• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.265-280
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• 2021

도시화로 인한 인구의 집중은 도심지 지하공간 개발을 촉발시켰으며, 그로인해 진동과 소음으로 인한 환경문제 및 민원이 많은 발파공법보다 진동과 소음에 대한 영향이 없는 TBM공법에 많은 관심을 가지게 되었다. 이런 이유로 TBM에 대한 많은 연구가 진행되었으나 TBM 장비의 커터헤드 개구부가 굴착되는 지반조건에 따라 폐색되는 특성에 대한 연구는 미비한 실정이다. 그렇기 때문에 쉴드 TBM 굴진 시 커터헤드 개구부의 폐색현상을 연구하기 위해 축소모형시험을 진행하였다. 쉴드 TBM 장비의 커터헤드 개구부 폐색현상을 규명하기 위해 점토비(10%, 30%, 50%), 커터헤드 개구율(30%, 50%, 60%), 커터헤드 회전방향(일방향, 양방향) 및 회전속도(3 RPM, 6 RPM)을 변수로 실험조건을 달리하여 36가지의 Case에 대해 축소모형실험을 진행하였다. 쉴드 TBM 폐색현상에 대한 축소모형실험 결과, 점토가 함유된 지반 조건은 양방향 회전이 일방향 회전보다 폐색영향이 증가하고 커터헤드의 회전속도가 낮을수록 폐색영향이 적은 것으로 나타났다. 그에 따라 지반 굴착 시 지반조건을 고려하여 커터헤드 회전 방향, 회전 속도 및 개구율을 산정한다면 폐색 영향을 저감할 수 있을 것이다. 폐색영향이 저감됨에 따라 공사기간의 단축에 효과적일 것으로 사료된다. 따라서 본 연구는 해당연구가 전무한 국내 쉴드 TBM 시공 시 그 활용에 있어 중요한 자료가 될 것으로 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제10권1호
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• pp.80-91
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• 2000

석회석의 노천 채굴법은 갱내 채굴법에 비하여 채수율, 품위조절, 원가, 안전면에서 유리한 것으로 인식되고 있으나 발파로 인한 지반진동, 소음, 분진 등 환경 오염원을 유발시키며 특히 지형과 산림을 훼손한다 본고에서는 백두대간에 인접한 한라 석회석 광산을 모델로설정하고 연구하였다. 환경 오염원을 저감시키고, 원 지형 및 산림의 보존을 위하여 노천 채굴과 함께 갱내 채굴을 동시에 채택할 것을 제의한다. 갱내 채굴의 경우 중단 채굴법을 추천하며 이때 한 광획의 크기는 80(높이)$\times$70(너비)$\times$(100~120m)(연장)이며, 태수율은 약 42%로 예상된다. 환경오염 저감을 위한 대책도 제시하였다. 파쇄입도의 조정을 위하여 암반태 불연속면의 발달 상태를 고려하고, 장약공 밑부분과 중간부분의 장약밀도를 변경해야 한다. 환경오염 저감의 한 방안으로 차폐벽의 채택과 갱내 채굴시 출광 가능량 등을 검토하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.145-151
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• 2017

콘크리트 구조물 또는 암석의 해체 공정에서 소음, 진동, 분진 등의 발생을 초래하는 기존의 발파공법을 대신하여 비폭성 파쇄제의 이용을 고려할 수 있다. 본 연구는 유한한 정사각형 콘크리트 구조물을 대상으로 하여 비폭성 파쇄제의 팽창이 준정적으로 균열을 발생, 진전시키는 과정을 유한요소해석으로 예측하고 기존 문헌에 보고된 실험결과와 비교함으로써 해석결과의 정확성을 검증하였다. 또한 비폭성 파쇄제 및 천공 홀의 배치에 따른 영향을 최소요구팽창압 관점에서 분석하였다. 더 나아가서 비폭성 파쇄제가 채워지지 않은 천공 홀이 비폭성 파쇄 공정에 미치는 영향을 분석하고, 분리 조각의 수를 증가시켜 파쇄도를 향상시키기 위한 비폭성 파쇄제 및 천공 홀의 효과적인 배치에 대하여 고찰하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.197-217
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• 2020

