율 등을 파악하고, 다짐도의 효과를 분석하기 위하여 동일한 함수비에 대해 다짐에너지를 달리하여 다짐 시험을 수행하였다. 즉 2층 5회, 3층 10회, 3층 25회, 3층 55회, 5층 55회의 5가지로 다짐방법 변화를 고려하였다. 이를 통해 현장에서 건조 및 습윤측의 특성, 다져진 지반의 상대다짐도 등을 평가할 수 있다.
얻을 수 있는 입도분포를 도출하고자 한다. 즉, 간극율 20% 이하의 최밀충전을 갖는 입도 분포(혼합비)를 도출하고 최소의 건조열저항을 나타내는 혼합재의 배합비를 결정하기 위한 시험을 수행하였다. 이를 위해 시료는 자갈(쇄석), 강모래, 전로슬래그, 플라이애쉬, 석분 등을 사용하였으며, 단일재료 시험 및 외국의 연구결과 (Fukagawa, 1974 및 Wiseman & Burrell, 1969)를 참조하여 배합비를 선정하였다(표 3).
가져오게 된다. 케이블 주변토사의 고유 열저항은 함수량에 따라 크게 변화하기 때문에 열저항을 높게 설정하여 보수적으로 설계한다. 하더라도 건조기에 토사의 함수량 변화로 인한 열폭주 현상이 일어날 수 있다.
표 3의 배합표중 쇄석과 모래를 혼합한 재료를 A-1 ~ A-4시료로 분류하여 배합율에 따라 물성시험 및 열특성 시 험을 수행하였다. 함수비는 노건조상태로부터 5.
플라이애쉬의 경우 열저항이 월등히 크고 함수비에 따른 감소율도 작아서 되메움재로서의 열특성 면에서 불리한 것으로 나타났으나 다른 재료와의 혼합에 의한 효과를 파악하기 위하여 각 단일재료에 플라이애쉬를 10%씩 첨가한 시료 H-1(석분+), 1-1(모래+), J-1(전로 슬래그+)에 대해 물성시험(그림 12) 및 열 특성 시험을 수행하고 저항율의 변화를 살펴보았다.
열특성을 규명하였다. 함수비, 비중, 체가름 시험을 수행하여 시료의 기본물성 및 입도분포곡선, 토사의 구성 비율 등을 파악하고, 다짐도의 효과를 분석하기 위하여 동일한 함수비에 대해 다짐에너지를 달리하여 다짐 시험을 수행하였다. 즉 2층 5회, 3층 10회, 3층 25회, 3층 55회, 5층 55회의 5가지로 다짐방법 변화를 고려하였다.
험을 수행하였다. 함수비는 노건조상태로부터 5.0% 까지 증가시켰으며, 다짐에너지를 달리하여 동일한 함수비에 대해 다짐도에 따른 영향을 파악하였다. 물성시험 결과(표 4) 쇄석의 함유량이 커질수록 비중이 증가되고, 최적함수비(OMC)는 감소하는 경향을 나타내고 있는데, 이는 쇄석이 물을 함유할 수 있는 능력이 적기 때문이다.
대상 데이터
시료는 영광 동림천 강모래를 사용하였으며, 노 건조상태부터 자연건조(S=5%), 포화도 70%까지 수분 함유량을 변화시키고 다짐도는 75%~96%(간극율 약 32~ 48%)에서 열특성을 측정하였다. 다짐은 램머에 의한 탬핑법을 사용하였으며, 각종 기초시험을 수행하여 물성을 파악하였다(그림 3-4).
시험에 사용된 재료는 쇄석, 강모래, 플라이애쉬, 전로 슬래그, 석분 등이며, 이 중 쇄석은 영광 5, 6호기 본관기초 파쇄암반이며, 영광 동림천의 강모래 및 국내 화력 발전소에서 생산되고 있는 정제된 석탄회인 플라이애쉬, 포항제철 제2 제강공장 전기로에서 생산된 전로 슬래그, 금산군 진산지역 골재장의 역청포장혼합물용 화강암 석분 등을 대상으로 하였다.
