• 한국지반공학회논문집
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• 제38권11호
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• pp.149-161
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• 2022

본 연구의 목적은 철도제방의 액상화 피해와 관련된 연구결과로부터 철도제방의 액상화에 따른 피해도 평가지표를 선정하고, 동적수치해석으로부터 선정된 지표와 제방 마루침하량과의 상관관계를 확인하고, 이러한 상관관계를 이용하여 철도제방의 액상화 피해도 평가기법을 개발하는 것이다. 액상화로 인한 철도제방의 피해사례 및 피해유형을 분석하고, 다른 구조물의 액상화 피해평가법을 참고하여, 제방높이(H), 비액상화층두께(H₁), 액상화가능지수(LPI)를 철도제방의 액상화 피해도 평가지표로 선정하였다. 본 연구에서 철도제방에 대한 동적유효응력해석을 위한 기초지반의 액상화 구성모델은 PM4-Sand model을 적용하였다. 해당 구성모델은 철도제방에 대하여 수행된 기존의 동적원심모형실험 결과와의 비교로부터 모델의 실효성이 우선 검증되었다. 국내 호남고속철도 제방 549개소 기초지반 자료 중 액상화 발생이 가능한 9개 부지를 선정하고, 선정 부지 철도제방 단면에 대해 2가지 크기 수준의 2가지 지진파, 즉, 총 4개의 지진파를 입력하중으로 하는 동적수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과로부터 선정된 평가지표들과 제방 마루침하량과의 상관성을 확인하였고, 이러한 상관성을 이용하여 작성한 도표를 이용하여 철도제방의 액상화 피해도를 간편하게 평가할 수 있는 방법을 제안하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.146-152
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• 2018

건설분야에서는 구조적 안정성과 더불어 생활수준과 의식수준의 향상으로 미관에 대한 새로운 요구가 증대되고 있다. 한편 보크사이트로(Bauxite)부터 수산화알루미늄 추출공정에서 발생되는 레드머드 슬러지는 $Fe_2O_3$를 약 20% 함유하고 있어 자연스런 천연 황토색을 나타내며 건설산업분야에 활용 가능성이 높다. 본 논문에서는 산업부산물인 함수율 50%의 레드머드 슬러지를 액상으로 제조하여, 제조된 액상화 레드머드를 시멘트 모르타르에 첨가하여 액상화 레드머드의 첨가량에 따른 시멘트 모르타르의 강도 및 색차를 검토하였다. 그 결과 액상화 레드머드 첨가량이 증가할수록 압축강도는 증가하였으며 액상화 레드머드를 첨가한 시멘트 모르타르는의 색채는 모든 시험체에서 YR계열의 범위에 분포하는 것으로 나타나며 액상화 레드머드 첨가량이 증가할수록 색채는 뚜렷해지는 경향을 나타내었다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권5호
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• pp.205-218
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• 1998

사질토로 구성된 지반은 점토로 구성된 지반에 비해 배수 및 강도면에서 우수하다는 장점이 있다. 하지만 느슨한 사질토 지반의 경우 지진하중과 같은 급속하중이 가해지면 전단력을 상실하고 유체와 같은 거동을 하는 액상화가 발생할 가능성이 있다. 따라서 본 연구에서는 사질토의 액상화현상을 재료의 역학적 거동특성의 관점에서 접근하는 연구를 수행하였다. 재료의 역학적 거동특성에 기초한 개념으로써 소산에너지 개념에 기초를 하고 있는 에너지법과 토폐의 연화응답(softening response)에 대한 구성방정식을 기초로 하는 교란상태개념(disturbed state concept , DSC)을 이용한 방법을 액상화에 대한 해석에 적용하였다. 주문진 표준사를 대상으로 수행한 다양한 상대밀도에 대한 진동삼축시험결과를 해석에 적용하였다. 주문진 표준사를 대상으로 한 진동삼축시험결과는 다른 조건이 동일한 경우 상대밀도가 증가함에 따라 액상화 발생에 요구되는 반복하중의 재하회수가 증가하였다. DSC법을 통한 액상화평가 결과, 상대밀도가 증가함에 따라 액상화발생에 요구되는 시료의 교란 또는 증가하였고 소성변형률은 감소하는 결과를 보였다. 이는 시료의 상대밀도가 증가함에 따라 시료는 보다 견고한 상태에 있으며 그로 인해 액상화에 요구되는 시료의 교란도가 보다 크며 소성변형도 감소되는 것으로 판단된다. 에너지법에 의한 액상화평가 결과, 반복하중의 재하시 시료내부 미세구조의 변화에 기인하는 소산에너지는 과잉간극수압과 일정한 함수관계가 있는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 에너지법에 의한 액상화 발생시기를 시료내부의 소산에너지의 변화가 가장 급격한 시기로 제안하였으며, 이를 통한 해석결과는 시험결과와 비교해 볼 때 타당성있는 결과를 보여주었다. DSC법에 소개된 액상화발생시기의 판정방법과 본 연구에서 제시한 에너지법에 의한 액상화발생 시기의 판정방법을 시험결과를 통해 검증한 결과 신뢰할 말한 결과를 보여주고 있으며. 이를 통해 포화사질토에 대한 합리적인 액상화판정의 수행이 가능하다고 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권8호
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• pp.147-158
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• 2004

