• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.687-699
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• 2018

해저터널의 시공은 육상터널의 시공과 몇 가지 다른 부분이 존재하는데 지하수 이외에 해수가 존재하여 고수압을 받으며, 시공 중 지반보강이 육상터널보다 매우 어려운 점 등이 대표적이다. 그러므로 해저터널 시공 시 시공트러블 발생의 예방은 매우 중요하다. 본 고에서는 서해안 해저 약 60 m에 시공한 소형 슬러리 TBM의 굴진 성능을 분석하기 위하여 대상 지반의 지질학적 특성들과 기계적 특성들을 DB로 구축하였다. 구축한 DB 중 추력, 토크 및 RPM 등이 순굴진율에 주는 영향을 확인하고자 각 변수들 간의 상관분석을 실시하였다. 또한 구축된 DB로부터 비에너지와 FPI와의 상관관계를 분석하고 순 굴진율을 예측할 수 있는 경험식을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.27-34
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• 2017

국내 건설 현장에서는 다양한 흙막이 공법이 적용되고 있으며 깊은 지하굴착에는 연속주열식공법(C.I.P)이 많이 적용되고 있다. 그러나 여러 단점들이 있어 이를 보완하기 위하여 PHC 말뚝을 이용한 흙막이 공법이 개발되었다. PHC 말뚝을 이용한 흙막이 공법은 품질이 균질하고 강성이 우수하여 안정성의 확보에 유리한 장점이 있다. PHC-W 말뚝은 PHC 말뚝의 단면을 변경한 제품으로, 수평 토압에 저항하기 위한 최적 설계를 통해 제작되었다. 그리고 KS F 4306 시험을 통하여 휨 모멘트 및 전단강도의 증가효과를 검증하였으며 휨 모멘트와 전단강도는 KS 기준보다 약 42%, 98% 증가되었다.

• 터널과지하공간
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• 제29권5호
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• pp.356-366
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• 2019

다양한 TBM 성능 예측 모델이 개발되었기만 대부분 관입율 예측에 한정되어 있다. 일부 모델들이 수식과 그래프를 이용하여 TBM 가동율을 추정하는 방법을 제시하기도 하지만, TBM 가동율에 대한 연구는 매우 드문 편이다. TBM 가동율은 TBM 장비의 종류, 운영, 유지보수, 지질 조건, 시공자의 경험 등에 영향을 받는다. 본 연구에서는 100여개 이상의 사례 분석을 통해서 TBM 가동율과 RMR, 암종 등의 지반 조건, TBM의 종류, 터널의 연장 및 직경 등과의 관계를 조사하였다. 단순 및 다중 회귀분석을 수행하여 TBM 가동율 예측모델을 개발하였다. 암종 등의 지반조건, TBM의 종류, 터널의 연장 및 직경 등을 설명 변수로 갖는 회귀모델은 낮은 상관계수를 나타내었다. RMR을 설명변수로 갖는 회귀모델이 더 높은 상관계수를 나타내었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.135-140
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• 2021

본 논문에서는 배면의 지반 변형을 감지하기 위해 보도블럭 프로파일링과 균열을 동시에 검출하는 온라인 기법을 제안한다. 제안 기법은 2D 선레이저를 활용하여 이격 및 깊이 정보를 포함한 보도블럭 프로파일링이 가능하다. 특히 런타임에 수집된 선레이저의 데이터를 전처리하여 균열과 포트홀 탐지가 가능하도록 설계하였다. 실험을 위해 Gocator를 통해 실제 데이터를 수집하였고 Faster R-CNN를 활용하여 학습을 수행하였다. 성능평가 결과, 정밀도 및 재현율 기준 90% 이상을 보이며 프로파일링이 가능함을 보인다. 제안 기법은 대규모 지반붕괴 사고가 발생하기 이전에 굴착 위험도 수준을 정량적으로 감지하기 위한 모니터링 관리에 활용될 수 있다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.129-139
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• 2018

