PURPOSES : Recently, there has been an increase in the use of discrete randomly distributed fiber materials for reinforcing pavement foundations. However, very limited study has been made on this from the perspective of pavement engineering. Therefore, this study evaluates the performance of soil-geofibers used in pavement foundations as well as the effects of stress dependency with various mixtures. METHODS: To estimate the behavior of soil-geofiber mixtures under traffic loadings, laboratory resilient modulus data for the mechanical characteristics of geofiber mixtures were used, and they were adopted to evaluate the structural response and analyze the stress dependency through 2-D finite element analysis. As the host materials, poorly graded and uniformly graded sand were selected, and each soil was mixed with three different types of fiber, namely monofilament, fibrillated, and tape. RESULTS: The stress dependent response on resilient modulus and Poisson’s ratio were mainly considered by conducting linear and nonlinear elastic analyses on various geofiber mixtures. As a result, it was found that the response and yield function of geofiber mixed layers in pavements were affected considerably depending on the gradation of the soils and the confinement conditions. A small change was found when the particle size was homogenized. CONCLUSIONS : From this, it can be concluded that the finite element model with stress dependency is suitable for estimating the performance on geofiber mixtures. It is also noted that all the responses of geofiber mixtures were relatively sensitive to the gradation of host soils. This indicates that the effects of the nonlinearity and stress-dependency of geofiber mixtures under repetitive loadings could be substantial.

The red imported fire ant (Solenopsis invicta) is categorized into the world’s 100 worst invasive alien species by the International Union for Conservation of Nature. Accordingly, the prediction of potential distribution of the red imported fire ant is demanded in order to provide the possibility of dispersion into new sites, and to identify vulnerable regions to be attacked. In general, species distribution model can predict potential distribution of a specific species, but most of them have used air temperature as the most important variable. However, red imported fire ant has life cycle under ground, requiring soil temperature for more reliable prediction of potential habitats. For this reason, this study was to insert soil temperature into CLIMEX, and to evaluate potential distribution of the red imported fire ant.

원자력발전소를 운영하게 되면 사용후핵연료와 같은 고준위방사성폐기물이 필연적으로 발생한다. 이러한 고준위방사성폐 기물을 처분하기 위해 심층처분방식이 가장 적합한 대안으로 알려져 있으며 고준위방사성폐기물은 공학적방벽과 천연방벽에 둘러 쌓여 지하 500~1,000 m 깊이의 심지층에 처분된다. 이 중 압축 벤토나이트 완충재는 공학적방벽의 가장 중요한 구성요소이다. 완충재는 처분용기와 자연 암반 사이에 위치해 있기에 주변 지하수 흐름으로부터 처분용기를 보호하고 처분 용기로부터 핵종이 유출되는 것을 저지하는 역할을 한다. 주변 지하수 흐름으로 인한 완충재의 불포화 함수특성 규명은 전체 공학적방벽의 성능을 평가하는데 있어 매우 중요하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 실내 시험을 수행하여 국내 압축 벤토나이트 완충재의 건조밀도, 구속조건 여부, 그리고 건조 및 포화 이력에 따른 압축 벤토나이트 완충재의 함수특성곡선을 도출하여 분석하였다. 구속 조건하에서 건조밀도에 따른 함수특성곡선은 큰 차이를 보이지 않았다. 또한 비구속 조건이 구 속 조건에 비해 보다 큰 수분흡입력을 나타냈으며, 아울러 포화 과정보다 건조 과정에서 보다 큰 수분흡인력이 측정되었다.

