• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.261-275
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• 2020

쉴드 TBM 공법을 사용해 단층파쇄대에 소단면 공동구 터널을 굴착 시 과다한 내공변위 및 붕락 발생 가능성이 높다. 단층파쇄대로 인한 트러블 및 공기증가로 인한 공사비 손실을 최소화하기 위해 적절한 지반보강이 요구된다. 본 연구에서는 단층파쇄대의 폭, 단층점토의 존재여부, 토피고 지하수위를 매개변수로 하여 MIDAS GTS NX (Ver. 280)을 이용한 수치해석을 통해 최적보강영역을 제시하고 주변지반 거동을 알아보았다. 그 결과 단층점토가 없는 경우 최대 0.5D 만큼 지반보강 적용 시 내공변위 및 지표침하 기준을 만족하였으며, 높은 투수계수로 인해 0.5D의 차수보강 적용이 필요하다고 판단된다. 단층점토가 존재할 때 내공변위 및 지표침하는 최소 0.5D에서 최대 터널 상부 단층파쇄대 전체에 지반보강 적용 시 안정성확보가 가능하였으며, 단층점토로 인해 지하수 유출량이 기준치 이내로 발생하여 차수보강이 불필요하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권3호
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• pp.277-291
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• 2020

쉴드 TBM은 기존 재래식 터널(Drill and Blast)에 비하여 터널을 굴착하는 지반 및 선형조건에서 적용범위가 넓은 공법으로 대단면, 대심도, 초연약지반에서의 터널링 공법으로 중요성이 부각되고 있으며, 현재 13.3 m의 대구경 slurry 쉴드 TBM이 한강 하부 통과를 위한 시공을 준비하고 있다. 쉴드 TBM은 이수압식과 토압식 쉴드 TBM으로 구분되고, 각각의 특성에 따라 시공 중 관리 항목이 달라진다. 본 논문에서는 연약지반에 주로 시공되는 이수압식 쉴드 TBM을 대상으로 장비형식, 발생기원, 적용 사례 및 트러블 사례를 분석하였다. 또한, 적정 챔버압, 장비 전방으로의 이수 분출(또는 누수)가능성을 토피고 조건에 따라 2D 및 3D 모형실험 실시하였다. 이를 토대로 연약지반 조건에서 이수압식 쉴드 TBM 시공 시 적정 굴진면 토압과 챔버압 예측을 위한 기초 및 참고자료 제공 그리고 토피고 조건에 따른 이수분출 위험 높이를 제안하여 이수분출로 인한 안정성 및 환경요인 저하원인을 최소화하기 위한 방안을 제안하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.267-278
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• 2019

터널의 안정적인 시공을 위해 터널 굴진 도중 터널 전방의 이상영역을 확인할 수 있는 다양한 방법의 터널전방예측 기법들이 사용되고 있다. 터널전방예측 방법 중 하나인 2전극 전기비저항 탐사(Pole-Pole array)는 터널직경 5배 이내의 함수대, 연약대 등을 확인하기 위해 자주 사용되고 있다. 2전극 전기비저항 탐사 시 가장 중요한 것 중 하나는 원지반의 전기비저항값을 유추하는 것이며, 원지반의 전기비저항은 1) 지반과 전극의 접촉면적을 계산하고, 2) 그와 동일한 표면적을 가지는 반구형으로 가정하는 과정을 거쳐 얻어진다. 이러한 가정은 지반과 전극이 접촉하는 면적이 적고 충분한 거리가 떨어져야 한다. 하지만 전극의 크기, 형태 및 전극사이의 거리에 따라 실제 측정되는 저항이 달라지므로 이에 대한 정확한 평가가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 전기비저항 탐사에서 주로 사용되는 원기둥형 전극의 크기와 전극사이의 거리에 따른 영향에 관한 이론식을 유도하고, 실험 연구를 통해 검증하였다. 이를 바탕으로 원기둥형 전극의 관입깊이가 반지름에 비해 큰 경우, 등가 반구형 전극의 가정을 사용하면 에러가 증가하므로 적용 시 주의해야 함을 확인하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.1049-1060
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• 2018

토압식(Earth Pressure Balanced, EPB) 쉴드 TBM 굴착에서 첨가제 사용을 통해 막장 안정과 배토효율을 증대시키며, 토사지반에의 적용범위를 확대시킬 수 있다. 첨가제로 배합된 굴착토사는 배합 전과 그 거동을 달리하는데, 일반적으로 워커빌리티를 평가하여 비교할 수 있다. 본 연구에서는 국내 화강풍화토와 첨가제를 배합한 후 슬럼프 시험을 통해 워커빌리티를 평가하고, 적절한 배합비를 도출하고자 하였는바, 매 경우마다 슬럼프 시험을 실시하는 것이 많은 노력을 요하므로 실내 혹은 현장에서 슬럼프 시험보다 간편한 시험법이 필요하다고 판단되어 대체 실험으로서 낙하 콘 시험을 고안하였다. 같은 시료에 대하여 슬럼프 시험에 의한 슬럼프 치와 낙하 콘 시험에서의 콘 관입깊이와의 상관관계를 구한 결과 매우 상관성이 높음을 알 수 있었다. 따라서 국내에 편재해있는 화강풍화토에 대한 쏘일 컨디셔닝의 평가에 핵심인 슬럼프 치 대신 낙하 콘 시험을 이용할 수 있는 관계식을 제안하였다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제48권4호
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• pp.74-93
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• 2015

