1. 서 론
2. 동토 시료 채취 및 물성 특성
3. 동토 시료의 열적 특성 분석을 위한 실내 실험
3.1 동토 시료의 부동 수분 특성 분석
3.2 동토 시료의 열전도도 특성 분석
4. 결 론
1. 서 론
미국 지질조사국은 북극권과 같은 극한지에 매장되어 있는 에너지 자원에 대해 지질학 기반의 확률적 방법론을 사용하여 약 33개 지역에서 아직 발견되지 않는 막대한 양의 석유 및 가스가 부존할 것으로 추정하였다(USGS, 2008). 북극권의 동토 지역은 일반적인 지반 조건과는 매우 다른 열적·역학적 특성을 지니고 있어 다양한 공학적 문제점을 수반하고 있다. 지반 결빙에 의한 지반 융기, 동결토의 융해로 인한 지반침하, 계절별로 반복되는 동결·융해에 따른 지반 강도 저하, 구조물의 지속적인 재하로 인한 크리프 침하, 지하 매설물의 파손, 천공 등의 어려움은 동토 지역 개발에 진입하기 위해선 필수적으로 해결해야 할 문제이다. 본 논문에서는 동토 지역에서 지반동결과 관련된 문제들을 평가하고 기술적으로 해결하기 위한 기초자료를 확보하기 위해, 동토 지반의 열적·역학적 특성을 평가하고 국내 시료와 비교·분석하였다. 동결토는 일반적인 토사와는 달리 흙 입자, 물, 공기, 얼음의 4상으로 구성되어 있다. 지반의 온도가 저하하게 되면 간극 속의 물이 얼음으로 상변화 하면서 흙 입자 간 결합력을 높여주고 강도가 증가한다. 지반의 온도가 영하로 떨어져도 동결토의 간극 내 모든 물이 얼지 않고 일정량의 수분이 잔류하게 되는데, 이를 부동 수분(unfrozen water)이라 한다. 일반적으로 동결토의 온도가 낮아질수록 그 강도는 증가하게 되는데, 이는 간극 속 얼음의 결합력이 향상하는 것과 더불어 부동 수분의 양이 감소하기 때문으로 평가된다(Uhlmann and Jackson, 1966; Hivon and Sego, 1995). 동결토의 강도를 산정하기 위해 여러 선행연구가 진행되었으며 다양한 경험식이 제안되었지만, 지반 연구 특성상 국한된 현장 토양 시료를 사용하기 때문에 모든 흙의 강도를 대변하기 어렵다(Shin et al., 2010). 흙의 특성상 같은 동결온도 조건에서도 부동 수분의 양이 다르고, 토사의 종류, 입도 분포, 염도 등에 따라 강도가 달라지므로, 동결토의 강도를 평가하기 위해서는 현장에서 채취한 토사 시료의 실내 동결실험이 반드시 수행되어야 한다(Kim et al., 2016). 또한, 동결토는 비동결토에 비해 열전도도가 높게 평가되는데, 이는 물보다 얼음의 열전도도가 높기 때문이며, 비동결토에서 동결토로 상변화 될 때 증가하는 열전도도의 정도는 흙 입자 자체의 열전도도, 포화도, 간극비, 입도분포 등 다양한 지반 특성에 영향을 받음으로 현재까지의 제안식으로는 신뢰성 있는 열전도도를 도출하지 못하는 실정이다(Kim et al., 2010).
흙의 열전도도에 미치는 영향인자에 대한 다양한 실험식이 제안되고 있는데 Kersten(1949)은 자연상태의 흙과 파쇄된 암석을 이용하여 열전도도 측정실험을 진행하였고, 함수비와 건조단위중량을 이용하여 비동결토(+4°C)와 동결토(-4°C)의 열전도도에 대한 경험식을 각각 제안하였다. 또한, Andersland and Anderson(1978)은 Kersten(1949)의 경험식을 바탕으로 함수비와 건조단위중량을 사용하여 평균적인 열전도도를 구할 수 있는 도표를 제시하였다. Mickley(1951)는 이상화된 흙 구조를 가정하여 포화된 비동결토의 열전도도를 제안하였으며, Woodside and Messmer(1961)은 단위 입방체의 이상적인 모델을 가정하여 포화된 비동결토의 열전도도를 제시하였다. 또한, Johansen(1977)은 포화토의 구성 성분 함양에 따라 열전도도가 달라진다고 제안하였는데, 포화된 동결토의 열전도도에 대해 추가적으로 부동 수분을 고려하는 경험식을 제시하였다.
