• 터널과지하공간
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• 제23권5호
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• pp.442-453
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• 2013

본 연구에서는 FLAC3D를 이용해 대용량 고온 열에너지저장소가 암반공동과 지상에 위치하는 경우를 각각 모델링하고 운영기간 5년 동안의 비정상상태해석을 수행하여 저장소 외벽을 통한 열손실을 비교 분석하였다. 두 저장모델의 운영 조건 및 입력물성은 모두 동일하나, 암반공동 열에너지저장소는 주변 암반의 전도 열전달에 의해서만 열손실이 발생하고, 지상 저장소는 대기의 대류 열전달에 의해서 열손실이 발생하는 것으로 가정하였다. 열에너지의 반복적인 주입과 토출에 따른 저장온도의 변화를 고려하여 수치해석모델을 작성하였으며, 단열재 두께에 따른 열손실 특성을 함께 검토하였다. 해석 결과, 지상식 저장시설은 운영 기간이 경과하더라도 일정한 열손실률을 보이는 반면 암반공동 저장시설의 열손실률은 운영 초기 단계에서 급격히 감소하여 일정한 값으로 수렴하는 경향을 보였다. 이러한 열손실의 감소는 시간 경과에 따라 주변 암반의 온도가 상승함으로써 저장소외벽에서의 열유속이 감소하기 때문으로 판단할 수 있다. 운영 후 5년 경과 시 암반공동 열에너지저장소의 누적열손실량은 지상저장소에 비해 약 72.7%로 나타났으며, 암반공동 저장시설의 열손실 특성은 주변 암반의 히팅 효과로 인해 지상식 저장시설에 비해 단열재 두께에 대한 민감도 및 의존도가 상대적으로 낮은 것으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제14권1호
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• pp.69-77
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• 2004

암석의 시간 의존 변형거동은 암석의 가장 근본적인 역학적 성질 중의 하나이며, 크립거동의 특성과 메커니즘에 대한 연구는 지하 암반 구조물의 장기적 안정성을 평가하는데 필수적이라 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 국내 화강암을 대상으로 단축압축하중 하에서 크립시험을 실시하였고, 수분과 응력 수준을 달리하여 각각의 조건에 따른 크립 특성을 비교, 분석하였다. 크립시험 결과 화강암은 1차, 2차 및 3차로 확연히 구분된 크립거동을 보였다. 1차 크립거동은 대체로 24시간 내에 종결되었으며, 2차 크립 변형률은 단축압축강도에 대한 재하응력의 비율이 증가함에 따라 증가하였다. 일정 응력하에서 화강암의 최대강도는 시간에 따라 감소하는 경향을 보였다. 완전 포화된 시료는 자연 건조된 시료보다 훨씬 큰 크립 변형량 및 변형률을 보였으며, 포화시료의 파괴강도 및 파괴시간은 급격히 감소하였다. 본 연구의 크립시험 결과를 버거모델(Burger's model) 및 이전 연구자들에 의해 제안된 두 개의 경험적 모델에 적용하여 크립의 유동상수를 구하였다. 세 개의 모델 모두 화강암의 크립거동을 잘 나타내었으나, 그 중 버거모델이 실험결과와 가장 잘 일치하였다. 각각의 모델에서 결정된 유동상수들은 함수량과 응력 수준에 영향을 받았다. 또한 본 실험결과에 기초하여 자연건조 및 완전 포화된 화강암 시료에 대하여 응력 수준과 시간의존변형의 경험적 관계식을 유도하였다.

