• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2009년도 세계 도시지반공학 심포지엄
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• pp.605-621
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• 2009

대심도 암반을 굴착함에 따라 암석강도 및 암반응력 등의 특성에 따라 Rockburst 등과 같은 취성파괴 및 Squeezing 등과 거동을 나타낼 수 있으며, 이러한 대심도 암반거동은 터널 및 지하 공동 시공중 위험요소로 작용하여 안정성에 심각한 영향을 줄 수 있다. 따라서 대심도 암반구간에 터널을 건설하는 경우에는 합리적인 설계 및 시공을 달성하기 위해서는 대심도 암반에 대한 지질 및 암반특성을 정확히 이해하는 것이 필요하며, 대심도 암반특성에 적합한 보강 및 시공대책을 수립하도록 하여야 한다. 본 고에서는 대심도 암반구간에서의 위험도 평가 및 터널 설계사례를 검토하여, 대심도 암반특성을 고려한 터널구조물 설계시 합리적인 방안을 도출하고자 하였다.

• 한국방재학회지
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• 제10권3호
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• pp.36-42
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• 2010

최근 포화된 도시 인구와 교통량에 대응하기 위하여 기존의 버스, 지하철 등의 대중교통 수단 이외에 광역화된 도시 영역을 빠른 시간 내에 대량의 승객이 이동할 수 있는 신개념의 교통체계로서 대심도 철도가 소개되고 있다. 철도가 광역화되고 인구 밀도가 높은 도시 영역을 빠르게 대량의 승객을 수송하기 위해서 지하 깊이 철도가 다니게 하는 것이 경제성, 효율성 측면에서 합리적일 수 있으나 편리성과 도입에 초점을 맞추다 보니 여기서 발생할 수 있는 여러 가지 안전 문제에 대한 체계적인 검토가 간과되고 있다. 대심도 터널 내에서의 다양한 교통사고와 화재를 포함하여 각종 자연 재해와 인적 재난이 대심도 교통수단의 안전에 영향을 줄 수 있다. 방재 측면에서 대심도 터널 자체의 구조와 기능, 교통수단의 기능 측면을 강조하다 보니 인명 피해, 즉 인간 그 자체의 안전에 대하여 간과하는 측면이 있어 본 내용은 국내 유사 교통 수단인 고속철도에서 심장마비 환자의 응그브이료 구축 사례와 대구 지하철 화재의 초기 응급의료 대응을 통하여 대심도 철도 사고나 응급환자 발생 시 대피와 구조의 어려움을 적절히 대처하고, 인명피해 저감 대책과 대심도 철도의 특성에 맞는 응급의료체계를 개발 방향에 대하여 제시하고자 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.725-744
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• 2022

도심지에서의 교통인프라 개발이 활발해 지고, 대심도 지하터널을 이용한 도시의 기반시설 확충으로 인하여 도심지 구간에서 대심도 터널시공이 많이 이루어지고 있다. 이에 따라 대심도 터널시공으로 인한 터널안전 문제와 주변 지반 및 구조물의 안전 확보여부는 중요한 이슈가 되고 있으며, 터널시공에 앞서 대심도 터널공사에 따른 리스크를 분석하고 평가하여 리스크 관리를 반드시 수행하여야 한다. 본 연구에서는 대심도 터널과 도심지 터널이라는 특성을 반영하여 터널구간에 대하여 지반조사 자료, 설계 도서, 각종 사전 검토자료 및 시공계획 등을 바탕으로 수직구, 본선터널 및 대단면 터널 정거장 구간의 지하 안전성에 대한 주요 리스크를 분석하고 평가함으로서 수직구, 본선터널과 대단면 터널정거장 구간에 대한 안전리스크를 정량적으로 관리하고자 하였다. 본 연구는 도심지 대심도 터널공사에서 시공시 리스크와 안전 문제를 사전에 검토하는 경우 기본적인 기초 참고 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.108-108
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• 2023

