• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권8호
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• pp.8-17
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• 2017

교량 및 터널 등과 같은 사회기반시설물은 국가경제발전을 위한 중요한 요소 중 하나로 갑작스런 교량 붕괴 등이 발생할 경우 사회적, 경제적으로 많은 손실과 인명 피해의 대형사고로 이어질 수 있어 이용자의 안전을 보장하고 일정 수준 이상의 성능을 유지를 위한 예산의 확보, 유지관리 소요예산의 특정시기 집중방지를 위하여 효율적인 유지관리기법의 적용이 요구된다. 이에 시설물 노후화에 따른 유지관리 비용이 약 40% 차지하는 등 유지관리 예산의 비용이 급격하게 증가하는 것을 경험한 선진국에서는 한정된 유지관리 예산에서 적정수준의 시설물 서비스 수준(Level of Service) 유지, 효율적인 예산운영, 합리적인 의사결정 지원을 할 수 있는 자산관리체계 도입을 위하여 많은 노력을 하고 있다. 특히, 자산관리체계에서의 서비스수준(Level of Service, LOS)은 관리자가 관리목표 설정을 하고, 최적의 예산투입을 위한 우선순위를 의사결정 할 수 있는 중요한 요소이다. 이에 본 논문에서는 교량이 이용자에게 제공하는 서비스 수준을 평가하기 위하여 퍼지이론을 이용하여 새로운 서비스 수준 평가 방법을 제시하고, 실제 교량에 서비스수준 평가 모형을 적용하여 검증하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제39권3호
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• pp.15-23
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• 2021

통기 수갱은 지하공간 개발시 분진 또는 매연 등을 제거하기 위해 광산과 터널에서 사용되는 통로이다. 광산에서는 통기 수갱 개발을 위해 10~20m 구간의 크라운필라 영역을 1회의 장공발파로 굴착하는 공법이 적용 가능하다. 이 경우 천공오차를 파악하기 위해 장약공을 완전히 천공하였을 때 장약공 하부가 구속되지 않으며, 또한 이는 폭약 장약과 발파효율을 떨어트리는 문제를 발생시킨다. 이는 장약공 하부에 전색을 사용함으로 장약공 하부를 전색하여 폭약 장약의 문제를 해결하고 발파효율을 증가시킬 수 있다. 본 연구에서는 ANSYS AUTODYN 2D SPH(Smooth particle hydrodynamics) 해석기법을 이용하여 장약공 직경(45, 76mm)과 다양한 전색장을 달리한 통기 수갱 발파 시뮬레이션을 실시하였다. 또한 발파에 따른 하부의 대괴 사이즈, 저항선을 확인하여 최적의 하부전색장을 도출하였다. 해석 결과 하부전색장 30cm 이하의 경우 발파효율이 저하되며, 발파효율을 높이기 위해서 30cm 이상의 전색장을 적용하여야 함을 확인하였다.

• 터널과지하공간
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• 제29권4호
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• pp.215-229
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• 2019

본 기술보고에서는 세계 최초로 사용후핵연료의 지층처분장 건설에 착수한 핀란드의 방사성폐기물 처분사업과 연구현황을 기술하였다. 핀란드는 1977년 원자력발전을 시작하였고, 현재 4기의 원자력발전소를 운영 중에 있다. 1993년부터 상세 부지조사가 진행되어 2001년에 올킬루오토(Olkiluoto)가 지층 처분의 부지로 최종 확정되었으며, 2015년에 건설허가가 발급되었다. 2020년대에 정부에 의해 운영허가가 나면 세계 최초로 지층처분장을 운영하는 사례가 될 것이다. 올킬루오토 부지에 있는 부지특화 지하연구시설인 온칼로(ONKALO)에서는 처분장의 안전성 검증을 위한 다양한 연구들이 수행되었다. 핀란드의 사용후핵연료 처분 부지 암반은 결정암질로 KBS-3 처분개념을 사용하기에, 결정암질 암반이 주를 이루는 한국 또한 유사한 처분개념을 고려 중이다. 핀란드 내의 중저준위 폐기물 처분장 운영 현황과 현재까지 진행된 지층처분장 부지조사 및 선정단계를 포함한 전 과정을 소개하고, 현지 지하연구시설인 온칼로에서의 최신 암반역학 및 수리지질학적 실험 및 수치해석 등의 연구들을 정리하였다. 마지막으로 핀란드의 사례를 바탕으로 한국의 방사성폐기물 처분사업을 위한 방향을 제시한다.

