• 지질공학
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• 제19권1호
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• pp.63-70
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• 2009

한국원자력연구원 내에 위치하는 지하연구시설의 안정적인 운영을 위하여 터널 내 벽면과 주변 사면의 지반변위 및 온도 변화를 실시간 감시할 수 있는 시스템을 구축하였다. 이 시스템은 광섬유센서케이블의 센서 기능을 활용하여 케이블 전체가 하나의 센서 기능을 하는 분포개념의 온도 및 변형을 측정기법을 이용한 것으로서 기존의 특정지점 계측방법과는 확연하게 차별된다. 이 기법은 구조물의 특성에 따라 선택적으로 탄력적 적용이 가능하여, 최대 매 1 m 간격으로 총연장 30 km까지 하나의 운영체계로 감시할 수 있는 기능을 가지고 있다. 변형특성의 계측 범위는 1 m 당 1 mm 변위 크기까지 계측이 가능하며, 변위 발생 위치와 변위가 진행하는 방향까지 계측 가능하다. 온도는 $0.01^{\circ}C$ 해상도를 가지며 케이블 종류에 따라 $-160{\sim}600^{\circ}C$까지 계측이 가능하다. 지하연구시설에서 1년 간의 모니터링 결과, 터널 벽면 및 주변 사면에서 뚜렷한 변위 혹은 거동은 확인할 수 없었으나, 지하수 누출에 의해 점진적으로 영향이 미칠 것으로 예상되는 징후를 확인하였다. 이로서 숏크리트로 처리한 터널 벽면의 균열변형 및 붕괴/낙반사고를 사전에 감지하고, 암반 내 지하수위의 등락과 함께 연구 터널내 환기상태를 감시, 관리할 수 있는 시스템을 구축하게 되었다. 이 외에도 이 시스템은 복잡한 구조를 갖는 플랜트의 변형은 물론 장대 구조물과 고층빌딩, 대형선박, 장대 교량, 댐과 송수관로 및 지하철 등의 안전 유지상태 및 누수 등의 감시에도 적용 가능하다. 특히 온도 변화 감시 기능은 목재 건조물에도 효과적으로 이용할 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제19권3호
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• pp.236-247
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• 2009

도심지에서의 인구 및 시설물 과밀화 현상으로 인해 지하 공간의 효율적 활용 문제가 대두되고 있으며, 이에 대한 해결책으로 저심도 지하공간의 개발이 증가되고 있다. 그러나 저심도 터널 굴착시 예상치 못한 붕락 문제도 함께 증가하고 있으므로, 터널 붕락으로 인한 인명과 재산의 피해를 줄이기 위해서는 굴착 개시전에 암반거동 유형을 파악하고 분류하는 것이 필요하다. 특히 붕락(cave-in)의 경우 낙반이나 소성변형보다 발생규모가 크고 빠르게 일어나는 특징이 있으므로 이에 대한 대비책이 마련되어야 한다. 본 연구에서는 7가지의 매개변수-일축압축강도, 암질지수, 절리면 상태, 응력 상태, 지하수, 지진 및 진동, 터널 폭을 이용하여 붕락 거동 유형을 파악하고자 하였다. 이러한 매개변수로부터 붕락 거동을 예측하기 위해서는 현장 사례로부터 충분한 자료를 확보하여야하나 현장자료의 부족 등의 현실적인 한계를 고려하여 7가지 매개변수들간의 상호영향성과 가중치를 산정하기위해 전문가 집단의 의견과 암반공학시스템의 원리를 이용하였다. 그 결과로 저심도 암반터널에서의 붕락 거동 지수를 서울 지하철 9호선 000구간에 적용하였다. 한편 288가지 경우의 불연속체 해석을 통해 붕락 발생 유무를 확인하였고 이를 붕락 거동 지수와 비교하였다. 또한 로지스틱 회귀분석을 통해 도출된 회귀식으로 지보패턴별 파괴확률을 산출하였고 이를 붕락 거동 지수와 비교하였다.

• 대한지리학회지
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• 제43권4호
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• pp.466-476
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• 2008

