발파설계가 터널 굴착 시 암반손상 및 여굴에 미치는 영향을 분석하고 암반손상 및 여굴이 터널 안정성에 미치는 영향을 분석함으로서 발파설계가 터널 지보설계에 미치는 영향을 연구하였다. 도로터널의 일반적인 발파패턴에 대해 동적발파 수치해석을 시행하고 연속체 손상역학(continuum damage mechanics)의 손상변수(damage variable)를 이용하여 여굴과 암반손상 정도를 분석함으로서 터널 굴착면 주위의 암반손상 정도와 영역을 구분하였다. 또한 발파하중 같은 동적하중이 암반내를 전파할 때 변화하는 암반의 동적파괴기준에 대한 연구를 수행하였다. 발파 암반손상 영향을 터널 안정성 해석에 반영하기 위하여 손상된 암반강성과 파괴기준을 적용하였다. 손상된 암반강성은 손상역학의 강도감소 모델을 이용하여 감소시켰다. 손상된 암반의 파괴기준은 암반강성과 지질강도지수의 관계식에서 도출한 손상된 지질강도지수(GSI$GSI_d$)를 적용함으로서 산출한 수정 Hoek-Brown 파괴기준을 적용하였다. 암반손상을 고려하여 터널안정성을 해석한 결과, 암반손상을 고려하지 않는 경우와 비교하여 소성영역 범위가 확대되고 변위량이 증가하였다. 이는 발파암반손상을 고려하지 않고 터널설계를 하는 경우 단기적 혹은 장기적으로 터널안정성이 위협받을 수 있음을 나타내었다.
본 연구는 GFRP plate 보강세그먼트를 TBM 터널 지보재로 적용하기 위한 성능평가를 실시하였다. 세그먼트의 철근량 감소와 균열제어 및 파손 등의 국부적인 손상 방지를 위하여 최근 SFRC세그먼트 적용되고 있다. 그러나 SFRC세그먼트에 사용되는 강섬유는 섬유 부식에 의한 내구성 저하 문제가 제기되고 있으며, RC세그먼트와 비교하여 SFRC세그먼트의 최대 휨하중 감소는 TBM 터널 세그먼트의 폭넓은 적용범위를 저해하고 있다. 따라서 SFRC세그먼트의 최대하중 증가를 위한 보강재로 GFRP plate 고려하였으며, 강섬유의 대체재로 부식 우려가 없는 구조용 합성섬유를 사용하였다. 보강섬유의 종류 및 GFRP plate 두께를 주요 변수로 하여 세그먼트의 휨 성능평가를 실시한 결과, 보강섬유와 3 mm 두께의 GFRP plate로 보강한 세그먼트는 섬유로만 보강한 세그먼트와 비교하여 섬유 종류별로 최대하중이 21.78~23.03%, 휨인성은 0.5~7.96% 증가하여 우수한 휨성능 효과를 보여주었다.
공진회피설계, 진동응답 크기 및 진동부가응력의 허용치 설계관점에서의 최적설계를 위해 사전에 지정된 동특성을 갖는 구조물을 설계하기 위해서는 초기설계된 구조물의 설계변경이 요구된다. 이와 같은 경우에 초기설계에 대한 해석과 동시에 기준계(base system) 설계변수 변경에 따른 동특성 및 응답변화량을 계산하는 감도해석방법을 적용하면 효율적인 설계변경이 가능하다. 이산화 모델링에 의한 구조계의 동특성 해석에 있어서 전달 매트릭스법(TMM) 및 유한요소-전달매트릭스 결합방법(FETMM)으로 해석가능한 구조계에 대해서는 이 방법들을 적용하는 것이 유한요소법보다 매우 효율적임은 잘 인식되고 있다. 그러나, 동특성 감도해석에 대한 기존의 연구들은 대부분이 유한요소법의 사용을 전제로 하고 있고, TMM 및 FETMM에 의한 동특성 감도해석 연구사례는 찾아보기 어렵다. 본 논문에서는 TMM 및 FETMM에 의한 구조계의 동특성 감도해석방법을 제시하고, 중간구속조건을 갖는 양단 탄성지지보-기둥과 부가계를 갖는 보강판을 예로 해서 수치 실험적 검증을 수행하였다. 이로부터 본 논문에서 제시한 강도해석방법의 타당성과 효율성은 물론 최적 동특성 구조물을 추구하는 재설계 과정에 감도해석 결과를 이용하는 방법이 매우 효율적으로 적용될 수 있음이 확인되었다.