본 논문에서는 북극권 자원개발 대상 지역의 흙 시료의 열적 특성을 분석하기 위하여 캐나다 앨버타주(Alberta)에서 채취한 현장 동토 시료를 활용하여 다양한 실내 실험을 수행하였다. 부동 수분의 존재는 동토의 강도, 장기변형 및 동결 시간에 영향을 미치며, 부동 수분의 함량은 외부온도 및 동결시간에 따라 다르게 나타나기 때문에 동결온도에 대한 시간에 따른 부동 수분량을 측정하여 흙의 종류와 동결온도가 부동 수분량에 미치는 영향에 대하여 검토하였다. 또한, 동토 지역에서의 설계 및 시공에 필요한 토양의 잠열, 열용량 및 열전도도를 정확하게 파악하기 위하여 동결토 및 비동결토의 실내 열전도도 실험을 수행하였으며, 기존의 열전도도 예측 모델을 적용하여 실내 실험 결과와 비교·분석하였다.
2. 동토 시료 채취 및 물성 특성
본 연구에서는 캐나다 앨버타주 아타바스카(Athabasac) 지역 내 오일샌드 채굴이 진행되고 있는 2지역에서 동토 시료를 채취하였고, 비교·분석을 위하여 국내 강원도 강릉시에서 시료를 채취하였다. 현장 시료는 모두 표토층을 제거한 후 최대한 토양의 원형을 보존한 상태로 채취하였고, Fig. 1과 Table 1은 각 시료의 채취 지역의 위치 및 경위도 정보를 보여주고 있다. 캐나다 시료 #1의 채취 지역은 캐나다 앨버타주 중부의 동쪽에 위치한 Conkin의 남부 지역으로 아타바스카(Athabasac) 오일샌드 매장 지역 남쪽 경계에 위치해 있다. 오일과 천연가스 생산 프로젝트(Kirby In-situ Project)가 진행되는 지역으로 온대와 아한대 침엽수림이 주종을 이루어져 있고, Organic Soil과 Luvisolic Soil로 캐나다 삼림 지역에 산재하는 유기질토의 일종이다. 캐나다 시료 #2의 채취 지역은 앨버타주 중부의 포트 맥머리(Fort McMurray)에서 조금 떨어진 아타바스카 오일샌드 지역으로 Canadian Natural Resources Limited(CNRL)과 Suncor, Syncrude, Husky Energy, Sunrise Energy 등의 오일샌드 관련 회사들이 위치해 있다. 한대수림(Boreal forest)이 분포해 있는 지역으로 겨울철의 낮은 온도로 인하여 다수의 지의류가 분포해 있고, 토양은 Organic soil로 구성되어 있다. 캐나다 동토 시료와의 비교·분석을 위하여 캐나다 시료와 유사 특성을 지니는 국내 강원도 일대의 유기질토를 채취하여 분석을 수행하였다. 시료 채취장소의 지층은 우백질 화강암으로 이루어져 있으며 식생이 없는 지역에서 표토 10cm 정도를 제거하고 시료를 채취하였다.
Table 1.
Soil sampling location
캐나다 앨버타주에서 채취한 두 종류의 시료와 국내(강원도)에서 채취한 유기질토를 함유한 시료의 지반 물성 실험을 수행하였다. 그 결과 캐나다 시료 #1과 국내(강원도) 시료는 세립분이 상대적으로 많이 함유된(세립분 > 10%) SC(Clayey Sand)로 분류되었으며, SP(Poorly graded sand)로 분류된 캐나다 시료 #2에 비해 높은 압축성을 나타냈다(Table 2). Table 3은 현장함수비, 포화함수비 조건으로 압밀 시험을 수행한 결과를, Table 4는 직접전단시험을 수행한 각 시료의 물성치를 나타내고 있다. 실험 결과, 캐나다 시료 #1과 국내(강원도) 시료는 상대적으로 높은 세립분 함유량으로 인해 높은 함수비에서 낮은 내부마찰각을 보였다. 또한, 캐나다 시료 #1과 국내(강원도) 시료의 상대적으로 비슷한 압축성과 내부마찰각은 다양한 북극권 지역에서의 시료 채취가 불가능할 시에 유사한 특성을 보여주는 국내(강원도) 채취 시료를 통해 북극권 건설 활동에 필요한 설계 정수 도출을 위한 동결 거동 특성 분석의 가능성을 보여주었다. Table 5는 동토 시료의 열적 특성 분석을 위해 실험에 적용한 현장 함수비와 포화 함수비 조건을 보여주고 있다.