국내 액상화 상세평가에 관한 시방내용을 살펴보면, 지진을 정현하중으로 고려한 등가전단응력개념에 기초하여 전단응력을 달리한 3회 이상의 액상화 발생 실내진동시험을 수행하고 이를 토대로 액상화 저항응력비 곡선을 도시하여 지진규모별로 적용할 것을 명시하고 있다. 즉, 현행 액상화 상세평가에서는 실내진동시험결과인 응력, 변형률, 과잉간극수압, 유효응력, 응력 경괴의 변화 등의 다양한 결과들을 효과적으로 이용하지 못하고 최대전단응력과 액상화 발생시 진동재하횟수라는 단순한 시험결과만을 이용하여 액상화 평가를 수행한다. 본 연구에서는 현행 액상화 상세평가에서의 단순한 시험결과의 이용을 탈피하여 응력, 변형률, 그리고, 과잉간극수압 시간이력들과 응력-변형률 상관관계 및 유효응력경로 등의 다양한 실내진동시험 결과를 토대로 액상화 발생메카니즘을 포함한 지반의 동적저항상태를 분석하였다. 특히, 과잉간극수압의 영향을 고려한 동적 유효응력경로가 지반의 동적거동을 효과적으로 구분하여 나타낼 수 있는 점을 발견하고 이를 토대로 지반의 동적상태를 점진적 응력감소, 급진적 응력감소, 그리고 액상화 후 극한상태의 3단계로 구분하였다. 또한, 액상화 현상이 실제적으로 점진적 응력감소에서 급진적 응력감소로 전환되는 시점에서 대변형을 동반하여 발생한다는 사실을 발견하고 이를 액상화 상태전환시점으로 정의하였으며 이러한 액상화상태전환시점이 압축제하 또는 인장재제하로 하중방향이 바뀌는 시점에서 발생하는 점을 반영하여 1/4주기별 시험결과분석에 기초하여 저항특성을 나타내었다. 그리고, 본 연구를 통해 제안된 액상화 저항특성에 대한 타당성 검토를 위해 과잉간극수압으로 인해 발생하는 지반재료 내부에서 소산되는 에너지 개념과 기제안된 교란상태개념에 기초한 액상화 저항특성과 비교하였다. 연구결과, 제안된 누적 소성 전단변형률은 액상화 발생의 원인이 되는 과잉간 극수압의 영향을 합리적으로 표현하고 있을 뿐만 아니라 진동하중으로부터 소산되는 재료 내부의 에너지 변화를 신뢰성 높게 표현하고 있는 것으로 나타났다. 특히, 제안된 지반의 한계 저항특성의 경우, 기제안된 교란도 함$.$수에 기초한 수치해석방법보다 정확하게 대변형의 영향을 포함하지 않고 한계상태를 표현하고 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권10호
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• pp.57-71
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• 2020