NATM터널 시공 중 강관이나 FRP관을 이용하여 터널 막장을 선행보강하는 방법은 RPUM이나 UAM 등으로 알려져 있으며, 얕은 터널 및 연약지반내 터널 굴착 시 굴진면의 안정성을 확보해주거나 지반 침하를 감소시켜주는 역할을 한다. 특히 굴진지반이 연약하여 자립이 어려운 경우 최근에는 굴진면 천단뿐 아니라 굴진면 수평보강을 실시하여 굴착에 따른 터널안정을 확보하게 된다. 일반적으로 터널굴착이 진행됨에 따라 굴진면 전후에는 종방향 아칭현상이 발생하며 이는 NATM 터널 지보재 작용원리의 근간이 된다. 따라서 터널 천단과 굴진면 수평보강을 실시하는 경우도 굴진에 따른 종방향 아칭의 관점에서 해석되어야 하나 이에 대한 연구는 현재까지 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 토사터널 굴진면에 RPUM(천단보강)이나 굴진면 수평보강이 실시된 경우, 종방향 아칭특성을 2차원 실내시험을 통해 살펴보았다. 실험결과, 연직토압의 변화를 토대로 한 종방향아칭 영향범위는 무보강의 경우 굴진면 전${\cdot}$후방으로 각각 2.5D와 1.5D(D는 터널직경), 천단보강 및 수평보강의 경우 2.0D와 1.5D, 천단과 수평보강이 동시에 적용된 경우는 2.0D와 1.0D까지로 측정되어 굴진면 보강에 따라 아칭의 영향범위가 감소함을 알 수 있었다. 반면 연직토압의 변화량은 굴진면 보강에 따라 증가하는 것으로 나타나 역학적으로 천단 및 수평보강재가 터널의 안정에 중요한 역할을 하고 있는 것으로 판단된다.
연구지역은 옥천변성대에 속하며 단층파쇄대가 터널굴착방향과 평행하게 존재하여 막장면의 자립성 저하 및 이에 따르는 터널 주변지반의 이완 등으로 터널 내에 과도한 변위가 발생하였다. 이에 따라 단층파쇄대의 영향범위를 파악하고 특성을 분석하기 위하여 TSP(Tunnel Seismic Prediction)탐사를 수행하였다. 또한 막장면 조사와 시추조사를 병행 실시하여 거동원인을 분석하고 전방 파쇄대의 예측을 통하여 터널 굴착 및 지보에 영향을 주는 지질구조대나 용수대의 위치와 규모를 확인하였다. 조사결과를 토대로 터널형상 및 그에 따른 지층상태를 3차원으로 모델링 하였다. 모델링된 개체 내에 포함된 여러 변수(함유량, 물성치, 암반등급 등 모든 정량적인 수치)는 지구통계학적 기법을 통해 분석하였다. 모델링 결과를 분석하면 단층파쇄대에 의한 풍화대의 분포가 터널우측을 중심으로 발달하면서 좌측으로 그 범위가 감소하고 있다. 단층파쇄대는 주향 $N0\~5^{\circ}E$, 경사 NW의 방향성을 가지며, 여러 개의 지질이상대를 포함한 대규모의 파쇄대로 이루어진 것으로 확인되었다. 터널내 과대 변위는 해당구간에 밀집된 불연속면의 상호교차 및 단층대에 의한 터널 좌우측 암반강도 불균형으로 편하중이 발생한 것으로 판단되며 그라우팅 등의 터널보강공법이 필요한 것으로 판단된다.
