• 대한자원환경지질학회:학술대회논문집
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• 대한자원환경지질학회 2003년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.316-319
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• 2003

스멕타이트계 점토광물은 팽윤성, 양이온 교환, 층간삽입 (intercalation), 콜로이드 형성, 겔형성, 층간화합물 형성 등의 기능이 있으므로 옛날부터 다양한 산업분야에서 폭넓게 사용되었다. 대표적인 용도는 굴착용 니수, 주형점결제, 농약 증량제, 토목용, 유기 스멕타이트 등이 있다. 그러나, 천연에서 산출되는 스멕타이트는 산지별로 성능이나 특성이 다르고, 불순물 함유등에 의해 안정적인 품질을 얻을 수가 없어, 최종제품의 고품질화, 고기능화에서의 대응이 곤란한 경우가 많고, 또한 양질의 천연 스멕타이트의 매장양은 한정되어 있다. (중략)

• 터널과지하공간
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• 제26권4호
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• pp.274-282
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• 2016

현재 국내에서 가행 중인 석회석 광산은 자연환기력을 주된 환기방법으로 사용하고 있고, 대단면 굴착으로 매우 저속의 공기유동현상이 나타나고 있다. 이로 인하여 작업구간의 공기질이 매우 저하되어 있는 실정이다. 이러한 문제점들을 개선하기 위해서는 먼저 환기성능을 면밀하게 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 이러한 환기성능평가를 위해서 추적가스법을 적용하여 평가를 실시하였다. 연구 결과, 추적가스법을 통해 매우 저속의 공기유동, 공기재순환현상, 작업장 공기교환율 등을 정량적으로 평가함에 따라서 연구광산의 환기문제점들을 정밀하게 확인할 수 있었다. 이러한 추적가스법을 활용한 환기성능 평가방법은 광산의 작업환경 개선을 위하여 매우 정밀한 도구로 사용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.117-124
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• 2014

최근 국내에서는 쉴드 TBM (Tunnel Boring Machine)을 이용한 터널 굴착에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 쉴드 TBM 터널은 비배수 터널로써 세그먼트 이음부에서 누수가 발생할 경우에는 터널의 사용성 및 안정성에 문제가 될 수 있다. 본 연구에서는 첫째로 쉴드 TBM 터널의 세그먼트 시공 시 시공오차 및 세그먼트 과다변형에 의한 수팽창 지수재의 방수 성능 변화를 알아보았고, 두 번째로 지하수와 해수에 있을 수 있는 황산염과 염화물에 의한 수팽창 지수재의 내구성 저하를 알아보았다. 시험결과, 체결각 불합치가 $2^{\circ}$이상으로 시공 오차가 발생한 경우에는 수팽창 지수재의 차수 능력을 기대하기는 어려운 것으로 판단된다. 또한 수팽창 지수재가 황산마그네슘 용액에 장시간 노출될 경우에는 지수재의 내구 성능에 문제가 있을 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권1호
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• pp.47-58
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• 2020

최근 국내에서는 쉴드 TBM (Tunnel Boring Machine)을 이용한 터널 굴착에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 쉴드 TBM 터널은 비배수 터널로써 세그먼트 이음부에서 누수가 발생할 경우에는 터널의 사용성 및 안정성에 문제가 될 수 있다. 본 연구에서는 쉴드 TBM 터널의 세그먼트 시공 시 시공오차 및 세그먼트 과다변형에 의한 수팽창 지수재의 방수 성능을 검토하였다. 특히, 수팽창 지수재 1열 배열 및 2열 배열 각각에 대하여 방수 성능을 검토하여, 2열배열의 효율성을 검증하였다. 실험결과, 1열 배열 및 2열 배열 수팽창 지수재는 동일한 방수 성능을 보였다. 즉, 1열 배열 및 2열 배열 모두, 수팽창 지수재는 엇갈림에 대해서는 대응성이 좋으나, 틈새 간격에 대해서는 대응성이 불리한 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.403-413
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• 2015