• 터널과지하공간
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• 제29권4호
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• pp.243-261
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• 2019

미소진동기술을 활용한 계측 및 안전관리는 전통적인 방법에 비해 우수성이 인정되어 국내외 광산 등에서 활용되고 있다. 그러나 국내 지하광산의 비정형화와 채굴적과 암반 등이 혼재한 복잡한 구조는 미소 진동 전파속도 산정과 미소진동 신호의 초동발췌를 어렵게 한다. 본 연구에서는 여러 초동발췌방법과 차원에 따른 음원위치의 결정에 대해 실험적 연구를 수행하였다. 초동발췌방법은 FTC(First Threshold Cross), Picking window, AIC(Akaike Information Criterion)을 사용하였으며, 2차원 센서 배열일 때 2차원과 3차원 음원발생 실험을 수행하였다. 각 실험에서 음원위치결정 알고리즘은 반복법과 유전자 알고리즘을 사용하였다. 반복법은 센서 배열과 음원발생이 동차원인 경우 효과적이나 음원발생이 상위차원인 경우에는 적합하지 않았다. 반면, RCGA를 이용한 음원위치결정의 경우 상위차원 음원위치를 결정할 수 있었으나 계산속도가 다소 느렸다. 초동발췌방법의 정확도는 음원위치결정 방법에 따라 다르게 나타났으나, Picking window가 전반적으로 높은 정확도를 나타냈다.

• 터널과지하공간
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• 제31권1호
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• pp.52-65
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• 2021

본 연구에서는 멕시코시티 외곽에 있는 프로판 저장기지인 PEMIX 터미널에서 발생한 프로판 누출에 따른 증기운 폭발을 분석하였다. 누출된 4750 kg의 프로판에 대한 TNT 등가량은 9398 kg으로 평가되었다. 폭원으로부터 40~400 (m) 떨어진 지점에서의 최대과압, 양의 압력 지속시간, 충격량과 같은 폭발변수를 TNT 등가법과 다중에너지법을 적용하여 구하였다. 폭발 변수들을 이용하여 구한 프로빗 함수를 적용하여 폐 손상, 고막 파열, 머리 충격, 전신 전위 충격으로 인한 손상 확률을 평가하였다. 고려한 모든 거리에서 다중에너지법을 이용하여 구한 최대과압이 TNT 등가법을 적용하여 구한 최대과압보다 큰 것으로 나타났으나, 200 m 이후 지점부터는 큰 차이가 없는 것으로 평가되었다. 다중에너지법에 의해 구해진 최대과압을 적용하여 구조물 손상 범위를 평가한 결과 폭원으로부터 100 m 이내에 있는 구조물의 경우 완전히 붕괴될 것으로 예측되고, 400 m 떨어진 구조물의 유리창도 거의 파손될 것으로 추정되었다. 폐 손상에 의한 사망 확률은 충격파 진행방향으로 위치하고 있는 인체의 자세에 따라 달라지는 것으로 나타났으며, 인체 주변에 반사면이 있는 경우 사망 확률이 가장 큰 것으로 평가되었다. 충격파가 폐 손상, 고막 파열, 머리 충격, 전신 전위 충격에 미치는 영향을 평가한 결과 전신 전위 충격 < 폐 손상 < 고막파열 < 머리 충격 순으로 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제32권2호
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• pp.160-172
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• 2022

현재 국내 화약류 간이저장소에 대한 설계 규정은 화약류 저장량이 적다는 이유로 구조기준은 구조물의 벽체 종류 및 두께에 대한 기준만이 제시되어 있다. 이러한 이유로 간이저장소 내부 폭발 시 2차 피해에 대한 우려가 있어 현재의 기준에 대한 재검증이 필요하다. 본 연구에서는 간이저장소 내부에서 TNT 15 kg 폭발을 가정하여 강건설계 실험설계법 및 수치해석을 실시하였다. 수치해석 결과를 토대로 동일 시간 조건에 발생하는 구조물의 변위를 분석하였으며 이를 통해 기여도 평가를 실시하였다. 기여도 평가 결과 콘크리트 두께가 가장 기여도가 높은 것으로 파악되었으며, 콘크리트 강도 및 철근 배열의 경우 콘크리트 두께에 비하여 낮은 수준의 기여도를 보였다. 철근 직경의 경우 구조물 변위에 대한 기여도가 현저히 낮은 것으로 파악되었다. 또한 현재 적용되고 있는 간이저장소에 대한 구조기준은 방폭성능이 부족하여 새로운 설계기준을 제시할 필요가 있었으며 이를 위해 추후 해석 및 실제 실험에 적용할 설계 인자를 선정하였다. 콘크리트 두께의 경우 발생 변위의 양상을 고려하여 15 cm, 콘크리트 강도는 입구 배출 압력을 고려하여 일반 콘크리트, 철근 배열은 발생 변위의 평균이 가장 작은 인자, 철근 직경의 경우 발생 변위의 차이가 낮아 경제성을 고려하여 가장 작은 수준의 인자를 설계변수로서 선정하였다.