후쿠시마 원자력 발전소의 사고로 인해 일본 동부 지역에 다량의 방사성 핵종이 축적되었다. 이러한 방사성 물질은 숲, 도시, 하천, 호수를 포함한 넓은 범위에서 관측되고 있다. 방사성 세슘의 토양 입자에 강하게 흡착하는 특성 때문에 방사성 세슘은 침식된 토사와 함께 이동하여, 인구가 밀집한 하천 하류지역으로 그리고 연안으로 서서히 이동한다. 본 연구에서는 수생환경의 오염된 토사의 이동을 재현하기 위한 수치모델을 개발하고, 그 성과의 일부를 한국원자력연구원 내에 위치한 침식 된 토사 관측 장비에서 관측된 결과와 비교하였다. 수집된 토사 시료의 입경 특성을 분석하기 위해서 표준 체분석과 이미지 분석법을 적용하였다. 수치 모델은 초기 포화도, 강우의 토사 침투율, 멀티 레이어, rain splash 등을 고려하여 현실의 강우에 따른 토사의 이동을 시뮬레이션 할 수 있도록 개발하였다. 2019년 연구에서는 수치모델에 나무에 의한 강우 쉴드 효과, 증발효과, 표면물의 쉴드 효과 등이 추가될 계획이다. 토사 유실 관측 장비를 2018년부터 월성 원전 인근에 설치해 지속적으로 관측 자료를 수집하고 있다. 이러한 관측자료를 기반으로 방사성 핵종의 강우, 하천, 연안으로 이동하는 장기 영향 평가 수치모델을 개발할 계획이다.

This experiment was conducted to investigate the effects of pH on the mineral nutrient uptake and growth of the four Chinese chives species. The Chinese chives species used in the experiment were the cultivated species grown in the farm (cultivated Allium tuberosum) and three wild species of wild Allium tuberosum, A. thunbergii and A. senescens. The pH levels of soil medium were set to be 4.5, 6.5, and 7.5. Fresh weight (FW) of cultivated A. tuberosum was highest at all pH levels. The increase of soil pH increased the FW of the wild A. tuberosum and A. thunbergii, but no difference was noted for the A. tuberosum and A. senescens. Plant height was higher in the order of wild A. tuberosum, A. thunbergii, and cultivated A. tuberosum and A. thunbergii. Notably plant height of the wild A. tuberosum increased significantly by the pH increase. The Zn content of the wild A. tuberosum was shown to be significantly higher than that of the other species and increased with the increase of soil pH. This indicates that there is a close relationship between the plant height and Zn content in Chinese chives plant. Principal component analysis for characterizing closely related A. species using the factors of plant growth and amounts of nutrients uptake showed that the cultivated A. and wild A. tuberosum were in the 4th quadrant of the graph which are classified as the same species, while A. senescens and thunbergii was in 1st and 3rd quadrant indicating different species, respectively.

콩 재배지에서 콩씨스트선충(Heterodera glycines)과 반짝이씨스트선충(Heterodera sojae)의 지리적 분포에 관한 조사를 강원도와 충청북도 지역에서 수행하였다. 강원지역 10개시군, 67개 포장에서는 콩씨스트선충이 13개소, 반짝이콩씨스트선충이 5개소에서 검출되었고, 두 선충 혼 재하는 포장도 2곳이었다. 충북지역 9개 시군에서는 84개 조사 포장 중 27개소에서 콩씨스트선충이 검출되었고, 반짝이콩씨스트선충 4개소, 두 선충 혼재 발생지 5곳이었다. 강원, 충북 지역에서 콩씨스트선충류 검출 여부에 따라 발생하는 다른 식물기생성선충 속의 다양성과 우점도 지수 는 콩 재배지 사이에 유의한 차이를 나타내지 않았다. 콩씨스트선충과 토양 화학성 사이의 관계 분석에서는 결정계수가 낮게 나타났으며 콩씨스 트선충의 밀도가 높은 토양에서는 pH와 가용성 인산 함량이 높은 것으로 나타났다. 씨스트선충이 검출된 토양의 토성은 사질토가 전체 샘플의 60%를 차지하였다. 점토와 미사의 함량이 높은 토양에서는 콩씨스트선충의 밀도가 낮은 경향을 보였고, 모래 함량이 높은 토양에서 밀도는 높게 나타났다.

