• 한국철도학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.480-488
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• 2016

최근 철도주변의 개발이 확산되고 있는 가운데 비개착공법을 이용하여 철도노반하부를 횡단하는 구조물을 시공하는 경우가 불가피하게 증가하고 있다. 그러나 기존선 하부를 횡단하는 구조물을 시공하는 경우 구조물 주변의 지반응력이완에 대하여 설계 시 검토는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 비개착공법 시공 시 구조물 주변지반의 응력이완에 대하여 실내토조실험을 통하여 지반의 응력이완 범위를 규명하였고, 지중경사계를 이용한 현장계측을 통하여 지반의 수평변위를 계측하였으며, 수치해석을 통하여 응력이완영역 및 선로지지강성을 분석하였다. 실내토조실험 결과 Rankine의 수평토압 영역과 유사한 파괴면이 생성되었으며, 지중경사계를 이용한 현장계측 결과, 강관의 압입 시기를 기준으로 급격하게 변위가 발생하였으며, 또한 수치해석 결과 해석된 수평토압이 Rankine의 수평토압에 가깝게 나타났으며, 비개착 구조물 주변 지반의 수직응력이 약 40% 감소함에 따라 노반지지강성이 크게 저하됨을 알 수 있었다. 이는 열차의 주행안정성 영향을 미쳐 탈선의 위험이 증가하므로 향후 기존선 하부를 통과하는 지하구조물 시공 시 구조물 주변의 보강이 반드시 필요할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권5호
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• pp.325-337
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• 2021

도로와 철도터널에서는 비상시 대피를 위한 시설이 필수적이며, 제연 및 화재 진압을 위한 설비와 승객의 피난 통로가 그것이다. 장대 병설터널에서는 횡갱을 배치하여 화재 발생 반대편 터널로 대피하도록 계획된다. 병설 쉴드터널에서는 횡갱의 시공을 위해 기 시공된 본선터널의 영구 구조물인 세그먼트 라이닝을 철거하여 원지반을 노출하여야 한다. 현대의 대부분의 쉴드TBM이 막장을 격벽으로 차단한 폐쇄형 쉴드TBM임을 감안할 때, 원지반이 노출되는 횡갱의 시공은 쉴드터널의 시공단계에서 위험도가 높은 과정 중 하나이다. 특히, 지하수위 아래의 토사 쉴드터널의 횡갱 시공에서는 세그먼트 철거 및 굴착 중 토사지반의 안정성 확보를 위한 차수 및 굴착공법에 대한 면밀한 검토가 요구된다. 본 사례 연구에서는 토사지반에서 대구경 강관추진을 활용한 횡갱 굴착 공법의 시공 중 유의사항을 소개하고 시공 후 계측결과를 분석하였다. 본 사례 연구에서 소개되는 횡갱 굴착공법은 그라우팅으로 보강된 토사지반에 대구경 강관 추진 후 내부 굴착하는 공법으로써, 두 가지 메커니즘에 의해 토사지반에서 굴착 중 막장의 안정성을 확보한다. 첫 번째는 대구경 강관을 추진하여 막장 전방 토사지반의 전주면을 강관에 의해 선 지보 한다. 두 번째는 대구경 강관 추진으로 내부로 압입된 토사의 Plugging 효과에 의해 막장 전면의 지지효과를 얻을 수 있다. 추진력에 의한 강관의 변형 및 강관의 관통 완료 후 응력발생 계측결과로부터 대구경 강관 추진에 의한 횡갱 굴착공법이 토사지반에서 충분한 시공성과 안정성을 확보함을 확인하였다. 본 사례 연구의 토사 쉴드터널의 횡갱 시공공법은 유사한 현장조건에서 널리 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.253-263
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• 2021

콘크리트 구조물은 노후화와 외부 환경에 의한 요인으로 훼손된다. 이 같은 훼손은 가장 먼저 균열로 나타나고 향후에는 박락으로도 진행된다. 이러한 콘크리트 손상은 구조물이 갖는 본래의 설계 지지력을 감소시키는 주된 원인으로 작용할 수 있어 구조물의 안정성에 부정적인 영향을 미친다. 이러한 종류의 손상이 지속되면 안전사고로도 이어질 가능성이 있어 적절한 보수와 보강이 필요하다. 이를 위해서는 구조물에 대한 정확하고 객관적인 상태 점검이 이루어져야 하며 손상 영역을 탐지할 수 있는 센서 기술 또한 필요하다. 따라서 본 논문에서는 박락을 탐지할 수 있는 딥러닝 기반의 영상처리 알고리즘을 제안했다. 연구 과정에서 298장의 박락 영상을 확보하였으며, 이 가운데 253장을 학습용으로 사용했고, 나머지 45장을 테스트용으로 사용하였다. 아울러 본 논문에서는 탐지 성능을 향상하기 위해 향상된 손실함수와 데이트 증강 기법을 적용하였다. 그 결과 콘크리트 박락의 탐지 성능이 80.19%의 평균 중첩 정확도로 나타났다. 본 논문에서는 딥러닝 기반의 영상 처리 기법을 통해 콘크리트 박락을 탐지하는 기술을 개발했고, 향상된 손실 함수와 데이터 증강 기법으로 성능을 향상시키는 방법을 제안했다. 이 같은 기술은 향후 구조물의 정확한 점검과 진단에 활용될 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.627-635
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• 2019

