• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권6호
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• pp.599-614
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• 2014

TBM으로 시공되는 터널은 기계에 의해 전단면 굴착(full face tunnelling)이 이루어지므로, 굴착면에 접근하는 것이 매우 제한적이다. 이러한 한계를 극복하고 TBM 터널에서 굴착면 전방의 지반상태를 정확히 예측할 수 있는 기술은 매우 드물다. 본 연구는 TBM에서 전기비저항을 사용하여 굴착면 전방의 이상지반을 예측할 수 있는 TBM 비저항 예측(TRP)시스템을 개발하고, TBM 현장에서의 적용성과 예측 정확성을 검증하기 위해 EPB 쉴드 TBM으로 시공 중인 지하철 터널에서 현장 실험을 수행하였다. TBM 비저항 예측 시스템은 전극을 사용하여 지반의 전기비저항을 측정하고, 이를 바탕으로 역해석을 수행하여, 이상지반의 위치와 두께 및 전기적 특성을 예측한다. 전극이 부착된 강관을 유압으로 굴착면에 압입하여, 전극이 지반과 완전히 접촉하도록 장치를 제작하였다. 또한, 전극이 챔버 내부를 관통하여 나아가도록 하는 동시에 토사유출을 방지하도록 설계하여 현장에서의 전방예측을 가능하게 하였다. 1차 실험 결과, 굴착면 근접 지반과 굴착면 전방 지반의 전기비저항 및 유전율이 동일하게 나타나 이상지반이 존재하지 않음을 예측하였다. 2차 실험 결과, 굴착면 전방 약 1 m 지점부터 상대적으로 낮은 유전율 비를 가지는 이상지반 구간이 약 5 m 길이로 존재함을 예측하였다. 이는 각각 지표에서 물리탐사 또는 시추를 통해 조사된 지반상태 및 TBM 굴착 중 예측 구간에서 반출되었던 버력을 관찰한 기록과 잘 일치하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제21권4호
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• pp.459-465
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• 2012

부재 교차 결합부 조건에 따른 초기강성은 고정 조건인 경우와 비교하여 반고정 조건인 경우 33% 작게 나타났으나 부재 교차 결합부 특성에 의하여 재하지점과 3m 떨어진 지점에서는 9% 크게 나타났다. 즉, 고정 조건인 경우 구조물 전체로 하중이 분산되어 재하지점과 떨어진 지점에서는 상대적으로 반고정 조건 구조물의 강성이 높게 나타났다. 기초 조건에 따른 초기 강성은 강관 삽입 기초의 경우에는 고정기초 조건과 비교하여 31% 크게 나타났으며, 휨강성은 20% 높게 나타났다. 인터페이스 요소(beam interface element, BIE) 및 지반요소(3-D solid element)를 사용하여 재하시험 결과를 기반으로 각종 계수를 산정하고 시험조건과 동일하게 수치모델링하여 유한요소해석을 수행한 결과 실험결과와 유사한 구조거동을 나타냈다. 그러나 극한하중 조건에서는 비선형 특성의 발현 등에 의하여 다소 상이한 결과 값을 보였다. 이상의 결과로부터 플라스틱 필름 온실의 설계 및 구조성능 평가에서 절점 및 지점 조건에 대한 임의 또는 과다한 이상화는 구조물의 성능 평가에 적지 않은 영향을 줄 수 있음을 알 수 있었다. 한편 플라스틱 필름 온실은 세장한 부재로 구성된 유연한 철골 구조물이므로 구조성능 산정에 있어서 좌굴과 함께 대변형 및 지반의 비선형 특성 등을 충분히 고려해야 할 것으로 판단된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.480-488
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• 2016

최근 철도주변의 개발이 확산되고 있는 가운데 비개착공법을 이용하여 철도노반하부를 횡단하는 구조물을 시공하는 경우가 불가피하게 증가하고 있다. 그러나 기존선 하부를 횡단하는 구조물을 시공하는 경우 구조물 주변의 지반응력이완에 대하여 설계 시 검토는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 비개착공법 시공 시 구조물 주변지반의 응력이완에 대하여 실내토조실험을 통하여 지반의 응력이완 범위를 규명하였고, 지중경사계를 이용한 현장계측을 통하여 지반의 수평변위를 계측하였으며, 수치해석을 통하여 응력이완영역 및 선로지지강성을 분석하였다. 실내토조실험 결과 Rankine의 수평토압 영역과 유사한 파괴면이 생성되었으며, 지중경사계를 이용한 현장계측 결과, 강관의 압입 시기를 기준으로 급격하게 변위가 발생하였으며, 또한 수치해석 결과 해석된 수평토압이 Rankine의 수평토압에 가깝게 나타났으며, 비개착 구조물 주변 지반의 수직응력이 약 40% 감소함에 따라 노반지지강성이 크게 저하됨을 알 수 있었다. 이는 열차의 주행안정성 영향을 미쳐 탈선의 위험이 증가하므로 향후 기존선 하부를 통과하는 지하구조물 시공 시 구조물 주변의 보강이 반드시 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.21-32
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• 2020

