• 한국재난정보학회 논문집
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• 제19권2호
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• pp.334-343
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• 2023

연구목적: 본 연구에서는 지반공동탐사로 발견된 공동자료를 지하시설물과의 원인별 상관관계로 분석하고, AI 알고리즘 기반으로 지반침하 예측지도를 검증하여 시민에게 안전한 도로 환경을 제공하고자한다. 연구방법: 위험도 평가 관련 데이터조사와 빅데이터 수집, AI분석을 위한 데이터 전처리, 그리고 AI 알고리즘을 이용하여 지반침하 위험도 예측지도 검증 등 3가지 단계로 연구를 수행하였다. 연구결과:작성한 지반침하 위험 예측지도를 분석하여 부산시 부산진구와 사하구에 대해 긴급, 우선, 일반 3단계의 공동관리 위험등급 분포를 확인 할 수 있었다. 또한, 지반침하 위험 등급 예측 값을 도로노선의 구간별로 정리하여 긴급 등급이 포함된 도로가 부산진구는 총 61개구간 중 3개소, 사하구는 총 68개구간 중 7개소임을 확인하였으며 각 도로노선별 지반침하 위험 예측 순위를 파악하였다. 결론: 도출된 지반침하 위험 예측지도를 바탕으로 효율적으로 탐사구간을 설정하여 우선 조사, 선제 조치함으로써 시민들의 불안을 해소하고 효율적인 도로유지관리 및 보수, 제도의 개선 등의 부수적인 효과를 얻을 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제57권1호
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• pp.17-23
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• 2024

Ground penetrating radar (GPR) survey is a geophysical method that utilizes electromagnetic waves reflecting from a boundary where the electromagnetic property changes. As the frequency of the antenna is about 25 MHz ~ 1 GHz, it is effective to acquire high resolution images of underground pipe, artificial structure, underground cavity, and underground structure. In this study, we analyzed the change of signals reflected from the same underground objects according to the arrangement of transceiver antennas used in ground penetrating radar survey. The antenna used in the experiment was 200 MHz, and the survey was performed in the vertical direction across the sewer and the parallel direction along the sewer to the sewer buried under the road, respectively. A total of five antenna array methods were applied to the survey. The most used arrangement is when the transmitting and receiving antennas are all perpendicular to the survey line (PR-BD). The PR-BD arrangement is effective when the object underground is a horizontal reflector with an angle of less than 30°, such as the sewer under investigation. In this case study, it was confirmed that the transmitter and receiver antennas perpendicular to the survey line (PR-BD) are the most effective way to show the underground structure. In addition, in the case where the transmitting and receiving antennas are orthogonal to each other (XPOL), no specific reflected wave was observed in both experiments measured across or parallel to the sewer. Therefore, in the case of detecting undiscovered objects in the underground, the PR-BD array method in which the transmitting and receiving antennas are aligned in the direction perpendicular to the survey line taken as a reference and the XPOL method in which the transmitting and receiving antennas are orthogonal to each other are all used, it can be effective to apply both of the above arrangements after setting the direction to 45° and 135°.

• 한국전자파학회논문지
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• 제27권2호
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• pp.131-137
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• 2016

본 논문에서는 지하에 매설된 관 주변에 발생한 지하 공동의 탐지를 위해 지하 탐사 레이다의 가능성을 모의실험으로 조사하였다. 실험 장치는 임펄스형 지하 탐사 레이다 시스템, xy 직교 좌표 로봇, 지하 매질을 채운 탱크, 금속관, 모의실험용 공동 모델로 구현하였다. 특히, 모의실험용 공동 모델은 공기로 채워진 지하 공동의 전기적 특성과 유사하면서 견고한 형상을 유지할 수 있는 스티로폼 ?과 볼을 포장해서 구성하였다. 대표적인 3가지 실험을 통해서 지하 탐사 레이다의 B-scan 자료를 획득하여 2차원 그레이 스케일 영상으로 가시화하였다. B-scan 영상들의 비교를 통해 지하에 매설된 관 주변에 존재하는 지하 공동을 지하 탐사 레이다로 탐지할 수 있음을 보였다.