도심지 지하공간의 개발과 운행선 하부를 저토피로 입체 교차화하는 시설 증가에 따라 비개착식 공법의 수요는 점차 증가추세에 있으나 대다수의 공법은 중대구경 강관을 압입하여 루프를 형성하고 내부를 굴착하는 파이프루프(Pipe roof) 계열의 공법이 주로 적용되고 있다. 강관 압입 시 발생되는 이완영역 및 하중은 여러 인자의 영향을 받게 되나 가장 큰 요소는 압입하는 강관의 크기에 좌우되며 이는 강관 루프 내 지중구조물에 작용하는 하중의 크기로 볼 수 있다. 지반의 교란 및 이완하중 발생을 최소화시키기 위해 개발된 SEM공법(Super Equilibrium Method)은 기존의 중대구경 강관 대신 ${\Phi}114mm$ 내외의 소구경 강관을 사용한다. 이 소구경 강관을 SEM파일로 명명하였으며 강관의 선 압입 및 그라우팅 보강을 실시한 후 지반의 침하나 융기 없이 지반 내 횡단구조물을 유압잭을 이용하여 압입하게 된다. 이와 같이 SEM공법의 구성 중 지보역할을 하는 SEM파일은 선단부 굴착 시 지반의 붕락을 방지하고 상재하중을 지지하기 위한 길이 5 m 내외의 Fore poling 파일이며 이 파일의 배치간격, 시공연장, 부재의 강성 등을 산정하기 위해서는 이완영역의 적절한 산정이 필수적이다. 본 논문은 SEM공법의 최적설계를 위하여 SEM파일 압입 시 발생되는 이완하중 산정 값을 비교분석하였다. 이완영역 산정에 근거한 주요 이론식 및 경험식들의 영향인자를 고려하여 분석하고 FEM analysis (유한요소 해석)를 수행하여 SEM파일에 적합한 이완하중 산정을 검토하였다. 또한 실제 SEM파일 압입 및 굴착 시 발생되는 지반이완을 확인하기 위해 강관압입 축소모형실험을 수행하였으며 토피고/강관(H/D)에 따른 지표침하 및 지반이완을 정량적으로 검토하였다.
본 실험은 비육돈에 저에너지 사료를 급여했을 때 도살체중이 성장효율과 도체 품질에 미치는 영향을 조사하여 적정 도살체중을 추정할 목적으로 수행되었다. (Yorkshire $\times$ Landrace) $\times$ Duroc 교잡종 암퇘지와 거세돼지에게 3,060 kcal DE/kg의 저에너지사료를 생체중 80 kg부터 급여하여 110, 125, 혹은 135 kg에 도살한 다음 한국에서 선호도가 가장 높은 부위인 삼겹살과 선호도가 가장 낮은 뒷다리 및 등심에 대한 이화학적 특성과 관능검사를 실시하였다. 일당증체량과 일당사료섭취량은 공히 125 및 135 kg 구가 110 kg 구보다 높았고, 사료효율은 반대로 110 kg 구가 높았다(P<0.01). 등지방두께는 도살체중이 증가하면서 증가하였고(P<0.01와 P<0.05), 암퇘지보다 거세돼지에서 높아(P<0.01) 125 kg 거세돼지의 등지방두께(24.6 mm)는 135 kg 암퇘지의 수치(24.2 mm)와 비슷하였다. 삼겹살, 뒷다리 및 등심의 이화학적 특성은 도살체중의 영향을 거의 받지 않았으나, 110 kg과 125 kg 도살체중 사이 뒷다리의 적색도 증가(P<0.05)는 주목할만 하였다. 삼겹살에 대한 관능평가에서는 이 부위의 매우 중요한 품질 특성인 지방층:근육층 비율이 125 kg 도살체중에서 가장 높았으나(P<0.05) 전체적인 기호도는 도살체중과 무관하였다. 뒷다리와 등심부위에서는 상강도는 110 kg과 125 kg 도살체중 사이 증가한(P<0.01) 반면 색깔, 향, 이상취 및 육즙참출 정도는 도살체중의 영향을 받지 않았다. 또한 등심 부위의 전체적인 기호도는 110 kg과 125 kg 도살체중 사이 증가하였다(P<0.05). 가열육에 대한 관능평가에서는 110 kg과 125 kg는 색깔, 향, 이상취, 다즙성, 연도, 맛 및 전체적인 기호도 중 어느 품질 특성도 출하체중 변화로 인해 변하지 않았다. 결론적으로, 본 연구에 쓰인 저에너지 사료를 급여할 때 본 연구에 쓰인 돈군의 암퇘지와 거세돼지의 적정 도살체중은 각각 125~135 kg 및 125 kg 수준이다.
