• 터널과지하공간
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• 제27권6호
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• pp.387-392
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• 2017

최근 도심지 도로 하부 지반함몰 사고는 상수관로, 하수관거, 통신관로, 가스관로, 배전지중관로, 지하철 등의 다양한 공익시설 및 지하구조물이 시공되고 있으며 이러한 시설물의 부적절한 시공, 노후로 인한 시설물 손상, 유지관리 소홀이 그 원인으로 추정되고 있다. 도로함몰은 도로하부에서 매설관 파손 등의 원인으로 공동이 발생한 후 공동이 성장 확대되어 포장면 하부까지 도달하고 도로를 통행하는 차량의 하중을 도로포장 부분이 지탱할 수 없을 정도의 소성변형이 발생하여 갑자기 함몰이 발생할 경우 인명피해 및 교통장애를 초래하는 등 사회전반적인 안전과 경제 발전에 위협이 될 수 있다. 서울시에서는 도로 하부의 공동이 함몰되기 이전 단계에서 3D GPR 탐사를 통해 발견하여 복구함으로써 지반함몰에 따른 피해를 사전에 차단하는 노력이 우선적으로 진행되고 있으며 그 사례를 소개하였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.292-295
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• 2005

본 연구는 지하유류저장공동 굴착 시 비교적 정밀하게 해석된 단열체계 및 수리인자를 토대로 투수성구조영역과 수리암반영역으로 세분화하여 연구지역의 불규칙하고 복잡한 지하수유동체계를 해석해 보고자 하였다. FZ-2 구조대와 인접한 수리암반영역 Domain-A와 B는 Domain-C와 D에 비해 수평수벽공의 초기압이 최대 약 $15kg/cm^2$정도 높으며, 상 하부의 수리적 연결성이 양호하여 지하공동굴착 시 상 하부의 수위차가 크지 않고 지하수 함양량은 약 $35{\sim}50mm/year$의 범위를 보인다. 또한 공동굴착 시 투수성 단열과의 교차에 의한 수위강하에 민감한 반응을 보이며 상 하부의 수위강하양상이 유사한 특성을 나타낸다. 반면, FZ-1 구조대와 인접한 Domain-C와 D는 지하공동 부근의 수리전도도가 각각 $7{\times}10^{-10},\;2{\times}10^{-9}m/sec$로 Domain-A와 B에 비해 최대 약 6배정도 낮고, 상 하부의 수리적 연결성이 양호하지 않기 때문에 공동굴착 전 이중수위측정시설 설치 시 계측된 상 하부의 수위차는 최대 약 120 m로 매우 크다. 그리고 상부의 지하수는 하부의 낮은 수리전도도로 인하여 수직방향보다 수평방향으로의 유동이 우세하며 공동굴착 시 수위변화는 크지 않고 함양량은 $10{\sim}15mm/year$의 범위를 나타낸다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제19권1호
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• pp.20-28
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• 2016

최근 우리나라 도심지에서 도로 일부가 갑자기 함몰되는 현상이 빈번하게 발생하고 있으며, 이에 의한 피해를 예방하기 위해서는 도로하부의 지하공동의 존재 여부를 조사하는 것이 필요하다. 현재 지표 투과 레이더 탐사(ground-penetrating radar, GPR)가 도심지 도로하부 지하공동을 탐지하기 위한 효과적인 수단으로 인식되고 있다. GPR 탐사방법에 대한 물리적인 과정을 보다 잘 이해하고 지하공동에 대한 효과적인 해석을 위하여 GPR 수치모델링을 통한 이론적인 접근이 필요하다. 이 연구에서는 엇갈린 격자(staggered-grid)를 이용한 3차원 시간영역 유한차분(finite-difference time-domain, FDTD) 법을 사용한 GPR 모델링 알고리듬을 개발하였다. 개발된 3차원 모델링 알고리듬을 이용하여 간단한 공동모델에 대한 GPR 반응을 검토하여 도심지 도로하부 공동 탐사에서 지하공동 부존 정보를 얻는데 효과적으로 적용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.49-56
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• 2022