즉, 간극율 20% 이하의 최밀충전을 갖는 입도 분포(혼합비)를 도출하고 최소의 건조열저항을 나타내는 혼합재의 배합비를 결정하기 위한 시험을 수행하였다. 이를 위해 시료는 자갈(쇄석), 강모래, 전로슬래그, 플라이애쉬, 석분 등을 사용하였으며, 단일재료 시험 및 외국의 연구결과 (Fukagawa, 1974 및 Wiseman & Burrell, 1969)를 참조하여 배합비를 선정하였다(표 3).
442에 제시된 열저항 측정 설비의 개념도를 보여주고 있다. 측정 시스템은 프로브(또는 needle)와 전원장礼 발열체, 측온저항체, 전력계, 온도계 등으로 구성된다.
흙의 열 저항 측정은 TPA 6000+를 이용하였으며, 사용된 몰드의 크기는 $=10.78 cm , H= 11.49 cm이다. 이몰드의 부피에 탐침기의 부피를 뺀 값을 흙의 부피로 계산하고 이를 통해 각 흙 시료의 상대다짐도 및 간극비를 계산하였다.
이론/모형
열특성을 측정하였다. 다짐은 램머에 의한 탬핑법을 사용하였으며, 각종 기초시험을 수행하여 물성을 파악하였다(그림 3-4).
되메움재의 열특성 시험은 탐침법 및 전술한 측정 장치 원리를 이용하여 미국 전력연구소(Electric Power Research Institute)(Mitchell, 1982) 에서 개발한 열저항측 정기 TPA6000+를 사용하였다(사진 1). 우선 지중 전력 케이블 되메움재로 현재 사용하고 있는 강모래에 대해 물성 시험 및 열저항 시험을 통해 다짐도 및 함수비에 따른 열특성을 규명하였다.
성능/효과
(1) 토사의 열저항은 흙 입자의 구성성분, 밀도, 함수비, 입자 형상 및 크기, 입도분포, 주변온도 및 다짐 방법 등에 영향을 받는다.
(2) 영광 동림천 강모래의 열저항치는 함수비에 따라 50~260[℃-cm/watt]로 건조시와 습윤시의 열저항이 약 5~6배로 차이가 현저함을 알 수 있었다.
(3) 최대다짐도에서 강모래의 간극율은 약 32[%]이며 모래 단일재료에 의한 100[℃-cm/watt] 이하의 건조 열저항 값을 얻기는 불가능한 것으로 나타났다.
(5) 금산군 진산지역 화강암 석분의 경우 자연상태의 함수비는 단일 재료 중 가장 크고, 간극율은 22.4%로가 장작은 값을 보여 주었다. 또한 최적 함수비는 9.
(6) 강모래-쇄석(영광원전 본관기초 파쇄암반) 혼합재인 A시료의 경우 50:50으로 혼합한 A-2시료가 열특성이 가장 우수한 것으로 나타났으며, 함수비 2% 이상에서 석분과 유사하였다.
(7) 쇄석-석분 혼합재(E-1 시료)의 경우는 간극율이 20% 이내로 최밀충전이 가능한 것으로 나타났으며, 열특성은 석분보다 우수하고, 수분함유량의 영향도 적어 이제까지 시험한 재료중 되메움재로서 가장 좋은 것으로 나타났다.
매우 유사하였다. E-1 시료의 경우 열저항은 석분의 약 90%로 우수한 것으로 나타났으며, 함수량에 따른 변화도 적 어 혼합재중 열특성이 가장 우수한 것으로 나타났다.
다짐효과를 고려할 때, 함수비가 작은 영역(0~2%) 에서는 간극율에 따라 열저항「이 100~ 180℃-cm/watt로 크게 변하므로 되메움재의 다짐도에 크게 영향을 받는 것을 알 수 있으며, 함수비가 크면(5% 이상) 다짐도에의한 영향은 작은 것으로 나타났다(그림 5, 6). 또한 동일한 다짐도(상대다짐도 90% 경우)를 갖는 시료라 하더라도 함수비에 따라 열저항치는 50~260 ℃-cm/watt로건 조시와 습윤시의 열저항이 5배 이상 차이가 남을 알 수 있다(그림 7).
