2020년 8월 4일에 베이루트항 저장 창고에 저장되었던 2750 ton의 질산암모늄이 폭발하였다. 이 폭발은 지금까지의 질산암모늄 폭발 중 가장 규모가 큰 것으로 알려졌다. TNT 등가법을 적용하여 2750 ton의 질산암모늄의 폭발 에너지에 상응하는 TNT 등가량을 구한 결과 856 ton으로 나타났다. Kingery-Bulmash 폭발 특성 계산기 툴을 활용하여 폭원으로부터 3600 m 까지의 범위에서 과압과 충격량을 산정하였다. 폭원으로부터 멀어짐에 따라 과압과 충격량은 지수적으로 감소하지만 과압이 더 크게 감소하여 과압이 충격량보다 거리에 따른 영향을 더 크게 받는 것으로 나타났다. 과압과 충격량이 구조물에 미치는 영향을 평가하기 위해서 구조물의 손상 기준을 적용한 결과 구조물의 부분적 붕괴, 심각한 손상, 가벼운 손상이 발생하는 임계거리는 폭원으로부터 각기 약 500, 800, 2200 m로 나타났다. 구조물과 인체의 손상 확률을 평가하기 위해서 프로빗 함수를 적용하였다. 구조물의 붕괴, 구조물의 심각한 손상, 구조물의 가벼운 손상, 창유리의 파손 가능성이 50% 이상이 되는 지점은 각기 약 500, 810, 2200, 3200 m가 되는 것으로 나타났다. 폭원으로부터 200 m 이내 지점에 있는 사람의 경우 폐 손상으로 인해 사망할 확률이 99% 이상인 것으로, 고막 파열이 발생할 확률이 50%인 지점은 약 300 m인 것으로 나타났다. 전신 이동에 따른 두개골 파열과 전신 충격에 의해 사망할 확률이 100%인 지점은 각기 300, 100 m인 것으로 평가되었다.

터널의 대표적인 굴착방식인 TBM 공법과 NATM 공법의 지구온난화 영향도를 비교하기 위해 각 방식에 대한 전과정평가 (Life Cycle Assessment)를 수행하였다. 전과정평가는 제품 제조 전 단계, 제품 제조 단계, 사용 단계, 폐기 단계를 고려하여 탄소배출량의 합산으로 비교해야 마땅하나, TBM (Tunnel Boring Machine)의 제조 및 폐기 데이터에 대한 접근이 제한되어 사용단계에 초점을 맞추어 분석할 수 밖에 없었다. 일반적으로 제품 제조 전 단계 및 제품 제조 단계에서 배출되는 탄소 배출량이 제품수명주기의 전과정에서 배출되는 탄소배출량의 90%를 넘는 경우가 대부분이다. 따라서 사용 단계의 비교만으로는 분석 목표를 달성하기 어렵기 때문에 분석 범위를 확장하였고, 제조 데이터에 접근이 가능한 NATM 공법에 대해서는 제품제조 전 단계 및 제품제조 단계를 포함한 과정에 대한 탄소 배출량을 산출하여 비교해 본 결과, TBM 공법은 사용 단계만 고려했음에도 불구하고 전 과정을 고려한 NATM 공법에 비해 탄소 배출량이 많게 결과값이 산출되었다. 이러한 결과는 향후 터널 시공설계 시 최근 환경영향분야 중 관심이 집중되고 있는 기후 변화 (지구온난화)의 영향도를 고려할 때 NATM 공법이 상대적으로 친환경적이라 볼 수 있을 것이다.

최근 연구시설 및 자원개발 등의 목적으로 지하공간 활용이 증가하고 있으며, 저심도 암반을 넘어 고심도 암반에 대한 개발이 증가하고 있다. 고심도 지하공간 개발은 높은 응력과 높은 온도 조건에서의 암반의 안정성을 고려해야 한다. 고심도의 경우 암반 구조와 불연속면의 상태 등이 안정성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 지진 및 굴착을 위한 암반발파에 의한 지반진동 전파가 지하공동의 응력변화를 발생시켜 암반의 안정성에 영향을 미치게 된다. 발파공학 측면에서 지반진동을 예측하는 방법은 실측 데이터를 바탕으로 통계학적 회귀분석을 통한 경험적 회귀모형과 수치해석적 방법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 단일공 발파에 의한 폭발압력 전파특성과 지반진동 전파특성에 대한 경험적 회귀모형을 획득하기 위하여 실험적 방법을 통해 연구를 수행하였다.

암반발파는 광업, 터널공사, 지하 구조물 구축 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 특히 지하공간의 활용이 증가하면서 암반발파 기술이 더 중요한 역할을 하고 있다. 암반발파 시 발파공에서 발생하는 발파공의 압력은 파쇄도, 발파진동 등에 직접적인 영향을 미치는 변수이며, 폭약의 성능 평가 및 발파 결과 예측에 있어서 가장 중요한 매개변수 중 하나이다. 이와 같은 발파공 압력은 몇몇 연구자들에 의해 연구가 수행된 바가 있지만, 폭약의 종류, 폭약량, 발파조건 등 실험조건으로 인하여 비교가 어려운 실정이다. 본 연구에서는 발파공 압력센서와 관측공 압력센서를 제작하여 단일공 발파 시 발파공과 관측공의 압력을 측정하였다. 실험결과를 바탕으로 발파공 주변 압력 전파특성과 발파진동 전파특성에 대해 고찰하였다.

본 연구에서는 굴착 물량 증대와 발파공해 저감을 위해서 전자뇌관을 이용한 수직방향 더블 데크 공법을 적용하였다. 더블 데크 공법은 상부 데크 발파 후 자유면이 완전히 형성되지 않은 상태에서 하부 데크 발파가 진행되면 발파 효율이 감소할 가능성이 있다. 이와 같은 이유로 더블 데크 공법은 데크 단차에 따라서 발파 효율이 달라진다. 따라서 본 연구에서는 홀 단차의 1~5배를 적용한 4가지 데크 단차를 제안하였고, 발파 후 파쇄도 분석을 통해 발파 효율을 평가하였다. 파쇄도 평가 결과 패턴 4(데크 단차=홀 단차×5)의 파쇄도가 가장 좋았으며, 패턴 3(데크 단차=홀 단차×3) 이상에서 파쇄효율이 큰 폭으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라 수직방향 더블 데크 발파 시 데크 단차는 최소 홀 단차의 3배 이상이 되어야 효율적인 발파 효과를 얻을 수 있다고 분석되었다.