• 한국지반공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.99-112
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• 1999

국내에서 계측된 92개의 측압계수를 이용하여 심도에 따른 측압계수의 경향을 분석하고 Hoek & Brown이 정의한 측압계수의 범위와 비교하였다. 국내의 측압계수는 1이상이 84%로 대부분의 경우 수평응력이 연직응력보다 크게 나타났다. 지반의 침식. 퇴적 및 암반 풍화. 횡압력에 의한 측압계수의 변화를 분석하기 위해 탄소성 이론을 적용하고 그 결과를 유한요소해석과 비교하였다. 측압계수는 지표 침식과 횡압력이 크고 암질이 양호할수록 증가하였고 퇴적의 경우에 감소하였다. 본 연구를 통하여 여러 지질작용이 측압계수에 미치는 영향을 파악할 수 있었고, 특히 지하공동의 굴착 심도인 천부 암반에서의 측압계수 변화를 파악할 수 있었다. 다층 역전파 학습 알고리즘을 적용한 인공신경망을 이용하여 측압계수 예측 전문가 시스템을 개발하였다. 학습률, 모멘텀 상수 그리고 은닉층 노드수를 고려하여 실측치와 상관계수 0.996 이상의 매우 높은 추론율을 보이는 모델을 선정하였다 학습에서 제외한 9개 계측자료로 이 모델을 검증한 결과, 추론오차의 평균은 20%였으며 상관계수도 0.95 이상으로 측압계수를 예측하는데 있어 높은 신뢰성을 보였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제6권2호
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• pp.69-81
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• 2001

매질에서 불혼합성인 물과 가스의 동시거동 해석을 위해서는 모세관압, 포화도, 상대투과계수의 구성관계가 선결되어야 한다. 그러나 모세관력이 무시될 수 있는 흐름에서는 점성마찰력이 흐름을 지배하게 되고 포화도와 상대투과계수의 구성관계가 상대적으로 중요하게 된다. 본 연구에서는 압력에 따른 점성의 변화와 포화도에 따른 상대투과계수의 변화를 절리간극의 크기별로 고려할 수 있는 2차원 유한차분 수치모형을 개발하였다. 수치모형에 이용할 상대투과계수 특성식은 일곱가지의 간극크기별 평판모형실험으로부터 구하였다. 실험으로부터 도출된 포화도와 상대투과계수 관계곡선은 기존의 경험식으로는 표현되기 어려웠으며, 따라서 새로운 경험식으로 로지스틱 방정식을 제시하였다. 이 방정식은 간극의 크기가 포함된 매개변수를 사용하였기 때문에 임의의 절리 간극크기의 적용이 가능한 형태이다. 수치모형의 검증을 위해서 상대투과계수 특성식을 수치모형에 적용하여 가스의 이동을 해석한 후, 모형실험 결과와 비교하였다. 수치모형의 현장적용성을 검토하기 위하여 지하 LPG 저장공동에 인접한 단일절리에 적용한 결과, 지하수와 프로판가스의 동시거동을 적절히 모사할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제28권3호
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• pp.258-276
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• 2018

정확하고 정량적인 현지 암반 수리특성 정보들은 고수압 조건 굴착 공동 주변의 수리 지질학적 거동에 대한 신뢰성 있는 평가에 필요한 핵심 인자들 중의 하나이다. 상부의 해수가 무한 수원으로 작용하는 해저지반 내 터널이나 암반 구조물 설계에서 계획 구조물의 규모와 작용 수압이 커질수록 수리특성 정보의 중요성은 크게 증가된다. 본 연구에서는 기존 수압시험 시스템의 부적절한 구성이나 부정확한 자료 획득과 관련된 제반 문제점들의 개선을 통해 고수압 해저지반에 최적화된 일체형 메인 프레임과 30 bar 급 완전방수구조 공내측정장치를 독자적으로 개발하였다. 수리특성 조사 시스템을 구성하는 개별 시험장치들을 단일 프레임에 통합함으로써 협소하고 위험요소가 많은 해상 시추용 플랫폼에서도 안전하고 효율적으로 시험을 수행할 수가 있게 되었다. 또한 유압유 이중 조절장치를 고안하여 공내 순 주입압력 기준 $2.0kgf/cm^2$ 이하 간격으로 정밀한 단계적 가압과 압력 유지가 가능하도록 하였다. 개발 장치들의 시스템 성능과 작동 안정성을 실증적으로 확인하기 위해 연구 시험공 2개소에서 현장 적용성 시험을 완료하였으며 제주 현무암 분포 지역 내 시험공 1개소에서 대표요소체적 규모 수리특성 시험을 성공적으로 수행하였다. 본 논문에서는 개발 장치들의 주요 특성들과 다양한 실내 및 현장 성능시험에서 획득된 주요 결과들을 간단히 소개하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.235-253
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• 2018