Table 2.
Mechanical properties of soil samples
| Soil smaple | LL | PL | USCS |
| Canada Sample #1 | 22.94 | 11.99 | SC |
| Korea (Gangwon-do) Sample | 41.88 | 30.79 | SC |
| Canada Sample #2 | Cu | Cc | SP |
| 2.13 | 1.34 |
Table 3.
Consolidation characteristics of soil samples
Table 4.
Direct shear stress tests results of soil samples
3. 동토 시료의 열적 특성 분석을 위한 실내 실험
3.1 동토 시료의 부동 수분 특성 분석
부동 수분은 물의 어느점 이하의 온도에서도 얼지 않는 수분을 뜻하며, 동토의 역학적 거동에 영향을 미친다. 동토 지역에 분포하는 지반은 흙, 물, 공기, 부동 수분의 4상으로 구성되어 동결 현상에 따른 결합력(Bonding)을 고려해야 한다(Kim et al., 2015). 부동 수분의 존재는 동토의 강도, 장기변형 및 동결 시간에 영향을 미치며, 부동 수분의 함량은 외부온도 및 동결 시간에 따라 다르게 나타난다. 본 연구에서는 캐나다 시료 #1, #2, 국내(강원도) 시료를 3가지 동결온도에 대한 시간에 따른 부동 수분량을 측정하여 흙의 종류와 동결온도가 부동 수분량에 미치는 영향에 대하여 일련의 실내 실험을 통해 검토하였다.
3.1.1 부동 수분 측정 실내 실험 구성
본 연구에서는 흙의 부동 수분을 측정하기 위해 Fig. 2와 같이 TDR 프로브를 장착 할 수 있는 직경 10cm, 높이 10cm의 실험용 몰드를 제작하여 실험을 수행하였다. 몰드는 시료의 변형에 따른 마찰력을 최대한 줄이기 위하여 MC나일론으로 제작되었으며 측면부에 thermocouple을 시료 하부부터 2, 5, 8cm의 3cm 간격(top, middle, bottom)으로 삽입하여 주어진 동결 온도하에서 동결 시간동안 시료의 온도를 측정하였다. 상부에는 부동 수분 측정을 위하여 TDR 프로브가 고정되었고, 냉동 챔버의 온도는 –5°C, -15°C, -30°C로 설정하여 설정온도에 따른 부동 수분의 변화를 비교하였다. 시료의 부동 수분을 측정하기에 앞서 TDR 프로브에 대한 체적함수비(Volumetric water content)와 유전상수(Dielectric constant)의 calibration을 진행하였다. 먼저 시료의 체적함수비를 바꿔가며 TDR 프로브를 이용하여 유전율을 측정하였고, 각 함수비별 유전상수를 계산하였다. 유전상수와 체적함수비 간의 calibration curve를 3차 다항식으로 산정하였으며 산정된 calibration curve를 시간에 따른 시료의 부동 수분 산정에 이용하였다. 산정된 3차 다항식을 이용하여 동결 시간동안 TDR 프로브를 통해 측정된 유전상수를 이용하여 부동 수분량을 결정하였다.
3.1.2 실내 실험을 통한 부동 수분 측정
온도에 따른 동토 시료의 부동 수분을 측정하기 위하여 냉동 챔버의 온도를 3단계로 설정하여 실험을 수행하였다. 동결과정에 따른 시료의 팽창량 측정을 위하여 몰드 상단에 LVDT를 설치하여 부동 수분 함량에 따른 부피팽창을 측정하였다. 또한, 동토 시료 채취 현장과 같은 1차원 열전달 조건 모사를 위하여 몰드 주변을 주문진 표준사로 채워 몰드 안의 시료는 측면에서의 열전달을 최소화하고, 시료 윗부분부터의 동결을 유도하였다. 실험 진행 중 냉동 챔버의 온도를 측정하기 위하여 시료 안에 설치된 thermocouple을 제외하고 몰드 위에 thermocouple을 설치하여 실험 진행 중 시간에 따른 챔버의 온도를 측정하였다. 모든 실험은 몰드 안의 thermocouple 온도가 수렴하는 구간까지 측정을 수행하였다.
