This study was carried out to verify the effect of increasing the ambient temperature around apple trees by directly blowing warm-air under the slender spindle apple training system using an agricultural warm-air blower and ducts used in plastic house cultivation to develop late frost damage reduction technology during the blooming season. The temperature increase effect around apple trees owing to the operating warm-air blowing ducts was most evident at a height of 30 cm from the ground surface. At this height, the branch ducts made of Oxford fabric and Solartex showed a raised ambient temperature of about 2.6oC and 1.1oC, respectively. However, the temperature rising effect at a height of 130 cm and 230 cm from the ground surface owing to the operating warm-air blowing ducts was not distinct compared to that in the control. The effect of raising ambient temperature around apple trees through the operation of warm-air blowing ducts was found to be greater as the ambient temperature did not severely drop below the freezing temperature. Damage to the central flower in the apple inflorescence at the pink stage was significantly reduced in the warm-air blowing ducts made of Oxford fabric (42.8%) compared to that in the control (73.2%). However, the damage to other flowers except the central one was not significant compared to that in the control. The fruiting rate of the central and other flowers in the apple inflorescence depending on the operating warm-air blowing ducts was significantly increased compared to that in the control. The fruiting rates of central and other flowers depending on the ducts materials, such as Oxford fabric, and Solartex, and that of the control were 38.3%/82.7%, 31.4%/82.7%, and 0.5%/61.1%, respectively. In conclusion, in the case of open-field apple orchards, if the warm-air blowing duct is installed close to the laterals where frost damage mainly occurs in the slender- spindle dense cultivation system, the damage caused by late frost in the vicinity of blooming time can be reduced to some extent.

PURPOSES : The aim of this study is to review freeze-and-thaw testing apparatuses, develop a freeze-and-thaw testing setup with a test protocol, test the freeze-and-thaw properties of soils collected from different parts of South Korea, and suggest an index for frost susceptibility criteria for soils found in South Korea. METHODS : Based on a literature review, a new freeze-thaw testing setup was developed. In addition, a test protocol was developed for freeze-thaw testing. Soils collected from different parts of South Korea and bedding sand used for block pavements were tested to determine whether the measurements from the newly developed test setup could capture important freeze-thaw characteristics of the soils. Finally, to develop local frost susceptibility criteria, a parameter including both the vertical deformation and thermal conductivity characteristics of the soils was suggested. RESULTS : The results from the laboratory experiments indicate that the newly developed freeze-and-thaw setup captures the required parameters to quantify the responses of soils subjected to cyclic freeze-and-thaw testing. In addition, a vertical deformation of up to 2.437 mm is measured. Moreover, seven soils out of the nine tested soils are classified as having a medium frost susceptibility, whereas the remaining two show low frost susceptibility. The bedding sand experiment also shows that there is a possibility of having a frost susceptible condition based on the moisture content. When submerged, the bedding sand is classified as having a medium frost susceptibility. CONCLUSIONS : The "HEART" freeze-thaw testing setup was able to capture the parameters required for evaluating the frost susceptibility of soils. This setup and testing procedure could be further used to test and prepare criteria for classifying the frost susceptibility of soils found in South Korea.

PURPOSES : In this study, experimental findings regarding the frost resistance of concrete incorporated with mineral admixtures such as fly ash (FA) and ground granulated blast-furnace slag (SG) are presented. METHODS : To evaluate the performance of the abovementioned concretes under repeated freezing and thawing environments, based on the ASTM C 666 standard, the relative dynamic modulus of elasticity and mass ratio measurements are performed regularly. Furthermore, based on the ASTM C 672 standard, the concretes are exposed to 4% CaCl2 and NaCl salt solutions along with repeated 50 cycles of freezing and thawing. Subsequently, the scaling resistance is evaluated based on the scaled-off mass content and visual examination. RESULTS : SG is less effective in enhancing the scaling resistance of concrete compared with FA. However, the concrete incorporated with SG is more resistant to repeated freeze-thaw actions compared with OPC concrete. Meanwhile, compared with OPC concrete, the concrete incorporated with FA indicates a similar performance in terms of scaling resistance and better resistance against repeated freeze-thaw actions. CONCLUSIONS : The frost resistance of concrete depends significantly on the types of mineral admixtures used in concrete. This emphasizes the importance of selecting the appropriate binder to achieve durable concrete pavements in cold climate regions.

