• 지질공학
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• 제6권3호
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• pp.137-153
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• 1996

본 연구는 이미 알려져 있는 공동 지역에서 1년 6개월에 걸친 고정점 관측 및 이동 관측망에 의한 실험을 통하여 지하 매질에 공동이 존재할 때에 나타나는 지진파의 이상 현상에 의하여 지하에 존재하는 공동을 탐지 및 식별할 수 있는 가능성을 찾는데 그 목적이 있다. 한양 대학교 지진 연구소에서는 경기도 화성군 봉담면에 위치한 삼보 광산에서 고정 지진 관측을 수행하였다. 이 자료의 대부분은 인근 골재 채취장에서의 화약류 발파에 의한 것이며 본 연구에서는 이 화약류 발파에 의한 자료를 이용하였다. 고정 관측소 관측의 경우 지상 관측과 삼보 광산의 갱도 안에서의 지하 관측을 수행하였다. 이 두 자료으 경우 종파의 초동 후 150 ~ 250 msec 후에 전환파(converted phase)의 출현에 의하여 편파 특성이 매우 급격하게 변하는 양상을 보여 준다. 전환파가 발생하는 깊이는 평균 약 190m 정도로서 삼보 광산의 갱도 깊이와 잘 일치되는 결과를 보여 준다. 또한 횡파 분열(Shear-wave Splitting) 현상이 관측되었다. 빠른 횡파(fS)와 느린횡파(sS)의 시간 차이는 약 30-60ms 정도의 차이(평균 42 ms)를 보인다. 이러한 결과는 다른 연구의 결과보다는 상당히 큰 값을 보여 주는데 이는 지하 공동에 의한 균열(Crack)이 상당히 발달해 있는 것을 나타내는 결과이다. 또한 화약 발파 실험에 의한 자료는 공동에 설칠한 지진계와 비공동 지역에 설피한 지진계를 비교 분석하였다. 공동 지역에서 설치한 지진계의 경우 고정 관측소의 경우와 같이 종파의 초동후에 편파 특성이 매우 급격하게 변하는 양상을 보이나 비공동 지역에 설치한 지진계의 경우는 편파 특성이 매우 안정적인 양상을 보인다. 또한 공동 지역을 지난 지진파의 특징은 현저한 고주파수 성분의 감쇄와 탁월한 저주파의 성질을 갖는 위상이 관측되었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.328-335
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• 2014

도시철도 지하역사 냉방 기류 및 냉방 효율을 조사하기 위하여 수치해법을 이용하여 해석하고 현장 실험 결과와 비교하여 분석하였다. 해석 대상 역사로는 지하 8층의 깊이 43.6m인 서울 5호선 신금호 역사를 선정하였다. 전체 역사를 해석 영역으로 하였으며, 공조기 모드는 평상시 모드로 고정시켰다. 냉방 공조를 위하여 대합실 천정에 총 94개의 정사각형($0.6m{\times}0.6m$) 환기구를 모델하였으며, 승강장은 총 222개의 환기구가 승강장 천정에 모델되었다. 대합실에서 급기되는 공기는 $47,316m^3/h$, 배기되는 공기량은 $33,980m^3/h$이며, 승강장에서 급기되는 공기는 $33,968m^3/h$, 배기되는 공기량은 $76,190m^3/h$로 현장의 풍량을 반영하였다. 승강장에서 스크린도어(PSD)는 닫힌 경우와 열린 경우 각각을 조사하였다. 총 750만개의 격자가 사용되었으며, 전체 영역을 22개의 다중 블록으로 나누어서 계산하고, MPI를 이용하여 각각의 블록에서 계산된 결과를 교환하였다. LES 기법을 이용하여 운동량 방정식 및 에너지 방정식을 계산하였다.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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• 제9권9호
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• pp.721-736
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• 2019