본 연구에서는 공동이 발생된 도로 하부지반에서의 영향인자 분석과 지반의 안정성을 평가하기 위하여 다양한 영향인자(공동형상 및 규모, 포장층 두께, 교통하중의 크기)를 고려한 유한요소 수치해석을 수행하였다. 본 연구에서 적용된 수치해석 방법 및 결과에 대한 신뢰성을 검증하기 위하여 기존 연구 및 현장계측 결과와 비교·분석하였다. 수치해석 결과로부터 얻은 연직변위분포, 지표침하분포 및 침하량, 응력비 분포, 안전율 분포를 통해 영향인자 간의 상관관계를 분석하였으며, 도로 하부지반의 전반적인 역학적 거동 분석을 통해 지반의 안정성을 평가하였다. 그 결과, 공동규모 및 교통하중이 증가하고 포장층 두께가 감소할수록 공동 상부의 연직변위 및 지표침하량이 크게 나타났으며 허용안전율 미만의 위험지반영역이 증가하여 지반의 안정성 감소가 크게 나타난 것을 확인할 수 있었다. 또한 공동의 형상이 사각형일 경우 원형의 공동일 때보다 지반의 안정성 감소가 크게 나타났다. 이러한 결과를 통해 공동이 발생된 도로 하부지반의 전반적인 안정성에 대해 확인할 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.79-88
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• 2019

본 연구에서는 도로노면 하부 지반에서 발생한 공동의 확장특성을 평가하기 위하여, 지하수주입 실험을 수행하였다. 즉, 공동체적에 비례한 일정량의 물을 단계별로 주입하고, 주입한 물이 배출됨에 따라 확대되는 공동을 모니터링 함으로써, 공동의 체적변화를 확인하였다. 실험결과, 지하수 주입에 따른 공동의 체적은 증가하다 수렴 또는 감소하는 경향을 나타냈다. 이는 지하수 주입 시, 공동이 확장되는 과정에서 주변의 이완된 지반이 일부 붕괴되거나 세립토가 주변 지반의 간극을 채우기 때문인 것으로 분석되었다. 또한 지하수 주입 단계에 따른 공동의 체적변화와 확장특성을 분석한 결과, 실험대상 공동은 횡방향으로 확장되는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 지하수 유동에 따라 이완된 공동 주변지반이 붕괴되고, 붕괴된 토사가 공동하부의 지중으로 유실되는 과정이 반복됨으로써 공동이 확장되는 것으로 평가되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.49-58
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• 2019

3D-GPR탐사를 활용하여 도로하부 지반 상태 분석에 관한 연구를 수행하였다. 현장조건과 유사한 테스트베드를 조성하여 각 심도별 공동과 지중매설물에 대한 탐지 분석을 수행하였다. 이를 통해 지반의 유전율을 역산하여 파악하였고, 공동에 대한 탐지심도를 정확한 계산을 통해 확인할 수 있었다. 3D-GPR탐사를 통해 도로하부의 공동에 대한 신호파형을 확인하였고, 분석사의 경험적이고 주관적인 기존분석에 비하여 정량적인 분석방법 및 분석인자를 제시할 수 있었다. 도로하부의 지중침하에서도 3D-GPR탐사를 통해 침하분포 및 심도를 파악할 수 있었고, 지반보강 후 탐사해석단면을 통해 지반상태 변화를 확인하였다.

