• 터널과지하공간
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• 제23권4호
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• pp.297-307
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• 2013

본 연구에서는 시추공히터시험의 실측 결과를 FEM 해석코드인 ABAQUS ver 6.10을 이용하여 열 해석을 수행하였다. 현장시험 전 암석 코아에 대한 실내 실험을 통해 결정된 열, 역학적 암반물성과 실험구간 내 대기특성을 해석 초기조건으로 입력하였다. 현장시험과 열 해석의 결과를 비교했을 때, 히터로부터 0.9 m 이격된 C3 관측공의 온도는 상당히 유사한 패턴과 수치(약 $1.3^{\circ}C$ 차이)를 보였으나, A와 B 관측공의 현장시험 결과와는 최대 $15^{\circ}C{\sim}20^{\circ}C$가량의 큰 차이를 나타냈다. 이러한 결과의 이유를 찾고자 A1과 B1 관측공을 대상으로 over-coring을 실시하였다. 육안으로 시추된 코어를 확인한 결과, 센서의 위치, 개수는 문제가 없었지만, 관측공내 시멘트의 주입 상태가 불량하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권6호
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• pp.283-293
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• 2019

우주공간, 고에너지 플라즈마, 방사선 조사 환경과 같은 극한환경에서의 응용 분야가 증가함에 따라 더 높은 용융점 및 기계적 강도, 열전도도의 향상을 필요로 하는 재료에 대한 수요가 계속적으로 증가하고 있다. 이에 따라 대표적인 내열 소재인 탄소-탄소 복합체의 내산화/내삭마 특성을 개선하기 위하여 초고온 세라믹스를 이용하는 방법에 대하여 리뷰하였다. 초고온 세라믹스를 합성하는 가장 간단한 방법인 CVD 코팅법과 다른 코팅법인 pack cementation, 용사법의 장단점을 서로 비교하였다. 복잡한 형상의 C/C 복합체에 CVD 코팅법을 적용하기 위한 방법으로 열역학 계산 및 CFD 시뮬레이션의 활용 가능성을 제안하였다. 또한 이런 방법을 통하여 제작한 TaC/SiC 이중 층 코팅과 TaC/SiC 다중 층 코팅의 내산화 특성을 비교한 결과, 다중 층 코팅을 적용하였을 때 더 뛰어난 내산화성을 보이는 것을 확인하였다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제48권1호
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• pp.90-100
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• 2011

본 연구에서는 연산 부하가 매우 큰 Bio-FET 시뮬레이션을 위해 낮은 비용으로 대규모 병렬처리 환경 구축이 가능한 최신 그래픽 프로세서(GPU)를 이용해서 선형 방정식 해법을 수행하기 위한 병렬 Bi-CG(Bi-Conjugate Gradient) 방식을 제안한다. 제안하는 병렬 방식에서는 반도체 소자 시뮬레이션, 전산유체역학(CFD), 열전달 시뮬레이션 등을 포함한 다양한 분야에서 많은 연산량이 집중되어 전체 시뮬레이션에 필요한 시간을 증가시키는 포아송(Poisson) 방정식의 해를 병렬 방식으로 구한다. 그 결과, 이 논문의 테스트에서 사용된 FDM 3차원 문제 공간에서 단일 CPU 대비 연산 속도가 최대 30 배 이상 증가했다. 실제 구현은 NVIDIA의 태슬라 아키텍처(Tesla Architecture) 기반 GPU에서 범용 목적으로 병렬 프로그래밍이 가능한 NVIDIA사의 CUDA(Compute Unified Device Architecture) 환경에서 수행되었으며 기존 연구가 주로 32 비트 정밀도(single floating point) 실수 범위에서 수행된 것과는 달리 본 연구는 64 비트 정밀도(double floating point) 실수 범위로 수행되어 Bi-CG 해법의 수렴성을 개선했다. 특히, CUDA는 비교적 코딩이 쉬운 반면, 최적화가 어려운 특성이 있어 본 논문에서는 제안하는 Bi-CG 해법에서의 최적화 방향도 논의한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.476-476
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• 2011