목적 : 과거에 고선량의 외부 방사선치료를 받은 후 재발한 폐암환자에서 기관지내 근접치료의 고식적 효과에 대해 분석하였다. 대상 및 방법: 1992년 7월부터 2003년 5월까지 고려대학교 안암병원 방사선종양학과에서 과거 외부방사선치료를 받은 후 증상을 동반한 재발에 대해 근접치료를 시행한 환자는 모두 29명이었고, 이들을 후향적으로 분석하였다. 남자, 여자가 각각 28, 1명이었고, 나이의 중앙값은 62세, 전신수행상태는 ECOG 1, 2, 3이 각각 13, 15, 1명이었다. 과거 외부방사선치료의 선량은 중앙값 54 Gy였고, 외부방사선치료 후 근접치료까지의 경과기간은 중앙값 7개월($1{\sim}102$개월)이었다. 병변의 위치는 원위기관 또는 주기관지가 20명, 엽기관지가 9명이었다. 근접치료선량은 1회 $5{\sim}6$ Gy를 주 1회씩 총 3회 치료하여 총선량 $15{\sim}18$ Gy를 목표로 하였다. 환자의 주관적인 증상의 호전 또는 악화 여부에 따라 반응을 평가하였고, 증상 호전이 있은 환자들-호전 환자군-과 그렇지 않은 환자들-비호전 환자군-로 나누어 두 군의 차이를 비교해 보았다. 결과: 기침, 호흡곤란, 객혈, 폐쇄성 폐렴이 각각 41% (9/22), 50% (8/16), 82% (9/11), 33% (1/3) 환자에서 호전을 보였고, 증상 호전의 지속기간은 중앙값 5개월($3{\sim}31$개월)이었다. 객혈은 다른 증상에 비해 더 높은 증상 호전을 보였다(p<0.05). 호전 환자군(17명, 59%)과 비호전 환자군(12명, 41%)의 특성을 비교했을 때, 나이, 이전에 받았던 외부방사선량에 따른 차이는 없었고, 전신수행상태가 좋은 환자와 외부방사선치료 후 경과기간이 길었던 환자들이 호전 환자군에 많았다(p<0.05). 병변의 위치가 엽기관지보다는 원위기관이나 주기관지의 환자가 호전 환자군에 많았으나 통계적으로 유의하지는 않았다(p=0.058). 근접치료 후 발생한 치명적인 부작용으로 객혈, 기관-흉막누공이 각각 1명(7%)에게 있었다(RTOG grade 5). 결 론: 이전에 고선량의 외부방사선치료 후 기관지내에 재발한 폐암 환자에서 근접치료를 이용한 증상호전이 약 60% 환자에게 있었고, 지속기간은 중앙값 5개월이었다. 비록 이전에 방사선치료를 받았더라도 전신상태가 줄고 이전 외부방사선치료 후 경과가 길었던 환자, 특히 원위 기관이나 주기관지내 종양에 의해 객혈이 있는 환자에게는 유용한 고식적 치료가 될 수 있겠다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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