PURPOSES : This study compares the results of field-monitored unsaturated hydraulic data to verify the wetting path estimation method using the drying path on roadside soil slope. METHODS: A method proposed by Fredlund was used to estimate the wetting curves of soil water characteristic curves. Wetting curves were estimated from the drying curve acquired mainly from laboratory testing, and the estimated wetting curve was applied to the infiltration analysis to verify the estimation method. The infiltration analysis results obtained from the drying, wetting, and estimated wetting curves were compared to the field-monitored data at the same location. RESULTS : The volumetric water contents measured at 40 cm were closest to analysis results obtained from the wetting curve, whereas the volumetric water content measured at 80 cm were closest to the analysis results obtained from the drying curve. The results of the estimated wetting curves were between the results of the drying and wetting curves. The measured suction results were within the drying and wetting curves, and the estimated wetting curves were within the drying and wetting curves. Additionally, the safety factor obtained from applying the drying curves was carefully calculated, and the factor of safety of the estimated wetting curves was close to the results of the wetting curves. CONCLUSIONS : Applying a drying curve to calculate the slope stability during the rainy season will cause an overestimation of the factor of safety at roadside soil slopes. However, if the proposed estimation method of the wetting curve can be applied to the numerical analysis, the stability of the road slope can be reasonably estimated.

환경오염과 지구온난화 등으로 식재지 토양의 협소화와 척박화, 병해충, 농약 및 살충제의 오·남용 등으로 생활권 수목에 다양한 장애들이 발생하고 있다. 그 중 비전문가에 의한 식재, 도로건설이나 포장, 수목 주변의 시설물 설치 등으로 과복토에 의한 피해가 증가하고 있다. 본 연구는 과복토에 의한 피해를 살펴보기 위한 연구의 일환으로 복토 깊이와 토양을 달리해 2014년부터 2017년까지 소나무와 벚나무의 생육변화를 조사하였다. 2017년도 소나무의 토양호흡은 대조구가 42.15mg·kg-1·h-1, 마사토 100cm가 32.47mg·kg-1·h-1, 사질양토 100cm가 33.48mg·kg-1·h-1로 대조구보다 10mg·kg-1·h-1 정도 낮은 것으로 측정되었고, 2014년에 비해 2017년의 흉고직경은 대조구가 3.70cm, 마사토 100cm가 3.67cm, 사질양토 100cm가 3.53cm 증가한 것으로 나타났다. 절간생장량은 대조구가 23.30cm, 마사토 100cm가 13.40cm, 사질양토 100cm가 11.31cm로 큰 폭의 변화를 보였으나, JnusMeter1의 측정에 의한 형성층 전기저항치는 미미한 차이가 있는 조사구가 있으나 전체적으로 차이가 없었다. 2017년도 벚나무의 토양호흡은 대조구가 43.81mg·kg-1·h-1, 마사토 100cm가 36.49mg·kg-1·h-1, 사질양토 100cm가 31.55mg·kg-1·h-1로 소나무와 비슷한 경향으로 나타났고, 2014년에 비해 2017년의 흉고직 경은 대조구가 2.97cm, 마사토 100cm가 4.69cm, 사질양토 100cm가 2.97cm 증가한 것으로 나타났다. 2017년도 벚나무의 개화시기는 다른 조사구에 비해 50cm 이상 구역에서 3일 빨리 시작되었다. 형성층 전기저항치는 소나무와 같이 미미한 차이가 있는 조사구가 있으나 전체적으로 차이가 없었다.

