• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.151-163
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• 2006

대단면 터널에서 시공되는 사전보강공법에 의한 보강영역의 보강효과를 수치해석적으로 모델링하기 위한 다양한 방법이 제시되고 있지만 실무자들은 공학적인 방법보다는 경험적인 방법과 문헌을 참고하여 설계를 수행하고 있다. 따라서 본 연구에서는 상용 프로그램에서 직접적으로 적용할 수 있는 사전보강 영역의 물성치 결정에 있어서 거시적 접근법의 개념을 기반으로 미시적 접근법을 적용한 등가 물성치를 결정하는 기법을 제시하고 3차원 수치해석을 통한 실제모델 해석결과와 다른 여러 미시적 접근법들과의 비교 분석을 수행하여 타당한 보강영역 물성치 결정기법을 제시하였다. 해석 결과 구근과 강관의 병렬연결 강성이 원지반과 직렬로 연결되는 사전보강영역의 직병렬 강성 시스템과, 구근과 강관의 직렬 강성 시스템이 실해와 가장 근사한 변위를 예측하였으나 후자의 경우 그 모델링 과정이 복잡하므로 본 연구에서는 간편법으로써 직병렬 강성 시스템을 제안한다. 직병렬 강성 시스템은 천단변위에 대해 풍화암 지반에서는 약간 안전측으로, 내공변위와 지표면 변위에 대해서는 정밀모델의 결과와 거의 동일하게 거동하는 것으로 분석되었으며 풍화토와 풍화암 지반에서 동일한 변위 경향성을 나타낸다. 본 연구에서 제시된 사전보강영역의 직병렬 강성 시스템은 실제모델로 대표되는 보강지반의 거동 메카니즘을 효과적으로 나타내는 것으로 분석된다.

• 터널과지하공간
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• 제31권5호
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• pp.309-332
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• 2021

고준위방사성폐기물 심층처분장 내 천연방벽은 방사성핵종의 누출을 방지 및 지연할 수 있는 수리학적 특성을 갖춰야 한다. 결정질 암반의 경우 불연속면에 의해 수리학적 성능이 결정되기 때문에, 불연속면의 수리-역학적 복합거동에 대한 자세한 모사가 필요하다. 불연속체 기반 해석기법은 불연속면의 생성, 전파, 변형, 미끄러짐과 같은 복잡한 거동을 구현할 수 있어 결정질 암반 모사에 적합하다. 본 연구에서는 불연속면에서의 수리-역학 복합거동에 초점을 맞추어, UDEC, 3DEC, PFC, DDA, FRACOD, TOUGH-UDEC과 같은 상용화된 불연속체 기반 수리-역학 복합거동 해석기법을 조사하였다. 블록 기반 불연속체 해석기법의 경우 주로 불연속면 상에서 진행되는 유체 유동을 바탕으로 수리-역학 복합거동을 해석하였고, 그중 일부는 다른 수리학적 해석기법과의 결합을 통하여 모델 전체에 대한 수리-역학적 복합거동을 제공하였다. 입자 기반 불연속체 해석기법의 경우에는 입자 사이로 흐르는 유체를 반영하여 불연속체 모델 전체에 해당하는 수리-역학적 복합거동 모사가 가능하다. 현재까지 상용화된 불연속체 기반 복합거동 해석기법은 2차원 해석만 제공하거나, 수리학적 해석 성능이 떨어지고, 불연속면에서의 유체 유동만 고려되거나, 자세한 수리학적 해석을 지원하지 않는 등의 한계점이 있어 고준위방사성폐기물 심층처분시스템의 정확한 수리-역학 모델링에는 적합하지 않을 수 있다. 본 기술보고에서 검토한 다양한 해석기법들의 장단점을 참고하여 향후 처분시스템을 정확하고 자세하게 모사할 수 있는 불연속체 기반 수리-역학 복합거동 해석기법의 개발이 필요하다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권5호
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• pp.445-458
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• 2014

터널 시공 중 측정된 계측 데이터는 굴진면 전방에 분포하는 지반과 터널 거동을 예측하는데 있어 중요한 요소이다. 그러나 현장에서 측정된 계측 데이터의 변동성을 객관적으로 분석할 수 있는 관리 기준이 명확하게 설정되어 있지 않다. 본 연구에서는 응용 통계 관리기법의 일종인 x-MR 관리도기법을 이용하여 시공 중 붕괴 또는 구조물 균열 등을 발생시키는 현장의 계측 데이터를 분석하고 분석기법의 적용성을 검토하였다. x-MR 관리도를 통해 관리 한계선을 설정하여 분석한 결과, 붕괴 발생 전 약 5~13m 이전에 이상 거동에 대한 예측이 가능하였으며, 시간에 따른 변위의 분석 결과, 최소 1일 전에 예측이 가능하였다. 또한, x-MR 관리도 작성시 이동 범위(k)는 5~10으로 설정하는 것이 이상 거동 예측에 적절한 것으로 판단된다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제5권2호
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• pp.84-92
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• 2002

