• 터널과지하공간
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• 제9권1호
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• pp.20-26
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• 1999

바쿤 수력발전 프로젝트에서 발전댐의 건설은 가배수로 터널의 완공에 따라 시작되믈 공사기간 측면에서 가배수로 터널의 완공시기는 전체 프로젝트에서 매우 중요한 요소이다. 바쿤 가배수로 터널의 내부단면은 물의 저항을 최대한 줄이기 위하여 원형으로 설계되었으며, 내부직경 12m 인 3개의 터널로 구성되어 있다. 일반적으로 터널 시공과정의 마무리 단계에서 수행되는 터널 라이닝 작업은 굴착 및 지반보강 공정과 더불어 시공비와 공사기간에 많은 영향을 끼치므로 적정한 수준의 라이닝 설계가 요구된다. 바쿤 가배수로 터널에 있어, 라이니으이 두께는현장여건에 따라 다소 차이가 있으나 500~700mm로 타설되었다. 가배수로 터널의 원설계안에 따르면 터널내 전체 라이닝에 필요한 보강콘크리트의 철근량은 5,985 ton 이었으나, 암반의 상태와 여러종류의 하중조건을 고려하여 5종류의 철근 보강 콘크리트 유형으로 구분한 후에 각각의 유형에 따른 상세설계를 통하여 최종적으로 소요 철근량을 2,178 ton으로 감소시킬 수 있었다. 감소된 양은 원설계에서 제시된 양의 절반에 해당되며, 이에 따라 공사기간 및 건설비용을 절감시킬 수 있었다.

• 한국측량학회지
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• 제24권3호
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• pp.251-259
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• 2006

기존 철도의 전철화 사업 수행을 위해서는 노후 터널의 역학적 안정성 조사와 함께 건축한계의 확보가 필수적으로 이루어져야 한다. 건축한계가 확보되지 않으면 터널의 선형 개선을 토대로 한 재시공이 발생하므로 측량 자료가 요구된다. 본 연구에서는 영동선 구간의 3개 터널에 대하여 동일좌표체계의 정밀 측량을 실시하고 종횡단면도, 종단레일고, 레일경사, 횡단터널높이, 건축한계높이 등의 자료를 취득하여 직선 및 곡선 터널구간의 건축한계를 효율적으로 분석하였다. 종횡단 측량성과를 이용한 도면과 기존 설계값과 비교하여 건축한계를 분석하고 시공성을 파악할 수 있도록 전철화 설계의 안정성에 대한 평가자료로 제시할 수 있었으며, 향후에는 터널구조물의 실시간 모니터링 시스템 개발에 이의 운용성을 증대시키고자 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.251-262
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• 1999

쉴드터널에서 사용이 증가되고 있는 사다리꼴 세그먼트는 연결봉과 연결쐐기를 사용하여 세그먼트를 조립함으로서 터널라이닝을 형성하게 된다. 이 경우 사다리꼴 세그먼트의 테이퍼 각도를 크게 할수록 조립시공이 용이하고, 또한 지수재의 밀림현상을 줄일 수 있지만 반면 연결부의 구조적 안정성은 감소하게 된다. 본 논문에서는 단면형상이 불규칙한 세그먼트와 여러가지 부속재가 3차원적으로 연결되는 쉴드터널에 대해 현장의 시공과정을 모사하여 3차원 해석을 수행하였으며, 사다리꼴 세그먼트의 테이퍼 각도변화$(0^{\citc$\mid$,\; 10${\circ},\; 20^{\circ})$에 따른 연결부의 작용력을 구하여 연결부에 대한 마찰저항력 시험결과와 비교, 분석함으로서 연결부에 대한 개선방안을 모색하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권3호
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• pp.187-195
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• 2005

지하수위 하에서 터널을 굴착하게 되면, 지하수 흐름은 터널내로 발생하면서 터널 단면에 침투력이 작용하게 된다. 본 연구에서는 지하수 흐름을 고려한 숏크리트 라이닝 거동을 지반 및 숏크리트 라이닝 상호간의 투수계수의 비율에 따라 검토하였다. 숏크리트 응력 및 변위 관계는 3차원 유한요소 연계해석을 수행하여 산정하였다. 지하수 흐름 자체는 아칭효과가 발휘되지 않기 때문에, 터널의 응력이 평형상태에 도달한 후에도 침투력은 계속적으로 숏크리트 라이닝에 작용하여 심각한 영향을 준다. 지반 및 숏크리트 라이닝 상호간의 인터페이스 특성 및 터널의 단변형상 그리고 라이닝의 두께를 포함한 숏크리트 거동의 영향 인자에 대해 매개변수분석을 실시하였다. 또한 NATM 터널에서의 침투력을 고려한 내공변위 제어법을 제안하였다. 해석결과를 보면, 숏크리트의 투수성이 낮아질수록 잔류수압에 따른 유효응력의 감소로 인해 내공변위는 감소하고 내압은 커지는 것을 알 수 있었다. 띠라서 차수성이 강한 강섬유보강 숏크리트가 해저/하저 터널의 지보재로서 더욱 유리하다는 결론을 얻었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.611-620
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• 2019