한라산 북사면에 소재하는 구린굴의 천장이 함몰되고, 동굴 지상을 흐르던 병문천이 동굴 안으로 유입되면서 442m 길이의 구린굴 가운데 73m 구간이 하천 유로로 바뀌었다. 구린굴 유로의 폭과 높이는 각각 447cm 및 501cm이며, 벽면은 용암선반이 발달한 전형적인 용암동굴의 모습을 보이나 바닥에는 기반암 하도 특유의 마식지형이 나타난다. 거북등 모양의 절리가 발달한 동굴 천장의 암반 두께는 $30{\sim}60cm$에 불과하며, 이런 장소에서는 천장이 함몰하기 쉬워 유로 구간에는 전부 4개 지점에 윈도우가 발달한다. 구린굴 유로가 출현하기 이전의 지상 유로는 병문천의 지류로서 제4함몰 윈도우 지점을 지나 표고 660m 지점에서 구린굴 동쪽 유역으로부터 흘러나오는 본류에 합류하였다. 그러나 구린굴 지상 유로의 하상에 윈도우가 형성되면서 지상 유로는 구린굴 유로로 대체되고, 새로운 유로는 표고 660m 지점에서 본류에 합류하게 되었다. 이후 구린굴 상류 쪽으로 병문천 유역이 확대되면서 구린굴을 통과하는 유로가 본류로 바뀌었다. 그러나 홍수류가 발생하면 구린굴 지상 유로에도 유수가 발생하므로 병문천은 제4함몰 윈도우 지점에서 일시적으로 분기 하천의 형태를 이룬다. 제주도 용암동굴의 천장에서는 낙반 현상이 지속적으로 일어나고 있으므로 제주도의 수계 발달에 미치는 용암동굴의 영향은 현재 진행형이라고 할 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권9호
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• pp.19-28
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• 2014

최근 제한적인 국토 조건, 차량 주행 편의 및 고속화, 국토의 효율적인 이용을 위하여 장대터널 비율이 증가하고 있다. 국내 터널 지보설계 시 RMR 및 Q-System에 의한 경험적 방법을 주로 사용하고 있으나, 숏크리트 지보재가 NATM 터널의 핵심 지보재임에도 불구하고 현재 국내에서는 이와 관련된 연구가 미흡한 관계로 주로 국내외의 터널 적용사례를 바탕으로 충분한 검증없이 II등급 암반 조건에서부터 강섬유보강 숏크리트를 적용하고 있으며, 작용하는 하중에 관계없이 전단면에 일괄적으로 동일한 숏크리트 지보재를 적용하는 등 RMR 및 Q-System에서 제시하고 있는 기준보다 지보재를 다소 과다하게 적용하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존 적용사례에 근거한 지보패턴과는 달리, 연구지역의 지질조건인 대보화강암 기반인 산악터널 조건을 고려하여 일반 숏크리트와 강섬유보강 숏크리트 적용범위를 재평가하여 암반등급별 강섬유보강 숏크리트의 합리적 적용방안을 제시하고자 하였다. 또한 현장시험시공을 통해 계측 및 역해석을 이용한 수치해석을 수행하여 안정성을 검증하였다. 현장시험시공 및 수치해석결과 RMR 값이 동일 등급 내 상위에 분포하는 경우에는 지보패턴을 상위 등급에 준하는 설계가 가능한 것으로 나타났으며, 연구지역과 같이 암반상태가 대체로 양호한 상태인 대보화강암 기반 산악터널에서는 III등급까지 일반 숏크리트가 강섬유보강 숏크리트를 대체하여도 안정성에 문제가 없고, IV등급은 천단부에만 강섬유보강 숏크리트를 적용하여도 Key-block에 의한 낙반에 대한 안정성 확보가 가능한 것으로 평가되었다.

• 터널과지하공간
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• 제26권1호
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• pp.1-11
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• 2016

본 연구는 미소진동 계측기술을 국내 광산의 안정성 분석에 적용한 사례연구로서, 계측자료의 분석을 통해 미소진동 기법의 광산 적용성과 한계성을 알아보았다. 적용 광산은 채수율 향상을 위해 주방식하이브리드 채광법이 적용된 석회석광산으로, 수평 단면 $50m{\times}50m$의 시험영역에 대해 각각의 수직 광주에 미소진동 센서를 설치하였다. 측정된 미소진동 신호는 발파와 천공작업으로 인한 신호, 손상에 의한 신호, 전기 잡음에 의한 신호로 구분되었으며, 손상에 의한 신호를 중심으로 안정성 분석을 실시하였다. 시험영역에 근접한 채굴부의 발파작업 후 광주의 손상이 증가하였으며, 주변에서 발생한 낙반을 미소진동 신호로부터 추정할 수 있었다. 또한 일일 미소진동 발생량의 변화로부터 광주와 채굴주변 암반의 안정성을 평가할 수 있었으며, 누적된 계측정보를 토대로 본 광산의 시험영역에 대한 안전관리 기준안을 제시하였다. 그러나 국부적인 센서 배열에 따라 3차원 음원위치를 산정하는 데 어려움이 존재하고, 실시간 계측을 위한 현실적인 대안의 필요성이 제기되었다. 향후 광산적용에서 제기된 문제점을 보완하고, 광산 현장작업과의 유기적인 비교, 분석을 통해 보다 좋은 안전감시의 지시자로서 미소진동 계측기술이 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 터널과지하공간
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• 제19권4호
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• pp.287-303
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• 2009

