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바이오폴리머를 포함한 모래지반의 흙-습윤 특성곡선 연구
Soil-Water Characteristic Curve of Sandy Soils Containing Biopolymer Solution 원문보기

한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, v.19 no.10, 2018년, pp.21 - 26  

정종원 (School of Civil Engineering, Chungbuk National University)

초록
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흙-습윤 특성곡선은 불포화토에서 물의 흐름, 다상유체에서의 상대투수계수, 그리고 흙의 강성 및 부피 변화를 이해하는데 필수적이다. 바이오폴리머는 미생물에 완전 분해가 가능한 자연에 무해한 친환경 물질이다. 따라서, 치토산, 폴리에틸렌 옥사이드, 잔탄검, 알지네이트염 및 폴리아크릴산 등과 같은 바이오폴리머가 지반복원, 지반성능향상 및 오일생산증진을 위해 연구되어왔다. 폴리아크릴산(polyacrylic acid)은 바이오폴리머의 일종으로, 유체의 흐름 특성 향상을 통하여 오일생산증진 및 지반복원 등의 분야에서 우수한 성능을 보여왔다. 따라서, 본 연구에서는 폴리아크릴산(polyacrylic acid)을 포함한 모래의 흙-습윤 특성곡선의 이해하기 위해서 실내시험을 수행하고, 이론적 모델의 매개변수 변화를 연구하였다. 그 결과, 폴리아크릴산(polyacrylic acid)의 농도가 증가함에 따라, 포화된 모래에 주입되는 공기의 주입 모세관압력이 증가함을 보이고, 높은 모세관압력에서의 잔류 함수비 역시 증가하고 있음을 보였다. 또한, 이론식 모델의 매개변수를 구하였으며, 이를 활용한 흙-습윤 특성곡선이 실내 실험 결과와 잘 일치하고 있음을 보였다. 따라서, 이론적 모델의 매개변수를 알고 있으면, 본 연구에서 활용된 폴리아크릴산(polyacrylic acid)이외의 바이오폴리머를 포함한 모래 지반의 흙-습윤 특성곡선이 예측이 가능함을 설명하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Soil-water characteristic curve, which is called soil retention curve, is required to explore water flows in unsaturated soils, relative permeability of water in multi-phase fluids flow, and change to stiffness and volume of soils. Thus, the understanding of soil-water characteristic curves of soils...

주제어

#흙-습윤 특성곡선   #바이오폴리머   #폴리아크릴산   #잔류 함수비   #모세관압력  

표/그림 (9)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 친환경 물질인 다양한 바이오폴리머를 포함한 모래의 흙-습윤 특성곡선(SWCC)을 실내시험을 통하여 구하고, 가장 대표적인 이론적 모델인 van enuchten(1980) 모델의 매개변수(m)를 구하여 실내시험의 결과와 비교하고자 한다.
  • 본 연구에서는 폴리아크릴산(polyacrylic acid) 용액을 포함한 모래 지반의 흙-습윤 특성곡선(SWCC)에 대한 실내시험 및 이론적 모델을 활용하여 연구하였다. 연구 결과는 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
바이오폴리머의 종류는 무엇이 있나? 이는 미생물에 의해 물과 이산화탄소로 완전히 분해되기 때문에, 자연에 무해한 친환경 물질로 여겨지고 있다. 치토산(85% deacetylated power), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 잔탄검(xanthan gum), 알지네이트 염(alginic acid sodium salt) 및 폴리아크릴산(polyacrylic acid) 등이 현재 많이 연구되고 있는 바이오폴리머의 일종이다(Cao, 2016).
바이오폴리머는 어떤 물질로 여겨지고 있는가? 바이오폴리머는 바이오매스를 원료로 하여 만들어진다. 이는 미생물에 의해 물과 이산화탄소로 완전히 분해되기 때문에, 자연에 무해한 친환경 물질로 여겨지고 있다. 치토산(85% deacetylated power), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 잔탄검(xanthan gum), 알지네이트 염(alginic acid sodium salt) 및 폴리아크릴산(polyacrylic acid) 등이 현재 많이 연구되고 있는 바이오폴리머의 일종이다(Cao, 2016).
흙-습윤 특성곡선은 어떤 특성을 나타내는가? 흙-습윤 특성곡선(SWCC)은 지반의 습윤 함유능력(Brady & Weil, 2010), 상대투수계수(Assoluline, 2001; Campbell, 1974; Fischer & Celia, 1999; Mualem, 1986; Vogel & Cislerova, 1988), 지반의 강도(Fredlund et al., 1996; Oberg & Sallfors, 1997; anapalli et al., 1996) 및 지반의 강성(Delage et al., 1998; Gens & Alonso, 1992; Pedarla et al., 2012)과 연관성을 가지는 지반의 특성을 나타낸다. 따라서, 흙-습윤 특성곡선(SWCC)의 이해는 지반의 거동을 이해하는 데 크게 도움이 될 것으로 기대된다.
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