고준위폐기물 처분시스템의 거동 실증을 위해 한국원자력연구소내에 추진되고 있는 지하처분연구시설은 고성능 폭약을 이용한 발파 기법에 의해 지하 화강암반내에 건설된다. $6m{\times}6m$ 크기의 터널을 굴착하기 위한 발파에 의한 진동 및 소음이 인접한 연구시설 및 하나로 원자로에 영향을 예측하기 위한 시험 발파가 실시되었다. 시험발파를 통해 얻어진 발파진동식을 이용한 원자력연구소내 주요시설에 대한 발파영향을 평가결과 설계기준에 비해 훨씬 낮은 것으로 파악되었다. 굴착 진행에 따른 소음, 진동값을 측정하였으며 진동값의 경우 발파진동식으로 추정한 값보다 더 낮게 나타났다. 따라서 원자력연구소내 지하에 280m 규모의 처분연구시설을 건설하기 위한 발파작업으로 연구소내 주요 시설에 미칠 영향은 미미할 것으로 판단된다.

국내에서 발파설계에 적용하고 있는 수식은 외국의 암반조건과 발파환경에 맞게 만들어진 것으로써 암질과 현장조건이 상이한 국내에서는 잘 맞지 않거나 발파패턴의 자동설계에도 적절하지 않은 문제가 있었다. 1998년부터 터널발파설계 자동화를 구현하기 위한 여러 연구가 시행되었고, 이를 통해 개발된 발파 설계식은 이러한 문제들을 해결할 수 있었다. 개발된 발파 설계식은 기존의 수식에 비해 복잡하기는 하지만, 암반상태에 따른 굴진장의 변화를 고려하여 장약량을 변화시킬 수 있고 최외곽공과 전열공의 설계도 다양하게 적용할 수 있는 등 여러 가지 장점이 있다. 이 연구에서는 터널발파설계 자동화를 위해 개발된 설계식에 대해 검토하였다.

높은 현지응력 조건하에서는 굴착 후에 응력 재분배와 응력 교란에 의해 발생하는 터널 주변의 손상영역을 평가할 필요가 있다. 따라서 암석의 변형 및 파괴 특성을 규명하는 것이 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 미소균열들의 전파와 결합에 의해 형성되는 암석의 파괴 및 손상 메커니즘을 점이동 회귀분석 기법과 단축압축시험 동안 측정된 미소파괴음으로부터 조사하고자 하였다. 특히 암석의 손상기준들을 보다 체계적으로 결정하기 위한 수정 방법을 새롭게 제안하였고 성공적으로 적용하였다. 실험결과, 황등화강암과 여산대리석 모두에서 균열개시응력과 균열손상응력은 단축압축강도의 각각 $33{\~}36\%$와 $84{\~}89\%$ 수준인 것으로 나타났다. 하지만 여산대리석에서 정규화한 균열닫힘응력 수준은 황등화강암과 비교할 때 더욱 크게 나타났다. 또한 황등화강암에서 발생한 축방향 변형은 탄성변형 단계와 초기 미소균열 발생 과정에서 크게 발생하였다. 하지만 여산대리석에서 발생한 축방향 변형은 초기 균열들의 닫힘과 불안정한 균열전파에 의해 주로 발생하였다. 반면 단축압축조건하에서 암석의 횡방향 변형은 거의 대부분 균열손상응력 수준 이후에 발생하는 불안정한 균열전파로 인해 발생하는 것으로 나타났다.

일반적 의미의 성형폭약이라 함은 폭약 중에 빈공간이 존재하여 표면쪽으로 개방되어 있는 한덩이의 고폭약을 말한다. 이런 이유로 절단 단면의 형상은 주로 V 자형을 이루고 있으며 보통 V자의 뽀족한 부분이 기폭부분이 된다. 성형폭약은 그 생김새를 기준으로 크게 2가지로 나눌 수가 있는데 원뿔형과 선형이 그것이다. 원뿔형 성형폭약은 그 초기 발전단계부터 군용 대장갑용으로 명성을 떨쳤으며 현재에도 많은 연구가 진행되고 있는 상태이다. 이에 비해 선형 성형폭약은 철구조물 해체나 여러 용도의 민간/상업용 절단도구로 많이 쓰이고 있는데 두 번의 세계전쟁을 치루며 엄청난 규모의 물질적 인적 지원을 바탕으로 발전한 원뿔형 성형폭약에 비해서 턱없이 연구실적이 부족한 상태이다. 이 논문에서는 일반적인 선형 성형폭약의 관통력에 대한 연구가 아닌 기능적 측면에 대한 연구결과를 서술하며, 기능적 측면상 중요한 몇 개의 항목에 대한 수량화, 정의 및 연구가 이루어진다. 그 항목으로는 발전거리(run up distance), 이격거리(stand off distance), 기폭위치에 따른 절단모양, 파편 분간 형상 등이 있으며 각 항목에 대한 하류 항목들은 본문에서 다루어진다. 모든 실험은 University of Missouri-Rolla, Rock Mechanics and Explosives Research Center 에서 이루어 졌으며 대부분의 실험은 500grain/ft 선형성형폭약을 사용하여, 기폭 후 철제목표물을 관통한 형상 및 관통 단면을 관찰하는 형식으로 이루어졌다.