다양한 산업분야에서 중금속의 사용이 증가할수록, 중금속으로 인한 환경오염과 생물학적 위해성에 대한 우려의 목소리가 커지고 있다. 통계 지수는 배경농도 값과의 비교를 통해 중금속 오염농도를 정규화 시킴으로써 토양 오염의 정도를 수치화하고, 단계 별로 오염 정도를 판단 할 수 있어 많이 사용된다. 본 연구에서는 농축인자(Enrichment factor, EF), 축적 계수(accumulation index), 잠재적 생물학적 위험 지표(potential ecological risk index)등을 이용하여 중공업 근처 토양 내 중금속 오염가능성을 평가하였다. 연구결과, 중금속의 오염 정도는 정부 가이드라인에 비하여 낮은 수준이었으나, 특정 위치에서 아연, 구리, 납 등의 중금속 오염이 관찰 되었다. 농축인자, 축적계수, 생물학적 위험 지표를 통해 일부 토양 내 중금속 오염이 우려할 수준이며, 주변에 존재하는 인위적 오염원에 의한 오염가능성이 있음을 확인하였다. 연구대상지의 추가 시료채취 및 추정되는 오염원의 시료 확보 후, 동위원소 분석 및 x-ray 기반 분석을 통해 오염원 추적연구가 필요할 것으로 판단된다.

식품생산과정에서 발생하는 유기성폐기물인 골분, 유박, 굴 패화석을 토양에 투입한 결과 일부 처리구에서 토양생물과 화학성이 영향을 받았다. 골분은 토양의 질산태질소를 일시적으로 증가시켰고, 패화석은 pH를 증가시켰다. 골분은 느티나무 생장을 증진시키는 효과가 있었기 때문에 이차적으로 토양생태계에 영향을 미칠 수 있다. 미생물 PLFA는 패화석에 의해 증가하였으며 환경스트레스를 나타내는 지표도 낮은 경향이 있었다. 이것은 패화석이 양분 증가보다는 pH 증가를 통해 미생물의 서식환경을 개선하는 효과가 있다는 것을 보여준다. 토양미소동물 중에는 세균섭식성 선충만이 유박과 골분 처리구에서 증가하였다. 이들 밀도와 세균 PLFA 간에 상관관계는 없었다. 다만 식물생장과 식물섭식성선충의 유의적 상관관계는 유기물투입이 식물을 통해 이차적으로 토양생태계에 영향을 줄 수 있다는 것을 부분적으로 보여준다. 따라서 유기성폐기물 처리는 토양화학성 변화를 통해 일차적으로 미생물 군집에 영향을 주지만, 미생물을 섭식하는 생물군에게 상향식의 양적인 연쇄반응을 일으키지 않을 수 있다는 것을 시사한다.

The site coefficients in the common requirements for seismic design codes, which were promulgated in 2017, were reevaluated and the standard design spectrum for soil sites were newly proposed in order to ensure the consistency of the standard design spectra for rock and soil sites specified in the common requirements. Using the 55 ground motions from domestic and overseas intraplate earthquakes, which were used to derive the standard design spectrum for rock sites, as rock outcropping motions, site response analyses of Korean soil were performed and its ground-motion-amplification was characterized. Then, the site coefficients for soil sites were reevaluated. Compared with the existing site coefficients, the newly proposed short-period site coefficient Fa increased and the long-period site coefficient Fv decreased overall. A new standard design spectrum for soil sites was proposed using the reevaluated site coefficients. When compared with the existing design spectrum, it could be seen that the proposed site coefficients and the standard design spectrum for soil sites were reasonably derived. They reflected the short-period characteristics of earthquake and soil in Korea.

In this study, a numerical approach based on mid-point integrated finite elements and a viscous boundary is proposed for time-domain wave-propagation analyses in infinite poroelastic media. The proposed approach is accurate, efficient, and easy to implement in time-domain analyses. In the approach, an infinite domain is truncated at some distance. The truncated domain is represented by mid-point integrated finite elements with real element-lengths and a viscous boundary is attached to the end of the domain. Given that the dynamic behaviors of the proposed model can be expressed in terms of mass, damping, and stiffness matrices only, it can be implemented easily in the displacement-based finite-element formulation. No convolutional operations are required for time-domain calculations because the coefficient matrices are constant. The proposed numerical approach is applied to typical wave-propagation and soil-structure interaction problems. The model is verified to produce accurate and stable results. It is demonstrated that the numerical approach can be applied successfully to nonlinear soil-structure interaction problems.