본 연구에서는 2017년 11월 15일 포항지진 시 액상화 위험도가 높았던 5개소의 부지에 대해 액상화 가능성을 재분석하였다. 액상화 지진 하중은 포항 지진파를 지반예측운동방정식(Ground motion prediction equation, GMPE)로 산정한 응답스펙트럼에 보정한 결과를 입력 지진파로 사용하였다. 지반의 액상화 저항력은 현장 시험 중 표준관입시험(Standard Penetration Test, SPT)과 콘관입시험(Cone penetration test, CPT)을 통해 결정되었다. 한편, 액상화 발생 가능성은 지반 액상화 지수(LPI)를 통해 정량화되었으며 이를 기존 연구 결과와 비교하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.10-17
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• 2020

최근 경상북도 포항에서 일어난 강도 5.4 규모의 지진 영향으로 인하여 국내에서도 액상화 현상이 처음으로 발견되었다. 이와 같이 액상화 현상이 발생하면 물과 모래의 일부가 지면 위로 분출하여 공간이 생기게 되므로 지반의 침하, 건물 붕괴, 싱크홀 발생 등의 다양한 위험 상황으로 이어지게 된다. 최근 국내에서도 이와 같은 위험 요인인 액상화 가능지역을 사전에 파악하고자 액상화 위험지도 제작의 필요성이 커지고 있는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 액상화 위험지도 제작을 위해 국토교통부 국토지반정보 통합 DB센터에서 구축한 시추정보를 활용하였으며, 시추정보 데이터베이스 추출 기능과 시추정보를 바탕으로 한 기초데이터 모델링과 3차원 분석 기능을 구현하기 위한 모듈을 개발하였다. 본 연구를 통하여 국토지반정보 통합DB의 효과적인 연동기술을 확보하였으며, 지반 저항치, 액상화 위험지도 등 액상화 위험도 분석을 위한 단계별 3차원 정보 생성이 가능해졌다. 향후, 본 연구에서 개발한 기술을 통해 3차원 액상화 정보 구축을 위한 기반 마련과 액상화 대응체계 구축을 위한 종합적인 의사결정 지원기술로 유용하게 활용할 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.101-112
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• 2002

본 연구에서는 진동하중을 받는 지반의 교란정도차이를 통해 액상화 거동을 규명하는 교란상태개념에 기초하여 제안된 액상화 평가법의 타당성을 비교실험을 통하여 검증하였다. 제안된 평가법의 타당성 검토를 위해, 실내진동시험을 토대로 소산에너지 개념에 기초한 해석결과와 비교하였다. 또한, 불규칙한 지진의 시간이력 전부를 고려하는 제안된 평가법의 특성을 분석하기 위하여 임의의 해석대상지반에 대해 2가지 형태의 실지진 시간이력을 입력한 지진 응답해석을 토대로 액상화 평가를 수행하였으며 이용된 액상화 평가법은 Seed의 경험적 평가방법(Seed등, 1971)을 국내 실정에 부합되도록 수정보완한 방법(김수일 등, 2000)으로 우리나라 해양수산부 주관으로 편찬된 $\ulcorner$항만 및 어항시설의 내진설계 표준서$\lrcorner$에 인용된 방법이다. 액상화 저항특성에 관한 타당성 검토결과, 제안된 평가법과 소산에너지 개념에 기초한 해석결과가 과잉간극수압의 누적으로 발생되는 액상화 현상을 신뢰성 높게 표현하고 있는 것으로 나타났다. 또한, 액상화 평가예를 통해 제안된 평가법에서의 지진력 고려에 대한 특성을 분석한 결과, 제안된 평가법에서는 실지진 시간이력에 대한 지진응답해석을 통해 최대가속도, 탁월주파수, 진동형태, 지속시간 등으로 표현되는 지진특성을 합리적으로 고려되고 있는 반면, 지진에 의한 등가전단음력 산정시 등가의 최대값을 이용하는 액상화 상세예측의 경우, 지진응답해석의 지반 내 지진증폭현상을 단순히 최대가속도만으로 표현함으로써 불규칙한 가속도가 연속재하되는 지진특성을 충분히 반영하지 못하는 것으로 나타났다. 연구결과, 제안된 평가법은 실내진동시험의 수행 및 실지진 시간이력 전부에 대한 고려를 포함하고 있으므로 이를 기초로 한 액상화 평가가 신뢰성이 높다고 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.133-143
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• 2018

