• 한국지반신소재학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.11-21
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• 2012

본 연구에서는 지중연속벽 설계시 사용되는 범용 해석프로그램에 Rankin(1857)의 이론토압과 홍원표와 윤중만(1995a)의 경험토압을 각각 적용하여 Top-Down 공법에 적용된 지중연속벽의 수평변위를 분석하였다. 그리고 이들 해석 프로그램에서 산정된 예측변위량과 지중경사계로 측정된 실측변위량을 비교 검토하였다. 현재 지중연속벽 설계에 적용되는 해석프로그램에는 Rankine의 토압이 주로 적용되고 있다. 검토결과, 지중연속벽의 예측수평변위는 적용되는 토압에 따라 상당히 큰 차이를 나타내고 있다. Rankine의 토압을 적용하여 산정된 예측수평변위 형상은 실측결과와 큰 차이를 보이고 있으며 벽체의 하부에서 예측치가 실측치보다 과다하게 산정되었다. 반면, 홍원표 윤중만의 토압을 적용하여 얻은 예측수평변위 형상과 최대수평변위량은 실측결과와 유사하게 나타났다. 따라서 Top-Down 공법이 적용된 지중연속벽의 설계시 Rankine의 토압보다는 홍원표 윤중만의 경험토압을 적용하는 것이 적합함을 알 수 있다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.1-10
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• 2017

근래에 들어 증가하고 있는 도심지 지반함몰 사고는 사회적 이슈가 되고 있으며 이로 인해 최근 관련 법안이 발의 되었다. 지반함몰은 수많은 원인인자들의 복합적 작용으로 발생하므로 수치해석적 기법의 적용에 한계점이 존재한다. 이로 인해 지반함몰 메커니즘 규명 연구는 주로 모형실험을 이용하여 진행되었다. 선행 연구들은 상하수도관 파열로 인한 지반함몰 모사에 초점이 맞추어져 있으며, 지하수 흐름, 지반 굴착공사 등 다양한 원인에 의해 발생하는 지반함몰에 대한 연구가 부족한 실정이다. 또한 기존 수행된 대부분의 모형실험은 1 g 상태의 모형실험이며, 지반함몰 메커니즘 평가 시 지반의 현장 구속응력을 고려할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 모형실험을 이용한 지반함몰 거동 평가에 대한 선행 연구동향들을 고찰하여 보다 다양한 환경 조건을 모사할 수 있는 기법들에 대해 논의하였다. 또한 본 연구에서는 더 신뢰성이 있는 지반함몰 메커니즘 평가 기법으로서 원심모형실험기법을 제시하였다. 마지막으로 본 연구에서는 지반안정성평가에 지반함몰 메커니즘에서 사용한 모형실험 기법을 적용할 것을 제시했다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권7호
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• pp.17-27
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• 2018

싱크홀은 세계 여러 곳곳에서 발생하고 있으며, 사람들의 안전이 심각히 우려가 되고 있다. 특히, 도시의 발달로 인하여 지하공간 개발은 필수적이며, 지하공간 개발시 다양한 조건에 의해 지반함몰은 발생할 수 있다. 지반함몰은 지반을 이루고 있는 흙이 지중에서 어떤 인위적인 원인에 의해서 유실되어 지표면이 푹 꺼지는 현상을 의미한다. 지반함몰 현상은 상하수도관의 누수, 지하수 교란 등과 같은 인위적인 원인으로 일어나는 것으로 석회암질 기반암상의 지반에서 석회암이 녹아서 생긴 공동으로 지표면이 푹 꺼지는 싱크홀 현상과는 원인이 다르다. 최근 대한민국 도심지에서 지하개발이 이루어지는 과정에서 주변 건물에 피해를 주어 이에 대한 민원 및 보상 문제로 어려움을 겪는 경우가 빈번하게 나타나고 있으며, 일부 건물이 붕괴하여 인명 및 재산에 많은 손실을 가져오고 있다. 이에 중앙정부에서는 지하안전관리에 관한 특별법을 제정하여 2018년 1월 1일부터 시행되고 있다. 이 법의 주요내용은 일정한 규모 이상의 지하 굴착공사를 수반하는 사업에 대하여 지하안전영향평가등을 실시하고, 지하시설물 및 주변 지반에 대하여 안전점검을 정기적으로 시행하여 지하안전을 확보하기 위한 지하안전관리체계를 규정하였다. 본 연구에서는 지하안전관리에 관한 특별법의 내용을 살펴보고, 선제적 지하안전관리 대비 및 대응체계 마련하기 위한 지하안전정책의 발전방향을 제시하였다.

• 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.