한국의 고고학적 물리탐사는 1995년 일본 나라문화재연구소에서 활용 중인 물리탐사를 참고로 국내에 도입되었다. 도입 당시 한국에서는 건축, 토목분야에서 물리탐사가 활성화되어 있었지만 고고학에 접목시켜 탐사를 하는 전문가는 없었다. 이에 국립문화재연구소는 고고 물리탐사를 도입하기 시작하여 오늘날에 이르게 되었고, 그간 한국과 일본은 탐사 전문가 교류를 통해 공동 탐사 등을 진행하고 탐사방법의 개선과 탐사 결과의 신뢰성을 높여 왔다. 고고학적 물리탐사 방법에서 가장 많이 활용된 방법은 GPR 탐사법이다. 이는 투과 깊이는 낮지만 해상도가 뛰어나 발굴 착수 전에 활용성이 좋다. 하지만 GPR 탐사의 레이더 투과 깊이가 얕아 대형 고분 등에서 한계성이 있다. 한국과 일본의 물리탐사 전문가 교류 등을 통해 보다 깊은 곳까지 지하구조를 연구할 수 있도록 전기비저항 분석프로그램을 활용하여 고분탐사에 적용할 수 있었다. 이에 나주 복암리 고분을 비롯한 다수의 고분에서 GPR 탐사의 한계를 극복한 좋은 결과를 얻을 수 있었고 특히, 탐사 결과와 발굴조사 결과를 비교하여 고분 내의 매장 주체부 등의 위치를 확인하였다. 향후 한국과 일본은 다양한 공동연구 등을 통하여 탐사와 고고학과의 융복합 연구를 수행하고 고고 과학 분야의 새로운 네트워크를 형성하여야 할 것이다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.391-401
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• 2019

연구목적: 본 연구는 도로함몰 예방을 위하여 공동탐사시 확인된 공동 중 포장층의 재포장 공사 등에 의한 공동관련 위치 및 이력 정보를 알 수 없게 되어 누구라도 정보를 정확하게 파악할 수 있도록 할 수 있는 RFID(Radio Frequency Identification) 시스템의 현장 적용성을 검토하는 것이다. 연구방법: RFID 시스템에 의한 공동 인식거리, 인식 여부와 인식율, 태그 성능과 태그 종류, 리더기 간섭, 통신, 지하 매설물 영향, 중복 인식 등에 대하여 현장 적용성을 위한 기초실험을 수행하였다. 연구결과: 태그와 리더기 인식 심도, 태그 정보 입력 및 리더기 인식 여부 결과, 기초 실험에 적용된 전자태그칩과 리더기는 도로 공동이 위치한 현장 환경에서 효과적으로 적용성이 있는 것으로 판단된다. 결론: 포장도로관리스템의 현장 적용을 위한 RFID 태그에 공동위치를 포함하여 공동에 관한 확인 일자, 공동의 규모, 발생원인, 주변 지하매설물 등의 여러 가지 제반 정보를 저장하여 전산화 및 모바일 활용도 가능한 시스템으로 공동관리 효과를 극대화 할 수 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.177-188
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• 2019

횡류식 환기 시스템이 설치된 터널에서 급, 배기구 포트 개구면적의 최적화는 외부로부터 터널 내에 급기되는 신선공기의 분배를 균일하게 하고 터널 내 오염물질을 효율적으로 배출하여 터널 이용자에게 안전하고 쾌적한 터널 환경을 제공하기 위한 것이다. 이를 위하여 횡류 환기방식이 적용된 대심도 복층터널 내부에 균일한 급기 또는 배기풍량을 얻기 위해서 급, 배기구 포트 면적계산 및 최적화하기 위한 프로그램이 개발되었다. 개발된 포트 면적 계산 및 최적화 프로그램의 신뢰성 확보를 위해 현재 운영 중인 반횡류 환기방식을 적용하고 있는 터널의 덕트 내 풍속을 측정하였다. 또한 동일한 터널에 대한 3차원 수치해석을 수행하였고 CFD 결과를 측정된 값과 비교하였다. 분석결과, 프로그램이 예측한 값과 현장측정결과의 오차율은 약 6.72%를 보이고 있으며, 3차원 수치해석 결과와의 오차율은 약 4.86%로 나타났다. 두 결과 모두 10% 이내의 오차율을 보이고 있으므로, 이 포트 개구면적 최적화 프로그램을 사용해서 횡류식 터널의 급기 및 배기 포트의 최적화 설계가 가능할 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.566-572
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• 2021