베트남은 자연재해로 인해 매년 평균 750명 이상의 사망자가 발생하고 있으며, 경제적인 피해 또한 한해 GDP의 1.5%에 달하고 있다. 저먼워치(Germanwatch)의 2010년 세계기후위험지수(Global Climate Risk Index, GCRI)의 전 지구적 기후재난에 관한 국가별 순위 조사에서 베트남은 4위에 기록되었다. 베트남의 자연재해는 상당 비중이 풍수해에 집중 되어 전체 재해의 86%를 차지하고 있고, 이는 대부분 해안 지대와 강 유역의 홍수 및 범람에서 비롯된 것이다. 베트남 전체인구의 약 70%가 상습적 홍수와 범람 발생 지역인 해안가에 거주하고 있어 재난에 예방 및 복구 관리에 대한 국가 차원의 방안이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 과거 30년간의 풍수해 관련 재해에 대한 기록상 추이를 통해 공간적으로 재난에 취약한 지역적 분포를 살펴보고, 그 지역의 지리적 특성을 분석하여 재해에 관한 종합적 고찰을 하였다. 벨기에 루뱅대학 부설 재난역학연구센터(Centre for Research on the Epidemiology of Disasters, CRED)의 EM-DAT를 이용하여 과거 기록상의 개괄적인 재해양상에 관한 추이를 살펴본 결과 대부분의 재난은 풍수해에 집중이 되어 있음을 분석하였고, 베트남 풍수해조정기관인 홍수및폭풍조정중앙위원회(Central Committee for Flood and Storm Control, CCFSC)의 최근 30년간 풍수해에 관련된 통계 자료를 정리하여 상습적 재난 피해지역을 지도상에 표시하였다. 이 때 지구지도제작운영위원회(International Steering Committee for Global Mapping, ISCGM)의 D_WGS_1984 Datum을 바탕으로 한 베트남 shape file을 이용하여 풍수해에 따른 인명피해, 경제적 손실, 발생횟수 등에 관한 사항을 일반화 시켜 재난 취약지역을 지리적으로 분석하였다. Thanh hoa, Quang nam, Binh Dinn, Camau성이 풍수해와 관련된 재난에 취약하게 노출되어 있음을 도출하였다. 재난에 상대적으로 취약한 이들 지역에 대한 현재의 재난 관리는 어떻게 이루어지고 있는지에 관해 현재의 풍수해관리 사업단의 조직적 구조와 그 기능 및 역할을 살펴보고, 국제적 원조 사례를 분석하여 상습적으로 재난의 위험 지역에 대한 지속적인 관리와 복구를 어떻게 이루어 나갈 것인지에 대한 방안 및 제언에 관하여 논의하고자 한다. 베트남의 재난 관리에 관한 지리적인 종합 분석은 기존 양상의 재해에 대한 방안을 구축하는 데 대한 제언뿐만 아니라 기후변화와 관련된 재난을 예측하고 관리 방안을 설정하는 데 기초 자료를 제공할 수 있을 것이다.

• 터널과지하공간
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• 제14권1호
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• pp.69-77
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• 2004

암석의 시간 의존 변형거동은 암석의 가장 근본적인 역학적 성질 중의 하나이며, 크립거동의 특성과 메커니즘에 대한 연구는 지하 암반 구조물의 장기적 안정성을 평가하는데 필수적이라 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 국내 화강암을 대상으로 단축압축하중 하에서 크립시험을 실시하였고, 수분과 응력 수준을 달리하여 각각의 조건에 따른 크립 특성을 비교, 분석하였다. 크립시험 결과 화강암은 1차, 2차 및 3차로 확연히 구분된 크립거동을 보였다. 1차 크립거동은 대체로 24시간 내에 종결되었으며, 2차 크립 변형률은 단축압축강도에 대한 재하응력의 비율이 증가함에 따라 증가하였다. 일정 응력하에서 화강암의 최대강도는 시간에 따라 감소하는 경향을 보였다. 완전 포화된 시료는 자연 건조된 시료보다 훨씬 큰 크립 변형량 및 변형률을 보였으며, 포화시료의 파괴강도 및 파괴시간은 급격히 감소하였다. 본 연구의 크립시험 결과를 버거모델(Burger's model) 및 이전 연구자들에 의해 제안된 두 개의 경험적 모델에 적용하여 크립의 유동상수를 구하였다. 세 개의 모델 모두 화강암의 크립거동을 잘 나타내었으나, 그 중 버거모델이 실험결과와 가장 잘 일치하였다. 각각의 모델에서 결정된 유동상수들은 함수량과 응력 수준에 영향을 받았다. 또한 본 실험결과에 기초하여 자연건조 및 완전 포화된 화강암 시료에 대하여 응력 수준과 시간의존변형의 경험적 관계식을 유도하였다.

