• 터널과지하공간
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• 제33권5호
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• pp.348-372
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• 2023

고심도 균열암반대수층 환경에서 주로 수행되는 방사성폐기물 처분사업과 관련하여, 부지적합성 및 운영 시 안정성 평가를 평가하는데 있어 해당 대상 부지의 수리지질특성 평가는 필수적이다. 이러한 심부 수리지질 특성평가에 사용되는 인자 자료는 대상 부지에 굴착된 시추공을 이용한 원위치 수리시험을 통해 얻어지는데, 이 때 조사 결과의 정확도와 신뢰성은 적합한 시험방법의 선택, 조사 시스템의 성능, 조사절차의 표준화와 직접적으로 연결된다. 본 보고에서는 심부 암반대수층의 핵심 수리지질 평가인자인 수리전도도와 저류계수를 구하기 위한 대표적인 시험법인 정압주입시험의 상세조사절차를 소개하였다. 본 보고는 2022년도에 제안한 암반공학회 정압주입시험 관련 표준시험법 자료를 보완하여 구체화 하였으며, 본 조사절차가 실제 적용된 화산암 지역 시추공 현장적용 사례도 함께 소개하였다.

• 터널과지하공간
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• 제34권2호
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• pp.89-103
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• 2024

처분 환경에서는 혐기성 부식, 방사선 분해, 미생물 분해와 같은 다양한 원인으로 처분용기와 완충재의 경계면에서 기체가 발생할 수 있다. 기체의 발생 속도가 완충재 내부에서의 확산 속도보다 빠를 경우, 완충재 내부에 기체가 압축되어 공극 압력이 증가함으로써 완충재의 물리적 손상을 유발할 수 있다. 특히 이때 발생한 균열을 통해 기체돌파현상이라 불리는 급격한 기체 이동 현상과 함께 방사성 핵종이 누출될 가능성이 있다. 따라서 처분 시스템의 안전성 평가를 위해서는 이러한 기체 발생 및 이동 현상에 대한 이해가 필수적이다. 이 연구에는 완충재 내 기체 이동 현상 규명을 위한 시험 장치를 문헌 연구를 통해 구축하고, 이를 활용하여 한국형 처분 시스템의 완충재 후보 물질 중 하나인 Bentonile WRK (Clariant Ltd.) 분말로 제작한 압축 시료에 대한 기체 주입 시험을 수행하였다. 시험 결과, 완충재 내 기체돌파현상 발생 지점에서 일반적으로 관측되는 특성인 응력 및 압력의 급격한 상승 경향이 뚜렷하게 관찰되었다. 또한 완충재 팽윤으로 기인한 응력의 범위는 4.7~9.1 MPa이었으며, 기체 유입 압력으로 간주할 수 있는 기체돌파현상 발생 시의 압력은 약 7.8 MPa로 확인되었다. 구축된 장치는 향후 완충재의 초기 물성 및 기체 주입 실험 초기 조건에 대한 데이터베이스 구축을 위한 다양한 실험에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제30권4호
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• pp.320-334
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• 2020