서울지하철 7, 9호선에 적용한 쉴드TBM은 소음 및 진동, 막장면의 안정성 확보 측면에서 발파공법에 비해 매우 안전한 공법이다. 또한, 쉴드TBM은 지반조건이 연약한 경우 효과적이다. 그러나 지반조건과 토피, 지하수 등의 여건에 적합하지 않은 장비를 적용할 경우 장비고장, 잦은 굴진중단, 특히 예상치 못한 불량한 지반을 통과하게 될 경우 터널 굴진 중 트러블이 발생할 수 있다. 본 논문은 일본 쉴드TBM 굴착중의 사고 및 트러블에 대한 사례를 정리하였다. 이중 대표적인 트러블 사례를 이용하여 지반변위 형상에 대한 실제발생 경향을 파악하였으며 수치해석을 통해 역해석결과와 상호비교하였다. 이를 토대로 막장 지보압을 산정할 경우 수치해석 적용시의 오차를 줄이는 방안을 제안하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.221-243
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• 2023

국내 도심지 터널 공사에서 발파로 인한 진동 및 소음 방지를 위한 대안으로 로드헤더 공법 적용사례가 늘고 있다. 그러나 국내의 암반 대상 로드헤더 적용사례가 극히 적어 로드헤더 장비선정과 굴착효율 평가에 한계가 있다. 특히 로드헤더 굴착효율 평가를 위해 현재는 해외 현장에서 경험적으로 개발된 모델식을 적용하고 있으나 국내 암종 및 지질조건에 대한 검증이 부족한 실정이다. 본 연구에서는 해외 문헌 연구를 통하여 로드헤더 장비사양 결정방법과 굴착효율 평가 모델을 조사하였다. 이를 바탕으로 국내 현장 대상 장비선정을 위한 사양 검토와 더불어 현장 대상 암석강도와 굴착효율의 상관모델식을 제안하고 설계 굴착효율 예측 모델과 비교하였다. 또한 로드헤더 절삭이론 모델식을 이용한 굴착효율 산정의 간편법을 제안함으로써 굴착효율을 평가하고 기존 경험적 예측 모델과 비교 검증하였다.

• 터널과지하공간
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• 제34권2호
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• pp.143-153
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• 2024

TBM 공법은 발파 공법에 비해 굴착 중 소음과 진동 수준이 낮고, 안정성이 높은 터널 굴착 공법이며, 전세계적으로 터널 프로젝트에 TBM 공법을 적용하는 사례가 증가하는 추세이다. 디스크 커터는 TBM의 커터헤드에 장착되는 굴착 도구로 지속적으로 막장면 지반과 상호작용하며, 이때 필연적으로 마모가 발생한다. 본 연구에서는 지질 조건과 TBM 운영파라미터, 머신러닝 알고리즘들을 이용하여 디스크 커터 마모를 정량적으로 예측하였다. 디스크커터 마모 예측의 입력변수 중 UCS 데이터의 수가 다른 기계 데이터 및 마모 데이터에 비해 매우 부족하기 때문에, 먼저 TBM 기계 데이터를 이용하여 전체 구간에 대한 UCS 추정을 진행하고, 완성된 전체 데이터로 마모율 계수 예측을 수행하였다. 마모율 계수 예측 모델의 성능을 비교해 본 결과 XGBoost 모델의 성능이 가장 높게 나타났으며, 복잡한 예측 모델의 해석을 위해 SHapley Additive exPlanation (SHAP) 분석을 진행하였다.