본 논문은 복합지반에서 쉴드 TBM 커터헤드의 회전속도 제어에 관한 실험적 연구이다. 복합지반에서는 암반을 굴착하는 디스크커터와 더불어 커터비트의 절삭 성능이 매우 중요하다. 이 연구에서는 특히 풍화토와 풍화암으로 이루어진 복합지반의 커터비트의 성능평가에 초점을 두었다. 이 연구를 위하여 실험실용으로 개발된 쉴드 TBM 커터비트 평가 장비를 이용하여 실내시험을 실시하였다. 복합지반은 공학적 상사성을 고려하여 조성하였다. 조성된 복합지반에서 쉴드 TBM 커터헤드 회전속도를 2, 3, 4 rpm으로 적용하여 각 커터비트에 작용하는 절삭력을 측정하고 회전에 따른 절삭력의 변화를 분석하였다. 실험결과로 부터 커터비트에 작용하는 절삭력은 지반경계부에서 급상승하는 경향을 보여주었다. 또한 이러한 상승되는 절삭력의 크기는 쉴드 TBM 커터헤드의 회전속도가 클수록 크게 나타났다. 이러한 결과로부터 복합지반에서 쉴드 TBM 커터헤드의 회전속도를 빠르게 할 경우 커터비트에 가해지는 위험요소가 더 크다는 것을 보여주고 있다. 따라서 복합지반조건에 현장 TBM 굴착 시 회전속도의 제어가 필요한 것으로 나타났으며 감속시키는 것이 비트에 가해지는 리스크를 저감시킬 수 있을 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권4호
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• pp.457-471
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• 2015

본 연구에서는 직경 3.6 m의 국산 커터헤드를 설계 제작하고 이를 기존의 토압식 쉴드TBM에 적용하여 연장이 1,275 m인 전력구 터널의 굴착공사를 수행하였다. 특히, 본 연구에서는 TBM 커터헤드의 설계절차와 그에 따른 TBM 굴착성능을 예측하기 위한 방법들을 정리하였다. 제작된 국산 커터헤드 장착 토압식 쉴드TBM의 실제 굴진자료를 분석한 결과, 최대 굴진율은 14.4 m/day이었으며 암석의 일축압축강도가 가장 큰 조건에 대해 커터헤드의 설계단계에서 제시한 4 mm/rev 내외로 디스크커터의 관입깊이가 관리되었음을 확인하였다. 또한 TBM의 구동 추력과 디스크커터의 연직력은 각각 TBM의 최대 추력 용량과 디스크커터의 최대 허용 연직력이하로 나타났다. 현장에서 측정된 디스크커터의 작용력을 분석한 결과, 연암 조건에서 CSM모델의 예측 오차가 크게 나타남을 확인하였다. 마지막으로 암석의 일축압축강도와 디스크커터의 연직력 및 커터 관입깊이는 밀접한 상관관계를 나타내었다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.64-72
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• 2022

흙막이 공사는 지하굴착을 수행하는 건설공사에서 필수적으로 적용되는 공사 기법으로, 공사 규모와 관계없이 흙막이의 계측관리는 필수적이다. 그러나 굴착깊이 10m 미만에 해당되는 소규모 건축현장(총 공사비 20억 내외)의 경우에는 1) 시공업체의 영세성, 2) 현장관리자의 역량 부족, 3) 계측기기 설치·해체 및 변위분석의 복잡성 등의 문제점으로 인해 흙막이의 계측 관리가 제대로 수행되고 있지 않는 실정이다. 상기 문제점을 해결하는 선행연구 분석 결과, 대부분의 선행연구에서는 값비싼 3D 스캐너를 활용하거나 다수의 계측기기를 설치해야 되는 문제점이 있어 소규모 건설현장에 이를 적용하는 것은 어려운 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구의 목적은 하나의 계측기기를 활용하여 흙막이 구조체의 변위를 파악할 수 있는 레이저 센서 기반 흙막이 구조체 변위 계측 시스템의 개념 디자인을 제안하고 개념 디자인에 적용된 요소기술의 변위 인식 성능을 검증하는 것이다. 요소기술은 2D 레이저 스캐너가 선정되었으며, 선정된 2D 레이저 스캐너를 활용하여 개념디자인이 제안되었다. 2D 레이저 스캐너의 변위 인식 검증 결과, 15mm의 변위는 충분히 파악 가능한 것으로 분석되었다. 추후, 제안된 개념디자인이 개발되고 현장에 적용될 경우 소규모 건설현장의 안전사고 저감에 기여할 것으로 분석된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.91-111
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• 2024