이 연구에서는 최근에 개발되어 적용성에 대한 시험이 진행되고 있는 $1\;kHz\~1\;MHz$ 주파수대역의 수평 자기쌍극자를 송신원으로 하여 전기장과 자기장을 측정하는 탐사법의 모델링 알고리듬을 개발하고자 하였다. 이를 위해 공간주파수 영역에서 수평 자기쌍극자를 송신원으로 하는 이차장 Maxwell 방정식을 구성하고 유한요소법을 이용하여 2.5차원 모델링 알고리듬을 구현하였다. 또한, 검증된 층서구조 반응결과와 비교하여 그 정확도를 검증하였다. 개발된 알고리듬을 이용하여 균질 반무한공간 내에 전도성 및 비전도성 고립이상체가 존재하는 2차원 모형에 대한 전기장, 자기장과 임피던스를 계산하였다. 계산된 전기장, 자기장과 임피던스의 거동에 대한 고찰 결과 고립이상체와 같이 2차원 구조에서 전기장과 임피던스가 자기장에 비해 이상체의 탐지에 효과적임을 보였다. 특히, 전기장을 자기장으로 나눈 값인 임피던스는 전기장의 공간 분해능을 가지면서 보다 안정된 결과를 보여 주었다. 따라서 자기장만을 측정하는 기존의 전자탐사법에 비해 전기장과 자기장을 모두 측정하는 탐사법이 천부에 존재하는 이상체의 탐지에 보다 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2000년도 암반공학문제의 수치해석(Numerical Analysis in Rock Engineering Problems)
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• pp.105-115
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• 2000

방사성 폐기물지하처분이나 열수 및 축열 에너지저장, 지열에너지 개발 등과 같은 대규모 지하공간 프로젝트들이 대두됨에 따라 역학, 수리 및 열적 거동을 동시에 고려한 연구가 필요하게 되었다. 열-수리-역학 상호작용 해석은 열로 교란되고 지하수로 포화된 암반내의 거동을 열 수리, 역학 3가지 지배방정식의 결합을 통해 구현하는 상당히 복잡한 수치 해석 기법 중의 하나이다. 본 연구에서는 기존의 Biot의 압밀이론에 기초한 수식화들을 이용하여 연속체 암반의 열-수리-역학적 상호작용을 모사할 수 있는 유한요소 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램의 검증을 위해 등온과 비등온 조건하의 일차원 압밀모델에 대한 해석을 실시하여 해석해와 비교하였다. 이타원 압밀에 대한 변수해석을 통하여 포아송비나 수리적 이방성과 같은 인자들이 매체 거동에 미치는 영향을 조사하였다. 앞으로 본 프로그램에 개별체 절리 모델을 통합시켜 보다 일반적인 불연속 암반의 상호작용 거동 해석에 이용할 수 있을 것이다.

• 한국가스학회지
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• 제13권6호
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• pp.9-14
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• 2009

본 연구에서는 LNG 저장탱크의 단열재 공간에 설치된 코너프로텍션에 작용하는 응력 및 변형거동 특성을 FEM으로 해석하였다. 제시된 코너프로텍션은 기존의 멤브레인식 LNG 저장탱크의 강도안 전성과 LNG 누출안전성을 증대시킬 수 있다. LNG 저장탱크 시스템에 작용하는 응력과 변위 거동량을 단열재 상자, 멤브레인 내부탱크, PC 외부탱크에 대하여 해석하였다. 유한요소법으로 계산한 해석결과에 의하면, 내부탱크와 외부탱크 사이에 코너프로텍션을 설치한 새로운 LNG 멤브레인 저장탱크의 응력과 변형 거동량은 기존의 LNG 저장탱크에 비하여 현저하게 줄어드는 경향을 보여주고 있다. 이러한 현상은 LNG 저장탱크 시스템의 강도 안전성이 코너프로텍션을 설치함에 따라서 강성도가 증가하기 때문인 것으로 설명될 수 있다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제16권5호통권72호
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• pp.683-694
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• 2004

본 논문에서는 접합부의 비선형을 고려한 공간 강뼈대 구조물의 고등해석과 최적설계를 수행하였다. 고등해석은 접합부의 비선형, 기하학적 비선형 및 재료적 비선형을 고려한다. 접합부의 비선형은 Kishi와 Chen이 제안한 3가지 매개변수를 가지는 파워모델을 사용하여 고려하였다. 기하학적 비선형은 안정함수를 사용하여 고려하였으며, 재료적 비선형은 CRC 접선 탄성계수와 포물선 함수를 사용함으로서 고려하였다. 최적화 기법으로는 Choi와 Kim이 제안한 직접탐색법을 사용하였다. 직접탐색법은 LRFD의 상관방정식으로 계산된 값중에서 최대값을 가지는 부재의 크기를 단계별로 증가시키는 방법이다. 목적함수는 구조물의 중량을 사용하였으며, 제약조건식은 구조시스템의 하중-저항능력, 처짐, 층간 수평변위 및 연성요구 조건을 고려하였다. 제안된 방법에 의한 설계결과를 LRFD방법과 비교하였다.