본 연구에서는 서리의 피해 저감을 위하여 과수 무봉지 재배를 목적으로 사용하고 있는 그물망을 이용하고자, 서리의 양을 관측하는 장치를 대조구와 시험구에 설치하여 그 비교를 통해 서리 저감 효과를 구명하였다. 시험 결과 실제 서리가 관측된 날을 기준으로 시험구에서 37%에서 59%까지 저감 효과를 확인할 수 있었다. 또한 서리의 양을 자동으로 관측하는 장치를 개발하고 풍동실험을 통해 서리 측정 장치의 방풍함 높이를 30 cm로 결정하였다. 이러한 연구 결과는 그물망 설치 함으로써 과수 개화기에 서리 피해를 저감할 수 있을 것으로 판단되며, 그물망의 농업적 이용에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 한냉지에서 실외기에 서리가 형성되지 않는 난방이 가능한 히트펌프를 개발하고자 한다. 그래서 실내에서 –25℃의 환경을 제공할 수 있는 항온기 및 실험챔버를 구성하였다. 실험장치 내에 설치된 히트펌프의 실외기 전면에 도달하는 공기의 특성을 파악할 필요가 있어 범용소프트웨어인 ANSYS CFX를 이용하여 유동해석을 하였다. 그 결과 시뮬레이션 조건(5.0∼7.0 m/s)의 모든 영역에서 실외기 전방에 도달하는 공기의 유속이 자연상태와 다르게 분포함을 파악하였다. 따라서 실외기 전면에 일정한 공기 유속이 도달할 수 있도록 별도의 공기분배기를 추가 설치할 필요가 있다고 판단된다.

채소작물과 과수작물의 생육에 악영향을 미치는 서리발생을 미리 예측하기 위해 모형을 구축하고 채소 주산지에 적용해 보았다. 서리 발생 전날에 관측되는 다양한 기상인자들(최저기온, 18시 기온, 21시 기온, 24시 기온, 평균풍속, 18시 풍속, 21시 풍속, 구름량, 5일간 강수량, 3일간 강수량, 상대습도, 이슬점온도, 초상최저기온, 지면온도)을 수집 하고, 그 중에서 서리발생에 유의한 영향이 있다고 판단되는 변수들을 통계적 방법(T-test, Random Forest, Multicollinearity test, Akaike Informaiton Criteria, 그리고 Wilk’s lambda values)을 통해 선택하였다. 여러 통계적 방법을 통해 선택된 유의한 기상 인자는 24시 기온, 구름량, 이슬점온도, 21시 풍속 이였으며, 이 기상인자를 기계학습법의 한 종류인 랜덤 포레스트에 적용하여 서리 발생 예측 모형을 구축하였다. 이렇게 구축 된 서리 발생예측 모형의 정확도는 70.6%로 나타났으며, 이 모형을 가을배추와 가을무의 주산지인 홍성과 서산에 적용하였을 때 65.2%와 78.6%로 나타났다.

PURPOSES: This study is to evaluate a ground water level effect on frost heaving in road pavements. METHODS: The effects of water table on frost heaving in pavement systems were evaluated from the mechanical analysis using FROST program. The input parameters and boundary conditions were determined by considering climates, pavement sections, and material properties specially subgrade soil types in Korea. RESULTS: When the water table located above the freezing depth, amount of frost heaving caused by freezing the water in pavement itself was big enough to damage in pavement system, although pavement system consists of fully non-frost-susceptible materials with sufficient thickness of anti-freezing layer. The amount of frost heaving was decreased rapidly with increasing the distance between the water table and freezing depth. CONCLUSIONS: It was concluded that there is no engineering problems related with frost heaving in practical sense when the distance between freezing depth and water table is over 1.5m for having subgrade soils less than 50% of #200 sieve passing to meet specification on quality control in Korea.

전남 영암지역에서 배 개화기간 동안 냉해 피해를 막기 위한 대책으로 미세살수 처리 또는 온풍기를 수체로부터 5, 10,25, 40 m로 거리를 달리해서 3 m 지상부에서 설치하여 개화기간 중 3oC 미만으로 떨어진 야간부터 다음날 오전까지 12시간 동안 작동하여 냉해피해 경감효과를 구명한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 온풍기와 미세살수 처리 결과 과원의 온도변화는 미세살수 처리에서 가장 높게 유지되었으며, 온풍기 가동 지점으로부터 25 m 거리까지는 대조구에 비해 온도가 높게 나타났으나 40 m 지점에서는 대조구와 차이가 없었다. 2. 화서별 냉해피해율과 평균 착과수는 미세살수 처리에서효과가 가장 좋았으며, 온풍기 처리에 따른 온도 변화와 유사한 경향으로 거리가 가까울수록 피해율은 낮고, 평균 착과수는 높았다. 3. 정형과 비율과 평균 착과 간격은 온풍기 가동 지점에서 멀어질수록 낮았으며 40m 지점에서는 대조구와 차이가 없었다.

본 연구는 전북 부안군에서 재배되고 있는 뽕나무를 대상으로 지형적 특성에 따른 늦서리 피해를 조사하였다. 2009년에 비해 2010년에 뽕나무의 발아시는 2일, 전엽시는 4일, 개화시는 14일, 그리고 수확시는 8일이 늦었는데 이는 3월 일평균기온은 2.3℃, 4월 일평균기온은 2.4℃ 낮았기 때문으로 생각된다. 2010년 서리 피해는 평탄곡간지의 과원에서 50.0%, 구릉지 및 호수 인근 평탄지에서 12.0%, 평야지에서는 4.2%였다. 결과지 굵기에 따라서는 15mm 이하의 가지에서 16mm 이상의 가지에 비해 높은 경향이었고, 평탄곡간지의 과원에서는 가지 굵기와 상관없이 46.2~54.0%로 이주 높았다. 이러한 높은 서리 피해는 뽕나무의 전엽기에 기온이 영하로 내려갔기 때문이었다. 그리고 이후 서리 피해를 입은 가지 기부 및 선단부의 덧눈에서 신초가 다수 발생하였다. 따라서 2010년 부안군 내 뽕나무의 늦서리 피해는 4월 중 영하의 기온 발생과 과원의 지형적 특성에서 기인된 것으로 생각된다.