• 터널과지하공간
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• 제32권2호
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• pp.120-130
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• 2022

본 연구에서는 지하광산 갱내통신 시스템을 기반으로 미소진동 모니터링 체계를 설치하고 운영함으로써 국내 지하광산 현장에서의 적용성을 검토하였다. 미소진동 모니터링 측정 자료는 대용량의 파형 자료와 안전 관리 목적의 메타 자료로 구분할 수 있으며, 각 자료의 목적과 용량에 따라 운영 과정에서의 전송, 저장, 분석, 관리 방법이 적절하게 적용되어야 한다. 미소진동 측정 자료 특성에 부합함과 동시에 지하광산의 갱도 환경을 고려한 최적 통신 시스템을 선정하기 위해서 광케이블을 이용한 유선 통신 시스템, 2.4 GHz 무선 통신 시스템, 900 MHz 무선 통신 시스템을 테스트사이트의 갱도 구간과 지상 구간에 설치하고 운영함으로써 다양한 통신 시스템의 적용성을 비교 검토하였다. 또한 갱내에서 측정된 미소진동 자료에 대한 전송, 저장, 분석, 관리의 안정성과 유지보수 편의성을 고려한 데이터베이스 기반 통합 모니터링 프로그램을 개발하여 현장에 적용하고 운영 시험을 수행하였다. 시험 과정에서 확인된 문제를 미소진동 통합 모니터링 프로그램에 반영하여 보완함으로써 미소진동 모니터링 체계 도입 과정에서 예상되는 다양한 국내 광산의 요구 조건에 대응할 수 있는 기술 제공 기반을 마련하였다.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.520-533
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• 2021

갱내채광개발의 안정성 문제로 굴착단면을 축소하였을 때 발생한 경제적 손실을 최소화하기 위해 발파효율을 증가시킬 필요가 있으며, 이를 위해 새로운 발파 설계를 제안하였다. 본 연구에서는 현장의 생산발파, 생산발파에 확대공을 2열 추가한 1차 제안발파 그리고 확대공에 1열만 추가하여 비대칭을 이루는 2차 제안발파의 발파효율을 비교하였다. 발파효율 평가지표로는 굴진율과 파쇄입도로 선정하였다. 굴진율의 경우 일반대비 1차 제안발파는 6.07%, 2차 제안발파는 4.65% 향상하였고, 파쇄입도의 경우 P80 기준으로 일반발파 대비 1차 제안발파는 약 58%, 2차 제안발파는 약 47% 파쇄입도가 감소하였다. 평가지표에 따라 1차 제안발파가 2차 제안발파보다 좋은 발파효율을 보이지만, 평가지표의 결과의 차이가 미비하여 1차 제안발파에 추가적으로 소요된 작업시간과 비용을 고려하였을 때 2차 제안발파인 비대칭 V-cut이 현장에 더 적합한 발파설계라 판단된다.

• 보존과학회지
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• 제38권2호
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• pp.80-86
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• 2022

흰개미는 목조건축문화재의 주요 손상 원인 중 하나이며, 방제를 위해 살충제가 주로 사용되어 왔다. 흰개미 피해가 심한 국가들은 화학적 방제법의 대안으로 흰개미가 통과하지 못하는 망, 입자 등을 이용한 물리적 방어벽이 사용되고 있다. 본 연구에서는 물리적 방어벽의 적용을 위해 국내 전역에 서식하는 R. speratus kyushuensis의 유입을 차단하는 모래의 적정 입도 범위를 규명하고자 하였다. 0.85~4.00 mm의 입도별 모래로 흰개미 유입 차단성을 평가한 결과 1.00~2.80 mm 입도 조건에서 흰개미의 유입을 효과적으로 차단하였다. 이보다 작은 입도 조건에서는 흰개미들이 모래 입자를 옮겨서 선형에 가까운 흰개미 길(mud tube)을 구축하여 모래층을 관통하였으며, 이보다 큰 입도 조건에서는 흰개미들이 모래 사이의 공극을 지나다니는 방법으로 모래층을 관통하는 양상이 확인되었다.

• 터널과지하공간
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• 제32권6호
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• pp.451-463
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• 2022

수직갱도에서 붕괴사고가 일어났을 때, 붕괴현장의 위험도를 신속하게 평가하는 것은 매우 중요하다. 사고현장에서 추가적인 붕괴 위험 때문에 인력을 투입한 직접적인 조사는 불가능하다. 수백 미터 심도를 갖는 수직갱도에서는 무선 신호의 한계와 와류 때문에 고속 라이다 센서를 장착한 드론을 이용한 조사가 불가능하다. 기존 연구에서는 견인방식을 이용한 단일채널 Lidar 센서를 3차원 형상화 장비가 구현되어 적용되었다. 관성(IMU)센서 데이터를 바탕으로 탐사시 발생하는 회전 운동과 진자운동에 대한 보정이 이루어졌고, 인접 측정데이터 간의 유사성 검토를 통해 정밀 보정을 수행하였으나 탐사 깊이가 깊어질수록 오차가 누적되는 현상이 발견되었다(Kim et al.(2020)). 본 논문에서는 다중채널 Lidar 센서를 적용하여 견인장치에 의해 상승이동하면서 연속적인 단면데이터가 수집되었다. 다중채널 Lidar의 방사 특성 때문에 발생하는 데이터 중첩성을 이용하여 동일 심도의 측정데이터 간의 유사성을 통해 회전운동을 정밀 보정하기 위한 기법이 적용되었다. 180 m 심도의 수직갱도에서 구현된 탐사장비를 이용하여 0~165 m 구간이 조사하여 수직갱도의 형상이 3차원 그래픽으로 재구성되었다.