본 논문에서는 대심도에 위치한 지하역사(지하 6층) 및 터널에서 화재가 발생했을 경우 제연설비 작동에 따른 연기의 거동을 측정하였다. 열풍기를 이용하여 열부력 효과를 구현한 연기발생장치를 이용하여 화재연기를 생성하였다. 화재발생 위치는 승강장 위 및 스크린도어 외부에 위치한 터널부의 승강장 위의 2가지 위치를 선정하였다. 승강장 화재발생시 승강장에 설치된 환기구를 통하여 연기가 배출되도록 하는 제연모드가 일반적인데 본 연구에서는 승강장 양단에 위치한 터널부의 환기구를 통한 배기도 같이 동작되도록 설정하여 실험을 수행하였다. 다양한 위치에서 연기농도 및 풍향풍속을 측정하였고 화면을 취득하여 연기의 이동 및 제연을 분석하였다. 승강장 내부에서 화재가 발생하였을 경우와 선로부에서 화재가 발생하였을 경우 승강장의 송풍기의 제연모드 동작과 터널의 송풍기의 배연 동작으로 인하여 연기배출이 원활하였고 화재 발생 인근 구역으로의 연기전파가 억제되었다. 본 연구에서 제시한 승강장 및 승강장 양단부의 터널에 적용되는 송풍기를 같이 운전하는 제연모드를 통하여 승강장 화재 및 화재열차 정차시 화재 연기로부터 승객들에게 보다 안전한 대피환경을 제공할 수 있을 것이다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.169-177
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• 2018

유리섬유강화폴리에스테르 복합소재는 지중 매설 파이프, 탱크용 구조재, 선체 등 가혹한 환경에서 구조재로 널리 사용되고 있으며, 장기 내수성을 필요로 하는 소재이다. 특히, 물에 잠겨 있을 때 삼투압으로 인하여 겔코트와 복합소재의 박리 등 열화가 진행된다. 본 연구에서는 지중 매설 파이프로 활용되는 GFRP 복합소재의 내구성 향상을 위해 인퓨전(진공성형) 공정으로 UPE (unsaturated polyester) 겔코트 표면 처리한 복합소재를 제작하여, 고온 수침 환경 ($65^{\circ}C$, $75^{\circ}C$, $85^{\circ}C$)에서의 표면 결함 및 크랙 발생과 경도 변화 특성을 확인하였다. 마이크로 CT 단층 촬영을 통하여 수침 온도에 따른 크랙의 침투 깊이를 조사하였으며, $75^{\circ}C$와 $85^{\circ}C$ 조건에서 크랙이 복합소재까지 침투하여 내구성을 저하시키는 것으로 확인되었다. 최초 크랙이 발생하는 지점을 고장시간으로 정의하고 아레니우스식을 활용하여 $23^{\circ}C$ 상온에서의 수명 예측을 실시하였다. 본 연구로 토목, 건축, 해양산업분야 등 겔코트가 적용되는 다양한 산업분야의 신뢰성 평가에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.111-118
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• 2022

최근에 우리나라의 도로 하부에 매설된 지하시설물이 노후화되면서, 지하시설물 유지보수 공사 물량이 급증하고 있다. 이러한 도로지하 시설물의 유지관리를 위해서는 도로포장의 절단작업이 선행되어야 한다. 그런데 우리나라에서 사용되는 기존 도로절단기는 친환경적이지 못하며 소음과 절단슬러지(비산먼지)가 많이 발생하는 것이 현실이다. 이에 본 연구에서는 절단슬러지 회수장치의 개념을 도출하고, 이 기능을 포함하는 친환경 도로절단기를 설계·제작하였다. 개발된 장비는 1m를 100~150mm 깊이로 절단하는 데에 20~30초 가량 소요되었다. 또 대부분의 구간에서 슬러지 흡입 성능은 양호하였으며, 2m 거리에서 약식 측정한 장비의 소음도는 평균 82.7dB 수준이었다. 다만 개발된 장비가 1차 프로토타입 수준이라는 한계로 인하여 구동안정성이 다소 낮았고, 시동꺼짐, 슬러지 회수성능 저하 등의 이상현상이 발생하는 경우가 있었다. 향후 개발된 프로토타입의 튜닝 및 개선을 통해 절단성능과 슬러지 회수 기능을 보다 안정시킬 예정이다. 그리고 개선된 프로토타입을 실제 현장 상황에 적용하여, 생산성 등을 정량적으로 비교·분석할 계획이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제25권3호
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• pp.201-220
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• 2023

