[표지]
요약문
Summary
목차
Contents 26
제1장 서론 32
1. 연구의 배경 32
1.1. 개요 32
1.2. 연구의 필요성 34
1.3. 연구의 비전 및 목표 35
2. 연구의 범위 및 방법 37
제2장 바이오폴리머란 무엇인가 38
1. 개요 38
2. 상용 바이오폴리머의 종류 및 특징 39
2.1. 베타글루칸(β-glucan) 39
2.2. 잔탄검(Xanthan Gum) 40
2.3. 젤란검(Gellan Gum) 41
2.4. 키토산(Chitosan) 41
2.5. 아가(Agar) 42
3. 바이오폴리머를 이용한 기존 연구 사례 43
4. 소결 44
제3장 수중 지반의 침식 저항 향상의 중요성 45
1. 개요 45
2. 최적의 바이오폴리머 도출을 위한 압축강도 평가 50
2.1. 흙 재료 50
2.2. 흙 조성 53
2.3. 배합 및 시편제작 53
2.4. 압축강도 평가 56
3. 바이오폴리머 처리된 흙의 지반공학적 거동 59
3.1. 액소성한계 시험 59
3.2. 비배수 전단강도 시험 60
4. 소결 63
제4장 열적젤화 바이오폴리머 처리 흙의 지반공학거동 64
1. 재료 64
1.1. 주문진 표준사 64
1.2. 바이오폴리머 65
2. 시편 제작 및 시험방법 65
2.1. 투수계수시험 67
2.2. 불구속일축압축강도 시험 69
2.3. 직접전단시험 71
2.4. 삼축압축시험 73
2.5. 동적공진주(Resonant Column(RC)) 시험 76
3. 소결 79
제5장 열적젤화 바이오폴리머 처리 흙의 침식 저항 82
1. 흙의 침식 매커니즘 82
2. 열적젤화 바이오폴리머 처리 흙의 침식 저항성 분석 83
2.1. 유속에 따른 Sand의 침식 저항 86
2.2. 유속에 따른 Sand : Kaolinite = 9 : 1의 침식 저항 88
2.3. 유속에 따른 Sand : Kaolinite = 4 : 1의 침식 저항 90
2.4. 유속에 따른 Sand : Kaolinite = 1 : 1의 침식 저항 92
2.5. 유속에 따른 Kaolinite의 침식 저항 94
3. 소결 97
제6장 결론 98
참고문헌 99
표 1.1. 연차별 연구 목표 37
표 2.1. 대표적인 베타글루칸의 종류 39
표 3.1. 2002년 태풍 '루사'에 의한 국도/철도교 피해 현황 48
표 3.2. 카올리나이트 광물의 조성비 51
표 3.3. 카올리나이트 광물의 적층 구조 52
표 3.4. 주문진 표준사의 공학적 특성 53
표 3.5. 다양한 조건의 흙 조성비 53
표 3.6. 수용액 열처리를 실시한 시편의 배합 54
표 3.7. 평균 압축강도 및 편차 58
표 3.8. 액소성한계 시험 결과 59
표 4.1. 주문진 표준사의 주요 지반 물성 64
표 4.2. 시험법에 따른 흙-바이오폴리머 혼합토의 특성 66
표 4.3. 젤란검 함량에 따른 강도, 작업성, 그리고 재료 가격 비교 70
표 5.1. 수심에 따른 C(chézy coefficient) 와 f(friction coefficient) 83
표 5.2. 포화(고함수비)상태 흙 조건에서의 현장토와 바이오폴리머 치리토의 전단강도 83
표 5.3. 흙 조건별 전단강도에 의한 침식 저항 유속 95
그림 1.1. 환경 변화에 따른 지반공학적 문제 32
그림 1.2. 침식억제를 위한 인공구조물 33
그림 1.3. 시멘트 생산의 따른 환경문제 33
그림 1.4. 침식으로 인한 피해 모습 34
그림 1.5. 역행침식 및 세굴에 의한 피해현황 34
그림 1.6. 비가역(물에 녹지 않는) 흙 건설재료 개발 35
그림 1.7. 연구의 비전 및 목표 36
그림 2.1. 다양한 바이오폴리머 토양 흙의 건조 수축 경향 38
그림 2.2. β-glucan의 구조 (a) Zymosan, (b) Sizofiran, (c)Lentinan 40
그림 2.3. Xanthan Gum의 구조 40
그림 2.4. Gellan Gum의 구조 41
그림 2.5. Chitosan의 구조 41
그림 2.6. Agar의 구조 42
그림 3.1. 환경 변화 및 개발 부작용으로 인한 전세계 토양 유실 피해 45
그림 3.2. 침식으로 인한 교량기초 노출 및 파괴 46
그림 3.3. Schoharie creek의 교량파괴 47
그림 3.4. 경부선 감천철교 파괴상황(2002년 8월) 48
그림 3.5. 부산 구포교 파괴상황(2003년 9월) 48
그림 3.6. 역행침식 49
그림 3.7. 부여군 규암면 지천의 침식 피해 49
그림 3.8. 카올린(점토)의 화학적 구조 50
