• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.823-837
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• 2018

도심지 교통정체를 해소하고 지상공간 활용도를 높이기 위해 세계 각국에서는 단일 면적에 최대 교통량을 확보할 수 있고 저수공간등 다목적 활용이 가능한 복층 터널 건설이 각국에서 진행되고 있다. 최근 국내에서도 복층터널 시공에 대한 수요가 증가하고 있으며 단일 노선 복층터널뿐만 아니라 지중에서의 분 합류부 및 교차로 시공까지 가능한 네트워크형 복층터널 개발 연구가 진행 중에 있다. 네트워크형 복층터널에서 지중 분기부 및 합류부 시공 시 형성되는 필라부는 복층터널 본선부와 분기터널간의 상호 간섭효과에 의해 응력집중이 발생되는 취약부로 지반조건에 따른 보강공법 적용이 필요하다. 본 논문은 강연선을 사용하여 loop 형태로 필라부를 구속함으로써 다축 방향으로 구속력을 발휘할 수 있는 보강공법을 제시하였다. 이 방법의 검증을 위하여 실제 복층터널 필라 형성부와 복층터널 상하부에서의 분기되는 구간을 각각 모델링하여 수치해석을 수행하였다. 이를 통해 적정 필라폭 확보에 대한 방안을 제시하였고 기존 보강방법과의 비교 및 보강효과에 대한 수치해석적 검증을 수행하여 실제 현장 적용 전 복층터널 분기부 시공방안을 강구하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.283-290
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• 2016

최근 도시지역의 홍수방지 및 지정체 반복구간의 교통문제 해결을 위해 다목적 대심도 복층터널의 건설이 요구되고 있다. 다목적 복층터널은 주기능인 도로기능 이외에 다목적 기능을 부여해 지하공간의 효율적인 활용을 위해 도입이 절실하다. 본 연구에서는 도심지 치수능력 증진과 도로터널의 기능을 동시에 고려하기 위한 입지선정 조건과 복층터널의 단면 구역별 처리가능한 유량에 대한 기초검토를 수행하였다. 터널의 용도별 입지선정 기준 검토를 통해 복층터널의 다목적 활용을 위한 입지선정 기준 방안을 제시하고 있다. 또한 대심도 복층터널의 다목적 활용성 검토를 위해 계획단면에 대한 홍수시 처리 가능 유량을 검토하였다. 본 연구로부터 복층터널의 입지선정은 다양한 분석을 통한 복합적인 고려가 필요함을 알 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.301-317
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• 2017

본 연구는 복층터널 생애전주기 안정성 평가 프로그램 개발을 위한 초기 연구로서, 복층터널 안전성 분석을 위한 빔-스프링 모델 기반의 구조해석 솔버를 개발하였다. 구축된 복층터널의 빔-스프링 모델을 사용하여 중간슬래브 지지방식, 터널심도 및 지반탄성계수가 복층터널의 안정성에 미치는 영향에 대하여 분석하였으며, 상용 구조해석 프로그램과 비교검토를 수행하였다. 중간슬래브의 지지방식은 세그먼트 라이닝과 일체화 거동에 영향을 미치고, 터널심도가 깊어질수록 중간슬래브가 복층터널의 안정성에 미치는 영향력이 상대적으로 작아지는 것으로 판단된다. 지반탄성계수와 중간슬래브가 세그먼트 라이닝 부재력 분포에 미치는 영향의 관계는 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.155-166
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• 2019

주요 도심지 도로건설은 포화상태로 지하공간의 개발이 필요하며 이를 위해 지하철도와 지하 도로 터널의 건설은 활발히 진행되어 왔다. 국외의 경우 지하 도로터널을 2층구조로 활용하는 복층터널 시공이 이루어 졌으며 이에 따른 지하공간 개발 기술이 높은 수준에 이르고 있다. 2차로 병설터널을 2차로 복층터널로 계획하는 경우 굴착 면적은 크게 차이가 나지 않으며, 터널 통과구간이 차지하는 폭을 대폭 줄일 수 있다. 이를 통해 터널 통과구간이 차지하는 폭을 대폭 감소시킬 수 있으므로 지반조건이 불량한 경우 필요한 상부 보강 비용을 절감할 수 있다. 본 연구에서는 복층터널 굴착에 따른 영향에 대해 알아봄으로써 지하공간 활용 기술을 높이고 단층터널 굴착영향과 비교를 통해 향후 복층터널 설계 및 안정성 평가에 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권5호
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• pp.441-451
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• 2016

본 연구에서는 쉴드 TBM에 의한 대심도 복층터널의 계획 시 세그먼트 라이닝의 거동을 주요 구조물인 내부 슬래브의 연결구조 형식에 따라 검토하였다. 복층터널의 내부슬래브와 세그먼트 라이닝 설계 요구조건을 정립하기 위하여 용도에 따라 내부 구조물의 형식을 정의하고, 터널 라이닝과 내부 슬래브의 연결구조를 비교하였다. 그리고 MIDAS Civil 2012 프로그램으로 빔-스프링 모델을 이용하여 수치해석을 수행하였다. 본 연구결과 중간슬래브 및 하부슬래브, 내부슬래브와 세그먼트 라이닝의 연결 형식 그리고 측압계수들은 복층터널 계획시 주요 설계사항임을 확인하였다.