세계적으로 대규모 인프라 구조 건설 시장이 확대됨에 따라 극한지 및 극서지와 같은 극한 환경에서의 토목 구조물 시공이 계획 혹은 시공 중에 있다. 이에 따라 구조물의 지지력 확보를 위한 말뚝 기초의 시공이 필수적이나 극한지 및 극서지의 지반 변형 가능성으로 인해 말뚝 기초의 안정성 및 기능 상실이 우려된다. 따라서 본 연구에서는 새로운 형식의 말뚝 기초를 개발함으로써 지반 변형에 대응하고자 하며, 극한지 및 극서지에서 발생 가능한 지반 변형을 크게 융기 및 침하로 구분하였다. 지반 변형 대응형 말뚝은 강관 말뚝 내부에 수축 및 팽창이 가능한 실린더가 삽입된 형태로 융기 및 침하 과정에서 실린더의 거동에 따른 말뚝 영향을 수치해석적으로 분석하였다. 수치해석 결과 지반 융기는 말뚝의 과도한 인장응력을 발생시켰으며, 실린더의 팽창 조건은 말뚝에 작용하는 인장 응력을 분담해 주어 전체적으로 말뚝에 작용하는 축 응력을 감소시켰다. 지반 침하는 부주면 마찰력 발생에 따른 말뚝의 압축응력을 증가시켜 주었는데, 실린더는 중립점 이하에 위치하여 수축 거동 시 최적의 효율을 보여주었다. 하지만 지반 변형 대응형 말뚝 시공 시 수축 및 팽창량은 상부 구조체의 허용 변위 범위를 준수하여야 하며, 설계 시 이에 따른 고려가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권5호
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• pp.59-63
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• 2011

전단탄성계수와 감쇠비와 같은 동적지반계수는 반복하중과 동적하중을 받는 지반구조물 설계에서 중요한 요소이다. 선형 한계변형률 내에서 미소변형률에 관한 전단탄성계수와 감쇠비는 변형률과 관계없이 일정하다. 전단탄성계수는 최대전단탄성계수로 감쇠비는 최소 감쇠비로 고려하였다. 동적변형특성 범주내의 최대선형탄성계수에 관련된 많은 시험들이 수행됨과 동시에 간극비, 과압밀비, 구속압, 지질이력, PI 그리고 하중주기수에 관련된 많은 인자들이 동적지반특성에 영향을 미친다. 그러나 그라우팅에 의해 향상된 지반동적특성에 관한 연구는 지하연속벽시공, 심층혼합처리공법, 강관다단그라우팅과 같이 미비한 실정이다. 본 논문에서는 그라우팅에 의해 향상된 동적지반특성을 연구하기 위하여 함수비(20%, 25%, 30%), 그라우트 주입율(5%, 10%, 15%),양생기간(7일, 28일)을 변화시키면서 공진주시험을 실시하였다. 그 결과, 밀크 그라우트의 주입율과 재령, 함수비에 따라 동적계수인 전단탄성계수와 감쇠비가 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.1-10
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• 2021

본 연구에서는 해상(수상) 교량기초 시공 시 석션압으로 간편하게 설치될 수 있는 원형관 공법을 개발하고자, 실내 모형실험을 통하여 저수심 모래지반에 원형관 관입 시 설치 석션압을 평가하였다. 포화된 사질토의 반복실험을 위해 3개의 진동발생기를 활용한 진동다짐 토조 시스템을 구축하였고, 지반강도 확인을 위하여 소형 콘관입 장비를 활용하였다. 진동다짐 토조 시스템은 내부의 모래지반에 반복적으로 진동을 가하여 효율적으로 균질한 모래지반을 확보할 수 있었다. 다양한 지름과 두께를 가지는 원형관 모형체를 제작하고, 다양한 수심조건에 대하여 석션관입 실험을 수행하였다. 실험을 통한 석션압 분석결과 원형관의 관입깊이가 커짐에 따라 석션압은 커지고 지름이 클수록 원형관을 관입시키는데 필요한 석션압은 작아지는 것을 확인하였다. 특히, 수위가 낮을수록 석션관입을 위해 원형관 내부에서 끌어 올려야 하는 수두가 커지는 반면, 높아진 수두에 의한 물의 무게는 원형관의 전체 자중을 증가시켜 관입에 필요한 석션압은 작아짐을 알 수 있었다. 따라서, 저수심 조건에서 석션압을 이용하여 원형관을 설치할 경우 수심의 영향을 고려하여 설계 석션압을 결정해야 할 것으로 판단된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제20권1호
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• pp.26-36
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• 2017