터널식 전력구는 지중으로 전력을 공급하기 위한 구조물 중 하나이며, 도심지 및 해저구간을 통과하는 구간에 쉴드TBM 공법을 활용하여 안정적으로 건설을 추진한다. 전력구 건설의 경우에는 수직구 심도가 깊어 주로 암반지반을 굴착하며, 암반대상 밀폐형 쉴드TBM 선정에 대한 고찰이 필요하였다. 또한, 지반조사 보고서 결과를 바탕으로 범용적이고, 간단한 설계방법이 필요하였다. 이에 실대형 굴진시험, 누적 굴진데이터, 수치해석을 종합하여 쉴드TBM 설계방법과 관련 프로그램을 개발하였다. 프로그램 결과에 대해 검증을 수행하고자 준공된 전력구 1개 현장의 굴진데이터를 활용하였다. 굴진데이터의 모집단을 추정하기 위해 커널밀도추정 방법을 도입하여 추력, 토크, 동력의 기본사양에 대해 검증을 완료하였다. 본 연구결과를 통해 쉴드TBM 설계업무 전문성 강화 및 안정적 전력공급의 사용자 편익증대를 기대할 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제23권6호
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• pp.480-492
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• 2013

비화산지대에서도 적용 가능한 인공저류층 생성방식의 지열발전기술의 등장으로 막대한 비용이 소요되는 대심도 시추공사를 효율적이고 경제적으로 수행하기 위한 연구개발의 필요성이 증대되고 있다. 그러나 시추공사는 수행과정에서 수많은 불확실한 사건이 발생하여 공기와 비용을 신뢰적으로 예측하기가 매우 어렵기 때문에 계획적이고 효율적으로 공사를 관리하기가 어려운 실정이다. 특히, 비트의 마모로 인해 이산적으로 발생하는 시추장비의 라운드 트립(round trip)은 심도가 깊어질수록 소요시간이 증가하여 공사 성능에 영향을 많이 끼치는 요소로서 발생시점과 깊이를 사전에 평가하여 최적화할 수 있는 기술이 필요하다. 본 연구에서는 비트의 마모상태를 총 8단계로 구분하여 마모단계별 라운드 트립이 발생되는 깊이와 시점을 분석할 수 있는 예측 알고리즘(TOSA)을 개발하였다. 시뮬레이션을 위한 단위구간을 분할할 수 있는 방법론을 제시하였으며, 구간별 시추속도 및 비트의 마모도 예측을 위한 방법으로 Bourgoyne and Young의 모델을 활용하였다. 마지막으로 사용자 편의성을 고려하여 개발된 알고리즘을 시스템화 하였다.

• 지질공학
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• 제27권2호
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• pp.153-164
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• 2017

