핵변환 후 영구 처분될 가압경수로 및 중수로용 사용후핵연료에 대한 인간 생태계에 대한 영향을, 직접 처분하는 경우와 비교해 보았다 심지층 처분된 용기에 저장된 사용 후 핵연료로부터 유출된 방사성 핵종들이 공학적 방벽을 거쳐 결정질 기반암 내 균열대를 통해 지하수의 흐름을 따라 이동하면서 , 다양한 지질 및 암종을 거쳐 생태 환경으로 도달한다는 핵종 유출 시나리오 중 가장 보수적인 시나리오인 우물 시나리오에 대한 위해도를 평가하여 상대적인 환경친화성을 정량적으로 제시하였다. 현재 국내에 가속기와 미임계형 원자로를 함께 사용하는 핵변환시스템과 임계형 원자로와 같은 핵변환 시스템이 개념적인 수준에서 개발되고 있어, 이 연구를 통해 향후 핵변환시스템 연구에서 요구되는 항목들도 기술적 개선, 경제성 제고, 환경 친화성, 그리고 수용성측면에서 제시하였다.

실린더 컷은 터널 굴착단면의 크기에 관계없이 널리 이용된다. 본 연구에서는 발파당 굴진장을 증대시키기 위하여 종래의 방법과 다른 새로운 방법을 제안하였다. 이 방법의 새로운 패턴은 그림과 같으며, 각 단계별로 상세한 저항선, 공간간격은 별도 그림과 같다. 새로운 실린더 컷 방법과 종래의 방법과의 결과는 다음과 같다. 종래 방법은 굴진장이 천공장의 90-95%인데 비하여 새로운 방법은 대체로 99.5%이다. 비장약량이 1.363kg/㎥에서 1.297로 약 5% 감소되며, 비천공장이 2.393m/㎥에서 2.130으로 약 8% 감소된다. 그밖에 지반진동, 비산, 파쇄암의 크기 등이 종래 방법에 비하여 우수함을 확인하였다.

터널 발파시 발파효율은 암반의 특성에 큰 영향을 받기 때문에 암반 특성을 분석하고 이를 기초로 발파설계를 수행하는 것이 중요하다. 그럼에도 불구하고 현재까지 국내에서의 발파설계는 무결암의 단축압축강도만으로 발파암을 분류한 후 각 발파암의 발파계수를 구하는 방법을 이용하거나 공학적 암반분류법의 하나인 RMR 분류를 이용하여 발파암을 분류하되 객관적 근거가 미약한 경험적인 발파계수를 산정 하는 방식을 통하여 이루어졌다. 본 연구에서는 절리특성을 고려한 발파설계를 위하여 Ashby의 접근법을 활용하였다. 또한 절리조사 결과를 통한 발파암 분류방법과 발파패턴설계를 추가하여 발파설계 전 과정을 수행할 수 있도록 Ashby의 접근법을 응용하였다. 따라서 절리 분포 특성을 고려한 발파암 분류가 가능하고, 절리암반 특성을 고려한 발파설계를 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

절리가 발달한 암반의 거동평가를 위한 해석적 방법은 연속체 모델과 불연속체 모델을 사용하는 방법으로 대별할 수 있으며, 연속체 모델을 사용할 경우에는 유한요소법이나 유한차분법을 이용하는 방법이 주종을 이루고 있다. 불연속체 모델은 개별 블록들의 움직임을 일일이 계산하므로 매우 매력적인 방법이지만 현재의 지반조사 기술수준으로는 지반내의 절리발달사항을 정확히 파악하기가 매우 어려우며, 컴퓨터의 계산용량이 너무 과다해지는 단점이 있다. 따라서, 불연속면을 포함한 암반을 연속체로 가정한 편재절리 모델(ubiquitous joint model)을 이용한 연구가 요구된다. 한편, 터널의 경우는 사면의 경우와는 달리 파괴면의 형상을 사전에 가정하기 어렵기 때문에 한계평형법에 기초한 해석법 등을 적용하여 안전율을 구하기가 곤란하다. 이러한 이유에서 터널을 대상으로 한 수치해석은 안전율을 구하기보다는 안정성을 평가하는 데만 제한적으로 사용되어 왔다. 본 논문에서는 편재절리모델을 이용한 절리암반터널의 거동 평가기법과 수치해석에 의해 터널의 안전율을 구하는 방법을 제시하는 데에 그 목적이 있다. 이를 위해 터널의 안전율 구하는 방법을 강도감소기법에 근거하여 제시하였다.