• 한국환경과학회지
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• 제13권1호
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• pp.99-107
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• 2004

This research is to determine the level of environmental pollution at a blasting construction area which is the origin of noise, vibration, and suspended particle, and to compare the results with other domestic and international standard data. This experiment is also to find out the effects resulting from blasting construction and to propose a plan that can decrease environmental pollution. The blasting construction area is a factory site which is about one and half million square meter and sewage disposal plant is about ninety thousand square meter. Both were selected as the areas for the tests to be conducted in determination test. The test to determine the level of noise, vibration, and total suspended particle was conducted thirty times around the blasting construction area by comparing measurement results and numerical analysis. However, as the test was not conducted in the laboratory but in the actual blasting construction area, it was not possible to do the test with the same exact conditions each true. Therefore, the test was not ideal as conditions could change from test to test. For the most part, the level of noise was below the standard level of 70dB. Every vibration test was under the standard limitation. For example, a house, 200m away was tested for noise and vibration and the level was found to be under the 0.2 cm/sec which is the standard for specialty designed cultural sites., i.e very low level. Also a buried oil pipeline that was 30m away also marked under 2.0cm/sec which is the norm for an industrial area. However, if there were an oil pipeline under the house, the amount of charging gunpowder per hole should be decreased compared to the amount used in the test. The test result for suspended particles under the standard limitation which is 24hour average 300$\mu\textrm{g}$/㎥ at a distance from blasting wavelength, but at detonator, total suspended particle from the blast origin exceeded the standard limitation. If explosion occurs when it detonates in the hole, most of the energy would be absorbed in the crushing of rocks, but some remaining energy would make noises and vibration inevitable. So the important thing is how to minimize the environmental pollution from the blasting. There should be regulations in order that the standard limitation is not exceeded, and to decrease the environmental pollution from the blasting.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.251-258
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• 2018

도심지나 문화재가 인접한 지역 등의 소음, 진동 등 기존 발파해체 공법이 제한적인 조건에서 사용할 수 있는 구조물 해체공법으로 무소음화학팽창제(soundless chemical demolition agent, SCDA)를 이용한 공법이 있다. 그러나 SCDA의 사용에 대한 기준이나 가이드라인에 참고될 만한 연구는 미미한 실정이다. 이 연구에서는 실내실험을 수행하여 강관의 길이, 외부수분차단, 수화열 발산 등의 다양한 조건에 따른 SCDA의 팽창압 발현 특성을 확인하였다. 또한 SCDA의 최소요구팽창압 예측을 위한 해석모델(자유단 1면, 고정단 3면의 직사각형 모델)을 개발하고 주요변수해석(홀 간 거리, 콘크리트 압축강도)을 수행하였다. 이 연구의 해석결과를 활용하여 자유단으로부터 콘크리트 구조물의 박락을 효과적으로 유도할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.357-371
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• 2023

TBM을 이용한 전력구 공사에서 수직구는 TBM 장비 및 전력선의 진출입을 위해 필수적인 구조물이다. 수직구는 지반을 수직으로 관통하여 굴착하기 때문에 암반을 굴착하는 경우가 많다. 암반 지반은 대부분 발파나 할암 공법을 적용하여 굴착하므로 이때 발생하는 소음 및 진동, 도로 점유로 인해 민원이 발생하고 있다. 따라서 기존 공법의 대안으로 기계식 굴착장비를 이용한 수직구 굴착을 고려하였다. 다만, 현 기술 수준에서 수직구 굴착장비는 암반의 압축강도 약 120 MPa 이상에서는 굴착성능이 현저히 저하되어 고강도 암반 지반 적용에 한계가 있다. 본 연구에서는 암반에서 기계식 굴착 성능 개선을 위해 연마재 워터젯 기술을 굴착 보조공법으로 활용하는 방안에 대해 검토하였다. 연마재 워터젯 절삭성능에 대한 검증을 위해 암석 절삭실험을 수행하고, 실험결과로부터 이격거리, 이송속도, 수압 조절을 통해 지반조건 변화에 대응하여 굴착성능을 확보하는 것이 적절할 것으로 판단하였다. 또한, 일축압축강도와 RQD, 굴진율의 관계를 이용하여 연마재 워터젯을 이용한 인위적인 절리생성을 통해 굴착성능을 향상시키는 방안을 제시하였다. 본 연구결과는 향후 수직구 기계식 굴착장비 도입을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.