지반 함몰 위험성에 대한 지질학적 인자는 매우 다양하다. 어떠한 지질학적 요인 또는 외부적인 영향에 의해 영향을 받을 수 있으며 동일한 지질학적 요인 내에서도 여러 가지 다른 물성값에 의해 지반함몰 영향인자가 결정될 수 있다. 다수의 논문 및 연구사례를 검토 한 결과 크게 7가지 범주의 지반함몰 요인이 있음을 알 수 있었다. 공동의 존재 여부에 따라 상재하중의 심도 및 두께가 지반침하에 영향을 줄 수 있고, 토사와 암반으로 구성된 지반에서는 그 경계면의 심도와 배향이 지배적 요소이다. 이 중 토사지반에서는 좀 더 다양한 영향인자로 구성이 되어있는데 토사의 종류, 전단강도, 상대밀도 및 다짐도, 건조단위중량, 함수비, 액성한계가 그것이다. 암반지반에서는 암석의 종류와 주 단열과의 거리 및 RQD가 영향인자로 구성될 수 있으며 수리지질학적 측면에서 접근했을 경우 강우 강도, 하천과의 거리와 심도, 투수계수 및 지하수위 변동이 영향을 줄 수 있다. 외부적인 요소도 지반함몰에 영향을 줄 수 있는데 굴착심도와 흙막이 벽과의 거리, 굴착공사 시 지하수 처리공법, 하수관로 등 인공시설물 존재 유무 등이 이에 해당된다. 최근 도심지의 지하구조물 건설에서 지반함몰 요소를 평가하는 것은 필수적일 것으로 예상된다. 본 연구에서 분석한 지반함몰 영향인자가 지반함몰위험 평가에 도움이 되기를 기대한다.

• 터널과지하공간
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• 제15권2호
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• pp.157-167
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• 2005

암반 내 작용하는 초기응력은 굴착되는 공동의 안정성이나 파괴 거동을 평가하는데 요구되는 주요 매개변수들 중의 하나이며 그 중요성은 암반 구조물의 시공 심도가 깊어지고 단면 규모가 커질수록 증가하게 된다. 이 논문에서는 경기육괴의 동북부에 위치한 춘천-양구 산악지역의 초기응력 분포 특성을 파악하기 위한 연구를 수행하였다. 현장 초기응력 측정은 연구지역내 9개 개별 시추공을 대상으로 심도 220m\~290m 구간의 49개소에서 시행되었다. 모든 수압파쇄 균열 조사는 초음파 주사검층을 이용하여 수행하였다. 연구 결과 조사지역 내에서 분포 암종의 차이에 따라 서로 상이한 분포 특성을 나타내는 초기응력장이 관찰되었고 특히 심도 200 m 이상의 관입 화강암체내에는 3.0에 가까운 측압계수를 가지는 높은 수준의 과잉 수평응력장이 형성되어 있는 것으로 분석되었다. 그리고 조사지역내에서 초기응력 조건에 의한 취성파괴 가능성을 평가한 결과 화강암 분포 지역내 심도 100 m이상인 영역에서는 굴착된 암반 구조물 주변에서 취성파괴의 가능성이 있는 것으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제17권2호
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• pp.139-151
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• 2007

입체사진측량기법이란 대상면에 대하여 두 장 이상의 스테레오 영상을 취득하고 이 영상을 해석함으로써 대상면에 대한 정보론 추출하는 방법이다. 본 연구에서는 기존의 수작업에 의한 암반절리조사 방법에 대한 대안으로서, 입체사진측량기법을 암반절리조사에 적용하여 절리 정보론 추출하였고 그 결과를 비교, 분석함으로써 암반절리조사에의 적용성을 평가하였다. 검증은 실내 모형 시험을 통한 검증과 실제 암반에 대한 검증을 통하여 수행되었다. 현장 적용시 기선거리비가 해석 결과에 미치는 영향을 평가하기 위한 촬영 및 분석을 수행하였고, 해석 자료의 정확도를 향상시키기 위하여 절리 대상면을 분할 확대 촬영하였다. ShapeMetriX 3D프로그램을 이용한 실내 모형 시험 결과, 3차원 공간 좌표의 실측치를 이용한 결과와 비교하여 경사각 및 경사방향에 대하여 모두 ${\pm}5^{\circ}$ 이내의 편차를 보임을 확인하였다. 또한 영상 취득시 폐색 구간이 발생하지 않도록 촬영한다면, 기선거리비가 해석 결과에 미치는 영향이 크지 않음을 알 수 있었다. 따라서 분할 확대 촬영을 통한 취득 자료의 분석은 효율적인 방법으로 판단된다.