• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.489-501
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• 2017

도심지 개착식 굴착공사 중 발생하는 붕괴사고는 공사장 내에서의 인명 및 물질적 피해를 불러일으킬 뿐만 아니라, 공사장 주변의 지반침하로 인한 도로함몰 및 시설물 피해를 유발한다. 따라서, 도심지에서 개착식 굴착공사를 수행함에 있어서, 계획, 설계 및 시공의 건설 전체 단계에서 굴착공사 붕괴 방지를 위한 철저한 대비가 필요하다. 본 연구에서는 이와 같은 개착식 굴착공사 중 붕괴사고 예방을 위해, 중점적으로 관리되어야 할 우선 요소 결정 연구를 수행하였다. 먼저, 과거 흙막이 굴착공사의 사고사례 조사결과를 분석하고, 전문가 합의에 의한 의사결정 방법인 델파이 기법을 이용하여 붕괴 유발 요소에 대한 중요도를 산정하였다. 그 결과, 지하수 처리, 지반조사의 부실, 시공상의 불안정 등이 흙막이 공사 붕괴 예방을 위한 중점 관리 요소로 도출되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.300-300
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• 2020

최근 전체 산업재해율은 계속적으로 감소 추세를 보이는 반면, 건설업의 재해율은 증가하는 추세를 내타내고 있다. 이러한 건설업 공종별 재해유형은 임시구조물과 관련된 가설공, 굴착공, 철근콘크리트공의 재해율이 타 공종에 비해 높게 나타난다. 이는 공종 진행에 따라 변화되는 건설현장의 위험요소를 사전에 인지하여 제어·관리할 수 있는 사고예측 기술 및 대응 기술의 부재로 안전사고가 높게 발생한 것으로 판단된다. 이러한 상황 속에서 건설현장에서 빈번하게 발생하는 다양한 재해 상황에 대하여 공사별, 규모별, 공정별 대응 체계를 마련하고, 굴착공사 중 침수 발생 시 피해를 최소화할 수 있는 실용적인 긴급대응 방안을 확보함으로써 경제적인 손실뿐만 아니라 인명피해를 최소화하는 방안 마련이 필요하다. 공사 현장 재해 상황 중 침수는 태풍 또는 집중호우 시 공사구간이 침수되어 근로자 수몰 등의 피해가 발생하고, 절토면이 붕괴되는 등 2차적인 피해로 이어진다. 이러한 침수의 원인은 공사 현장의 저지대 위치, 집중호우 시 최대 강우량에 대한 대비 소홀, 양수기 부족 및 고장, 인접 배수로 배수기능 불량 등의 복합적인 원인들로 인하여 발생한다. 또한 굴착공사 현장의 침수는 공사기간 동안 개별 공종에 따라 침수발생 양상이 달라질 수 있다. 따라서 각 공종별 발생 가능한 침수 양상에 대한 예방/대응 기술이 필요하다. 본 연구에서 사용되는 HDM-2D 수리 동역학 모델은 2차원 흐름해석 프로그램으로 복잡한 하천지형이나 공사현장과 같은 불연속면에서 유속 및 수심 등을 계산한다. 또한 마름/젖음 현상 등 복잡한 수리현상에 대한 정교한 모의 기능 및 침수해석 등 어떠한 계산영역이나 흐름조건에서도 정확하고 안정적인 모의를 할 수 있다. 본 연구에서는 공사현장과 같은 불연속면에서 각 공종에 따라 발생할 수 있는 침수양상에 대한 모의를 진행하고 각 공종별 침수양상을 비교분석 하였다. 이를 통해서 굴착공사 현장 침수피해 예측 모델을 개발하여 개발된 기술을 사용하여 기후변화에 따른 강우량 증가와 이에 따른 수재해로 인한 건설현장 침수 발생 및 인명, 재산피해를 최소화하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.244-244
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• 2022

4차 산업혁명에 따라 유역 및 하천관리 사업, 각종 풍수해 예방사업 분야에 다양한 스마트기술이 도입되고 있으나 건설현장 침수 피해 사고는 지속적으로 발생하고 있다. 굴착공사 현장에서 발생할 수 있는 침수피해를 사전에 예측하기 위해서는 공정별로 변화하는 현장상황을 반영하여 다양한 강우 시나리오를 기반으로 침수 예측 모델링이 선행되어야한다. 따라서 본 연구에서는 2차원 동수역학 모형인 HDM-2D 모형을 기반으로 굴착공사 현장 침수피해 예측 모델을 개발하여 굴착공사현장 침수 예·경보 시스템에 탑재하고자 한다. 침수피해 예측 모델은 천수방정식을 Petrov-Galerkin stabilized scheme 으로 이산화하여 해석하는 수평 2차원 동수역학 흐름해석모델로서 수로 및 지표면 등 다양한 지형 상황에서의 물 흐름을 상세하게 해석할 수 있다. 지형자료 생성 이후 경계조건 부여를 통해 수행되며 침수발생지역의 유속, 수심, 수위를 취득할 수 있다. 배수지나 굴착공사 현장에 2차원 흐름해석을 적용하는 경우 지형의 경사나 배치가 공간에 따라 변화하므로 불연속적인 흐름을 유발하여 모의결과의 계산 오차를 검토해야 한다. 2차원 침수피해 예측 모형의 정확성을 확인하기 위해 지면 돌출부가 있는 흐름 문제와 테스트베드 대상지에 침수해석 모형을 적용하였다. 돌출부 흐름 문제의 경우 돌출부를 지나며 발생하는 유속과 수심 모의 결과를 상용모형과 비교검증 하였으며 테스트베드 대상지역에 침수피해예측모형을 적용했을때 지형 경사에 따른 흐름의 변화와 침수양상을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.379-379
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• 2022