전력구 터널은 송전선로 지중화 사업의 일환으로 대부분의 경우 쉴드 TBM을 활용하여 건설된다. TBM 챔버는 터널 내부 중 유일하게 암반과 흙을 마주하는 공간이며, 붕락과 부딪힘 사고 등 사고노출 빈도가 가장 높은 곳이다. 현재 챔버 외부에서 디스크커터 마모정도를 측정할 수 있는 방법이 부재하기 때문에 근로자의 수시점검이 필수적이다. 이에 본 연구에서는 TBM 챔버 내부 안전사고를 예방하고, 챔버 오픈회수 절감을 통해 공사기간 단축의 효과를 기대하기 위하여 디스크커터 마모측정 기술 개념을 정립하고, 시작품을 제작하였다. 선행기술을 고찰하여 자기센서가 굴착환경에서 가장 적합하다고 판단하여, 자기센서, 무선통신 모듈, 전원공급, 외부 케이싱, 그리고 모니터링 시스템을 종합한 마모측정 센서 패키지를 개발하였다. 실제 굴착환경에서 시작품 성능검증을 수행하기 위해 3.6 m 토압식 쉴드 TBM을 활용한 실대형 굴진시험을 수행하였다. 실대형 굴진시험 결과 8개의 시작품 중 5개가 정상적으로 작동하였다. 최대 3,000 kN의 추력과 1.5 RPM의 회전속도 안에서 센서측정값이 무선통신을 통해 시스템에 원활하게 표출되는지 확인하였고, 센서 케이싱이 파손되지 않아 내구성을 확보하는 것으로 분석되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.575-589
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• 2020

최근 국내 터널에서 지속적으로 증가하고 있는 쉴드 TBM 공법의 주된 굴착도구는 디스크 커터로 굴진과정에서 자연스럽게 마모가 발생하고 이는 TBM의 굴진효능을 현저히 저하시키기 때문에 적절한 시기에 교체하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 디스크 커터 교체 여부를 판단할 수 있는 예측 모델을 머신러닝 기법을 사용한 방법으로 제안하였다. 이를 위해 국내 기 시공된 쉴드 TBM 현장의 데이터 중 디스크 커터 소모에 상관성이 높은 굴진데이터(TBM 기계데이터, 지반정보 등)와 교체이력을 입력데이터로 사용하여 다양한 머신러닝 분류기법 중 서포트 벡터 머신, 최근접이웃 알고리즘, 의사결정트리 알고리즘을 사용하여 최적의 예측 모델을 구축하고 모델의 성능을 평가하기 위하여 분류성능평가 지표로 비교 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권10호
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• pp.49-58
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• 2017

일반적인 지반보강 그라우팅은 지하수위의 영향이 없거나 미약한 얕은 심도에서 이루어진다. 그러나 최근들어 대심도 굴착이나 항만성능 향상을 위한 증심공법 등이 대두되면서 높은 수압과 상재압의 영향을 고려한 효율적인 그라우팅에 대한 연구의 필요성이 점차 높아지고 있다. 이에 본 연구에서는 주입압, 상재압, 수압을 조절 가능한 그라우팅 모사장비를 개발하여 정수압을 고려한 그라우팅 성능 분석 실험을 수행하였다. 그 결과, 일반적으로 주입압을 증가시키면 주입량도 증가하나, 수압이 작용하는 경우에는 주입량이 크게 감소하는 것으로 나타났다. 또한 그라우팅 주입량에 따른 시료의 체적변화를 비교한 결과, 시료의 입경이 크고 간극 크기가 클수록 침투로 인한 다짐효과가 커진다는 것을 확인할 수 있었다.