지구온난화를 방지하기 위해 대량의 $CO_2$를 감축 시킬 수 있는 해양 CCS(Carbon dioxide Capture and Storage) 실증 및 상용화를 국내에서 준비 중이다. 해양 CCS 사업은 해양내 심부 퇴적층을 대상으로 대규모 $CO_2$를 수송, 주입, 저장하는 기술로써, 누출 등의 사고 발생 시 인명, 환경, 재산 등에 큰 피해를 야기할 잠재적 가능성을 가지고 있다. 따라서 해양 CCS 사업 안전성을 확보하기 위해서는 생애주기에 걸쳐서 유 가스 생산 해양플랜트에 준하는 엄격한 HSE(Health, Safety and Environment) 관리 방안이 요구된다. 하지만 국내에는 CCS 사업에 적용 가능한 HSE 법 또는 규정이 없을 뿐만 아니라 관련 연구도 미비한 상황이다. 이에 본 연구에서는 국외 해양플랜트 관련 HSE 관리 방법론, 해양 CCS HSE 관리 가이드라인 및 국외 사례를 분석하고, 이를 통하여 국내에서 해양 CCS를 추진시 HSE 관리 프레임워크 구축에 필요한 요구사항을 도출하였다. 이를 위해 본 연구에서는 먼저 범용적으로 활용되는 위험 관리방법론인 ISO 31000에 대한 분석을 수행하였다. 또한 해양플랜트 HSE 관리체계를 체계적으로 구축 운영 중인 노르웨이와 영국의 해양 CCS HSE 관리가이드라인 및 적용사례를 각각 분석하였다. 이를토대로 국내에서 해양 CCS 사업 추진시 HSE 관리 프레임워크 구축을 위해 우선적으로 수행해야할 사항으로 HSE Philosophy의 작성의 필요성을 피력하였고 생애주기 단계에 따른 HSE 관리 프로세스를 제안하였다. 본 논문에서 제안한 HSE 관리 프레임워크를 통해 국내 해양 CCS 실증 사업 추진시 기획 설계 단계부터 HSE 관리를 한다면 보다 안전하고 체계적인 사업을 이행할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권3호
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• pp.25-46
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• 1998

본 논문은 낙동강 유역의 사질토 지반에 매입되어 수평 하중을 받는 모형 강관 말뚝의 수평 거동의 결과를 관찰하였다. 본 연구의 목적은 말뚝의 수평 거동에 대한 말뚝의 근입길이, 지반 상대밀도, 하중 재하속도, 말뚝두부의 구속조건, 그리고 지반내의 이질층의 영향에 관하여 실험적인 연구를 수행하고 이러한 영향들을 정량화 할 수 있는 실험결과를 얻었다. 또한, 수치해석 (p-y method. modifiled Vlasov method, Characteristic Load Method:CLM) 결과들과 비교 되었다. 본 연구에서 Vlasov 해석법에 기초한 new parameter는 깊이에 비례하는 지반반력 (KhD=nhizn)에 대하여 적용할 수 있도록 개발하였다. p-V해석 모델은 비선형 거동이며, 수평하중을 받는 깊은 기초의 설계에 유효한 방법이다. Characteristic load method (CLM)이라 불 리는 새로운 방법은 P-V해석법 보다 간편하며, p-V해석법에 의한 결과와 잘 일치하고 있다. CLM방법은 무차훤 변수들의 관계들로부터 수평 하중을 받는 말뚝들의 비선형 거동을 특성화 하기 위하여 차원 해석을 이용하고 있다. p-y해석법과 수정 Vlasov방법에 이용하는 지반반력 계수와 극한 지반반력들은 직접 전단시험 결과들을 역 해석하여 구하였다. 직접전단 시험에 의한 지반반력 계수와 극한 지반반력들의 수평거동 예측에 이용하기 위한 수정계수들은 각각 0.014~0.05, 0.2~0.4로 나타났다. p-y analysis. modified Vlasov method (new ${\gamma}$ parameter), CLM에 의한 수치해석 결과들은 상대밀도가 증가할수록 실험결과들과 잘 일치하는 것으로 나타났다. 또한 y/D=0.2 이하에서 CLM 방법의 적용성이 입증되었다.