대상시료 중 열특성이 가장 좋은 재료는 쇄석과 모래의 비율이 50 : 50인 A-2시료로서 열저항은 함수비에 따라 다소 차이는 있으나 강모래의 50~60%이며, 쇄석의 33 ~50%, 함수비 2% 이상일 때의 석분의 경우와 유사하고, 건조시 석분의 약 110%로 나타났다. 간극율은 강모래의 70~75%, 쇄석의 55~60%로 나타났다.
있다. 따라서 모래 단일재료에 의한 100℃-cm/watt이하의 건조 열저항값을 얻기는 불가능할 것으로 판단된다.
이는 철분성분을 많이 함유하고 있는 전로슬래그의 함유량이 작아진데 기인하며, 간극율의 감소는 다짐도가 향상되었음을 의미하고 있다. 또한 곡률계수 및 균등계수도 다소 증가하여 입도 분포가 좋아졌음을 알 수 있다(표 5).
그 이유는 모래 및 자갈의 경우 간극율이 크기 때문에 다짐도를 개선시키는 데는 한계가 있기 때문이다. 또한 동일한 함수비 및 다짐도 조건에서 자갈 및 모래의 혼합비가 50 : 50인 A-2 시료의 경우 A-1 시료보다 12-15% 열저항이 감소하는 것으로 나타났으며, 감소정도는 함수비에 따라 큰 차이가 없었다. 따라서 같은 재료라 하더라도 혼합비 및 구성재료의 입도 분포에 따라 열저항치가 달라짐을 알 수 있다.
또한 열전도는 입자 및 접촉면을 통해 전달되기 때문에 촘촘히 다지는 것이 가장 중요하며, 입자자체의 고유 열저항의 영향은 작은 것으로 나타났다. 한편 수분에 의한 열저항의 감소효과는 크지만 사질토 등 투수성이 큰 재료의 경우 온도구배하에서의 장기 안정성 측면에서 열저항 감소효과는 기대하기가 어렵다.
4%로 가장 작은 값을 보여 주었다. 또한 최적함수비는 9.5%로 자연상태의 함수비와 유사하므로 수분유지력 및 다짐도 측면에서 유리하며, 입도 분포 또한 가장 양호한 것으로 나타났다.
4%로 가장 작은 값을 보여 주었다. 또한 최적함수비는 9.5%로 자연상태의 함수비와 유사하므로 수분유지력 및 다짐도 측면에서 유리하며, 입도 분포 또한 가장 양호한 것으로 나타났다.
물성시험결과 B시료의 경우 전로슬래그 단일재료의 간극율이 31.6%에서 29.5% 내외로 다소 감소하였으며, 최대 건조 밀도는 약간 감소하였다. 이는 철분성분을 많이 함유하고 있는 전로슬래그의 함유량이 작아진데 기인하며, 간극율의 감소는 다짐도가 향상되었음을 의미하고 있다.
시험결과(표 2) 모래의 경우 10%내외의 열저항 감소가 있었으며, 전로슬래그는 약 50% 열저항이 감소되었다. 즉 플라이애쉬 단일재료의 열저항은 크지만 다른 재료와 혼합하면 입도분포를 개선시킴으로서 간극율 감소 및 다짐도 향상으로 열특성이 개선된 것으로 보여진다.
열특성 측정결과 함수비가 작은 영역에서 열저항은 다짐도에 따라 크게 변화하며(120~ 160℃-cm/watt), 같은 다짐도라 하더라도 함수비에 따라 50~ 160℃-cm/watt로 변화하므로 다짐도보다 함수비의 영향이 더 큰 것으로 나타났다 (그림 13). 그 이유는 모래 및 자갈의 경우 간극율이 크기 때문에 다짐도를 개선시키는 데는 한계가 있기 때문이다.
열특성시험결과 열저항이 가장 낮게 나타난 B-4 시료의 경우 강모래의 100~120%의 열저항치를 나타냈으며, 전로 슬래그의 60%로 나타나 열특성이 상당히 개선됨을 알 수 있었다(그림 14). 한편 B-1 시료와 같이 전로 슬래그의 함유량이 클 경우 전체적으로 열저항값은 크게 나타났으나 함수비에 따른 열저항 변화는 상대적으로 작았다.