본 수치해석연구에서는 국제공동연구프로젝트 DECOVALEX2019의 Task B의 일환으로 PFC3D를 기반으로한 수리역학연계모델을 개발하여 스위스 Mont Terri 지하연구시설에서 수행된 단층의 유체주입으로 인한 슬립시험을 모사하였다. 이를통해, 개발한 PFC3D 수리역학연계모델이 가진 한계점과 향후 보완할 점을 검토하고자 하였다. PFC3D를 기반으로한 3차원 입자결합모델 내 공극-유동통로모델을 생성하였으며 이를 사용하여 Mont Terri Step 2 단층내 유체주입실험을 모사하였다. 모델링결과 단층대를 따라 주입유체의 유동에 의한 단층대의 변형을 확인하였지만, 관측정에서의 시간에 따른 수압변화는 현장측정치와 부분적으로 일치하는 경향을 확인하였다. 현장측정 관측수압은 초기 유체주입 압력증가에 거의 변화를 보이지 않고 주입수압이 최대치에 도달할때쯤 급격한 증가를 보이는반면, 모델링에서는 주입압력이 증가함에 따라 관측수압도 부드럽게 증가하는 경향을 보였다. 이러한 부분적으로 일치하는 결과의 원인으로는 Mont Terri 현장의 단층을 모사하는 방법에 기인하는 것으로 판단하다. PFC3D에서는 단층을 손상대와 코어균열의 조합으로 모사하였고 단층대의 두께가 약 2 m로 주입유체가 단층대를 통해 유동하도록 모사하였기에 현장에서의 주입유체의 단층내 유동보다 그 유동범위가 크게 모사되었다고 판단한다. 또한, 현장단층에서와 같이 단층내부에 존재하는 충진물질로 인해 단층내 수리유동이 제한되어 국부적으로 과잉공급수압이 형성될 수 있는 기재를 모사하지 못한 점 또한 모델링 결과와 현장측정결과가 부분적으로 일치하는 원인일 수 있다. 단층변형의 경우는 모델링결과와 현장측정결과 유사한 수준으로 일치하는 결과를 확인하였다. 수치모델을 변형하여 단층대의 두께를 감소시키고 단층내 충진 물질의 비균질적인분포를 모사할 수 있는 방법론에 대한 후속 연구를 통해 PFC3D 수리역학연계모델의 유체주입으로 인한 단층활성화 연구로의 적용성을 향상시키는 것을 제안하고 한다.

• 터널과지하공간
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• 제24권6호
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• pp.405-417
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• 2014

고준위폐기물처분장에서 갭채움재는 완충재와 뒷채움재의 성능을 좌우하는 중요한 공학적방벽의 구성요소이다. 본 논문에서는 갭채움재에 대한 해외 기술현황을 조사하고, 이를 통하여 갭채움재의 개념, 제조기술, 성형특성, 설치기술에 대한 연구결과들을 정리하였다. 갭채움재 개념은 처분방식과 처분개념에 따라서 나라마다 약간씩 차이가 있었다. 갭채움재 물질로는 대부분 벤토나이트를 사용하였고, 충전제로 점토를 사용하였다. 갭채움재는 펠렛, 과립상, 또는 펠렛-과립상 혼합물의 형태로 사용되었다. 갭채움재 펠렛 제조에는 정압축, 롤러압축, 압출-컷팅 방법 등이 사용되었으며, 이 중, 실험과 실제 현장에서의 펠렛 소요량을 감안하여 많은 나라들이 롤러압축방법과 압출-컷팅방법에 대한 기술 확보에 집중하였다. 펠렛 성형특성 실험결과, 펠렛의 건조밀도와 건전성은 수분함량, 구성물질, 제조방법, 펠렛 크기에 민감하였고, 제작 시 압축하중에는 상대적으로 덜 민감하였다. 갭채움재의 설치방법으로는 수직처분공 완충재 갭에서는 부어넣기(pouring) 방법, 붓고 다지기(pouring and tamping) 방법, 진동을 주며 부어넣기(pouring with vibration) 방법 등이 시도되었으며, 수평처분공 완충재와 처분터널의 뒷채움재 갭에서는 숏크리트 기술을 이용한 불어넣기(blowing by use of shotcrete technology) 방법과 오거를 이용한 정치 및 다지기(auger placement and compaction) 방법 등이 시도되었다. 그러나 이 방법들은 아직 기술적으로 초기단계에 있어 앞으로도 계속적인 연구가 이루어질 것으로 예상되었다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.83-90
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• 2006