한라산 정상부의 백록담 암체는 백록담조면현무암이 분포하는 동측구역과 한라산조면암이 분포하는 서측구역으로 구분된다. 백록담에서 진행되는 풍화, 암벽붕괴, 낙반은 전반적으로 백록담 서측구역에 분포하는 한라산 조면암의 풍화작용과 밀접한 연관성을 가지며, 동측구역에서는 개별 암석 블록들의 국지적 붕락현상이 발생한다. 본 연구에서는 한라산조면암 분포지역의 지질학적 특성을 조사하였으며, 풍화단계별로 조면암 시료를 채취하여 편광현미경분석, X-선 회절분석, 지화학적 분석, 공학적 특성시험을 수행하였다. SEM, XRD, XRF 분석을 통하여 2차 변질광물의 종류와 함량 및 광물조성 변화를 관찰한 결과 점토광물이 확인될 정도의 심한 화학적풍화작용은 발생하지 않았지만 풍화에 따른 화학적풍화지수와 주요원소의 함량 변화에 대한 분석 결과에 의거할때 화학성분의 용탈에 의한 미약한 화학적풍화작용이 발생한 것으로 판단된다. 풍화에 기인된 암석의 공학적특성변화를 고찰하기 위하여 밀도, 비중, 흡수율, 공극률, 탄성파속도, 일축압축강도, 슬레이크내구성지수, 동결-융해시험을 수행하였다. 인공풍화시험을 통한 균열발현 양상과 물리적 특성 측정 결과 기계적풍화작용은 미세균열 및 공극을 발달시켜 암반의 역학적 강도 저하를 야기하고 있으며, 기계적풍화 진행에 의한 추가적인 공극률 저하 양상을 고려할 때 $D_B$ = 1.5 또는 공극률 = $20{\sim}21%$ 범위에서 한라산조면암의 공학적 강도 특성이 소멸될 것으로 분석되었다.

• 한국지역지리학회지
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• 제13권6호
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• pp.609-622
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• 2007

천연기념물로 지정된 제주도 용암동굴을 대상으로 그 실태를 진단하고, 이를 토대로 용암동굴의 보존 및 관리를 위한 개선 방안을 제시하였다. 동굴 입구의 관리 소홀은 동굴 훼손으로 이어지므로 과학적이며 철저한 입구 관리가 필요하다. 동굴 지상의 토지이용과 식생에 대한 관리도 체계적으로 이루어져야 한다. 특히 경작지를 조성하는 과정에서 제거된 사구는 동굴생성물 발달에 중요하므로 복구해야 하며, 천장 붕괴를 일으킬 수 있는 심근성 식물을 제거해야 한다. 또한 동굴 지상의 위해요소를 줄이기 위하여 동굴 위 문화재보호주역을 공유지로서 관리하는 것이 필요하다. 일주도로와 중산간도로가 통과하고 있는 동굴은 함몰 가능성이 있으므로 대체도로를 신설하고, 동굴 통과지점에는 안내판을 설치해야 한다. 지역주민을 동굴 보존프로그램에 참석시켜 동굴 위 문화재보호구역의 효율적인 모니터링체계를 구축해야 한다. 모든 용암동굴에서 낙반현상이 발샛하고 있으므로 동굴 안정성 진단이 시급하며, 위험구역의 동태 파악을 위한 지속적인 모니터링도 필요하다. 또한 동굴 대기환경 분석의 정확도를 높이고, 장기적인 자료 축적을 토대로 대기환경 변화를 분석하는 체계를 갖추어야 한다. 공개 동굴의 조명시설은 녹색오염이 최소화되도록 조명등 개선작업이 필요하며, 관람객 출입에 의한 훼손과 오염을 방지하기 위하여 관람객의 수도 규제할 필요가 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.519-534
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• 2019

최근 국내 터널공사에서 낙반사고의 위험성이 낮고 진동과 소음이 적은 쉴드 TBM을 이용한 기계화 터널공법이 많이 적용되는 추세이며, 이러한 쉴드 TBM으로 터널 굴착 시 적절한 굴착속도를 설계하는 것이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 ${\bigcirc}{\bigcirc}{\sim}{\bigcirc}{\bigcirc}$ 고속철도 쉴드 TBM 공사구간에 대하여 지반조사 결과와 TBM 굴진데이터를 분석하고 이를 기존 연구자들에 의해 제안된 경험적 굴착속도 예측방법에 적용하였다. 또한, 현장 굴진데이터 중 커터 당 추력과 지반 일축압축강도와의 상관관계를 분석하고 이를 통해 TBM 터널 설계 시 커터 당 추력과 일축압축강도를 변수로 굴착속도를 예측할 수 있는 간편 모델을 도출하였다. 기존 해외의 여러 굴착속도 예측 모델들을 해당 TBM 현장에 적용한 결과 예측치와 측정된 굴착속도는 약 50~500%의 비교적 큰 오차를 보인 반면, 본 연구에서 도출된 굴착속도 예측모델은 평균 약 15%의 오차율을 나타내어 추후 유사한 지반조건을 가진 쉴드 TBM 현장에 대해서 적용성이 높을 수 있을 것으로 기대한다.