불연속체 해석을 이용하여 터널 안정성 해석을 수행할 경우 해석 결과는 절리 모델의 선택에 따라 달라진다. 따라서 본 연구에서는 개별요소법을 이용한 불연속체 터널 안정성 해석에 있어 BB 모델 적용시의 해석 결과와 MC 모델 적용시의 해석 결과를 비교하였다. 또한 주어진 응력 조건과 터널 형상에 따른 암반의 변형 거동을 규명하기 위하여 불연속체 해석 결과와 연속체 해석 결과를 비교하였다. 연속체 해석결과와 BB 모델을 사용한 불연속체 해석 결과는 변위 및 응력 분포는 비슷한 양상을 보이는 반면, MC 모델을 사용한 불연속체 해석결과는 이와 다른 양상을 보였다. 또한 MC 모델을 사용하여 불연속체 해석을 실시할 경우 절리의 영향을 명시적으로 고려하였음에도 불구하고 연속체 해석 결과에 비해 변위 및 최소 주응력이 더 작게 발생할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이는 MC 모델이 실제 절리의 변형거동 특성을 현실적으로 모사할 수 없기 때문에 발생되는 결과이며, 특히 절리면의 전단거동에 무관하게 팽창각을 일정한 상수로 취급하는 MC 모델의 특성으로 인한 결과이다.

우리 나라의 양수발전소는 지금까지 단일공동을 굴착하였다. 그러나 양양 양수발전소는 두 개의 대공동 즉, 발전소와 주 변전소로 구성된다. 이 경우 공동 구조물의 안정성, 특히 두 공동사이에 형성되는 암주를 영구적으로 안전하게 유지 할 수 있도록 보장되어야 한다. 본 연구에서는 개별요소법을 이용하여 두 공동과 암주의 구조적 안정성을 평가하였으며, 구성모델로 Barton-Bandis의 절리모델을 이용하였다. 현지 암반의 초기응력, 자연절리면의 거칠기계수 불연속면의 공간적 분포 특성과 같은 중요한 요인들은 현지 조사를 통하여 구하였다. 이외에 두 가지 경우 즉, 무보강과 보강의 경우 지보시스템의 최적화를 분석하였으며, 또한 보강효과를 검토하였다. 연구결과 보강의 경우 수평변위와 절리의 전단변위가 감소되었으며 암주내 이완영역 역시 감소됨을 확인하였다. 두 공동사이에 있는 약 36m 두께의 암주에 적절한 보강조치를 취하여 안정성을 확보할 수 있었다.

홍콩 HMRT(Hongkong Mass Railway Tunnel) 지하철 공사현장에서는 터널굴착시 나타난 고경사절리로 인해 상당한 여굴이 발생하였다. 이에 대한 원인을 규명하기 위하여 각 터널별로 발생한 여굴의 양과 위치 등을 조사하고 이를 입찰설계단계에서 이루어진 시추공조사와 굴착단계에서의 막장검측에 의한 지질조건과 서로 비교, 분석하였다. 터널굴착에서 발생하는 여굴은 막장의 고경사 절리의 분포와 방향에 의해 영향을 받았으며, 암반조건 RQD, Q'와도 밀접한 관계를 가지는 것으로 나타났다. 본 현장의 분석에 따르면 터널설계시 고경사절리의 존재여부 및 분포, 방향성 등을 면밀히 조사하고 해석하여 사전에 여굴의 발생 가능성을 확인하는 것이 필요하다.