개별요소법은 입자형태의 재료를 다루는 분야에서 널리 사용되는 방법이다. 특히, 지반에서와 같이 변형이 크게 발생하는 특성을 지닌 재료의 경우에도 유용하게 사용할 수 있는 해석방법 중 하나이다. 본 연구에서는 개별요소법을 사용하여 지반을 생성하고 지반에 TBM 형상을 관입시킴으로써 굴진을 모사하고자 하였다. 해석에 사용된 TBM은 7.73m 직경의 토압식 쉴드 TBM을 사용하였으며 해석을 통해 굴진 성능을 예측할 수 있는 수치해석 모델을 검토하고자 하였다. 대상 모델의 스포크 개수는 8개이며, 커터헤드의 개구율은 약 21.31%이다. 또한, 커터헤드에는 52개 디스크 커터와 167개 커터비트가 굴착 도구로 장착되어 있으며, 커터헤드는 게이지 커터가 장착된 커터헤드 외주면이 굴곡진 세미돔 타입이다. 해석을 통해 커터헤드와 각각의 절삭 도구에 작용하는 반력과 저항 토크를 검토할 수 있었다. 또한 커터헤드 중심에서부터 거리에 따른 비교를 통해 커터헤드의 절삭 도구 위치별로 발생하는 반력과 토크를 검토하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.199-209
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• 2021

TBM과 로드헤더로 대표되는 기존의 기계화 암반굴착방식을 보완하고 대체하기 위한 새로운 개념의 암석절삭기법들이 연구되어오고 있다. 이러한 기법들 중 언더커팅 방식은 최근에 연구가 수행되고 있는 방식이다. 언더커팅에서는 기존의 전통적인 암석절삭 방식과 비교하여 보다 많은 절삭변수들이 암석의 절삭메커니즘에 관여한다. 본 논문은 이에 대한 기초연구로 수행되었으며, 언더커팅이 적용된 구동형 디스크, 실험실 스케일의 절삭시험시스템, 시험 방법에 대하여 소개하였다. 또한 본 논문에서 소개된 절삭시험시스템을 이용하여 구동형 언더커팅 디스크의 절삭력을 통해 비에너지를 계산하는 방법을 소개하였으며, 그 결과를 전통적인 암석절삭방식과 비교하여 분석하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.27-37
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• 2021

본 논문에서는 관로를 자동으로 검출하는 지하 관로 자동 탐색 시스템을 제안한다. 시간에 따른 지반변화, 관로 시공 불일치 등 여러 가지 요인으로 실제 관로의 위치가 지하 관로 도면과 일치하지 않는다. 이로 인하여 굴착공사나 관로 노후화에 의한 여러 사고가 발생한다. 사고를 방지하기 위해 GPR(지표 투과 레이더, Ground Penetrating Radar) 탐사를 통해 지하시설물을 찾아내는 작업이 이루어지고 있지만, 분석을 담당할 수 있는 전문가의 수가 부족하다. GPR 데이터는 매우 방대하며 분석과정에도 오랜 시간이 걸리기 때문이다. 이에 본 논문에서는 3D GPR 데이터를 자동으로 분석하기 위해 딥 러닝 기술인 3D 이미지 분할을 사용하고, 이에 적합한 데이터 생성 알고리즘을 제안한다. 또한 GPR 데이터 특성에 맞는 데이터 증강 기법, 데이터 전처리 모듈을 제안한다. 실험 결과를 통해 제안한 시스템은 F1 Score 40.4%의 성능을 보였으며 이를 통해 이미지 분할을 이용한 관로 분석의 가능성을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권11호
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• pp.97-106
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• 2022