냉동 챔버 설정온도(–5°C, -15°C, -30°C)에서 현장 함수비 조건에서의 캐나다 시료 #1과 #2, 국내(강원도) 시료의 동결실험을 수행하였고, 그 결과 캐나다 시료 #1에 대한 설정온도 –5, –15°C를 제외하고 모든 실험 조건에서 시료는 팽창하는 모습을 보였으며, 동일한 온도 조건에서 수행한 포화 함수비 조건에서의 동결실험 결과는 각각 Fig. 3~5와 같다. 현장함수비와 포화함수비 조건으로 시료를 조성하였을 때 동결 초기에는 포화 상태에 따라 다소 불규칙한 변위가 발생하였지만, 동결이 완료되면서 안정적인 변위 발생량을 확인할 수 있었다. 또한, 몰드 측면부의 단열효과로 인하여 top, middle, bottom 순으로 흙이 동결되고 온도가 낮아지는 결과를 보였으며, 설정온도보다 낮아지면 중단되는 챔버의 냉방기로 인하여 측정된 챔버의 온도는 다소 불규칙한 모습을 보였으나 평균 챔버 온도는 설정온도와 거의 일치하였다.
3.1.3 부동 수분 측정 실험 결과
시간에 따라 TDR 프로브를 이용하여 data를 측정하여 유전상수를 산정하였다. 미리 산정된 calibration 값을 적용하여 시간에 따른 부동 수분을 계산하였고, 동결 시간에 따른 체적 변화도 측정하였다. Fig. 6과 같이 설정온도가 높을수록 시료의 동결 시간이 증가하여 부동 수분의 감소가 늦게 발생 경향이 나타났다. 또한, 온도 데이터와 부동 수분량의 비교를 통하여 몰드 내부의 온도가 0°C 이하로 내려가는 시점부터 체적함수비가 감소하고, 시료의 동결이 완료되면 부동 수분이 일정한 값에 수렴되는 것을 확인할 수 있었다. 특히 설정온도가 높을수록 동결 완료 후 부동 수분이 크게 나타났으며 세립분을 많이 함유한 캐나다 시료 #1의 경우 동결이 완료된 후에도 매우 큰 부동 수분량을 나타냈다. 세립분이 많은 캐나다 시료 #1과 국내(강원도) 시료의 경우 조립질인 캐나다 시료 #2보다 상대적으로 긴 동결 시간을 보였고, 동결완료 후 더 높은 부동 수분량이 나타나는 경향성을 확인할 수 있었다. 이는 북극권 동토 시료의 경우 세립분이 많이 함유될수록 대기온도가 동결 거동에 크게 영향을 끼침을 의미한다.
3.2 동토 시료의 열전도도 특성 분석
지반의 온도는 역학특성에 큰 영향을 미치며, 특히 북극권 동토 지역의 기초 및 건물 설계에서 가장 큰 고려 대상이다. 동토 지역에서의 구조물 내부 및 주위 지반의 온도는 해당 지역의 지열 분포에 따라 달라지며, 시공 활동에 의해서도 지반 온도가 영향을 받기 때문에 온도를 통제하는 것도 중요한 시공 관리 중 하나이다. 따라서, 동토 지역에서의 구조물 설계 및 시공을 위해서는 흙의 동상 특성에 대한 규명이 필수 불가결하여 이를 위한 동결시료의 열전도도 특성 분석이 필요하다. 흙의 열전도도를 직접 산정하기 위해선 일반적으로 열원을 시료에 삽입하여 시간에 따른 지반의 온도를 측정하는 방법을 이용하는데, 이때 열원을 무한선형열원으로 가정하여 열전도도를 산정한다(Yoon et al., 2012). 열전도도는 크게 정상조건(steady-state)과 비정상조건(transient)에 따른 방법으로 분류되는데, 정상조건의 경우 시료가 시간에 따라 열적 흐름이 발생하지 않는 평형상태에 도달했을 때 열전도도를 측정하는 방법이며, Heat-flow meter 방법, Guarded hot plate 방법, Direct heating 방법 등이 있다(Lee, 2006). 비정상조건 방법은 열적 흐름이 발생하고 있을 때 열전도도를 측정하는 방법으로, Transient hot wire 방법, Laser flash 방법, Non-steady state probe 방법이 있다(Lee et al., 2017). 본 연구에서는 동토 시료의 열전도도 특성 분석을 위하여 비정상조건의 방법 중 하나인 비정상 열선법(Transient hot wire method)을 이용하여 일련의 실내 실험을 수행하여 기존의 열전도도 경험식으로 예측된 값과 비교·분석하였다.