지하관거 균열로 인한 지하수의 흐름은 주변 지반의 토사유실을 야기하여 관거 인접 지반에서의 공동발생, 나아가 지반함몰(싱크홀) 원인이 된다. 본 연구는 관거의 균열을 모사하는 모형시험을 통해 비점착성 지반에 위치한 지중 비압력 관거의 균열로부터 비롯되는 지반함몰 메커니즘과 이로 인한 파괴모드를 조사하였다. 토사유실 및 함몰 영향인자로서 균열크기, 관거유속, 지하수위, 토피고 그리고 지반구성재료 등을 채택하여 이들 인자들이 함몰거동에 미치는 영향을 조사하였다. 각 인자들에 따른 지반파괴의 형상(파괴모드)과 지반유실량을 분석한 결과, 토피고와 지하수위가 일치하는 경우 최종파괴모드는 침식각이 불연속적으로 변화하는 'Y'형으로 관찰되며, 지하수위가 더 높게 위치하는 경우 침식각이 일정한 파괴면 형상인 'V'형으로 나타난다. 토피고가 증가하는 경우의 파괴형상에서 토피고 영향에 무관한 길이와 토피고에 따라 점진적으로 증가하는 폭을 갖는 수직함몰구간이 형성되는 결과를 얻었다.

• 지구물리
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• 제6권3호
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• pp.165-177
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• 2003

필댐의 안정성 해석에 있어서 누수와 내부침식은 매우 중요한 평가의 한 부분이다 연구대상 지역의 필댐은 내부침식으로 추정되는 댐 상부의 공동발생 및 과대 누수량으로 문제가 발생하여, CGS(compaction grouting system)으로 보강공사를 수행하였으며, 본 보강방법은 주입재료 및 주입압력이 중요한 변수로 작용을 한다. 본 연구에서는 CGS 보강이 필댐의 안정성에 미치는 영향을 CGS보강 전후에 지구물리탐사를 수행하여 해석하였다. 본 조사에 적용된 방법에는 전기비저항탐사, 탄성파 굴절법탐사, GPR탐사, HFMT탐사 등이 적용되었다. 조사결과 CGS 보강으로 댐의 전제척인 거동에 많은 영향을 준 것으로 나타났으며, 주입압력이 과대하여 댐 중심코아에 많은 변위가 발생된 것을 확인할 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권2호
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• pp.13-21
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• 2000

장파장 적외선 흡수체로 응용하기 위한 Au-black을 질소가스 분위기의 저진공에서 Au를 증발원으로 하여 제조하였고, 증착조건에 따른 Au-black의 미세구조 분석, 적외선 흡수도 측정 및 패턴형성 실험을 통해 Au-black의 특성을 조사하였다. 단위면적당 질량이 약 600 $\mu\textrm{g}$/㎝/sup 2/이고, 챔버압력이 약 1 Torr이상인 증착조건으로 제조된 Au-black에서 적외선이 포획되는 높은 밀도의 미세공동이 존재하였고, 이 Au-black의 적외선 흡수도는 3∼14 $\mu\textrm{g}$의 파장범위에서 대체로 90%정도였다. 약 900 $\mu\textrm{g}$/cm/sup 2/이하의 단위면적당 질량을 갖는 Au-black의 경우 감광액 lift-off 공정에 의한 패턴형성이 가능하였다. 적외선 흡수도, 열용량 및 패턴형성을 고려할 매 적외선 흡수체로서의 Au-black을 제조하기 위해서는 챔버압력이 약 1 Torr이고, 단위면적당 질량이 약 600 $\mu\textrm{g}$/cm/sup 2/인 증착조건이 가장 적합하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제14권6호
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• pp.575-593
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• 2012

본 연구는 국제공동연구인 SKB Task 8에 대한 간단한 소개와 더불어, Task 8a 모델문제를 중심으로 유한차분과 유한체적법의 복합적 해석코드(integrated finite difference method)인 TOUGH2를 이용하여 벤토나이트 완충재와 현장암반의 수리학적 거동특성을 살펴보았다. 이를 위해 벤토나이트-암반의 상호작용을 중심으로 현장암반의 절리유무에 따른 완충재 내의 압력분포 변화 및 재포화 특성을 분석하였고, 벤토나이트 고유 특성인 높은 모세관 압력과 현장암반 내 절리영향을 TOUGH2 코드를 통해 성공적으로 구현하였다. 연구결과, 현장암반 내 절리를 고려함으로써 완충재의 포화속도는 약 2.5~12배 가량 차이가 발생하였으며, 무결암 및 절리암반 모두 완충재의 하단부가 상단부에 비해 포화속도가 상대적으로 빠르게 진행되었음을 확인할 수 있었다. 본 연구결과는 고준위폐기물 처분공 내의 완충재 설계와 관련하여, 완충재 포화 시기예측 및 최적 소요두께 결정 등에 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.1-10
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• 2018