• 터널과지하공간
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• 제19권5호
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• pp.373-387
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• 2009

방사성폐기물의 심지층 처분과 관련하여 현재의 건설기술 및 연구수준을 감안할 때 처분터널의 건설시 시멘트 물질의 사용은 피할 수 없는 선택일 것이다. 하지만 방사성폐기물 처분의 초장기적인 설계 개념을 고려할 때, 최소한의 환경적 안정성을 감안하면 low-pH 시멘트의 개발이 매우 중요한 사안이 된다. 본 연구에서는 현재 실제 고준위폐기물 처분 후보지를 건설하고 있는 핀란드를 중심으로 스웨덴, 스위스, 프랑스 그리고 일본 등에의서 Low-pH 시멘트에 관한 연구동향에 대해 살펴보았다. Low-pH 시멘트의 규정은 완충재로서의 벤토나이트의 물리.화학적 안정성을 고려하여 $pH{\leq}11$로 설정하고 있으며, pH 저하를 위해 포졸란 계열의 혼화재를 사용하였다. 처분장 조건 및 pH 제한치를 만족시키기 위해서는 전체 건조중량의 약 40% 이상을 실리카 퓸으로 대체하고 Ca/Si 비를 0.8 이하로 유지해야 하며, 높은 단위수량 요구에 대해 선택적인 초유동화제의 주입을 적극 고려하고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제24권4호
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• pp.297-307
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• 2014

암반공동을 이용한 열에너지 저장은 대용량 저장이 가능하며 열저장매체를 선택할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 사일로 형태의 열저장공동이 지반 내 두 개 이상 배치될 때 공동 사이에 형성되는 암반 필라의 안정성에 대해 3차원 유한차분해석 프로그램인 $FLAC^{3D}$를 이용하여 분석하였으며, 저장된 열에너지로 인해 암반에 발생하는 열응력을 반영할 수 있도록 열-역학적 연계모델을 사용하였다. 해석 결과, 열에너지 장기 저장으로 인해 암반 필라에 작용하는 최대주응력이 상당량 증가하였으며, 필라 폭이 좁아질수록 근접한 열원 때문에 열응력 증가량도 커짐을 확인하였다. 필라 안정성에 영향을 미치는 주요인자로서 저장공동 간격, 측압계수, 심도를 선정하고 민감도 분석을 실시한 결과, 측압계수, 저장공동 간격, 심도 순서로 영향력이 크게 평가되었다. 저장공동 간격의 경우 동일한 크기의 공동 건설 시 필라 폭을 최소 저장공동 직경 이상 확보해야 할 것으로 판단되었다. 큰 규모의 저장공동 주변에 소규모 수직갱이 설치될 때는 최소한 저장공동 직경의 0.5배 이상 이격함으로써 크기 차이로 인해 수직갱에 응력이 집중되는 현상을 해소할 수 있었다. 또한 최대수평주응력 작용방향과 공동 중심을 잇는 축이 평행하도록 배치하여 저장공동에 의한 방패효과가 발휘될 수 있게 함으로써 현지응력이 공동 사이 암반 필라에 미치는 영향을 최소화할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제23권1호
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• pp.1-12
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• 2013

본 고에서는 $CO_2$ 지중저장과 연계한 원유회수증진 기술을 소개하였다. 원유회수증진을 목적으로 $CO_2$를 저류층 내에 주입하는 $CO_2$ EOR 기술은 장기적인 관점에서 $CO_2$를 지하 심부 암반에 저장하는 CCS 기술로 전환할 수 있다. CCS와 연계한 $CO_2$ EOR 기술은 EOR에 필요한 대규모 $CO_2$ 공급원을 확보할 수 있는 장점이 있으며 원유 회수율 증진에 따른 편익 발생으로 CCS를 위한 일련의 프로세스 중, 특히 포집 분야에 경제성을 부가할 수 있는 장점이 있다. 이러한 CCS와 연계한 $CO_2$ EOR 기술의 특징 및 시장 전망을 살펴보고 국외의 대표사례로 Weyburn $CO_2$ EOR 프로젝트를 소개하였다. 또한, 안정적이고 경제적인 $CO_2$ EOR 실시에 필요한 제반 기술 요소를 분석하고 $CO_2$ 주입중 및 주입후 장기운영과정에서의 미소진동 계측, $CO_2$의 최소혼화압력 및 최대주입압력의 사전설계 등의 암반공학적 쟁점들을 소개하였다.