3.2.1 실내 실험을 통한 열전도도 측정
본 연구에서는 비동결토와 동결토의 열전도도를 측정하기 위해 Fig. 7의 QTM-500 장비를 사용하였다. 해당 장비는 Transient hot wire 방법을 사용하여 시료의 열전도도를 단시간에 간단히 측정할 수 있는 쾌속 열전도도 측정장비로 8~4300°Ccm/W의 측정범위 및 ±5%의 정밀도와 ±3%의 재현성을 가진다. QTM-500의 측정 센서는 Box type, Needle type, 그리고 Wire type이 있다. 흙 시료의 열전도도 측정에는 Box type의 센서를 사용하는 것이 가장 일반적이지만, 시료의 동결 시에는 시료 표면에 얼음층이 생기고, 얼음층의 표면 또한 완벽하게 평평하지 않게 된다. 따라서, Box type을 적용할 때 동결토 표면과 열전도도 측정 센서(Box type)간에 완전한 접촉이 불가능하여 신뢰성 있는 데이터 취득이 어렵다. Needle type의 경우에는 시료의 동결 전에 Needle을 삽입하고 시료와 Needle을 함께 동결시켜야 하나, 시료의 동결 중 발생 가능한 미세한 변형으로 인하여 Needle이 손상될 수 있으므로, 본 실험에는 Wire type을 적용하였다. 열전도도 측정 실험 시에는 시료의 두께 차이로 인한 열전도도 측정 오차를 최소화하기 위하여 열전도도 센서가 시료 중앙에 위치하도록 하였으며, 외부의 영향을 최소화하기 위해 Fig. 7과 같이 외부 아크릴 몰드를 제작하여 시료가 외부 대류에 영향을 받지 않도록 하였다. 또한, 열전도도 측정의 현장 적용성을 검증하기 위하여 Decagon사의 KD2 Pro는 가볍고 빠르게 열전도도를 측정할 수 있는 휴대용 장비를 이용하여 동일 조건으로 열전도도 측정을 수행하였다. 본 장비는 현장에서 쉽게 이용할 수 있는 4가지의 Needle type 센서로 구성되어 있으며, 컨트롤러의 가용 온도는 0 ~ 50°C이고, 센서의 가용 온도는 –50 ~ 150°C이다.
3.2.2 열전도도 측정 실험 결과
열전도도(W/mK)는 물체가 열을 전달하는 능력의 척도를 의미하며 물질의 고유한 성질이다. 열전도도가 클수록 열에너지를 잘 전달하며, 흙의 열전도도는 토양의 함수비, 밀도, 공극률, 비열, 입도 분포 등에 의해 달라지므로 측정 및 해석에 어려움이 있다. 일반적으로 비동결 토사의 열전도도에 비하여 동결토의 열전도도가 높게 평가되며, 이는 물이 얼음으로 상변화 할 때 열전도도가 약 0.59에서 약 2.30으로 4배 정도 증가함에 기인한다. 0°C 이상의 상온에서는 시료의 온도변화에 의한 열전도도의 변화가 크지 않아 상대적으로 토사의 열전도도 측정이 어렵지 않으나, 동결토의 경우에는 온도에 따라 동결토 내부의 부동수분의 양이 변화하고, 얼음 자체의 열전도도 또한 온도에 영향을 받으므로 열전도도 측정이 매우 까다롭다. 따라서 비동결 조건과 동결 조건에서 흙의 열전도도를 파악하기 위해 기존에 제안되고 있는 다양한 열전도도 예측모델(Kersten(1949), Mickley(1951), Woodside and Messmer(1961), Johansen(1977))을 적용하여, 본 연구에서는 실내 실험 결과와 비교·분석을 수행하였다.
