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문제 정의
- 이 실험을 통하여 얻은 정량화된 공극분포 자료로 포장토양과 상토의 보수력의 특성을 규명할 수 있다. 상토의 보수력은 일반 포장토양과 매우 다르고 이를 규명하기 위해서는 우선 보수력과 수분장력(Water suction pressure) 및 공극분포와의 관계를 명확히 밝혀야 한다.
- 이 연구는 RS 프랙탈 모델 이론을 이해함으로써 가능하기 때문에, 우선 이 이론을 간략히 소개한다. 이 RS 프랙탈 이론은 다음의 네 가지의 기본적 가설을 전제로 하고 있다.
- 이들 입자나 공극의 분포위치가 변화지 않고 고정되어 있는 데도 불구하고 이들의 위치를 정확히 규정하기가 힘들다. 이 연구에서 토양과 상토 등의 다공성 매체에 대해 RS 프랙탈 모델을 적용하여 토양을 비롯한 다공성 매질의 공극구성을 정량적 구분 해석하기 위하여 수은을 이용하지 않고 물을 사용함으로써 토양구조를 파괴하지 않는 보다 간편한 시간과 비용이 절약되는 기법을 찾아내고자 하였다.
가설 설정
- 다공매질에 수분이 침투할 때와 반대로 빠져 나가면서 건조될 때 이력현상에 의한 토양구조 변이가 일어나기 때문에 이런 면을 감안하여 공극구조 실험을할 때, 수분을 계속 넣어면서 공극을 채우는 방법과 시료가 포화되었을 때 다시 역으로 말려나가는 이중실험을 하였다. 다공질 매질의 공극분포 측정원리는 수분함량이 가장 작은 공극으로부터 현재의 가장 큰 공극까지 물이 순차적으로 채워진다고 가정하였으며, 아크릴 원통과 토양 코어(2")의 수분을 실온에서 풍건시켜 어느 정도 말린 후에 그 수분을 초기수분(Δθ)으로 시작하여 추가로 일정수분(θ0)을 채워 나가면서 수분함량을 정량하였다. 그에 따라서 해당하는 수분량이 점진적으로 보다 큰 공극을 채워 나가며 가장 큰 공극이 물로 채워지면 포화(공극률, Φ)되고 그이상 물이 채워지지 않는다고 가정하였다.
- 다공질 매질의 공극분포 측정원리는 수분함량이 가장 작은 공극으로부터 현재의 가장 큰 공극까지 물이 순차적으로 채워진다고 가정하였으며, 아크릴 원통과 토양 코어(2")의 수분을 실온에서 풍건시켜 어느 정도 말린 후에 그 수분을 초기수분(Δθ)으로 시작하여 추가로 일정수분(θ0)을 채워 나가면서 수분함량을 정량하였다. 그에 따라서 해당하는 수분량이 점진적으로 보다 큰 공극을 채워 나가며 가장 큰 공극이 물로 채워지면 포화(공극률, Φ)되고 그이상 물이 채워지지 않는다고 가정하였다. 이와 더불어 역으로 포화된 매질을 순차적으로 계속 말려 나가면 큰 공극부터 빠져 나가 면서 물이 점점 보다 작은 공극에 남게 되고 실온에서 풍건된남은 잔효수분(최종수분, θm)은 104℃ 건조기에서 완전히 말려 전체 포화수분량, 즉 Porosity를 구하였다.
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