기후변화 및 도시화로 인해 도시 내에서 증가하는 홍수로 인명 및 재산피해가 꾸준히 발생하고 있다. 특히 2022년 8월 8일 서울특별시 및 경기도 지역에 내린 폭우로 인해 8명 이상의 인명피해와 1300억원 이상의 재산피해가 발생하였다. 이러한 도시홍수를 근본적으로 방어하기 위하여 미국, 일본 등의 국가에서는 대심도 빗물저류배수터널을 활용하고 있다. 국내에서도 2011년 서울특별시 강서구 및 양천구에 발생하는 홍수를 방어하기 위하여 국내 최초 대심도 빗물저류배수터널인 '신월 빗물저류배수시설'을 건설하여 현재 운영 중에 있다. 대심도 빗물저류배수터널은 초기 개수로 흐름에서 만관 후 관수로 흐름으로 전이되는 구조물로 계획과 운영이 매우 어려운 시설이다. 이에 미국, 일본, 중국, 이탈리아 등 국가에서 대심도 빗물저류배수터널과 관련한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 대심도 빗물저류배수터널의 유입시설 중 감세부에 해당하는 수직갱과 감세지의 깊이에 따른 감세지 바닥 압력변화를 알아보기 위하여 수리실험을 수행하였다. 그 결과 감세지 깊이가 깊어질수록 바닥면의 압력이 증가하는 것으로 분석되었으며 바닥면의 압력이 감세지 깊이만큼의 정수압을 포함하는 경우 정수압 대비 최대 2.0배, 정수압을 포함하지 않는 경우 정수압 대비 최대 1.0배 인 것으로 분석되었다. 수직갱 깊이에 대한 실험 결과는 수직갱 깊이가 짧아질수록 압력이 감소하는 경향을 보이는 것으로 분석되었는데 이는 회전수 및 회전력과 관련 있는 것으로 판단된다. 향후 수직갱 직경, 수직갱 깊이에 대한 추가 연구가 필요한 것판단되며 이를 통하여 수직갱 깊이-감세지 깊이에 대한 정량적인 연구와 분석을 통해 경제적이고 안정적인 대심도 빗물저류배수터널 감세지 설계가이드라인을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.456-460
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• 2016

최근 기후변화의 영향과 급격한 도시화로 인한 하천 저류능력의 감소 및 부적절한 하수시설의 설계로 도시유역의 홍수 위험성이 증가하면서 적극적인 구조물적 홍수방어대책으로 대심도터널의 활용에 대한 필요성이 대두되고 있다. 일본을 비롯한 외국에서는 대심도터널의 활용이 적극적으로 고려되고 있으며 실제 설치 및 운영 사례 또한 증가하고 있다. 그러나 국내에서는 아직까지 홍수 방어용 대심도터널의 설치 및 운영된 사례가 없고 설계 및 시공과 관련한 기준 및 연구가 미미한 실정이다. 본 연구에서는 대심도터널 내부에서의 이상흐름 거동특성을 구명하기 위하여 터널을 모형화한 수평관에서 실험적 연구를 수행하였다. 직경 100 mm 투명 아크릴관으로 제작된 수평관 내부를 흐르는 물에 공기를 주입하여 기포를 발생시키고 전기전도계를 이용하여 유속변화에 따른 관에서의 물-공기 혼합 이상흐름의 거동특성에 대해 살펴보았다. 실험결과 터널 계통 전반에서의 물-공기(이상류) 거동 특성을 파악할 수 있었다. 이를 통해 대심도터널 내부 공기에 대한 효과적인 제어로 흐름의 안정화 및 그에 따른 수리성능의 개선효과를 기대할 수 있으며, 도시지역의 집중강우로 인한 수방재 대응 기술개발을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권1호
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• pp.225-234
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• 2018

국내 대도시 도심지역은 지속적인 인구증가와 교통량의 증가로 심각한 교통혼잡 문제가 발생하고 있다. 교통혼잡 등의 문제를 해결하기 위한 방안으로 서울, 부산 등의 도심지에서는 지하공간을 활용한 소형차 전용 대심도 복층터널 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 소형차 전용 대심도 복층터널의 특징은 비교적 단면의 높이가 낮아 터널 내 화재 발생시 화재연기의 전파가 전 차종이 통행 가능한 일반적인 도로 터널보다 빠르게 전파되어 인명피해 발생이 우려된다. 따라서, 소형차 전용 대심도 복층터널에 화재 발생시 화재연기의 확산을 지연시켜 인명피해 발생을 최소화시키는 화재연기 확산지연장치가 필요하다. 선행하여 연구된 대심도 복층터널 화재시 연기확산 방지연구에서 3차원 CFD 해석을 통하여 화재연기 확산지연장치 작동 시 차단 면적에 따라 확산 효과를 분석하였고, 대심도 복층터널 화재연기 확산지연장치 연구개발에서는 대심도 복층터널에 적용성이 뛰어나며 경제적으로 상품가치가 높은 스프링 탄성을 이용한 화재연기 확산지연장치에 대하여 연구하였다. 이에, 본 연구에서는 화재연기 확산을 지연시키기 위한 화재연기 확산지연장치 시제품을 제작하여 화재연기 확산지연 효과를 실험하였으며, 분석 결과 화재연기 확산지연장치 작동 시 화재연기 지연효과가 나타났다. 따라서, 화재연기 확산지연 장치를 대심도 복층터널에 적용시 대피자들의 인명피해를 최소화시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2009년 춘계학술대회논문집
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• pp.202-207
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• 2009

본 연구에서는 대심도 지하역사에서 화원 위치에 따른 연기거동의 특징을 분석하였다. 전산수치해석에 FDS code가 사용되었다. 화재에 의한 유체거동을 모사하기 위하여 난류모델은 LES를 사용하였으며, 빠른 계산을 수행하기 위하여 병렬수치해석기법을 사용하였다. 본 연구를 통하여 대심도 역사에서 화재시 피난을 저해하는 화원의 위치에 대하여 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권3D호
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• pp.283-289
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• 2012