Gust Factor법은 구조물의 등가정적 풍하중을 평가하는 일반적인 방법으로 구조물의 최대 응답시의 풍하중의 분포가 평균풍하중의 분포와 동일한 형상을 가진다는 가정하에 적용한다. 그러나 대스팬 구조물의 경우 평균 풍하중의 형상과 변동 풍하중의 형상이 다를 수 있어 1차모드뿐 아니라 고차모드의 영향을 고려하여 구조물의 풍응답과 풍하중을 산정하여야 한다. 본 논문에서는 등가정적 풍하중을 산정하기 위하여 현재 사용되고 있는 Gust Factor 법 (GF법), Load-response-correlation법 (LRC법)에 대해 고찰하고, Advanced Conditional Sampling 법 (ACS법)을 제안하였다. ACS법은 최대하중효과를 나타내는 순간에 선택된 풍압분포와 구조물의 동적거동에 의해 발생한 관성력을 합성하여 등가정적풍하중을 산정하는 방법이다. 최대하중 효과는 풍동실험에서 얻어진 풍압데이터를 이용하여 시간이력해석으로 평가한다. 제안된 ACS법과 기존의 GF법 및 LRC법을 지붕 구조물에 적용하여 등가정적 풍하중을 산출하고 이를 상호 비교 분석함으로써 ACS법의 유효성을 검증하고자 한다.

• Wind and Structures
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• 제31권2호
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• pp.143-152
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• 2020

The wind design of buildings is typically based on strength provisions under ultimate loads. This is unlike the ductility-based approach used in seismic design, which allows inelastic actions to take place in the structure under extreme seismic events. This research investigates the application of a similar concept in wind engineering. In seismic design, the elastic forces resulting from an extreme event of high return period are reduced by a load reduction factor chosen by the designer and accordingly a certain ductility capacity needs to be achieved by the structure. Two reasons have triggered the investigation of this ductility-based concept under wind loads. Firstly, there is a trend in the design codes to increase the return period used in wind design approaching the large return period used in seismic design. Secondly, the structure always possesses a certain level of ductility that the wind design does not benefit from. Many technical issues arise when applying a ductility-based approach under wind loads. The use of reduced design loads will lead to the design of a more flexible structure with larger natural periods. While this might be beneficial for seismic response, it is not necessarily the case for the wind response, where increasing the flexibility is expected to increase the fluctuating response. This particular issue is examined by considering a case study of a sixty-five-story high-rise building previously tested at the Boundary Layer Wind Tunnel Laboratory at the University of Western Ontario using a pressure model. A three-dimensional finite element model is developed for the building. The wind pressures from the tested rigid model are applied to the finite element model and a time history dynamic analysis is conducted. The time history variation of the straining actions on various structure elements of the building are evaluated and decomposed into mean, background and fluctuating components. A reduction factor is applied to the fluctuating components and a modified time history response of the straining actions is calculated. The building components are redesigned under this set of reduced straining actions and its fundamental period is then evaluated. A new set of loads is calculated based on the modified period and is compared to the set of loads associated with the original structure. This is followed by non-linear static pushover analysis conducted individually on each shear wall module after redesigning these walls. The ductility demand of shear walls with reduced cross sections is assessed to justify the application of the load reduction factor "R".

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.589-609
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• 2017

석탄광산 분진을 환기로 제어하기 위해 현재 국내에서 가행되는 5개 광산의 석탄 분진 시료를 채취하여 석탄 분진의 특성인 밀도와 원소분석, 입도 분석을 시행하였다. 이것은 국내에서 생산되는 모든 무연탄에서 파생되는 석탄 분진의 특성을 이해함으로써 보다 쾌적한 작업환경을 제공하는 연구의 기초가 될 것이다. 입도분석(PSA)결과, 본 연구에 사용된 석탄 분진 시료입자의 크기는 $0.007{\sim}88.614{\mu}m$ 범위에 분포하였으며 이중 진폐증을 유발시킬 수 있는 $3.5{\mu}m$ 이하의 입자가 광산 내 상당부분 존재하는 것으로 확인되었다. 5개광업소에서 채취한 석탄광 분진의 풍속에 의한 유동을 알아보기 위해 풍동을 제작하여 풍속에 대한 석탄광 분진의 낙진을 측정하였으며, 낙진된 석탄 분진의 입도분석을 시행하였다. 또한, 실제 미세먼지가 다량으로 발생하는 채준 작업장에서 공기 중에 부유하는 미세먼지를 앤더슨 멀티스테이지 샘플러(Anderson multi-stage sampler)를 이용하여 석탄광 분진을 작업장에서 환기되는 풍속에 따라 측정하였으며 $3.5{\mu}m$ 이하의 석탄 분진을 제어하는 풍속을 실험을 통하여 밝혀냈다. 주선풍기의 과설계를 방지하기 위해 A광업소의 자연환기력을 계산하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.313-319
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• 2011