• 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.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.1325-1334
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• 2016

영상유고감지시스템은 터널내 보행자, 낙하물, 정지차량, 역주행, 화재(연기) 등 돌발 상황시에 초동감지 목적의 감지시스템으로 최근 도심지의 대심도 지하도로 및 복층터널 등에서 중요성이 부각되고 있다[1] 그러므로 본 논문에서는 영상유고감지시스템을 대심도 복층터널에 적용하는 것의 타당성을 검증하기 위하여 본 시스템이 설치된 국도, 고속국도 터널을 대상으로 장기간 로그데이터 분석을 실시한 내용과 실험 결과를 소개하고, 이를 바탕으로 기존 영상유고감지시스템의 문제점 도출과 개선방안 그리고 일반터널과는 상이한 복층터널 설계에 대한 이해를 통해 복층터널 특성반영 방안에 대하여 몇가지 사항을 제안하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.231-248
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• 2017

서울시는 도심지 교통체증을 해결하기 위해 최근 경부고속도로의 일부 구간을 복층터널로 계획하는 방안을 검토하고 있다. 도심지에 복층터널을 건설할 경우, 교통난 해소뿐만 아니라 말레이시아 스마트 터널과 같이 홍수 시 침수방지를 위한 저류시설로도 활용할 수 있을 것으로 본다. 그러나 도로터널을 복층터널로 계획할 경우에는 각 지역을 연결하는 분기터널이 필요하며, 분기터널은 토피가 낮은 구간에 편평율이 큰 대단면 또는 복잡한 터널 단면형상으로 이루어지게 된다. 이때 토피가 낮은 지역에서는 지하 공동구나 건물 기초 등에 인접하여 위치하게 되며 터널 건설로 인해 지장물에 미치는 영향에 대해 반드시 검토해야 한다. 본 연구에서는 복층터널에서 분기되는 터널 굴착 시, 지하 공동구에 미치는 영향을 수치해석을 통해 분석하였다. 변위조절모델(Displacement Controlled Model)을 이용하여 터널 주변의 지반손실률을 1.0%, 3.0%, 그리고 5.0%까지 모사하였다. 복층터널에서 분기되는 각도를 $45^{\circ}$와 $36^{\circ}$로 다르게 설정하여 공동구 측면 및 하부로의 접근을 고려할 수 있도록 하였다. 그 결과, 일반적으로 분기터널이 공동구에 근접할수록 그리고 지반손실률이 클수록 변위, 각변위 그리고 안정성에 미치는 영향이 큰 것으로 타나났다. 공동구 바닥부의 침하와 공동구 부재의 안정성에는 이격거리 보다는 공동구의 하부에 근접하여 큰 변위와 부등침하를 유발할 수 있는 각도 $36^{\circ}$, 이격거리 10 m가 가장 취약한 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 근접시공 시 구조물의 안정성 평가를 위한 각변위-거리/직경 관계를 제시하였으며, 지하 공동구 안정성에 영향을 미치는 한계 임계 지반손실률을 산정하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권5호
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• pp.717-732
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• 2017

최근 급증하는 도로 교통량을 원활히 처리할 수 있는 대안으로 복층터널과 같은 지하구조물의 건설이 증가하고 있다. 복층터널은 내부에 상부와 하부를 분리하는 중간슬래브가 존재한다. 중간슬래브는 차량이 주행할 때 발생하는 차량의 동적하중으로 인하여 동적거동을 하게 되며, 그 동적거동을 정확히 파악하여 설계 및 해석에 이용하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 복층터널 중간슬래브의 구조형식, 설계속도, 주행차량 및 노면조도 등을 고려한 해석모델을 작성하고 노면에 차량이 일정속도로 주행하는 경우에 대해 3차원 동적해석을 수행하여 복층터널 중간슬래브의 동적거동을 분석하였다. 그 결과, 중간슬래브의 동적영향을 대표하는 동적확대계수는 탄성받침 지지조건 및 보통의 노면조도 조건에서 가장 크게 증폭되는 경향을 보였고, 양호한 노면조도와 강결연결 조건에 의해 동적영향을 작게 할 수 있음을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제26권3호
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• pp.192-200
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• 2016

대심도 지하 네트워크 구축을 위한 대심도 복층터널의 계획 시 세그먼트 라이닝의 거동을 주요 구조물인 중간슬래브와 측압계수(K)에 따라 검토하였다. 연구를 위하여 세그먼트 라이닝 해석법을 검토하였고, 대심도 복층터널에 적합한 해석 모델을 결정하였다. 또한 연직하중에 대해 검토하였고, 중간슬래브 하중은 슬래브 자중인 정하중과 차량에 의한 활하중을 고려하였다. 연구결과 중간슬래브 하중 적용에 따른 단면력은 터널 하부에 주로 발생하였고 휨모멘트의 크기에 가장 큰 영향을 미쳤다. 또한 휨모멘트 작용 방향의 변화가 큰 변수로 나타났고, 중간슬래브 하중 적용에 따른 단면력의 크기는 비교적 일정하여, 단면력의 발생이 가장 작은 측압계수 1.00에서 세그먼트 라이닝에 미치는 영향이 제일 크게 나타나는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 결과로 복층터널의 슬라브와 측압계수(K)의 영향에 의한 세그먼트 라이닝의 거동을 파악하여 합리적이고 경제적인 복층터널 구조물 설계의 방향을 제시할 수 있을 것이다.