철도는 문전 서비스가 어렵기 때문에 출발지에서 역까지 접근성과 다른 철도노선과의 환승 편의성을 혁신적으로 개선해야 한다. 이 정책의 실행대안은 속도향상과 철도간 직결운행, 인터모달리즘 등이 있다. 최근 수도권광역급행철도정책은 속도향상, 건설기간 단축, 토지보상비 최소화 등의 목표 달성을 위해 대심도 지하공간 이용이 제안되어 있다. 하지만 대심도 지하공간에 건설되는 철도는 접근 및 환승저항, 이용자의 심리적 부담이 부정적 효용으로 작용된다. 본 논문에서는 대심도 철도의 접근과 환승저항 평가와 시사점을 제시하고 있다. 접근저항은 차내시간의 5배로 매우 크게 영향을 미치고, 환승저항 그리고 심리적 부담에 따른 불효용이 존재하고 있었다. 즉 대심도 철도건설정책은 역까지 접근교통수단과 일체적 시스템 구축에 필요한 제도 정비가 매우 중요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.604-604
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• 2012

국지성 집중호우에 따른 도심지 내수 침수 피해의 주원인으로 하수관거의 설계기준을 초과하는 강우가 침수피해의 주요 원인이며, 도심화로 인해 불투수 면적이 증가함에 따라 유출되는 시간이 짧아 저지대의 피해는 불가피하다. 2010년과 2011년에 100년 이상의 강우사상이 서울시에 연이어 나타나면서 집중호우로 인한 피해지역이 유사하게 나타났으며, 광화문 거리의 연이은 침수는 현재 서울시의 하수관거의 용량과 빗물펌프장 및 저류조 시설로 구성된 기존 수방대책의 한계점을 보이고 있다. 이에 서울시는 광화문 일대의 배수능력을 향상시키기 위하여 효자배수분구 빗물배수터널을 계획하고 있다. 일본, 미국 및 유럽 등지에서는 대심도 지하수로 시설에 대한 수리실험 및 수치 연구를 바탕으로 다양한 지하방수로가 건설되어 국지성 집중 강우에 대해 적절히 대응하고 있으나, 국내의 경우에는 대심도 지하방수로 시설에 대한 연구가 미비하여 지하방수로 설계 지침 및 기술적 자료가 부족한 실정이다. 그러므로 대심도 빗물배수터널 시설에서의 흐름특성 분석에 관한 수리실험 및 수치해석 등의 구체적인 연구가 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 수리모형 실험의 물질적 및 시간적 한계를 극복하기 위하여 일반적으로 3차원 유체거동의 특성분석에 많이 사용되는 Fluent 6.3 모형을 이용하여 대심도 빗물배수터널 시설의 접선식 유입구에 대한 흐름특성을 수치모의 하였다. 접선식 유입구 및 수직갱(drop shaft)에 대한 기하 모형의 격자망은 수치해석의 안정성 확보를 위하여 그림 1과 같이 6면체 격자로 구성하였다. 맨홀 내의 다상유동을 고려하기 위하여 VOF(Volume of Fluid) Scheme을 적용하였으며, 수치해석 방법으로는 비정상류, 1st order implicit method를 사용하였다. Fluent에서의 난류 흐름을 계산하는 방법에는 난류 운동에너지와 난류 에너지 소산율 $\epsilon$의 전달 방정식을 도입한 k-$\epsilon$ 난류 모형을 채택하였다.

• 터널과지하공간
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• 제31권4호
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• pp.211-220
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• 2021

한국의 대심도 (>40m 깊이) 터널 공사 시에 터널 붕괴 사고가 종종 일어나고 있으며, 도심지 지하공간의 얕은 심도에 인공적으로 조성된 지반에는 자연 공동뿐만 아니라 상수도관, 하수도관, 전력구 및 지하철 건설로 인한 인위적인 공동들이 복잡하게 분포되어 있다. 대심도 터널 굴착을 위해서는 이러한 다공질의 특성을 보이는 다양한 지반의 특성 및 지질구조가 지반의 안전에 미치는 영향을 이해하여야 한다. 본 연구는 국내외 사례를 바탕으로 한국의 대심도 굴착에서 암반의 위험 산정을 위한 위험 인자를 분석하였다. 연구결과, 대심도 터널 굴착시 지반의 안정성에 영향을 주는 총 7개의 카테고리들과 총 38개의 인자들이 도출되었다. 가중치가 상대적으로 높은 인자들은 단층 및 단층점토, 차응력, 암종, 지하수 및 머드 유입, 암석의 일축압축강도, 터널 단면의 크기, 터널 상부 암반의 두께, 카르스트 및 계곡지형, 습곡, 석회암의 협재, 지하수위 변동, 터널 심도, 암맥, RQD, 절리 특성, 이방성, 암반파열(rockburst) 등으로 나타났다.