본 논문에서는 도시환경과 모래가 많은 토양 아래에 구 형태의 빈 공간이 있을 경우를 가정하고, 해당 목표물의 고유 pole과 고유 공진주파수를 활용하여 목표물을 식별 및 위치를 추정하는 방안을 제시하였으며 가능성을 분석하였다. EM(Electromagnetic) 시뮬레이터를 활용하여 다양한 형태와 크기를 가진 완전도체(PEC: Perfect Electric Conductor)들을 모델링하였고, 이를 통해 획득한 EM 산란응답에 Cauchy 방법을 적용하여 물체의 고유 특성에 해당하는 고유 pole을 축적하여 pole 라이브러리를 생성하였다. 생성된 pole 라이브러리는 목표물에서 추출한 고유 pole과의 비교를 통해 목표물을 식별할 수 있는 가능성을 제공해 준다. 도시환경과 모래가 많은 토양 아래에 구 형태의 빈 공간이 있음을 가정하고 EM 시뮬레이션 모델링을 통해 얻은 전자파 산란 데이터로부터 관심 목표물의 응답을 추출하였으며, 시간영역에서 임펄스 응답의 시간 지연을 이용하여 목표물의 위치를 추정할 수 있었다. 또한 MP(Matrix Pencil) 방법을 적용하여 목표물의 고유 pole을 추출하였다. 최종적으로 계산된 고유 pole과 고유 공진주파수를 pole 라이브러리와 비교하여 탐지된 목표물을 구 형태의 빈 공간(직경 0.2m)으로 추정할 수 있었으며, 계산된 목표물의 위치(깊이)는 약 84 ~ 93%의 정확도를 보였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.45-56
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• 2021

지하공간의 활용이 활성화됨에 따라 지중구조물의 설치를 위해 깊은 굴착이 이루어지고 있으며, 굴착지반의 변형을 최소화하기 위해 흙막이벽체가 많이 활용되고 있다. 특히 도심지에서의 깊은 굴착이 진행함에 따라 벽체에 인접한 구조물의 피해가 발생하지 않도록 벽체 변형을 최소화하기 위한 방법들이 강구되어 왔으며, 이들 방법 중 하나가 버팀 선행하중 공법이다. 이 공법은 벽체의 버팀에 주동적으로 하중을 가해 벽체 변형을 억제하는 방법으로, 최근까지 이 공법에 관한 연구가 진행되어 왔다. 그러나 관련된 연구가 활발히 진행되었음에도 불구하고, 현재까지 선행하중에 대한 명확한 관리기준이 마련되어 있지 않다. 또한 굴착 깊이가 깊거나 배면지반의 상태에 따라 버팀의 작용력이 증가할 수 있으므로, 버팀에 가할 수 있는 선행하중의 크기가 감소할 수 있다. 그럼에도 불구하고 기존 연구결과에서 제안하고 있는 선행하중의 크기(작용하중의 50%이상)를 버팀에 일률적으로 적용하고 있다. 본 연구에서는 벽체의 배면지반조건에 따른 H-빔 버팀보의 선행하중 적용범위를 평가하고자 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 해석결과, 연약한 지반조건이고 깊은 심도 굴착이 진행하는 경우 토압과 선행하중에 의한 버팀구조의 안정성에 문제가 발생할 가능성이 매우 큰 것으로 나타났다. 그리고 선행하중의 적용범위는 버팀 작용하중의 5%~70%인 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.167-181
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• 2021

터널굴착의 경제성 확보 및 굴착 시 발생하는 진동저감을 위해 워터젯 시스템을 활용한 새로운 형태의 암반 굴착공법이 개발되고 있다. 워터젯 절삭을 이용한 효율적인 암반 굴착을 위해서는 워터젯 절삭폭의 중첩과정이 필수적이다. 본 연구는 초고압 연마재 워터젯 시스템을 이용하여 절삭폭 중첩도 및 이격거리에 따른 화강암 시편 절삭실험을 수행하였다. 실험결과를 바탕으로 중첩도 단계에 따른 화강암 절삭성능을 분석하였다. 그리고 형상인자를 절삭깊이, 절삭폭, 그리고 절삭부피로 분류하여 중첩 절삭 후 단면의 형상을 분석하였다. 절삭폭 중첩도가 58% 이하가 되면 중첩이 충분하지 않아 연속적인 암반제거가 불가능하였다. 반면 절삭폭 중첩도 67% 이상에서는 과절삭 현상이 확인되었다. 한편 부분중첩(25~75%) 조건에서는 기존 워터젯 절삭에 비해 효율적인 부피제거가 가능한 것으로 분석되었다. 해당 연구는 워터젯을 활용한 암반 굴착 시 최적 중첩도를 결정하기 위한 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.