국내 매입말뚝 시공방법은 선굴착 후 최종단계의 항타 관입량으로 관리하는 것이 일반적이다. 관입량은 오래전부터 수기 측정방식에 의해 이루어지고 있으며, 작업자의 안전문제와 측정값의 신뢰도 부족 등에도 작업성의 한계와 비용 문제로 자동화 기술이 적용되지 않고 있다. 본 연구에서는 비접촉식 말뚝 관입량 측정 장치를 개발하고 기존 장치와 비교계측을 통해 현장 성능을 검증하였다. 또한 관입량 측정장치를 활용하여 현장 품질관리 방법에 대해 분석하였다. 실제 현장 실험을 통해 개발 장치를 활용한 관입량 측정과 수정 Hiley공식 및 동적감쇠계수 산정을 통해 보다 신뢰도 높은 지지력 추정이 가능한 것을 확인하였다. 연구결과에 따라 각 현장마다 수행된 동재하시험으로 부터 현장 보정 절차가 이루어지면 보다 신뢰성 높은 지지력 추정이 가능하며, 실제 현장에서는 동재하시험이 수행되지 않은 말뚝에 대해서도 지지력 관점의 말뚝 시공관리에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제28권3호
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• pp.258-276
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• 2018

정확하고 정량적인 현지 암반 수리특성 정보들은 고수압 조건 굴착 공동 주변의 수리 지질학적 거동에 대한 신뢰성 있는 평가에 필요한 핵심 인자들 중의 하나이다. 상부의 해수가 무한 수원으로 작용하는 해저지반 내 터널이나 암반 구조물 설계에서 계획 구조물의 규모와 작용 수압이 커질수록 수리특성 정보의 중요성은 크게 증가된다. 본 연구에서는 기존 수압시험 시스템의 부적절한 구성이나 부정확한 자료 획득과 관련된 제반 문제점들의 개선을 통해 고수압 해저지반에 최적화된 일체형 메인 프레임과 30 bar 급 완전방수구조 공내측정장치를 독자적으로 개발하였다. 수리특성 조사 시스템을 구성하는 개별 시험장치들을 단일 프레임에 통합함으로써 협소하고 위험요소가 많은 해상 시추용 플랫폼에서도 안전하고 효율적으로 시험을 수행할 수가 있게 되었다. 또한 유압유 이중 조절장치를 고안하여 공내 순 주입압력 기준 $2.0kgf/cm^2$ 이하 간격으로 정밀한 단계적 가압과 압력 유지가 가능하도록 하였다. 개발 장치들의 시스템 성능과 작동 안정성을 실증적으로 확인하기 위해 연구 시험공 2개소에서 현장 적용성 시험을 완료하였으며 제주 현무암 분포 지역 내 시험공 1개소에서 대표요소체적 규모 수리특성 시험을 성공적으로 수행하였다. 본 논문에서는 개발 장치들의 주요 특성들과 다양한 실내 및 현장 성능시험에서 획득된 주요 결과들을 간단히 소개하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.161-182
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• 2018

본 연구에서는 퇴적층 암석에서 픽 커터의 절삭성능을 평가하기 위하여 선형절삭시험을 수행하였다. 중국에서 채취된 Linyi사암과 역암을 모사한 콘크리트를 시험체로 사용하였다. 소규모 선형절삭시험장비를 이용하여 다양한 절삭조건하에서 절삭조건에 따른 커터작용력과 비에너지의 변화양상을 평가하였다. 커터작용력은 두 가지 재료 모두에서 압입깊이와 커터간격이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었고 재료의 강도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 반면 최대작용력과 평균작용력의 비율은 재료의 강도에 영향을 받기 보다는 재료의 구성 물질과 절삭특성에 영향을 받는 것으로 판단되었다. 절삭계수는 암석과 픽 커터의 마찰 특성에 영향을 받으나 절삭조건에는 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 따라서 절삭계수와 픽 커터 작용력의 합력방향에 따라 암석의 특성을 고려한 최적의 절삭각도를 선정해야 할 것으로 판단되었다. 한편 절삭조건에 따른 비에너지의 변화양상으로부터 최적 절삭조건을 규명하였다. 두 가지 재료에서 최적 s/p비는 2~4 범위로 도출되었고, 압입깊이가 증가함에 따라 비에너지는 감소하는 경향을 나타내었다. 본 연구의 결과는 픽 커터의 절삭메커니즘 규명을 위한 데이터베이스로 활용될 수 있으며, 픽 커터를 사용한 기계굴착장비의 설계에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.