액상화는 지진이후 동반되는 2차 피해로서 국내의 경우 현대적 지진 관측이 실시된 이후에는 액상화 현상이 거의 보고되지 않았다. 그러나 최근 한반도 남동부에 위치한 양산단층 인근에서 2016년 9월 12일 규모 5.8의 경주지진과 2017년 11월 15일 규모 5.4의 포항 지진이 발생하였고, 포항 지진 당시 최초로 액상화 현상이 발생하여 한반도 또한 액상화의 안전지대가 아닌 것으로 나타났다. 본 연구에서는 낙동강과 인접해 있으며 양산단층이 통과하는 김해시의 액상화 위험성을 예측하기 위하여 김해시 지역의 표준관입시험(274공) 결과를 바탕으로 각 행정구역과 양산단층과의 거리 산정, 지진규모 5.0, 6.5에 따른 최대지반가속도 값을 도출, 액상화 가능지수 산출, 지리정보체계를 이용한 크리깅의 순차적 연산을 통하여 액상화로 인한 시설물 피해 평가를 실시하였다. 그 결과, 지진 규모 5.0 적용 시 김해시 액상화 발생 지역과 시설물 피해는 미미한 것으로 나타났으나 지진 규모 6.5 적용 시 낙동강 일대에 근접한 행정구역에 액상화 현상이 넓게 분포하였고, 시설물 피해도 상대적으로 크게 발생하는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권8호
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• pp.37-49
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• 2018

지진에 의해 액상화 현상이 발생하면 지반의 침하 혹은 측방유동으로 지중 및 상부 구조물의 손상을 유발하기 때문에 이를 사전에 예측 대비하는 것이 매우 중요하다. 2017년 11월 15일에 발생한 $M_L=5.4$의 포항지진은 국내지진 관측이래 액상화 피해사례가 처음으로 접수되었으며 연구자들이 이에 대한 분석을 수행 중이다. 2018년 춘계 한국지진공학회에서 발표된 포항지역의 액상화 위험지도의 경우 지반조사 결과만을 활용하여 LPI(Liquefaction Potential Index)를 계산하고 대상지역의 피해를 추정하였다. 이때 보고된 결과에 따르면 포항지역이 전반적으로 액상화에 취약하며 상대적으로 위험해 보이는 지역은 실제 피해가 발생했던 지역과 유사하였다. 하지만 액상화 위험도는 실제 발생한 피해보다 과대 예측하였기에 액상화 피해수준 범위에 문제점이 제기되었다. 따라서 본 연구에서는 액상화 현상이 관측된 구간에서 1차원 지반응답해석을 수행하여 액상화 발생가능성을 분석하였다. 그 결과 지반분류에 따른 평가로부터 얻어진 LPI는 액상화 위험지도를 작성 시에 과대예측 할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.1-10
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• 2022

본 연구에서는 액상화 평가를 위해 적용 가능한 UBC3D-PLM을 활용하고자 상대밀도를 이용한 모델 변수 평가방법을 제안하였다. 또한, 가속도와 간극수압이 측정되고 있는 액상화 발생 지역의 사례에 대한 동적 유효응력해석 즉, 액상화 해석을 수행하여 실측 및 기존 Finn 해석결과와 비교 분석하였다. 본 연구를 통해 제안한 방법은 관련 모델에서 요구하는 필요 변수를 쉽게 평가할 수 있고, 액상화가 발생된 지역에서의 간극수압 거동을 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 연구대상 지역의 경우 실측과 해석 모두 지진 가속도가 최대값에 도달한 후, 일정 시간이 경과한 시점에서 액상화가 발생하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 적용한 UBC3D-PLM의 경우 실측과 유사한 과잉간극수압 거동을 예측하였고, 실측과 동일하게 액상화 발생여부를 평가하였다. 특히, 모래층에서의 과잉간극수압이 더 크게 발생하였지만, 실제는 실트층에서 액상화가 발생한 현상을 정확하게 구현하였다. 제안 모델 변수 평가방법과 UBC3D-PLM을 적용한 유한요소해석이 실제와 유사하게 액상화 발생 영역을 평가함으로써 향후 내진 설계 및 보강 시 액상화 보강 영역 선정에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.