동결심도 [凍結深度, freezing depth]

[최현기]

건축이나 토목공사 및 조경공사(造景工事)를 할 때에는 동결심도가 지하 몇 cm인가를 측정하여 적용한다. 수목을 주로 다루는 조경공사의 경우는 수목소재(樹木素材)가 다른 것과 달리 생물체(生物體)이기 때문에 각별한 주의가 필요하다. 일반적으로 점토질(粘土質)의 동결심도는 30∼45cm, 양토(壤土)는 20∼30cm, 사질토(砂質土)는 15∼20cm이며, 침엽수(針葉樹)의 동결심도는 15cm이고, 활엽수(闊葉樹)는 30∼45cm이므로 여기에 맞는 토양의 선정 및 객토(客土)가 고려되어야 한다. 내한성(耐寒性) 수종은 보편적으로 동결심도가 얕고, 내서성(耐暑性) 수종일수록 깊다. 일반적으로 식물의 뿌리는 근모(根毛)와 세근(細根)이 25cm 내외에 붙어서 영양분을 섭취하므로 동한기(冬寒期)에 견디기 어려운 수목은 늦가을에 새끼로 줄기의 밑부분을 싸매 주거나 지면(地面)을 왕겨 등으로 덮어 주는 것이 좋다. 토목이나 건축에 콘크리트 및 시멘트로 기초를 다질 때도 동결심도를 고려하여 시공하여야 한다. 

표5-2 난방 설계용 지역별 지중온도

지	월평균 지표면 온도		동결 심도	깊이에 따른 지중 온도(1월)
명	최저	최고	(cm)	0.5m	2m	3m
속  초 춘  천 강  릉 서  울 인  천 울릉도 수  원 서  산 청  주 대  전 추풍령 포  항 군  산 대  구 전  주 울  산 광  주 부  산 충  무 목  포 여  수 제  주 서귀포 진  주	-0.4 -2.9 -0.1 -2.5 -1.3  1.4 -1.5 -0.6 -1.7 -0.7 -1.2  0.8  0.7 -0.1  0.6  2.4  1.3  3.0  2.3  2.1  1.6  4.9  6.5  0.8	25.9 26.7 26.4 27.0 27.0 26.1 26.7 27.3 27.8 27.2 27.1 28.3 28.6 28.9 28.7 28.4 28.7 28.4 27.4 28.0 26.8 30.1 29.3 27.1	47 157  44  77  65  14 117  75  98  87  79  37  43  59  58  37  42   7  22  15  11 - -  59	0.19 -5.3  0.4 -0.2 -1.0  2.2 -4.3 -1.7 -3.2 -2.1  1.9  0.9  0.5 -0.7 -0.6  0.9  0.6  2.8  1.9  3.5  2.7  5.9  5.8 -0.6	6.5  2.8  3.9  5.6  6.0  8.1  3.7  5.8  4.7  5.6  5.5  7.8  7.5  6.9  6.7  7.9  7.8  9.1  8.5  9.4  9.0 11.6 11.5  6.9	8.6  5.5  9.4  8.1  8.3 10.1  6.4  8.3  7.4  8.2  8.0 13.0  9.9  9.4  9.2 11.0 10.2 11.2 10.7 11.5 11.1 13.5 13.4  9.4

(주) *. 공기조화·냉동·위생공학 편람 PⅡ-8, 표 2.2 참조

     *. 1970년부터 1979년의 10년간 통계치이다.

     *. 열통과율은 벽체구조에 토양의 깊이 1m를 더한 값에 의해 계산한다.

     *. 깊이가 1m 증가함에 따라 0.03 ~ 0.05℃씩 상승한다.

 [*동결심도표2-수도]

[동결심도 계산]

 

1. 제설된 도로에서 2월 하순경 조사 구멍을 파고 구먼벽면에서 식별할 수 있는 얼음 최저선을 측정하여 동결 깊이로 한다

2. 동결 지수에 의하여 동결 깊이를 결정하는 경우에는 다음과 같은 식에 의하여 추정한다.

z=C√Z

Z : 동결 깊이 (cm)

C : 정수 (3～5)

F : 동결지수 ( ℃일)

주) 동결작용은 흙중에 포화되어 있는 수분이 성질이 변하여 일어나는 것이기 때문에 모래 또는 자갈 같은 입자가 큰 흙에서는 일어나지 않고 실트(0.074mm이하의 세립토)와 같은 비교적 입자가 작은 흙중에서 일어나가 싶다. 동해는 토질 특히 흙의 입도에 기인되는 경우가 대부분이다. 따라서 동해를 일으키기 쉬운 흙을 판단하기 위해서는 `카사그란드의 방법, 베스코우의 방법 및 윌리스의 방법`등이 있다.

동결심도의 결정은 겅설부 도로조사단에서 우리나라 22개의 측후소와 농업 기상관측 부실 70개소 등 총 92개소의 기상 자료에 의하여 전국 동결지수도 및 동결 지수표를 이용하여 동결 지수를 산정하고 아래 식에 의해 동결심도를 구한다.

z=C√Z

Z : 동결 깊이 (cm)

C : 정수 (3～5)

F : 동결지수 ( ℃일)

여기에서 c는 노면의 일조조건, 토질, 배수조건 등을 고려하여 3～5의 값을 취한다. 가령 북쪽으로 향한 산악도로의 부분에서 용수의 침투가 많고 실트분이 많은 토질로된 노상의 경우에는 5를 취하고 햇빗이 적당이 들고 토질조건 및 배수조건이 비교적 나쁘지 않다면 3을 취한다

예)

서울측후소 표고 : 85.5m

계획지정의 가장높은 표고 : 280m

동결지수 : 736℉

동결기간 : 61일

수정 동결지수 ]=동결지수 ±0.9*×동결기간×표고차/100

=736±0.9×61×(280-85.5)/100

=845℉

=450℃

따라서 동결심도는 다음과 같다

동결심도

(3～5)×√450 = 63.63～106.07cm이다.

* 계산예시: 광역시 정도만 동결 지수를 표.

지역	지반고(m)	동결지수	동결기간
속초	25.8	383	56
춘천	74.0	823	76
서울	85.5	736	61
인천	68.9	672	61
수원	36.9	801	60
대전	77.1	623	60
대구	57.8	342	56
전주	51.2	393	60
울산	31.5	174	56
광주	70.9	302	80
부산	69.2	116	44
포항	5.6	213	56

     

     1. 부식방지용 배관

        1) 합성수지배관(10㎏/㎠이상)

        2) 도복장강관 (콜탈, 에나멜코팅)

        3) 덕타일관(주철관)

        4) 동관

        5) 폴리에틸렌 피복강관

        6) 콘크리트관

    2. 동결심도 기준

지역	서울	인천	대전	대구	광주	부산
동결심도	99	94	91	66	61	36

                                                                      (단위 : ㎝)

동결

[장용상]

참고합니다..