• 터널과지하공간
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• 제27권4호
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• pp.217-229
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• 2017

최근 국내의 탄광들은 오랜 가행으로 작업심도가 깊어지고 운행갱도가 길어지면서 지열에 의한 온도증가로 인하여 작업환경이 더욱 악화되고 있다. 갱내의 작업환경 개선을 위하여 A광업소를 대상으로 통기평가를 하였으며 갱내의 통기 효율을 증가시키기 위하여 통기전용수갱을 건설할 시에 온도 예측 프로그램인 CLIMSIM을 이용하여 온도에 대한 효과를 수치 해석하였다. A광업소의 필요 공기량은 $6,152m^3/min$으로 산출되었으며, 실제 총 입기량은 $4,710m^3/min$로 공기량이 $1,442m^3/min$ 부족한 것으로 나타났다. -395 ML에서 -488 ML까지 93 m 길이의 통기전용수갱을 건설하였을 시에 -488 ML 작업장의 온도가 현재보다 약 $3^{\circ}C$가 감소되었다. 인공신경망을 이용하여 -523 ML 개발시의 $CO_2$ 용출을 예측한 결과 채탄량과 탄층 두께가 증가할수록 $CO_2$의 발생량은 증가하였다. $CO_2$ 발생량에 가장 큰 영향을 주는 인자는 탄층 두께와 채탄량으로 나타났으며 통기량이 증가할수록 이산화탄소의 농도 저하에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제29권6호
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• pp.407-424
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• 2019

지하 채굴공동의 충전은 채굴공동의 붕괴에 의한 지반침하의 근본적인 원인을 제거하여 광산지역의 장기적인 안정성을 확보할 수 있는 방법으로 알려져 있다. 이러한 채굴공동의 효율적인 충전을 위해서는 계측을 함께 수행하여 충전효과와 채움재의 역학적인 특성을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 국내 지하광산의 안정성 유지를 위하여 광산채움재의 충전에 대한 기술수준을 검토하고, 광산채움재의 실시간 계측시스템을 구축하였다. 국내외 충전 및 계측사례를 조사하여 기술수준을 검토하고, 이를 기반으로 국내 지하광산에 적합한 계측기기와 항목을 산정하였으며, 효율적인 계측기기의 운영을 위하여 실시간 모니터링 프로그램을 개발하였다. 또한, 실시간 계측시스템의 현장적용성을 검토하기 위하여 광산채움재를 충전하고 계측을 수행하는 실물모형시험을 진행하였으며, 실물모형시험으로부터 계측된 결과를 분석하고, 국외의 충전 및 계측사례와 비교하였다. 이로 인해 본 연구에서 수행된 실물모형시험의 적합성을 확인하였으며, 실시간 계측시스템의 현장적용성이 확보된 것으로 판단하였다.

• 터널과지하공간
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• 제30권4호
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• pp.271-305
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• 2020

열-수리-역학-화학적 복합거동의 영향은 고준위방사성폐기물 심층 처분시스템의 성능평가 및 안전성 평가 측면에서 중요하기 때문에 이를 분석하고 예측하기 위한 해석모델과 수치해석 기법이 필요하다. 하지만, 장기간에 걸쳐 발생하는 열-수리-역학-화학적 복합거동에 관련된 다양한 현상들이 비선형적 거동을 보이고 그 구성방정식들의 상관관계가 명확하지 않기 때문에 이를 정확하게 해석하고 예측할 수 있는 수치모델과 모델링 기법을 개발하는 것은 매우 어렵다. 뿐만 아니라, 개발된 수치모델과 모델링 기법을 검증하기 위해서는 오랜 시간동안 수행되어야 하는 고비용의 실험실 시험과 현장시험이 필요하기 때문에 열-수리-역학-화학적 복합거동 분석과 예측을 위한 수치모델과 모델링 기법의 개발뿐만이 아니라 검증 역시 쉽지 않다. 이러한 문제를 해결하여 효과적인 수치모델 및 해석기법 개발과 실험실 시험 및 현장시험 데이터를 활용한 검증을 수행하기 위해 국제공동연구 DECOVALEX(DEvelopment of COupled models and their VALidation against EXperiment) 프로젝트가 1992년부터 시작되었다. 한국의 경우, 한국원자력연구원이 2008년부터 DECOVALEX-2011, DECOVALEX-2015, 그리고 DECOVALEX-2019에 참여하였다. 본 기술 보고에서는 지난 3단계의 DECOVALEX 프로젝트에서 수행된 모든 과제의 주요 내용을 국내 암반 및 지반공학자들에게 소개하였다.