쉴드터널은 직경 3~4 m 규모의 전력구 등에 주로 적용되었으나, 최근 직경 7~8 m 규모의 쉴드터널이 인천국제공항 활주로 하부에 시공되었으며, 한강 하저구간 도로 및 철도터널 시공완료 및 계획중에 있다. 쉴드터널 단면이 증가함에 따라 세그먼트 또한 대형화되고 있으며, 이로 인하여 세그먼트의 설계, 시공 및 성능평가 시 여러 문제점이 야기되고 있다. 따라서 본 연구에서는 직경 약 8 m 규모의 쉴드터널에 대한 현장계측 및 실대형 하중재하 시험을 통하여 쉴드터널 세그먼트 라이닝 구조적 안정성 분석, 축력을 고려한 세그먼트 사용성 검토방안의 적합성 및 품질관리 방안에 대하여 검토하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권4호
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• pp.329-340
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• 2010

터널과 같은 지하공동 구조물의 역학적 거동은 지반의 복잡성 및 불확실성으로 인해 예측이 매우 어렵다. 터널굴착에 따른 거동 예측은 주로 모형실험이나 수치해석을 이용한 방법을 사용한다. 그러나 모형실험은 현장조건을 재현하기 어렵고, 수치해석 또한 적합한 구성 모델의 선정과 입력인자를 구하기가 매우 힘들다. 본 연구는 국내 화강암 풍화토 지반에 건설되는 터널의 천단침하와 내공변위에 대한 계측자료와 RMR을 근거로 하여 회귀분석방법을 사용하여 천단침하와 내공변위를 예측하였다. 계측자료를 분석한 결과 터널 굴착에 따른 천단침하는 굴착 초기인 약 20일 이내에 총 변위 변화량의 약 70~80%가 발생되었다. 천단침하와 내공변위를 예측한 결과, 지수함수가 대수함수보다 비교적 계측값에 잘 일치하였다. 또한 RMR값과 각 단면의 변위를 비교하여 상관관계식을 얻었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.538-538
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• 2012

최근 기후변화에 따른 이상홍수의 발생으로 인하여 댐의 수문학적 안정성 확보가 필요하다. 이에 따라 댐의 비상여수로를 건설하여 이상홍수에 대비한 대책을 마련하고 있다. 여수로의 운영상 고유속의 흐름이 방류되는데 이때 공동현상이 발생하며, 공동현상으로 인해 발생된 공동이 파괴되면서 구조물에 큰 피해를 주고 있다. 이러한 피해예방을 위해 현재까지 개발된 가장 경제적이고 효과적인 대책은 공기혼입장치이며, 국내에는 최근에 적용되고 있으나, 세부적인 설계기준과 설계기법, 절차등이 부족한 현실이다. 본 연구에서는 여수로 구조물을 대상으로 발생하는 공동현상에 대해서 이론적, 실험적인 분석을 실시하고자 한다. 공동현상에 대한 이론적인 배경과 최근의 연구동향을 분석하고, 국내 기존댐에 적용한 공기혼입장치 설치에 대해서 사례연구를 실시하여 적정성을 검토하였다. 또한 여수로의 대표단면인 개착식 여수로의 구형단면에 대해서는 주암조절지댐을 선정하고 터널식 여수로의 원형단면에 대해서는 임하댐 비상여수로를 대상구조물로 선정하여 각각 1차원 수치해석을 실시한 결과를 토대로 공기혼입장치의 위치 및 최적규모를 산정하고자 한다. 1차원 수치해석을 통해 분석된 공동현상 및 공기혼입장치에 대해서 3차원 수치해석을 실시하여 압력변화 및 공기혼입량등 공기혼입장치의 설치전과 설치후에 대한 효과를 검증하고 마지막으로 수리모형실험을 실시하여 1차원, 3차원 수치해석 결과에 대한 검증과 구조물의 안정성 증대를 확인하고, 추후 기타 여수로 구조물의 설계시 참고할 수 있는 기초자료가 될 수 있도록 하고자 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.431-449
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• 2022