• 한국측량학회지
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• 제18권2호
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• pp.111-120
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• 2000

상수, 하수, 전기 그리고 가스 등의 시설물들은 우리 생활에 필요한 도시기반시설로서 대부분 지하에 매설되어 있어 지상시설물에 비해 효율적인 관리가 어렵다. 지하시설물 관리소홀로 발생하는 도시재난을 방지하고 도로굴착 중복공사에 따른 예산낭비와 교통체증을 감소시키기 위해서는 지하시설물에 대한 조사 탐사 및 데이터베이스 구축과 함께 지하시설물 데이터를 효율적으로 관리하기 위한 응용시스템 개발이 요구된다. 전주시는 국가지리정보체계 사업의 일환으로 1998년 12월부터 상수도 지하시설물 전산화 사업을 실시하여 시가화 구역 39.6$km^2$내 80 mm 이상의 상수관 물량 402.89 km 대한 조사/탐사 작업을 수행하였다. 또한 80mm 이하 537 km관에 대해서는 별도의 조사/탐사작업을 수행하지 않고 급수카드를 기초로 데이터베이스를 구축하였다. 또한 기존의 각 부서별 업무프로세스를 GIS 시스템을 활용할 수 있는 체계로 수정하였고 업무프로세스를 기반으로 상수도 지하시설물 관리시스템을 개발하였다. 개발된 상수도 지하시설물 관리시스템은 기본도관리, 상수도검수, 관로관리 및 관로조회, 공사관리, 운영관리 그리고 도면관리등의 하위시스템으로 구성되어 있다. 본 연구에서는 지하시설물 조사/탐사 과정 및 방법 그리고 조사/탐사 과정중 발생한 문제점을 도출하고 개발한 상수도 지하시설물 관리시스템을 구성하고 있는 각각의 서브시스템들의 기능들을 제시하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.91-101
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• 2019

최근 도심지내에서는 지반공동 복구공사, 관로교체 공사 등 생활의 편의성 확보를 위한 소규모 굴착공사가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 지중매설관 하부의 미흡한 다짐관리로 인하여 부등침하가 발생할 경우, 관의 파손에 의한 피해를 저감하기 위해 관 하부를 보강할 수 있는 방안에 대하여 실험적 연구를 수행하였다. 즉, 콘크리트매트와 팽창매트를 이용한 매설관 주변지반의 보강효과에 관한 평판재하시험을 실시하였다. 실험결과, 콘크리트매트와 팽창매트 보강에 따른 지중응력 감소율은 재하하중 크기에 따라 각각 약 46%~48% 및 39%~42%로 분석되었다. 즉, 콘크리트매트와 팽창매트의 지반보강효과에 기인하여, 연구에 적용된 각각의 재료는 매설관의 침하 및 매설관 하부지반의 변형을 감소시키는 효과가 있는 것으로 판단되었다. 이를 바탕으로 지중매설관 하부지반 또는 매설관 사이의 지반에 콘크리트매트 및 팽창매트를 보강한다면, 지중에서 예측하기 어려운 공동발생 및 지반침하에 따른 매설관 손상을 다소 방지할 수 있는 것으로 평가되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.777-785
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• 2021

도시의 다양한 기능을 제공하기 위해 다양한 유틸리티 라인들이 지중에 매설되어 있다. 하지만, 관련 이력이 체계적으로 관리되고 있지 않아 굴착 공사 시 파손과 같은 피해가 발생하고 있다. 또한, 공중선 지중화 사업이 진행됨에 따라 지중 매설물 이력 관리 시스템의 필요성이 더욱 제기되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 BLE(Bluetooth Low Energy) Beacon, UHF RFID(Ultra High Frequency Radio-Frequency Identification), 지자기 센서, 및 상용 마커와 같은 전자인식기를 관로 등의 지중 매설물에 설치하여 관리 이력과 현장 상황 관리 가능성에 대해 살펴보고자 하였다. 현장 시범사업을 통해 각 전자인식기의 장단점과 현장 적용성을 분석하였다. 두 차례의 제한적인 시범사업을 통해 수집한 연구 결과에 따르면 전자인식기의 성능을 발휘하기 위해서는 설치 깊이를 통제하는 것이 가장 중요했다. 또한 도심에서 활용해야 하는 만큼 주변 환경 간섭에 따른 영향이 최소화되어야 하고 시간에 따른 성능 저하가 없어야 한다. 지자기 인식기의 경우 주변 환경간섭의 영향이 컸고 BLE Beacon의 경우는 시간에 따른 성능저하가 발생하였다. 설치 깊이가 40cm 미만으로 통제될 수 있는 현장 상황에서는 배터리를 사용하지 않는 방식의 UHF RFID의 활용성이 가장 뛰어났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.341-353
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• 2022