• 터널과지하공간
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• 제30권4호
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• pp.306-319
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• 2020

사용후핵연료의 심층처분 사업에서는 처분장 주변 모암의 수리역학적 성능을 저하시키는 굴착손상영역의 특성화가 중요하다. 이에 DECOVALEX-2019 프로젝트의 Task G에서는 균열암반 수치해석 모델을 구축한 후 암반 주변의 굴착손상영역의 수리역학적 거동을 모사하고, 구축한 모델로 처분장의 운영 시에 장기적으로 야기될 수 있는 추가적인 수리학적 변화를 관찰하였다. 과업의 첫 번째 단계에서는 2차원 균열암반 모델을 구축하여 수치해석 기법의 특성을 파악하고, 두 번째 단계에서는 3차원 균열암반 모델로 확장 후 스웨덴 애스푀 지하연구시설(Äspö Hard Rock Laboratory) 내 TAS04 간섭시험 결과와 비교하여 수치해석 모델을 검증한 후, 세 번째 단계에서는 열과 빙하 하중에 의한 영향을 반영하여 균열암반의 수리역학적 반응을 순차적으로 확인하였다. 과업의 전 과정에서 유한요소법과 개별요소법으로 균열암반에서의 수리역학적 분석을 수행하였으며, 균열의 기하학적 특성을 반영 및 굴착손상영역을 반영하는 과정에서 각 수치해석 기법에 따라 다양한 접근방법으로 고려하였다. 따라서 본 연구는 향후 결정질 균열암반에 사용후핵연료 처분장을 계획할 시 수치해석 단계에서 채택될 수 있는 다양한 접근 방법과 고려해야 할 사항들을 제시할 수 있을 것으로 전망한다.

• 대한교통학회지
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• 제21권2호
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• pp.33-43
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• 2003

우리나라는 전 국토의 약 74%가 산지로 되어있어 도로건설에 따라 산지부 통과가 필연적이며, 이에 따라 터널이나 절토사면(절개면)과 같은 도로구간이 발생한다 절토사면의 경우, 전국 24개 노선 총 연장 900km에 대한 조사 결과에서는 약 2,400 개소의 절토사면이 있는 것으로 나타나 도로 1km당 평균 2.7개소의 많은 절토사면이 조성된 것으로 파악되었다. 도로의 절토사면은 붕괴사고 등과 같은 안전이 무엇보다 중요한 요소이나 도로의 질적수준 지향에 따라 운전자에게 쾌적한 도로경관도 점차 그 중요성이 부각되어 다양한 공법이 도입.적용되고 있고. 최근에는 도로설계단계에서 도로경관에 관한 수요와 요구가 급증하고 있다. 따라서 본 연구에서는 도로의 경관을 구성하는 중요한 요인중 하나인 절토사면을 대상으로 기존에 연구된 관련연구를 검토함과 동시에 실제로 현장에서 적용되고 있는 10개 공법별로 도로경관을 구성하는 핵심요소를 요인분석을 통하여 분석하여 경관구성의 결정요인을 파악하였다. 그리고 경관평가를 구성하는 정성적 특성을 반영하여 LISREL(공분산구조분석)모형을 구축하여 모형에 내재되어 있는 측정오차와 변수간의 관계를 파악함으로써 요인상호간의 관계를 고려한 경관평가와 분석이 가능하도록 하였다.