불리함을 알 수 있다. 이상의 결과로부터 3가지 재료를 적절히 혼합한 결과 각각의 단일재료 어느 것보다도 열저항이 작게 나타나 혼합에 의한 열특성 개선 효과가 현저함을 알 수 있다.
석분의 열저항은 강모래의 약 절반에 해당하는 29~ 107℃-cm/watt로 가장 작은 값을 보여주고 있다. 전로슬래그의 경우 열저항은 강모래 의약 1.5배 큰 값을 나타내었는데 재료자체의 열저항은 나쁘지 않으나 간극율이 비교적 크고 입도분포가 좋지 않은 결과로 보여 지며, 다른 재료와 적절히 혼합하면 열 특성을 다소 개선할 수 있을 것으로 판단된다.
즉, 함수비 2%이상에서 열저항치는 석분의 경우와 유사한 값을 보이고 있으나 건조열저항은 석분보다 약 40% 큰 값을 나타내어 함수량에 따른 변화가 크므로 석분보다 불리함을 알 수 있다. 이상의 결과로부터 3가지 재료를 적절히 혼합한 결과 각각의 단일재료 어느 것보다도 열저항이 작게 나타나 혼합에 의한 열특성 개선 효과가 현저함을 알 수 있다.
최대 건조 밀도의 경우도 쇄석이나 모래의 경우보다 약 20~30% 증가하였으며, 석분보다도 5% 내외 증가하였다.
후속연구
(4) 강모래의 경우 간극율이 큰 특성으로 인해 열 구배하에서의 수분이동 등 장기안정성에 대한 열 안 정도 평가가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
한편 석분의 경우 플라이 애쉬를 섞 었을 때 열저항이 약 10% 증가하여 오히려 열특성이 나빠지는 것으로 나타났다. 따라서 단일재료보다 2개 이상의 재료를 적당한 배합비로 혼합할 경우 열특성 개선이 가능한 것으로 나타났으므로 추후 혼합비율에 따라 좀더 많은 시험을 수행할 필요가 있다.
간극율은 강모래의 70~75%, 쇄석의 55~60%로 나타났다. 따라서 적당한 비율로 재료를 혼합할 경우 열특성치를 개선할 수 있음을 알 수 있으며, 더많은 혼합재를 이용하여 적당한 배합을 통해 열 특성을 좀더 개선할 수 있을 것으로 판단된다.
특히, 모래와 같이 수분에 따른 체적의 변화가 없는 매질에서는 포화도 자체가 간극안에 존재하는 물의 비율이 되며, 고체중 액체의 밀도에 관계없이 표시할 수 있기 때문이다. 따라서 포화도와 열저항과의 관계는 회귀분석을 통해 식 (8)과 같이 로그함수로 제안하였으며(그림 8), 추후 다양한 혼합재의 다짐도 및 함수비에 따른 열저항 시험을 통해본 식을 일반화할 수 있을 것으로 사료된다. 이럴 경우 간단한 물성시험만으로 열저항 산정이 가능할 것으로 기대된다.
되메움재를 개발하여야 할 필요가 있다. 또한 강모래의 경우 간극율이 큰 특성으로 인해 열 구배하에서의 수분이동 등 장기안정성에 대한 열안정도 평가가 이루어져야 할 것이다.
면에서도 유리할 것으로 판단된다. 또한 건조 열 저항이 작고 수분유지력이 좋으며, 최적함수비가 작아 되메움재로서 적합할 것으로 판단된다.
본 연구를 통해 열특성이 우수한 다음 3개의 재료를 도출하였으며 (표 7), 추후 현장실증시험을 통해 시공성 및 역학적 특성을 평가하고 계절 및 기상조건에 따른 되메움재의 온도와 함수비변화를 규명할 예정이다.
한편, 모래 및 자갈은 조골재로 간극율이 크기 때문에 혼합에 의한 다짐도 개선은 한계가 있을 것으로 사료되며, 추후 추가적인 혼합재의 배합시험 이 필요할 것으로 판단된다.
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