• 터널과지하공간
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• 제28권6호
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• pp.596-608
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• 2018

도시 기반시설이 노후화됨에 따라 도시 재난 발생 가능성이 증가하고 있다. 특히, 하수관로, 상수도관망, 지하철 등 노후화된 지하 시설물은 도심지 지반함몰을 유발하는 잠재적 원인이 된다. 도심지 지반함몰은 토양 침식 혹은 유실로 인해 생성된 지하 공동이 확장하여 지역적이고 갑작스런 지반 붕괴까지 이르는 현상으로 정의할 수 있다. 이는 석회암과 같은 용해성 암반에서 발생하는 싱크홀과는 구분된다. 지반 거동과 관련된 전통적인 계측 방식은 좁은 측정 범위와 각 센싱 지점에서의 계측값을 제공하기 때문에 불특정 다수 지역에서 발생할 수 있는 지반함몰 감시체계로서 한계가 있다. 따라서, 도시에 발생하는 지하 공동에 의한 지반함몰을 예방하기 위한 감시체계로서는 적절하지 않으며 지반 내 물리적 환경변화를 감시할 수 있는 새로운 상시 영역 감시 기술이 필요하다. 본 연구에서는 비방사 유도 자기장(자기공명) 기반 감시 체계의 기술적 타당성을 실험적으로 검토하였다. 공기, 물, 흙 등 매질과 공진 주파수, 임피던스 그리고 송 수신기 거리 등과 같은 환경변수에 따른 경로 손실 변화를 측정하는 방식으로 이루어졌다. 이론적으로 자기장의 전달 특성은 매질의 밀도와 독립된 것으로 알려졌으나, 실험 결과 매질의 조건에 따라 경로 손실에 의미있는 차이를 보이는 것으로 나타났다. 또한, 매질의 물리적 환경변화에 따라 경로손실보다는 반사계수가 명확한 차이를 보였으며, 입력 반사계수가 출력 반사계수에 비해 보다 판별이 용이한 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권4호
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• pp.23-29
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• 2023

지반함몰의 주요 발생원인은 지하매설물의 손상으로 알려져 있다. 지반함몰은 상·하수관의 손상으로 인한 물길 형성에 따른 지반 내 토립자의 이동으로 공동이 형성되어 상부지반이 붕괴되는 메커니즘을 보이고 있다. 따라서 지반함몰은 지하매설물의 밀집도가 높은 도심지를 중심으로 발생하고 있으며, 사고 발생 시 인명 및 경제적 피해를 야기하므로 사고에 대한 대비가 반드시 필요하다. 이에 따라 지반함몰 위험을 예측하기 위한 연구가 꾸준히 수행되고 있으며, 본 연구에서는 ○○시의 2개 구를 대상으로 지반함몰 위험도 예측 모델을 제시하고자 하였다. 대상 지역의 지하매설물 속성 데이터(활용년수, 관직경)와 지하매설물 밀집도, 지반함몰 이력 데이터를 활용하여 데이터셋을 구축하고 전처리를 수행한 뒤, 기계학습 모델에 적용하여 최적의 평가지표가 도출되는 모델을 선정하였으며, 선정된 모델의 신뢰도를 평가하고 모델에서 도출되는 지반함몰 위험도 예측 시 활용된 영향인자의 중요도를 제시하고자 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권9호
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• pp.35-44
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• 2005

최근 지하에 존재하는 석회공동이나 폐광산 채굴적과 같은 지하공동에 의한 사회간접시설물의 피해 사례가 많이 보고되고 있다. 특히 국내 건설 현장에서는 지하공동으로 인해 기존 설계 변경 및 새로운 대책공법 마련으로 과다한 공사비가 지출되는 등 많은 어려움을 겪고 있는 상황이다. 본 연구에서는 산업패기물로 처리되어 국내 환경을 오염시키고 있는 석분토를 이용하여 새로운 지하공동 충전재를 개발하였다. 재발된 충전재의 재료시험결과 압축강도는 $34{\~}60 kgf/cm^2$, 길이변화율은 $0.268{\~}0.776\%$, 흡수율은 $34.3{\~}46.9\%$로 나타났다. 또한, 현탁물 질량시험과 PH 시험을 통하여 개발된 충전재가 수중에서 분리되지 않는 성질이 있으며 환경친화적인 재료임을 확인할 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.231-240
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• 2017