코딩 교육용 드론은 비행의 기초 원리를 체험하는 것뿐 아니라, 주로 아두이노(Arduino) 기반의 프로그래밍을 통해 드론을 제어하고 조종할 수 있도록 개발된 드론이다. 교육용 드론의 특성상 주 사용자는 드론 조종에 미숙한 학생들이기 때문에 드론과 외부 물체와의 충돌이 빈번하게 발생하여 드론 기체의 손상 비율이 높은 문제점이 있다. 본 연구에서는 교육용 드론 기체에 대한 구조 동역학 기반의 충돌 시뮬레이션 방법을 통해 드론의 구조적 안정성을 평가하였다. 약 240,000개의 4면체 요소를 갖는 해석 모델을 사용하여 $0^{\circ}$, $+15^{\circ}$, $-15^{\circ}$의 충돌 각도에 따른 3가지 케이스에 대해 충돌 시뮬레이션을 수행하였다. 3차원 구조물의 동적 거동 시뮬레이션에 탁월한 기능을 제공하는 ANSYS LS-DYNA를 활용하여 드론이 4 m/s의 속도로 벽에 충돌했을 때 주요 관심 부분인 드론 상 하부, 링 조립체에 발생하는 응력 분포 및 변형률을 분석하였다. 주요 관심 부분의 등가 응력에 따른 안전율은 0.72~2.64, 항복 변형률 기준 안전율은 1.72~26.67의 범위로 도출되었다. 이러한 안전율을 기준으로 재료 물성에 따른 항복 변형률과 종국 변형률을 초과하는 응력이 발생하는 부분에 대한 구조 안정성 확보를 위해 설계 보강이 필요한 부분을 제시한다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.45-56
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• 2019

본 연구는 수도권 지역의 전력구 매설지반을 대상으로 지진 재현주기 1,000년을 고려한 최대기반암가속도 0.154g로 설정하여 지진시 위험을 평가하였다. 이때, 지진시 위험도 평가는 총 3단계로 진행하였으며 1단계는 대상지역의 지반조사 정보를 기초로 지반분류를 우선 실시한 후, 액상화 발생가능성을 파악할 수 있는 Macro영역 기법인 지반증폭계수를 이용한 액상화 발생가능지수(LPI, Liquefaction Potential Index) 재해지도를 이용하여 후보지를 선정한다. 2단계 위험도 평가는 1단계 평가에서 액상화 발생가능성이 매우 높게 판정된 전력구 주변의 시추주상도를 바탕으로 부지특성을 반영한 지진응답해석을 수행하고 이를 토대로 액상화 발생가능성 지수를 재산정하여 지진시 액상화 위험도를 상세평가 하였다. 3단계는 시추공자료를 기반으로 하는 한계성을 보완하기 위하여 2단계에서 액상화 발생가능성이 높게 평가된 대상 전력구의 현장조사를 실시하여 건설시 보강공법적용, 내진설계적용 및 현장상태 등을 고려하여 최종적으로 액상화 위험도를 평가하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.575-586
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• 2020

본 연구에서는 단면2차원수리모형실험을 통하여 파랑과 바람이 공존할 경우 호안주변에서 발생되는 수리현상을 검토하였다. 최근의 호안 보수·보강실례를 토대로 서로 다른 4가지의 대표적 호안형상에 대하여 호안전면에 소파블록을 거치한 조건으로 실험단면을 구성하였고 외력변화에 따른 수면변동, 반사율, 월파 및 파압특성을 검토하였다. 호안의 상치형상은 호안전면에 나타나는 수리특성의 가장 중요한 요소이며 바람이 작용할 경우에는 그 경향이 더욱 뚜렷이 나타나는 것을 확인하였다. 실험결과 직립호안의 경우만 보더라도 3 m/s~5 m/s의 바람이 발생할 경우 월파량은 약 5%~12% 증가되었으며 파압의 경우 상치 마루부에서 1.5~2.2배까지 증가되는 것을 확인 할 수 있었으며 상치형상이 다른 3가지의 경우에 바람의 작용이 추가될 경우 호안전면의 수리특성은 변화폭이 보다 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 새로운 상치형상의 호안 설계 시에는 이러한 실험결과를 토대로 파랑과 바람 공존장에 대한 보다 상세한 수리특성 검토가 수반되어야 할 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권12호
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• pp.107-116
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• 2020