지금까지 국내에서는 수 많은 터널들이 완공되어 오면서 시공에서뿐 아니라 설계에서도 다양한 경험과 기술이 지속적으로 축적되어 왔다. 따라서 이제는 매우 복잡한 지질조건 또는 특수한 터널구조가 아니라면 일반적인 터널설계작업은 설계 항목에 따라 기존 유사 설계사례를 수정 또는 보완하는 것만으로도 충분한 경우도 적지 않다. 특히 터널발파설계의 경우, 실제 터널시공시 현장에서 시험발파를 통해 시공을 위한 발파설계를 추가로 수행하는 것이 일반적이라는 것을 감안할때, 설계단계에서 수행하는 발파설계는 예비설계 성격을 지니고 있어 기존의 유사 설계사례를 참고하는 것도 타당하다고 사료된다. 한편 최근 4차산업혁명시대에 들어서면서 전 산업분야에 걸쳐 그 활용도가 급증하고 있는 인공지능은 터널 및 발파분야에서도 다양하게 활용되고 있지만, 발파터널의 경우 발파진동 및 암반분류 등의 예측 분야에서 주로 활용되고 있을 뿐 터널발파패턴 설계에 활용된 사례는 많지 않다. 따라서 본 연구에서는 터널발파설계를 인공지능의 한 분야인 머신러닝 모델을 이용하여 자동화하기 위한 시도를 하였다. 이를 위하여 25개 학습용 터널설계 자료 및 2개의 시험용 설계자료에서 4가지의 입력데이터(지보패턴, 도로유형, 상반 및 하반 단면적) 및 16개의 출력데이터(심발공 종류, 비장약량, 천공수, 각 발파공 그룹별 공간격과 저항선 등)를 발췌하였다. 이를 기반으로 3가지 머신러닝 모델, 즉, XGBoost, ANN, SVM 모델을 시험한 결과 XGBoost모델이 상대적으로 최상의 결과를 나타내었다. 또한 이를 이용하여 실제 발파설계 상황을 가정하여 발파패턴을 제안하도록 한 결과 일부 항목에서 보완이 필요하긴 하지만 일반적 설계와 유사한 결과를 나타내었다. 본 연구가 기초연구 성격이어서 전체 발파설계를 완벽하게 수행하기는 아직 부족하지만, 향후 충분한 발파설계데이터를 확보하고 세부적인 처리과정을 보완하여 실용적인 활용이 가능하도록 추가 연구를 수행할 계획이다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제20권3호
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• pp.62-69
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• 2015

Pressure change inside cabin as well as in tunnel has been calculated to assess the passenger pressure comfort of high-speed train. $C-STA^{TM}$, a CFD program based on axi-symmetric Navier-Stokes equation and Roe's FDS has been used to simulate the pressure change in tunnel during a high-speed train passing through it. To present the relative motion between the train and the tunnel, a modified patched grid scheme based on the structured grid system has been employed. The simulation program has been validated by comparing the simulation results with field measurements. Extensive parametric study has been conducted for various train speed, tunnel cross-sectional area and tunnel length to the pressure change in cabin. KTX-Sancheon(KTX2) high-speed train has been chosen for simulation and the train speed have been varied from 200 km/h to 375 km/h. The tunnel length has been varied from 300 m to 7.5 km and tunnel area from $50m^2$ to $120m^2$. Total 504 simulations have been conducted varying the parameters. Based on the database produced from the parametric simulations, minimum tunnel cross-sectional area has been surveyed for various train speeds based on Korean regulation on pressure change in cabin.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.345-354
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• 2006

막장볼트는 시공중 지반조건 및 천공기계의 기계적 원인에 의해 수평으로부터 벗어나게 타설되는 경우가 많다. 본 연구는 실내실험과 수치해석을 통하여 막장볼트가 수평으로부터 벗어나는 경우에 대한 보강효과의 변화를 검증하였다. 또한 이 결과를 바탕으로 추가해 주어야 하는 볼트의 개수에 대하여 고찰하였다. 본 연구로부터 막장 중앙부부터 타설하는 막장볼트는 가능한 한 수평으로 타설하는 것이 효과적이며 벗어나는 경우에는 볼트를 추가해 주어야 하는 것이 명확해 졌다. 본 연구의 조건하에서는3본/단면을 타설 할 경우 모든 볼트가 $R15^{\circ}$로 수평으로부터 벗어나면 1.5본/단면을 추가해 주어야 하는 것으로 나타났다.