쏘일네일링 공법은 일반적으로 중력식 그라우팅 방법으로 사용되고 있으나, 그라우팅으로 인한 공동발생 및 충진 불량 문제를 해결하고자 최근에는 가압식 쏘일네일링 공법의 개발과 적용사례가 증가하고 있다. 가압식 그라우팅은 일반적으로 포틀랜트 시멘트와 물을 혼합하여 사용하나 소요강도 발현까지 10일 이상 걸리기 때문에 초속경 시멘트를 혼합하여 사용하고 있다. 이에 이 논문에서는 가압식 그라우팅 주입시간을 고려하여 적정 겔타임이 확보되는 초속경 시멘트 혼합비 30%가 가압식 쏘일네일링을 하기에 적합하다고 판단하였다. 화강풍화토 지반을 대상으로 모형토조를 제작하여 네일체의 인발실험을 한 결과, 주입시간 10초에서는 변형률 15% 일 때의 인발력이 5.7kN으로 중력식과 비교하였을 때 약 1.5배의 보강효과가 나타났다. 압력시간을 10초, 20초, 30초, 40초의 조건으로 달리할 경우에는 주입시간 증가에 따른 마찰저항력이 선형적으로 증가하나, 한계주입압력을 넘는 수준의 주입시간에서는 수압파쇄 효과로 인해 마찰저항력이 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 수치해석을 통하여 무보강 사면과 중력식, 가압식 쏘일네일링으로 보강된 사면의 안정을 비교분석 하였다.

• 터널과지하공간
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• 제29권4호
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• pp.262-279
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• 2019

고준위방사성폐기물처분장의 공학적 방벽에서는 다양한 원인으로 인해 기체가 발생한다. 만약 기체 생성 속도가 기체 확산 속도보다 빠를 경우 기체의 압력이 증가하게 되고, 기체 유입 압력(gas entry pressure)을 넘어서게 되면 기체가 급격히 벤토나이트 완충재를 통과하는 기체 이동 현상(gas migration)이 발생하게 되며 이는 사람과 주변 환경을 방사능에 노출시킬 수 있기 때문에, 공학적 방벽의 장기 건전성 확보 측면에서 기체 이동 현상을 명확히 규명하는 것이 매우 중요하다. 특히 벤토나이트 완충재와 같이 점토 물질을 다량 함유한 매질에서만 나타나는 매우 중요한 기체 흐름 현상인 팽창 흐름에 대한 수리-역학적 메커니즘을 규명하고, 기체 이동 현상의 정량적 평가를 위한 새로운 수치 해석 기법 개발 및 검증이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 공학적 방벽에서의 기체 이동 현상을 모사하고자 역학 손상 모델 및 손상도를 고려한 2상 유동 모델을 개발하였으며, 일정 체적 경계 조건 하에서의 1차원 기체 주입 시험 모사를 통해 개발된 모델의 적용성을 검토하였다. 수치 해석 결과 공극 수압 및 응력, 기체 유출량이 팽창 흐름 발생 시 급격히 증가하는 현상을 모사할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제31권4호
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• pp.270-288
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• 2021

본 연구에서는 입자기반 개별요소모델(grain-based distinct element model, GBDEM)을 이용하여 암석 균열의 역학적, 수리적 거동을 평가할 수 있는 수치해석기법을 제시하고 해석해와의 비교를 통해 검증하였다. 이는 DECOVALEX-2023 프로젝트 Task G의 일환으로 수행된 벤치마크 모델링 연구로, Task G는 결정질 암반 내 균열의 열-수리-역학적 복합거동을 해석하기 위한 수치해석기법을 개발하는 데에 목표가 있다. 본 연구에서는 사면체 개별 입자들을 이용하여 해석모델을 생성하고 3DEC을 이용하여 입자와 접촉에서의 거동을 해석하였다. 이 과정에서 등가연속체 개념을 적용해 입자기반모델의 미시물성을 산정할 수 있는 새로운 기법을 제시하였다. 한편, 균열 경사각과 거칠기, 경계응력조건 및 압력 조건에 따른 해석을 실시하여 각 해석조건이 균열의 수직, 전단방향 거동에 미치는 영향을 살펴보았다. 해석 결과, 제안된 수치모델은 경계응력에 따른 균열의 미끄러짐(fracture slip)과 유체 압력에 따른 균열의 개방(fracture opening), 균열 경사에 따른 응력 분포, 거칠기로 인한 전단변위의 구속 등을 합리적으로 재현하고 있음을 확인하였다. 수치해석을 통해 계산된 균열의 수직방향, 전단방향 변위는 모두 해석해를 통해 계산된 값과 거의 일치하는 결과를 보였다. 본 연구의 해석모델은 Task G에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 다양한 조건의 실내시험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.