포장의 동결깊이는 30년간의 기온자료를 분석하여 만든 동결지수를 근거로 하여 동상방지층의 두께를 결정한다. 본 연구에서의 현장계측 지역은 동결지수에 따라 동결지수 550~650℃·일, 450~550℃·일, 350~450℃·일로 구분하여 지역을 선정하였고, 각 지역별로 절토부, 절성경계부, 저성토부(2m 이하 성토부) 구간으로 단면을 구분하였다. 각 단면에 동상방지층 유 무를 구분하여 포장층별로 계측기(온도, 함수비)를 설치하고 데이터를 수집하였다. 현장 모니터링 시스템을 통하여 수집된 데이터 분석을 통하여 포장된 도로의 동결깊이를 결정하는데 이용할 수 있다. 연구 결과, 동상방지층이 없을 경우 동결지수 550~650℃·일 지역에서는 대기온도에 따라 겨울철 노상층의 온도가 0℃ 이하로 나타났고, 동결지수 450~550℃·일 지역에서는 지역별로 상이했으며, 동결지수 350~450℃·일 지역에서는 동상방지층이 없어도 노상층의 온도가 0℃ 이하로 나타나지 않았다. 또한, 포장 단면별로 동결깊이를 비교한 결과 대기온도에 따라 동결깊이는 절토부가 가장 높았으며, 절성경계부, 저성토부 순으로 단면별 차이가 나타났다.

겨울에는 시베리아기단의 영향으로 한랭 건조한 대륙성 고기압의 영향을 받아 춥고 건조하여 1월 평균기온이 -6~-7℃의 영하의 온도로 낮아져 지반동결시 수분이동으로 동상현상이 발생하여 도로의 불균형 동결팽창을 초래하며, 결국 포장체를 파손시킨다. 동상발생시 토립자는 모관력에 의해 지하수를 흡수하여 아이스렌즈를 형성하며, 이 모관 흡수력은 토립자의 크기에 영향을 받는다. 도로는 다양한 재료와 단면으로 구성된 구조물이기 때문에 환경성과 재료 물성뿐만 아니라 포장체 각 층의 구조적 적정성 또는 지지력을 파악하는 것이 무엇보다 중요하다. 현재 기존 동상방지층 설계법에 따르면, 동상방지층은 포장체의 구조적 적정성과는 무관하게 온도 조건에 따른 동결깊이에 따라 일률적으로 결정되고 있다. 이러한 동결깊이를 포장구조설계에 적용함으로써 포장의 과다설계 우려가 있다. 따라서 본 논문에서는 도로 동상방지층의 효용성 검증 및 설치기준 확립을 위해 실내동결시스템을 활용하여 도로 노상토의 동상 특성에 대한 민감성을 판별, 도로건설 현장 노상토에 대한 역학적 특성과 실내 동결 시험을 수행하였으며, 외부 동결온도의 지속 조건에 대한 시료의 온도변화, 동상팽창압, 동상팽창량, 부동수분 등의 결과값을 통하여 동결 과정에 따른 지반공학적 특성을 평가하였다.

본 연구의 목적은 현재 국내에서 적용되고 있는 동결지수와 동결깊이 산정의 타당성을 검증하는 것이다. 이에 국내에서 운영되고 있는 LTPP-SPS(Long Term Pavement Performance- Specific Pavement Study)구간의 대기온도와 포장체 깊이별 온도 데이터를 이용하여 동결지수와 동결깊이를 산정하였으며, 기존 계산식을 이용하여 산출된 동결깊이와 비교 분석하였다. 또한 이 구간들의 인근 측후소 데이터를 이용하여 연도별 동결지수 추이를 분석하였다. 본 연구 결과, 지구온난화에 의해 1987년 이후에는 동결지수가 급격히 감소하였으며, 현재 도로설계 시 적용되고 있는 동결지수가 과하게 적용되고 있음을 알 수 있었다. 이에 동결지수 산정 시 현행 30년 데이터를 토대로 산정하기보다 기후가 변화된 시점부터 현재까지의 추이를 분석하는 것이 바람직 할 것으로 사료된다. 또한 LTPP-SPS 구간에서 측정된 포장체 깊이별 온도데이터를 분석한 결과, 동상방지층이 설계되어 있는 3개구간에서 대체적으로 보조기층까지만 동결이 발생하는 것으로 나타나, 동상방지층이 제 역할을 수행하지 못하는 것으로 나타났다. 실제 측정된 동결깊이와 계산식을 통해 산정된 동결깊이를 비교한 결과, 노상동결관입허용법을 이용한 설계방법이 실제 측정된 동결깊이와 가장 유사한 경향을 나타내었다.