• 터널과지하공간
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• 제20권5호
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• pp.318-324
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• 2010

발파나 지진과 같은 충격하중에 의한 재료의 동적특성이 최근 들어 지상 및 지하구조물의 설계에 주목받고 있다. 측정장비의 발달에 힘입어 수백 ${\mu}$-sec에서 파괴가 진행되는 동안에 발생하는 응력과 변형률의 완전한 이력곡선을 얻을 수 있다. SHPB는 암석의 동적거동을 연구하는데 보편적이며 믿을만한 실험장치로 인식되고 있으며, 이 장치에 의한 동적 압축이나 인장강도시험은 조만간 표준시험법으로 제정될 예정이다. 본 보고서는 종래의 사각형 입사파의 단점을 없애기 위하여 사인형태의 응력파를 생성할 수 있는 특별한 모양의 충격자를 고안한 논문을 소개한 것이다. 이 논문은 사인형태의 입사파에 대한 장점을 설명하고 또한 동하중에 대한 암석의 크기효과를 설명하고 있다.

• 지질공학
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• 제15권3호
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• pp.257-268
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• 2005

일반적으로 현지 암반은 강도의 변화가 심 한 다양한 불연속면들을 포함하여 불균질하고 불연속성 을 나타낸다. 절리, 단층, 균열, 층리와 같은 불연속면들은 암반의 강도와 변형특성을 좌우하는 중요한 요인이다. 결과적으로, 지하공동의 안정성은 무결암의 역학적 특성뿐만 아니 라, 공동의 기하학적 형상과 관련하여 불연속면들의 공간적 분포와 역학적 특성에 크게 영 향을 받는다. 따라서 지하심부의 응력 조건에서의 공동설계를 위해서는 불연속 암반의 거동에 대한 정확한 이해가 필수적이다. 암반역 학 분야의 발전에 의하여 등방성 암반에서 의지 하공동 설계를 위한 기준이 제시되고 있으나, 불연속성 암반의 변형 거동은 불명확성 이 여전히 존재한다. 본 연구에서는 연속체절 리모델을 적용하여 불연속성 암반내의 지하공동 주변의 소성영역의 크기, 응력분포 및 변형거동에 대하여 매개변수의 변화에 따른 영향을 고찰하였다. Mohr-Coulomb 파괴 이론에 의한 탄소성 유한차분법을 적용하였으며, 비조합 유동법칙과 완전소성 물질거 동을 가정하였다.

• 터널과지하공간
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• 제11권3호
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• pp.279-288
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• 2001

절리가 발달한 암반의 거동평가를 위한 해석적 방법은 연속체 모델과 불연속체 모델을 사용하는 방법으로 대별할 수 있으며, 연속체 모델을 사용할 경우에는 유한요소법이나 유한차분법을 이용하는 방법이 주로 사용되고 있다. 불연속체 모델은 개별 블록들의 움직임을 일일이 계산하므로 매우 매력적인 방법이지만 현재의 지반조사 기술수준으로는 지반내의 발달된 절리를 개별적으로 정확히 파악하기가 매우 어려우며, 컴퓨터의 계산용량이 너무 과다해지는 단점이 있다. 더욱이 2조 이상의 주절리군을 갖는 절리암반의 경우, 개별 블록의 거동을 모델링하는 것은 불가능하다. 따라서, 불연속편을 포함한 암반을 연속체로 가정한 편재절리 모델(ubiquitous joint model)을 이용한 연구가 요구된다. 터널의 경우에는 사면의 경우와는 달리 파괴면의 형상을 사전에 가정하기 어렵기 때문에 한계평형법에 기초한 해석법등을 적용하여 안전율을 구하기가 곤란하다. 이러한 이유에서 터널을 대상으로 한 수치해석은 안전율을 구하기보다는 안정성을 평가하는 데만 제한적으로 사용되어 왔다. 본 논문에서는 2조의 절리군을 고려할 수 있는 편재절리모델을 이용하여 절리암반터널의 거동이 평가되었고, 수치해석에 의해 터널의 안전율을 구하는 방법이 제시되었다. 이를 위해, 강도감소기법이 사용되었다.