• 한국도로학회지:도로
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• 제16권3호
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• pp.48-53
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• 2014

• 지구물리와물리탐사
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• 제26권4호
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• pp.171-184
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• 2023

최근 도심지 도로에서 빈번하게 발생하는 도로 파임의 주원인인 지하 공동의 발생을 파악하기 위해, 차량 부착형 지표투과레이더(GPR)를 통해 얻은 대량의 취득 자료를 효율적으로 처리하기 위한 기계학습 기반 공동 탐지 기술이 활발하게 연구되고 있다. 그러나 기계학습 자료 생성 시 단순한 영상 처리 기법들만 활용되고 있고, 탄성파 탐사나 GPR 자료 처리에 시도되었던 여러 기법들은 충분히 활용되지 못하고 있다. 이 연구에서는 지하 공동의 탐지가 대부분 회절파의 탐지에 의해 이루어진다는 점에 착안하여 GPR 자료로부터 회절파를 분리하여 YOLO v5 모델을 이용한 도로 하부 공동 탐지 모델의 성능을 향상시켰다. 탄성파에서 개발된 기계학습 기반 회절파 분리 기법을 GPR 자료에 맞게 변형한 후, GPR 현장 자료에서 회절파를 분리하여 공동 탐지 모델의 입력으로 사용하였다. 서울시 공공 개방 GPR 자료를 이용하여 제안된 방법의 성능을 검증한 결과, 회절파 분리를 이용했을 때 더 정확하게 공동 및 지하 구조물을 탐지하는 것을 확인하였다. 또한 제안된 회절파 분리 기법은 향후 GPR 탐사가 이용되는 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.459-468
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• 2019

연구목적: 본 연구는 지반함몰 예방을 위하여 도로하부의 공동탐사를 실시한 후 확인된 공동 중 포장층의 재포장 공사 등에 의한 공동 위치 및 이력 정보를 알 수 없게 되어 누구라도 정보를 정확하게 파악할 수 있도록 할 수 있는 RFID 시스템의 현장 적용성을 평가하였다. 연구방법: RFID 시스템을 이용하여 맨홀, 전력관, 가스관, 통신관 등 지하매설물 및 태그 종류에 따른 아스팔트 하부의 깊이별 인식거리와 인식율 등 임시복구시 고무마개 하단부에 전자태그칩을 부착하여 현장 적용성을 평가하였다. 연구결과: 전자태그의 위치에 대한 심도별 인식거리 및 인식율은 심도 15cm까지는 큰 영향이 없으나 심도 20cm인 경우 다소 약한 편이다. 그리고 매설물이나 강우 시 침수 등에 대한 영향은 적은 편이며 도로의 기상상황 특히 바람의 영향이 있어 측정 시 이를 감안하여야 할 것이다. 결론: 포장도로관리스템의 현장 적용을 위한 RFID 태그에 공동위치를 포함하여 공동에 관한 확인 일자, 공동의 규모, 발생원인, 주변 지하 매설물 등의 여러 가지 제반 정보를 저장하여 전산화 및 모바일 활용도 가능한 시스템으로 공동관리 효과를 극대화 할 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권8호
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• pp.11-17
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• 2018

최근 도심지를 중심으로 도로함몰이 증가하고 있어 시민들의 안전을 위협하고 있다. 도로 하부에는 상하수도관로, 전기통신시설 등 각종 도로시설물이 매설되어 있는데 이 시설물의 노후화가 도로 함몰의 원인으로 작용하고 있다. 특히, 도로함몰의 주된 원인으로 주목받고 있는 노후 하수관의 경우 CCTV 탐사를 통해 간접적인 방법으로 지반함몰 위험도를 산정하고 있다. 현재 GPR 탐사를 통해 공동을 탐사하고 있지만 지표면에서 탐사하기 때문에 관로 배면에 있는 공동을 찾기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 비파괴 공동 탐사 기법에 대해 조사하고, 조사 기술 중 하수 관로 내부에서 관로배면에 존재하는 공동을 탐사할 수 있는 최적 기술 선정하고 각 기술별로 테스트 베드에서 검증했다. 이는 하수관 주변 공동을 확인하기 위한 객관적이고 정량적인 평가 방법으로 판단된다.