도심지에는 많은 지중 매설관이 설치되어 있으며, 이러한 지중 관로의 위치(깊이, 방향 등)은 굴착을 수행하기 전에 특정되어야 한다. 지중 매설관을 탐지하기 위해 다양한 지구물리학적인 방법을 사용할 수 있으나, 지반의 불균질성으로 인해 정확한 위치정보를 파악하는 것은 어렵다. 다양한 비파괴 탐사 방법 중 GPR (ground penetrating radar)는 고속으로 실험이 가능하며, 다른 탐사 방법에 비해 상대적으로 저렴한 탐사비용 등의 장점을 갖는다. 그러나 GPR의 탐사 데이터는 해석이 직관적이지 않아 상당한 전문적 지식이 요구된다. 최근 딥러닝을 이용한 탐사 데이터의 자동판독 기술에 대한 연구가 증가하고 있으나, 매설물의 위치를 정확히 알고 있는 탐사 데이터가 부족하여 학습모델 구축에 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 이러한 문제를 FDTD (finite difference time domain)수치해석을 통해 해결하고 자동탐지 학습 모델의 성능을 향상시키기 위한 기초연구를 수행하였다. 첫째, 단일유전율로 구성된 균질지반을 구성하고 해석을 수행하였다. 불균질 지반의 경우 프랙탈 기법을 이용하여 모델을 구성하고 해석을 수행하였다. 둘째, 합성곱 신경망을 이용하여 딥러닝 학습을 수행하였다. Model-A는 균질 지반 해석 데이터만 이용하여 학습을 수행하였으며, Model-B는 균질 및 불균질 지반 해석 데이터를 이용하여 학습을 수행하였다. 그 결과 Model-B가 Model-A보다 탐지성능이 우수한 것을 확인하였다. 이는 자동탐지 모델의 학습 시, 지반의 불균질성을 포함하여 학습을 수행하면 탐지 모델의 성능이 개선됨을 의미한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권8호
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• pp.29-36
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• 2022

최근 지하공간에 대한 개발이 활발히 진행됨에 따라 지중 시설물의 정보에 대한 중요도가 증가하고 있다. 굴착작업을 수행하기 전에 지중 시설물의 위치를 정확히 파악해야 한다. 지표투과레이더(GPR)와 같은 지구물리적 탐사 방법은 지중 시설물을 조사하는데 유용하게 사용된다. GPR은 지반에 전자기파를 송출하며 지반과 다른 매질에 의해 반사되는 신호를 분석하여 지중시설물의 위치와 깊이 등을 파악한다. 그러나 GPR 데이터의 판독은 숙련된 전문가의 주관적 판단에 의존하기 때문에 이를 딥러닝을 통해 자동화하려는 많은 연구가 진행되고 있다. 딥러닝은 학습 데이터가 많을수록 정확한 모델을 만들 수 있으며, 이러한 학습데이터 축적에 있어 수치해석이 좋은 대안이 될 수 있다. 수치해석의 경우 지반의 불균질성을 모사하여 다양한 조건에서의 GPR 탐사 데이터를 생성할 수 있으며, 이를 이용하여 학습모델의 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 생각된다. 지반은 불균질하며, GPR 신호는 지반의 다양한 변수로 인해 영향을 받는다. 그러나 이러한 불균질 지반에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 프랙탈 차원수와 지반의 함수비 범위에 따른 GPR탐사 신호특성을 분석하고 불균질한 지반을 모사하기 위한 입력파라미터에 대한 연구를 수행하였다. 프랙탈 차원수가 2.0을 넘어가면 적합곡선에 대한 오차가 크게 감소하는 것으로나타났다. 그리고 분석의 타당성을 확보하기 위해 함수율의 범위가 0.14 미만이어야 한다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.35-45
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• 2023

도심지 개발사업에 따라 철도구조물 인근에서 지반굴착을 위한 가시설 구조물을 시공하는 사례가 증가하고 있다. 또한 가시설 구조물 설치 후 신축한 대형건물에 주거하는 사람들로부터 열차진동에 대한 민원도 증가하고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 건물의 설계단계부터 열차진동을 저감하기 위한 방법이 고려되고, 건물 신축 시 구조물에 방진시스템이 설치된다. 그러나 구조물 설계단계에서 수립되는 방진대책은 특정 지역에 대한 현장계측 또는 동적 수치해석의 결과를 통해 결정할 수 있고, 객관적인 관련 연구 자료가 부족하여 수립한 방진대책의 적정성을 평가하는데 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 방진대책의 수립을 위한 객관적인 기초자료 제공을 목적으로 수치해석을 통해 철도구조물의 심도, 철도와 가시설 구조물의 이격거리 및 지반조건을 달리하여 시속 80km/h인 운행열차를 대상으로 동적 수치해석을 수행하였다. 연구결과, 시속 80km/h인 운행열차의 영향범위는 가시설 벽체가 설치된 조건의 경우 철도구조물로부터 이격거리 4.5D이내인 것으로 나타났다.