현대사회는 많은 교통수단이 이용되고 있으며, 그 중 수도권 도시철도는 하루 평균 721만명이 사용하는 중요한 교통수단이다. 실내공기질에 대한 관심과 PSD의 설치로 인해 터널내공기질 문제에서 객실내 공기질로 이동하고 있다. 하지만 현재 객실내 공기질 향상을 위한 장치는 전무한 상태이며 기존 에어필터 기술 적용시 설치비용과 유지보수가 문제점으로 지적되고 있다. 연구의 최종목표는 미세먼지와 이산화탄소를 효과적으로 저감시킬수 있는 독립형 청정장치를 개발하는 것이고, 본 연구에서는 미세먼지 저감기능을 수행하는 롤필터 집진 장치개발을 목적으로 한다. 객실내 롤필터 집진장치를 설치할 수 있는 공간에 대해 조사하고, 이에 따른 도시철도 객실 먼지저감에 효과적인 시스템 구조를 제시하였으며, 적정 풍량을 산정하다. 유동해석과 먼지저감효율에 대한 수치해석적 연구를 통해 최적운영 조건을 분석하였다. 그리고 롤필터에 적용가능한 필터재질에 대하여 차압특성과 입자포집효율을 평가하여 객실 유닛에 가장 적합한 필터를 선정하였다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제17권4호통권77호
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• pp.499-509
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• 2005

강풍으로 유발되는 고층건축물의 풍진동은 주로 와류에 의한 풍직각방향의 진동에 의하여 발생한다. 이러한 진동은 단면형상이 일정한 유연하고, 경량이며, 경감쇠인 고층건축물인 경우 가장 심하게 발생한다. 본 논문은 와류에 기인한 풍직각방향의 진동을 저감시키기 위한 공역학적인 방법을 논한 것이다. 항력 및 횡력방향의 압력을 균등화하고 또한 양방향의 공간적인 간섭을 분산시키고, 풍직각 방향으로 작용하는 풍력의 크기를 효율적으로 감소시키기 위하여 건축물의 풍방향 및 풍직각방향에 중공부를 설치하였다. 실험모형은 모두 형상비가 8:1이 되도록 하였고, 중공부의 형상은 2종류, 크기는 2종류, 위치는 6종류로 변화시킨 총 24종류의 모형을 제작하여 풍력실험을 실시한 후 각 모형에 대한 풍방향 및 풍직각방향의 변위응답특성을 조사하였다. 최종적으로 중공부를 가진 모형의 효율성을 분석하기 위하여 중공부를 가진 모형에 대한 결과를 중공부가 없는 정사각형 각주의 변위응답 특성과 비교 분석하여 중공부의 형상 변화, 크기 변화, 위치 변화에 따른 풍진동의 저감효과의 정도를 정량적으로 규명하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.659-677
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• 2022

수소는 차세대 에너지원으로 부각되고 있으며, 수소차(FCEV)개발 및 보급이 급속도로 이루어질 것으로 예상된다. 이에 수소차 사고에 대응하기 위한 대책이 요구되고 있으며, 수소차의 안전성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존 실험 및 연구자료에 대한 분석을 통해 도로터널에서 수소차 안전성 평가를 위하여 국내 실정에 맞는 수소차 사고시나리오를 개발하였으며, 수소차 사고시나리오의 사고결과에 대한 위험거리를 분석·제시하였다. 수소차 사고시나리오에 따른 사고결과는 경미한 사고, 일반화재, 제트화염, 폭발로 구분되며, 각각의 발생확률을 93.06%, 1.83%, 2.25%, 2.31%로 예측된다. 표준단면(72 m²)의 도로터널에서 국내에서 시판되는 수소차량의 수소탱크제원을 적용하는 경우, 사고결과에 따른 위험 거리는 폭발의 경우 약 17.6 m (폭발압력 16.5 kPa기준), 제트화염은 약 6 m, 파이어볼 형성에 따른 위험거리는 최대 35 m로 분석되었다.