Fig. 8은 포화된 동토 시료의 동결, 비동결 조건에서의 열전도도 특성과 기존의 열전도도 제안식으로 산출한 결과를 보여주고 있고, 포화된 동결 조건에서 가장 큰 값을 보였다. 이는 온도에 따라 흙 입자의 열전도도가 크게 변하지 않고, 흙의 구조가 변하지 않는다고 가정할 때, 공극에 어떤 물질이 채워져 있느냐에 따라 흙 전체의 열전도도가 지배되기 때문으로 판단된다. QTM-500과 KD2 Pro 두 장비를 이용한 열전도도 측정 결과값은 다소 차이가 발생하였는데, 동일한 조건의 시료를 조성하여도 내부의 흙 구조는 동일할 수 없고 특히 KD2 Pro의 경우 조성된 시료에 TR-1 센서를 관입하는 방식으로 설치하여, 센서 주변 흙의 흐트러짐이 심할 수 있다. 센서 주변 흙이 흐트러지며 공극이 생겨 KD2 Pro의 측정 결과가 더 작은 값을 보이는 것으로 예상된다. 이는 흙 입자가 작을수록 센서 관입의 영향을 많이 받을 수 있는데, 상대적으로 큰 입자들이 많은 K의 경우 QTM-500의 측정 결과와 KD2 Pro의 측정결과가 상대적으로 좀 더 비슷한 것으로 분석된다. 실제 동토가 매장되어 있는 현장의 열전도도 측정에 있어서 이러한 차이를 고려해야 될 것으로 판단된다. 또한, 경험식 모델은 흙의 화학적 특징은 무시하고 흙의 물리적 특징인 흙의 구조, 혹은 비중 등을 통해 계산한 결과이기에, 다른 종류의 시료임에도 동일한 열전도도가 계산되는 경우가 발생하였다. 비동결 포화 조건에서, 캐나다 시료 #2의 열전도도는 계측값과 비슷한 범위로 계산되었으나, 캐나다 시료 #1은 계측값보다 작은 결과로, 국내(강원도) 시료는 계측값보다 월등히 큰 결과로 계산되었다. 동결 포화 조건에서는 Kersten 모델이 눈에 띄게 큰 값으로 계산되었고, 캐나다 시료 #1과 캐나다 시료 #2에서는 계측값과 유사한 값으로 계산된 반면, 국내(강원도) 시료에서는 여전히 계측값보다 큰 결과로 계산되었다.
4. 결 론
본 논문에서는 동토 지역에서 공학적 문제들을 해결하기 위하여 동토 지반의 열적 특성을 다양한 실내 시험을 통해 평가하고 국내(강원도) 시료와 비교·분석하였으며, 주요 결과는 다음과 같다.
1. 동토 시료의 부동 수분 측정실험을 통해 세립분이 많은 캐나다 시료 #1과 국내(강원도) 시료는 조립질인 캐나다 시료 #2보다 상대적으로 긴 동결 시간을 보였고, 캐나다 시료 #1에서 캐나다 시료 #2보다 동결 완료 후 더 높은 부동 수분량이 나타났다. 동토 지역의 경우, 부동 수분량에 따라 동토의 역학적 수리학적 거동이 달라지는데 본 연구의 실험 결과에서 나타난 동결 완료 후 온도별로 상이한 부동 수분량은 동토 지역 동결온도가 동토의 거동에 영향을 끼칠 수 있음을 의미한다.
2. 동토 시료의 열적 특성 중 열전도도를 조사하기 위하여 2종류의 실험 장비로 각 시료의 열전도도를 평가하였다. 실내 실험 결과 비동결 포화 조건에서, 캐나다 시료 #2의 열전도도는 계측값과 비슷한 범위로 계산되었고, 캐나다 시료 #1은 계측값보다 작은 결과값, 국내(강원도) 시료는 계측값보다 월등히 큰 결과로 산정되었다.
3. 실내 실험 결과와 4종류의 기존의 열전도도 예측 모델과 비교 ․ 분석한 결과, 경험식 모델은 흙의 화학적 특징은 무시하고 흙의 물리적 특징인 흙의 구조, 혹은 비중 등을 통해 계산한 결과이기에, 다른 종류의 시료임에도 동일한 열전도도가 계산되는 경우가 발생하였다. 또한, 동결 포화 조건에서는 Kersten(1949) 모델이 큰 값으로 예측되었지만, 캐나다 시료 #1과 캐나다 시료 #2에서는 계측값과 유사한 값으로 산정되었다. 국내(강원도) 시료에서는 여전히 계측값보다 큰 경향성이 나타났다.
본 논문에서 수행한 실험 결과는 북극권 동토 지반의 건설 활동(설계 및 시공)에서의 기초 데이터로 활용할 수 있을 것으로 판단되며, 향후 다양한 지역에서의 추가적인 동결실험을 통하여 흙의 종류와 동결온도가 동결 거동과 부동 수분량에 미치는 영향에 대해 추가 검토해야 할 것으로 판단된다.