기후변화로 인해 집중호우, 돌발 홍수 및 태풍의 규모가 대형화되고 있고, 이에 따른 수재해 피해 사례도 증가하는 추세이다. 특히 건설 현장 중 굴착공사 현장에서의 침수로 인한 사고는 인명피해로 이어질 가능성이 더 크기 때문에 더욱 주의가 필요하다. 하지만 현재 국내에서 실질적으로 굴착현장에 적용하기 위한 침수 대응 예측 시스템 및 구체적인 침수 예경보 체계, 기준, 매뉴얼은 존재하지 않는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 굴착공사현장의 수재해 예방을 위한 침수 예·경보 시스템의 적용방안을 제시하였다. 또한 경제적이고 효과적인 측면을 고려하여, 공사현장 규모에 따라 적용하는 침수 예·경보 시스템을 이분화하여 소규모 공사현장에는 Track A, 대규모 공사현장에는 Track B 침수 예·경보 시스템을 적용하도록 제안하였다. 이러한 이유는 소규모 공사현장의 특성상 전체 공사비가 작고 운영되는 장비와 인력이 제한적이므로 침수 예·경보에 필요한 비용과 인력 투입이 어려울 수 있기 때문이며, 또한 대피가 필요한 전체 인원이 대규모 현장에 비해서는 적기 때문에 비교적 신속하고 원활한 대피가 가능할 것이라고 판단하였기 때문이다. 본 연구에서는 각 시스템별 적절하다고 판단되는 예·경보 기준을 제시하였다. Track A에서는 강우법에 의한 최소한의 경보시스템으로 필요한 안전목표를 달성할 수 있도록 고려하였고, Track B에서는 현장인원 대부분이 성인 남성임을 고려하여, 성인 남성의 부상을 유발할 수 있는 수심(H)과 유속(V)의 곱을 척도로 하는 한계 H·V곡선을 기준으로 운영되는 경보시스템을 제안하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권7호
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• pp.43-51
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• 2009

본 연구에서는 해안인접지역에 위치하는 연약(해성)점성토지반에서 이루어지는 굴착공사의 조사, 설계 및 연약지반과 굴착공사 시공 중 계측관리를 통하여 수집된 연구지역의 실측데이터를 분석하여, 연약점성토에 사용되는 흙막이벽과 지지공법의 선정 및 적용성, 연약지반 압밀정도에 따른 굴착공사 진행 중 변위크기와 형태 등을 관찰하고 이를 수치해석 결과와 비교하고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 연구대상지역의 기반시설 확충을 위한 연약지반 처리가 완료되지 않은 상태에서 굴착공사가 진행될 때 발생된 수평변위의 특성을 분석하였으며, 이를 수치해석에 의한 변위량과 정량적인 비교를 통하여 굴착 공사시 연약지반의 압밀도가 수평변위에 미치는 연관성을 규명하였다. 그 결과, 압밀이 완료된 후 굴착공사를 진행하는 경우가 압밀중인 구간에 비하여 평균적으로 60% 이하의 변위만 발생하는 것으로 분석되어졌다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권3호
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• pp.669-676
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• 2023

본 연구는 인접굴착에 따른 기존 도시철도 박스구조물의 안전영역에 관한 연구로서 도시철도 주변에서 시행되는 각종 굴착공사에 따라 도시철도 박스구조물의 거동에 영향을 미치는 주요 매개변수와 수치해석 결과의 상관관계를 분석하였으며, 머신러닝 기법 적용을 통하여 인접굴착공사가 기존 도시철도 박스구조물에 미치는 영향 범위 및 안전영역의 적정성을 검증하였다. 본 연구는 도시철도 주변의 실제 협의된 인접굴착공사 및 박스구조물을 연구대상으로 하였으며, 그 중 가장 대표적인 본선 2련박스 구조물을 대상으로 분석을 수행하였다. 매개변수 분석 및 머신러닝 해석결과, 도시철도 깊이, 인접굴착공사 굴착깊이 및 지하수위 각각의 상호간의 깊이 차이가 중요한 매개변수인 것으로 확인되었으며, 그 중에서도 도시철도 깊이와 인접굴착공사의 굴착깊이 차이가 지하 박스구조물 거동에 가장 큰 영향을 미치는 매개변수이며, 안전영역 설정의 중요한 요건인 것으로 분석되었다. 특히, 인접굴착공사 깊이가 도시철도 깊이보다 더 깊게 굴착될수록 지하 박스구조물의 처짐에 미치는 영향은 더욱 큰 것으로 확인되었으며, 기존의 인접굴착공사 관리등급 결정 시 중요 요건 중 하나인 수평이격거리는 수직이격거리, 즉 굴착깊이에 비해 상대적으로 영향이 작은 것으로 분석되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권12호
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• pp.39-45
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• 2023