암반사면의 안정성은 암반 내에 발달한 불연속면의 방향성과 파괴특성에 지대한 영향을 받는다. 두 조의 연속성이 좋은 절리가 발달한 암반의 거동을 해석하기 위해 FLAC의 FISH 언어로 작성된 편재 절리모델을 사용하여 절리암반사면의 안정성을 평가하였다. 해석 결과는 절리의 간격과 방향성을 달리하면서 수행된 UDEC 해석과 저면 마찰 모델 시험결과와 비교하였다. UDEC 해석과 저면 마찰 모형시험 의해 발생된 파괴면의 형상은 유사하였으며, 이 결과로부터 편재절리모델에 의한 FLAC 해석에서의 파괴면은 두 조의 교차하는 절리를 따라 계단식으로 파괴면이 발생함을 추정할 수 있었다.

절토사면은 토층, 풍화토, 풍화암, 연암, 경암 등의 풍화도가 다른 물질로 구성되어 있어 지반구성 물질에 대한 공학적인 판단이 쉽지 않으며 시공 중 또는 후에 사면의 안정성 문제가 대두되고 있는 실정이다. 사면의 안정성 문제는 과거 30여 년 동안 고속도로의 많은 절토사면에서 경험되어 왔으며 현재에도 계속적으로 사면붕괴 및 복구를 경험하고 있으나 체계적인 관리 및 조사가 이루어지지 않고 있다. 따라서, 본 연구는 절토사면의 체계적인 관리체계의 구축과 효율적인 자료분석을 위하여 사면관리용 데이터베이스 프로그램을 개발하였다. 이들 관리프로그램을 활용한다면 국내에 분포하는 암반의 내적 요인들에 대한 지질 공학적인 특성을 파악할 수 있으며 지역에 따라 분포하는 암석종류, 지질시대 및 지질구조에 따라 붕괴유형 및 발생빈도 등을 분석함으로써 도로 및 주택단지의 개설시 예비적인 사면안정문제를 예견할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 지리정보시스템(GIS)을 이용하여 철도 연변 낙석, 산사태 관련 공간정보를 검색 및 출력 등 관리할 수 있는 정보시스템을 개발하였다. 이를 위해 전국 철도 노선 중 낙석 및 산사태 발생 가능성이 높은 경춘선, 영동선, 중앙선, 태백선, 정선선의 2.5km 혹은 5km 반경 지역에 대해 철도 관련 정보, 각종 지도 관련 정보, 지형분석 정보, 수문기상 정보, 현장 조사된 낙석 관련 정보 등 각종 공간 데이터베이스를 구축하였다. 그리고 구축된 공간 데이터베이스를 관리하는 철도 연변 낙석, 산사태 정보시스템을 개발하였다. 본 정보시스템은 보기환경, 테이블환경, 차트환경, 레이아웃환경, 프로젝트환경 등 5개로 구성되어 있다. 본 정보시스템의 기능은 구축된 공간 데이터베이스를 입력, 검색, 출력 뿐 아니라 자료 변환, 자료 및 범례 편집, 라벨 생성, 화면 확대, 축소, 지도 작성, 그림 편집, 문자 DB 관리, 차트작성, 도움말 등 다양하다. 본 정보시스템은 ArcView의 스크립트 언어인 Avenue를 이용하여 개발되었고 풀다운 메뉴 및 아이콘 방식을 채택하여 사용자가 사용하기 쉽게 개발되었다. 구축된 공간 데이터베이스와 개발된 정보시스템은 낙석 및 산사태 관리 및 분석을 위한 기본 자료 및 도구로 사용될 수 있다.

경험적 암반 분류법과 운동학적 해석을 동시에 통합하여 사용할 수 있다면, 터널의 암반 상태를 분류하고 예측하는데 매우 유용할 것이다. TMR-net 분석 기법은 RMR 시스템의 평가 기준에 기초한 절리 방향 평가 기준을 설정하고, 이를 극 투영망 상의 평점 기준을 가진 활동 범위로 표현한 평사투영 중첩기법이다. 터널의 설계 및 시공 단계에 적용된 TMR-net 분석은 절리 방향의 영향과 관련된 효과적인 결과를 제공할 수 있었다.