• 터널과지하공간
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• 제14권3호
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• pp.215-228
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• 2004

지하암반의 변형은 단층, 절리 등의 불연속면을 따라 발생하므로 불연속면의 역학적 특성과 공간적인 분포형태는 구조물의 안정성에 근 영향을 미친다. 한편 연약암반에 높은 응력이 작용하는 경우에는 불연속면뿐만 아니라 무결암에서의 변형이 구조물의 안정성에 영향을 줄 수 있다. 이 연구에서는 암반구조물의 안정성 해석을 위하여 무결암과 절리, 그리고 록볼트를 점소성(visco-plastic) 재료로 가정하고, 연속체 개념을 적용하여 유변학적 모델(Rheological model)에 기초한 2차원 점소성 유한요소 프로그램을 개발하였다. 무결암 모델, 절리암반 모델, 록볼트로 보강된 절리암반 모델의 분석을 통하여 개발된 프로그램을 검증하였고, 각각의 모델에서 무결암의 해석 조건(탄성/점소성)에 따른 변위의 차이를 알아보았다. 연약암반에 높은 응력이 작용할 때, 무결암을 탄성으로 해석한 경우보다 점소성으로 해석한 경우에서 지하구조물의 변위가 더 크게 나타났다. 따라서 연약암반 내 지하구조물의 안정성 해석을 위해서는 절리와 록볼트 뿐만 아니라 무결암에 대해서도 점소성 모델을 적용하는 것이 바람직한 것으로 판단되었다.

• 터널과지하공간
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• 제19권2호
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• pp.146-157
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• 2009

이 연구는 경상남도 함안군 일대에 분포하는 백악기 이암에 대하여 동결-융해 시험을 수행하고 동결-융해 반복 횟수의 증가에 따른 암석의 물리 역학적 특성변화를 고찰하였다. 동결-융해의 한 사이클은 24시간이며 진공 챔버에서 2시간 동안 포화시킨 시료를 $-16{\pm}1^{\circ}C$로 8시간 동결하고 상온에서 14시간 동안 융해하였다. 총 55 사이클의 동결-융해 시험 중에 물리적인 특성을 측정한 결과 비중, P파 속도는 지속적으로 감소하였으며 흡수율, 공극률은 지속적으로 증가하였다. 시험 전 풍화를 많이 받은 암석일수록 동결-융해에 따른 물성의 변화가 크며 풍화에 취약한 것으로 나타났다. 슬랩 시편에서 취득한 미세균열 트레이스의 크기 및 면적밀도는 30사이클 이후부터 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 이는 30사이클 이후 급격히 감소하는 P파 속도의 특성과도 부합하며 암석 내부에 미세균열이 급격히 발현 확장하고 특히 층리면의 결합력이 약화되는 암석 풍화에 기인한 것으로 사료된다. 미세균열의 밀집도와 크기를 동시에 고려할 수 있는 박스 프랙탈 차원($D_B$)은 미세균열 트레이스의 변동성을 효과적으로 반영하며 중 장기적인 풍화 예측을 위한 새로운 풍화지수로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 터널과지하공간
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• 제23권6호
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• pp.493-505
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• 2013