그림 3.9. Electron photomicrographs of kaolinite 51
그림 3.10. 사용재료 54
그림 3.11. 시편 제작과정 55
그림 3.12. 압축강도 측정 전경 55
그림 3.13. Kaolinite 56
그림 3.14. Sand : Kaolinite = 1: 56
그림 3.15. Sand : Kaolinite = 4: 56
그림 3.16. Sand : Kaolinite = 9: 57
그림 3.17. Sand(모래) 100% 57
그림 3.18. 각 조건별 최대압축강도 57
그림 3.19. 무처리 흙의 액성한계시험결과(콘관입시험법 사용) 59
그림 3.20. 바이오폴리머 처리토의 액성한계시험결과 60
그림 3.21. Sand의 비배수 전단강도 60
그림 3.22. Sand : Kaolinite = 90 : 10의 비배수 전단강도 61
그림 3.23. Sand : Kaolinite = 80 : 20의 비배수 전단강도 61
그림 3.24. Sand : Kaolinite = 50 : 50의 비배수 전단강도 61
그림 3.25. 순수 Kaolinite의 비배수 전단강도 62
그림 3.26. 바이오폴리머 처리토의 비배수 전단강도 비교 62
그림 4.1. 주문진 표준사의 입도 분포 특성 64
그림 4.2. 끓는 증류수에서 젤란검 분말의 용해 65
그림 4.3. 투수계수시험체와 Humboldt Flex Panels 67
그림 4.4. 다양한 젤란검 함유량(%)에 따른 젤란검 처리된 주문진 표준사의 투수계수 값 68
그림 4.5. 일축압축시험 장비 69
그림 4.6. 젤란검 함량(0.5%, 1%, 그리고 2%)과 함수비에 따른 압축강도 거동 70
그림 4.7. 직접전단 시험 장비 71
그림 4.8. 동일한 상대밀도(ID: 40%~58%) 조건에서의 무처리, 젤란검 1% 처리 흙의...(이미지참조) 72
그림 4.9. 동일한 상대밀도(ID: 40%~58%) 조건에서의 무처리, 젤란검 1% 처리 사질토의...(이미지참조) 73
그림 4.10. 삼축압축시험 장비 74
그림 4.11. 상대밀도(ID: 40%~58%) 조건에 대한 일반 사질토와...(이미지참조) 75
그림 4.12. 동일한 상대밀도(ID: 40%~58%)에 대한 일반 사질토와 젤란검 1% 처리... 75
그림 4.13. 동적물성치 평가를 위한 공진주 시험기 76
그림 4.14. 상대밀도(ID: 40%~58%) 조건에서 일반 사질토와 젤란검 1% 처리 사질토의... 77
그림 4.15. 구속압 조건에 따른 일반 사질토와 젤란검 1% 사질토의 감쇠비 비교... 78
그림 4.16. 젤란검 1% 처리 사질토의 SEM images 80
그림 4.17. 젤란검 1% 처리 점성토의 SEM image 81
그림 5.1. 침식 안정성 평가 82
그림 5.2. 수심 0.1 m에서의 유속에 따른 전단력 84
그림 5.3. 수심 0.5 m에서의 유속에 따른 전단력 84
그림 5.4. 수심 1 m에서의 유속에 따른 전단력 85
그림 5.5. 수심 0.1 m에서 모래의 침식 저항 86
그림 5.6. 수심 0.5 m에서 모래의 침식 저항 86
그림 5.7. 수심 1 m에서 모래의 침식 저항 87
그림 5.8. 수심 0.5 m에서 Sand : Kaolinite = 9 : 1의 침식 저항 88
그림 5.9. 수심 0.5 m에서 Sand : Kaolinite = 9 : 1의 침식 저항 88
그림 5.10. 수심 1 m에서 Sand : Kaolinite = 9 : 1의 침식 저항 89
그림 5.11. 수심 0.1 m에서 Sand : Kaolinite = 4 : 1의 침식 저항 90
그림 5.12. 수심 0.5 m에서 Sand : Kaolinite = 4 : 1의 침식 저항 90
그림 5.13. 수심 1 m에서 Sand : Kaolinite = 4 : 1의 침식 저항 91
그림 5.14. 수심 0.1 m에서 Sand : Kaolinite = 1 : 1의 침식 저항 92
그림 5.15. 수심 0.5 m에서 Sand : Kaolinite = 1 : 1의 침식 저항 92
그림 5.16. 수심 1 m에서 Sand : Kaolinite = 1 : 1의 침식 저항 93
그림 5.17. 수심 0.1 m에서 Kaolinite의 침식 저항 94
그림 5.18. 수심 0.5 m에서 Kaolinite의 침식 저항 94
그림 5.19. 수심 1 m에서 Kaolinite의 침식 저항 95
그림 5.20. 흐름 조건과 지반 조건에 대한 바이오폴리머 1% 처리 지반의 침식 저항... 96