최근 도심지에서 인적, 물적 피해를 초래하여 경제적 손실을 수반하는 지반함몰이 빈번히 발생하고 있다. 이는 노후화된 상하수관거의 파손으로 인한 토사유실, 다짐불량, 수평굴착, 수직굴착시 토류벽 차수미흡 등 인위적 요인에 의하여 대다수 발생한다. 지반함몰은 탐사를 통하여 사전 복구 및 보강을 통해 예방이 가능하지만 현존하는 공법으로는 긴급복구에 적용하기에 어려움이 있다. 본 연구에서는 비개착식 지반공동 긴급복구 기술 개발을 위해 지하수흐름에 의한 지중 내 공동을 모사하는 모형실험을 진행하였으며, 조성된 공동 주변을 자체제작한 이완영역탐지기를 이용하여 탐지하므로써 이완영역 범위를 추정하였다. 또, 모사지반내 형성된 공동에 석고를 주입함으로써 교란영역과 이완영역을 구분하였다. 지하수 흐름에 의한 지중 공동의 형상은 선행연구 되었던 상수관거 파손시 내부 압력에 의해 조밀한 상대밀도의 지반에서 조성된 파괴모드III와 유사하였으며, 이완영역탐지기를 이용하여 탐지된 공동은 상부에서 아칭형태로 형성됨을 확인 할 수 있었다. 또한, 지반에서 공동 중심 상부에서 이완영역과 교란영역의 길이비는 2:1로 형성되며, 외력에 대한 전단저항력의 감소의 차이인해 구분될 수 있음을 확인하였다. 즉, 사전보수 및 보강시 주입재로 사용되는 재료의 팽창성을 고려하여 2차 피해가 발생되지 않도록 주의해야함을 확인 할 수 있었으며, 추후 추가적인 실험을 통하여 다양한 지반변형 상태를 추가로 실시할 예정이다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.267-275
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• 2020

연구목적: 본 연구에서는 공동 영역의 변화를 규명하기 위해 GPR 탐사장비, 유량계, 천공기, 공내 촬영장비, 공동 형상화 장비 등을 사용하여 공동 체적에 비례한 일정량의 물을 주입하고, 주입한 물이 빠짐에 따라 확대되는 공동 영역 변화를 정량적으로 평가하였다. 연구방법: 지하수 주입에 의한 공동 체적변화를 살펴보기 위해 실험공 2개소에 대한 주입시간-주입유량-체적증가량을 측정하였다. 연구결과: 주입시간이 증가할수록 체적증가량은 감소하고 있으며 1시간 정도 주입하면 더 이상의 체적증가가 없음을 알 수 있었다. 결론: 주입실험을 통해 체적변화 양상을 분석하여 공동생성의 원인이 주변 지중 매설물에 대한 영향 유무를 판단할 수 있었다. 그리고 지하수 주입 시, 공동이 확장되는 과정에서 주변의 이완된 지반이 일부 붕괴되거나 세립토가 주변 지반의 간극을 채우기 때문이며, 지하수 주입 유량이 증가할수록 체적변화가 증가하는 것으로 미루어, 공동의 확장은 지하수 유동에 큰 영향이 있음을 알 수 있었다.

• 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.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.449-457
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• 2020

연구목적:서울시는 공동관리 등급 기준에 따라 공동의 규모, 아스팔트포장 두께, 포장면의 균열깊이를 고려하여 긴급, 우선, 일반, 관찰등급으로 공동의 위험도를 분류하고 있다. 본 연구에서는 2019년 서울시 공동조사용역에서 발견된 265개소의 공동의 상부 포장상태를 확인하여 포장균열이 확인된 17개소에 대하여 균열깊이를 측정하였다. 연구방법: 1차에서는 확인된 공동의 균열 확인을 위하여 버니어 캘리퍼스, 테이퍼 게이지, 깊이 게이지를 활용하여 균열 폭 및 깊이를 측정하였다. 2차에서는 상부 노면에서 가장 크게 균열이 발생한 위치를 확인하여 아스콘을 천공 후 균열 깊이를 추가로 측정하였다. 연구결과:확인된 시험공동 17개소 중 9개소에서 공동 관리 등급이 상향 조정되었다. 따라서, 긴급복구와 우선복구의 경우에는 포장 균열 깊이와 잔여 아스팔트 콘크리트 포장 두께에 따라 등급 조정이 필요하다. 결론:공동 상부에 균열이 발생한 경우는 천공을 통하여 균열 진행 상태를 파악하고 잔여 아스팔트 콘크리트 두께를 확인하여 공동등급을 결정해야한다.