압밀 그라우팅 공법은 액상화 취약 느슨한 사질토 지반의 보강에 널리 사용되고 있다. 특히 기존에 상부 구조물이 있는 지반의 경우, 압밀 그라우팅 수직 주입이 불가능하여, 수평 주입이 대안으로 제시되고 있는 상황이다. 현재 대부분 이론과 실험은 압밀 그라우팅의 수직 주입 공법을 다루고 있는 반면, 수평 압밀 그라우팅 공법에 대한 연구는 매우 부족하다. 본 연구에서는 수평 압밀 그라우팅 공법에 대한 실내 2차원 실험을 통해 상부 구조물이나 주입 심도를 대변하는 상부 응력에 따른 그라우트 구근 형상과 팽창 방향을 분석하였다. 그 결과 그라우트 구근의 단면은 응력 이방성과 느슨함의 정도에 따라 주로 타원형으로 팽창함을 발견하였다. 특히, 낮은 상부 응력과 낮은 상대 밀도의 조건에 수평축이 긴 타원형으로 수평 방향으로 발달하였고, 상부 응력과 상대 밀도가 증가함에 따라 그 형상이 원형에 가까워지고 수직 방향으로 팽창하였다. 본 연구를 통해 수평 압밀 그라우팅 공법의 구근 팽창에 대한 이해가 높아지고 나아가 보다 정확하고 효율적인 현장 시공 설계가 가능할 것으로 기대된다.

• 구강회복응용과학지
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• 제37권1호
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• pp.48-60
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• 2021

치아의 병적 이동으로 전치가 정출되고 수직 피개가 깊은 치주염 환자에서는 치주 염증 치료와 더불어 정출된 전치의 위치 개선이 필요하다. 그러나 깊은 수직 피개로 교정 장치 부착이 어렵고, 역학적으로 전치 압하보다 구치 정출이 더욱 쉽게 발생하는 문제점이 있다. 특히 골격적 장안모를 보이는 환자에서 구치 정출을 통한 상대적 전치 압하는 안모의 악화를 야기하므로, 치료 계획에서부터 이를 차단하기 위한 설계가 필요하다. 본 증례에서는 전치가 정출되어 과개 교합을 보이는 치주염 환자에서, 철저한 치주 치료와 하악 전치에 부착한 cute bracket과 골성 고정원을 이용한 고정원 보강으로 하악 전치의 양호한 압하 치료 결과를 얻을 수 있었으며, 8년간 경과 관찰하여 이를 보고하고자 한다.

• 보존과학회지
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• 제38권3호
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• pp.201-216
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• 2022

성산사에 봉안되어 있는 성주 이씨가(家) 초상화 중 2점(이조년, 이숭인)을 대상으로 사용재료 및 기법에 대한 과학적 분석을 실시하고, 그 데이터를 기반하여 최적의 모사복원방안을 설계하였다. 표현 기법 조사 결과, 두 진영 모두 선묘 위주로 표현되었지만, 신발과 눈동자, 육색 표현, 가채, 보강 흔적 등에서 차이를 보였다. 안료 분석 결과, 공통적으로 적색 안료는 주사와 연단의 혼합 혹은 유기 안료를 사용하였으며, 청색 안료는 석청을 사용했다. 녹색 안료는 석록(Malachite)이 사용되었고, 백색 안료는 연백을 사용했다. 황색 안료는 유기 안료와 금박이 사용된 것으로 추정된다. 이숭인 진영은 석간주와 녹염동광(Atacamite)도 사용되었다. 또한 동시대 사대부상과 비교한 결과, 두 초상화에서 당시 초상화 양식이 발견되나 변형된 특이점이 존재하였다. 과학적 분석 데이터를 기반으로 하여 이조년 진영은 고색복원모사, 이숭인 진영은 현상모사로 결정하였다. 육안으로 확인하기 어려운 표현 기법들을 과학적 분석 데이터로 보완하여 세부적인 채색 기법을 제시하였다. 또한 각 색상별로 초상화에서 대표적인 위치의 색도를 측정하여 평균값을 계산한 색상 기준값을 제시함으로써 유물의 현재 색상을 최대한 객관적 데이터를 근거로 하여 모사복원할 수 있도록 하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.71-77
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• 2023

이 연구에서는 높이가 400 mm인 중공슬래브(Hollow-Core Slab, 이하 HCS)의 구조성능을 평가하기 위한 실대형 실험을 수행하였으며, 기존의 압출성형방식이 아닌 단일몰드방식을 적용하여 총 4개의 HCS를 제작하였다. 실험의 주요 변수는 토핑콘크리트의 유무, 전단보강근의 배치 유무 및 위치로 설정하였으며, 실험체들의 균열패턴 및 하중-변위 응답을 상세히 분석하였다. 실험결과 전단철근이 배치된 HCS 실험체들은 휨강도를 달성하였고, 이후에 최종적인 파괴는 사인장균열에 의하여 지배되었으며, HCS 유닛 웨브 내에 전단철근이 배치되지 않은 실험체들의 경우 설계기준을 통해 산정된 공칭휨강도를 발현하지 못하였다. 전단철근을 HCS 유닛에 배근 할 경우에는 전단강도가 약 8~23% 증가하는 것으로 나타났으며, HCS의 중공을 철근콘크리트로 보강하는 방법보다 전단성능 향상에 더 효과적인 것으로 나타났다.