본 논문에서는 3차원 수치해석을 통해 철도 노반에 인접한 굴착공사 시 궤도의 틀림을 분석하였다. 철도 노반에 인접한 굴착 공사는 열차 주행에 영향을 미칠 가능성이 높아 공사 시 인접 구조물의 안정성 및 영향성 검토를 필수로 수행하고 있지만, 그럼에도 불구하고 공사에 따른 침하 및 궤도틀림이 지속적으로 보고되고 있다. 굴착공사로 인한 지하수위, 지반의 응력 상태 변화 등은 인접 굴착 공사에 따른 구조물의 침하와 궤도틀림의 원인으로 지적되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 인접 굴착 공사 시 궤도 틀림을 유발하는 인자를 변수로 고려하여 수치해석을 수행하였으며 운행 열차를 모사하기 위해 KRL-2012 표준 열차하중을 적용하였다. 분석 결과, 열차하중의 위치, 굴착지점과의 거리가 궤도틀림에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 열차 하중이 작용할 때 궤도 틀림이 크게 발생하는 것으로 나타났다. 지하수위의 영향은 크지 않은 것으로 나타났다.

• 화약ㆍ발파
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• 제21권3호
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• pp.61-71
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• 2003

최근 도심지 굴착공법 선정시 주변환경에 대한 관심이 높아지면서 민원발생을 감안하여, 발파공법이 아닌 기계굴착공법(TBM, SHIELD 등) 등이 부분적으로 적용되고 있다. 그러나 이들 굴착공법들은 굴착조건의 변화에 따라 적용 한계성이 있고, 한계구간이 직면할시 시공성이 극히 떨어지거나 적용 자체가 불가능하게 된다. 이에 따라, 공사기간의 연장, 공사비의 증가 및 적용자체가 불가 할 경우는 공사중단에 이르게 되어 시공과정에서 다른 굴착공법으로 전환되는 사례가 빈번히 발생되고 있다. 따라서 본 사례는 도심지 터널구간으로 당초 할암공법으로 설계되었으나 암반의 강도가 높고 굴착단면적이 협소하여 할암공법이 적용될 수 없었다. 이에 대한 대안공법으로 TBM이나 기타 장비에 의한 기계굴착공법을 검토하였으나, 터널연장이 짧고 터널노선의 곡선부 반경이 작아 대형장비의 투입이 어려운 굴착조건 때문에 최종적으로 폭약을 이용한 발파굴착 공법을 선정하였다. 그러나 발파공법은 진동 및 소음이 필연적으로 수반되기 때문에, 주변 환경공해가 허용하는 범위 내에서 최대한의 시공성과 안전성 여부를 판단하기 위하여 발파진동 및 소음의 허용수준을 설정한 후 시험발파를 실시하였으며, 그 결과에 따라 진동제어발파공법을 적용하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권2호
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• pp.49-57
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• 2012

과거에는 굴착공사 중 사고발생의 경우 대부분 대규모 붕괴로 연결되는 경우가 많았다. 그러나 최근에는 설계검토 수준의 향상 및 공사 중 적극적인 계측계획의 수립 등으로 대규모 붕괴로 연결되기 전 문제발생 징후를 사전 감지, 피해를 최소화하여 공사를 안전하게 완료하는 경우가 많아지고 있다. 본 논문은 먼저 과거 붕괴사례 조사를 통해 과거의 붕괴원인에 대해 정리하였다. 다음으로 최근에 중요하게 대두되고 있는 계측관리에 대한 일반사항 및 활용방법에 대해 살펴보고 굴착공사 중 문제발생 유형 및 원인에 대해 검토하였다. 또한 실제 시공 중 계측결과 이상 징후가 나타난 현장을 대상으로 계측결과와 연계하여 문제발생 원인 및 보강대책을 검토하였다. 본 연구를 통해 굴착공사 중 대규모 붕괴사고를 사전에 방지하기 위해서 계측관리 및 지반조사가 매우 중요한 사항이라는 인식이 증대될 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.31-36
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• 2018

최근 건축공사가 활성화됨에 따라 기존 구조물과의 근접한 공사 그리고 인접 굴착공사와 병행하여 굴착공사가 진행되는 환경이 증가하고 있지만 이에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 두 개의 굴착 흙막이 구조물에 대해 기존 굴착 흙막이 구조물과 후속 굴착 흙막이 구조물 간의 상호작용 분석을 위해 수치해석을 수행하였다. 수치해석 분석결과 선행 굴착으로 인해 작용하는 지보재의 하중을 고려하지 않는 경우 구조물에 발생하는 변위는 과소평가 될 수 있는 것으로 분석되었고, 지보재에 작용하는 응력은 과하게 평가되어 실제 지반의 거동을 모사하기 위해서는 선행굴착으로 인해 발생하는 지보재 응력을 고려해야 하는 것으로 분석되었다.