본 수치해석논문에서는 절리와 단층대를 포함한 지열저류층에 수리자극을 가할 시 수반되는 유도지진과 단층대의 변형을 개별요소법을 사용하여 모델링하였다. 수채해석기법은 2차원 입자유동코드를 기반으로 하며 수리역학적 상호작용기법과 미소파괴음의 모멘트텐서 역산알고리즘이 결합되었다. 수치해석의 주요결과로는 시공간적으로 변하는 유도지진의 분포와 규모 그리고 단층대의 변형(파괴 및 전단변위)과 주입유체압력의 시공간적 분포와의 상관관계이다. 첫 번째 수치해석으로부터 절리가 분포하는 지열저류층에서의 수리자극에 의한 유도지진의 분포는 주입유체의 점성에 상당한 영향을 받는 것으로 나타났다. 주입유체의 점성이 낮은 경우 (1 cP), 유도지진의 발생범위가 큰 것으로 나타났으며, 주입 후 발생하는 유도지진의 개수와 규모 또한 높게 나타났다. 단층대가 존재하는 지열저류층의 수리자극 모델링의 결과, 주입정의 위치가 단층대와 가까운 경우 작은 주입수 압력분포(<0.1 MPa)로도 단층대의 파괴와 전단변형을 일으킬 수 있는 것으로 나타났다. 본 논문에서 소개한 수치해석기법은 수리자극을 통한 지열저류층 개발 시 유도지진의 분포와 규모를 실제 유체주입작업전에 예측할 수 있게 함으로써 지열에너지개발 분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 터널과지하공간
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• 제29권6호
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• pp.379-393
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• 2019

경제적인 TBM 시공을 위해서는 현장 조건에 맞는 최적의 TBM 선정과 함께, 선정된 TBM의 굴착 성능을 예측하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 개별요소법 (Discrete Element Method, DEM) 기법에 근거한 입자 역학 전용 해석 상용 소프트웨어를 사용하여 경사각에 따른 토압식 쉴드TBM의 버럭 배토 장비인 스크루 컨베이어의 각도에 따른 성능을 종합적으로 평가하였다. 굴착 토사를 모사하기 위해 점성 특성을 갖는 입자들을 사용하였으며, 스크루 컨베이어의 경사각에 따른 성능을 평가하기 위해 11가지 스크루 컨베이어 모델을 적용하였다. 해석에는 네 가지 스크루 컨베이어 회전 속도 조건이 적용되었으며 스크루 컨베이어의 성능을 평가하기 위한 지표로 토크, 소요 동력 이외에도 배토를 위해 추가로 소요되는 작업량 및 단위 시간당 배토량을 선정하였다. 마지막으로 평가된 네 가지 성능 지표를 종합하여 주어진 해석 조건에서의 최적의 스크루 컨베이어 경사각을 선정하였으며, 이는 실제 TBM 현장에서 많이 사용되는 스크루 컨베이어 경사인 20.0°~30.0° 범위와도 부합하는 것으로 파악되었다.

• 터널과지하공간
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• 제29권6호
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• pp.407-424
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• 2019

지하 채굴공동의 충전은 채굴공동의 붕괴에 의한 지반침하의 근본적인 원인을 제거하여 광산지역의 장기적인 안정성을 확보할 수 있는 방법으로 알려져 있다. 이러한 채굴공동의 효율적인 충전을 위해서는 계측을 함께 수행하여 충전효과와 채움재의 역학적인 특성을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 국내 지하광산의 안정성 유지를 위하여 광산채움재의 충전에 대한 기술수준을 검토하고, 광산채움재의 실시간 계측시스템을 구축하였다. 국내외 충전 및 계측사례를 조사하여 기술수준을 검토하고, 이를 기반으로 국내 지하광산에 적합한 계측기기와 항목을 산정하였으며, 효율적인 계측기기의 운영을 위하여 실시간 모니터링 프로그램을 개발하였다. 또한, 실시간 계측시스템의 현장적용성을 검토하기 위하여 광산채움재를 충전하고 계측을 수행하는 실물모형시험을 진행하였으며, 실물모형시험으로부터 계측된 결과를 분석하고, 국외의 충전 및 계측사례와 비교하였다. 이로 인해 본 연구에서 수행된 실물모형시험의 적합성을 확인하였으며, 실시간 계측시스템의 현장적용성이 확보된 것으로 판단하였다.