• 지구물리와물리탐사
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• 제19권1호
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• pp.20-28
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• 2016

최근 우리나라 도심지에서 도로 일부가 갑자기 함몰되는 현상이 빈번하게 발생하고 있으며, 이에 의한 피해를 예방하기 위해서는 도로하부의 지하공동의 존재 여부를 조사하는 것이 필요하다. 현재 지표 투과 레이더 탐사(ground-penetrating radar, GPR)가 도심지 도로하부 지하공동을 탐지하기 위한 효과적인 수단으로 인식되고 있다. GPR 탐사방법에 대한 물리적인 과정을 보다 잘 이해하고 지하공동에 대한 효과적인 해석을 위하여 GPR 수치모델링을 통한 이론적인 접근이 필요하다. 이 연구에서는 엇갈린 격자(staggered-grid)를 이용한 3차원 시간영역 유한차분(finite-difference time-domain, FDTD) 법을 사용한 GPR 모델링 알고리듬을 개발하였다. 개발된 3차원 모델링 알고리듬을 이용하여 간단한 공동모델에 대한 GPR 반응을 검토하여 도심지 도로하부 공동 탐사에서 지하공동 부존 정보를 얻는데 효과적으로 적용될 수 있음을 확인하였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제25권4호
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• pp.189-200
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• 2022

도심지 도로에서의 지하공동 붕괴로 인한 지반침하 문제는 인명 및 재산 피해로 이어질 수 있기 때문에 이를 예방하기 위해서는 사전에 지하공동을 탐지하고 복구하는 과정이 필요하다. 지하공동 탐지는 주로 지표투과레이더(ground penetrating radar, GPR) 탐사를 통해 이루어지는데, 방대한 탐사 자료로 인해 해석에 많은 시간이 소모되고 전문가의 숙련도와 주관에 따라 해석 결과가 달라질 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 GPR 자료 해석 자동화 및 정량화 기법들이 연구되어 왔으며, 최근에는 딥러닝 기반의 해석 기법들이 많이 활용되고 있다. 이 연구에서는 딥러닝 기반의 GPR 자료해석 기법 중 쌍곡선(hyperbola) 신호를 탐지하는 과정에 대해 기존 연구에서 개발된 기법을 단계별로 실증 예제를 통해 설명하였다. 먼저, 쌍곡선 신호를 자동으로 탐지하기 위해서 딥러닝 기반 YOLOv3 객체탐지 기법을 적용했다. 다음으로는 column-connection clustering (C3) 알고리즘을 통해 쌍곡선 신호만을 추출하였고, 최종적으로 회귀분석을 통해 지하공동의 수평위치를 결정했다. YOLOv3 객체탐지 기법을 이용한 쌍곡선 신호 탐지 성능은 AP50 기준으로 정밀도 84%, 재현율 92%를 달성했다. 지하공동 수평위치 정확도는 4개 샘플에 대해 실제 위치와 약 0.12 ~ 0.36 m 정도의 차이를 보였다. 이를 통해 지하공동에 의해 나타나는 쌍곡선 신호에 대한 딥러닝 기반 탐지 기법의 적용성을 확인할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.193-205
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• 2008

현재 국내에서는 유류 지하 비축 공동, 식품 저장 공동 등과 같은 지하구조물의 건설이 증가하고 있다. 이러한 지하공동의 안정성은 형상 및 크기에 영향을 많이 받는다. 따라서 본 연구는 지하공동의 형상이 안정성에 미치는 영향을 안전율을 중심으로 비교 분석하였다. 이를 위해 5가지의 공동 형상비를 가정하고 암반등급, 토피고 및 측압계수를 달리하여 민감도분석을 실시하였다. 공동의 지보재는 각각의 공동 형상, 크기 및 암반등급을 고려하여 적절한 양의 록볼트와 숏크리트로 보강하였다. 공동의 안정성은 강도감소기법을 이용하여 수치해석에 의해 얻은 안전율을 사용하여 평가되었다. 본 논문은 향후 지하공동 설계 및 안정성 평가에 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.45-54
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• 2018

본 연구에서는 최근 도심지에서 발생하고 있는 지반함몰에 대하여 도로의 붕괴 가능성을 높이는 지하공동 영향인자에 대한 수치해석적 분석을 수행하였다. 지하공동으로 인한 지반함몰 영향 인자는 서울시에서 제안한 공동관리 등급제를 참고하여 아스팔트 포장층의 두께, 토피고, 공동 폭을 고려하였고, 본 연구에서 추가로 공동의 높이를 선정하였다. 이들 영향 인자들을 다양한 범위 내에서 변화시킨 조건에서 지하공동이 있는 아스팔트 포장층 상단에 집중하중과 등분포하중을 각각 변위제어하여 도로 파괴하중을 분석하였다. 분석된 파괴하중을 토대로 서울형 공동관리 등급제에 대한 적용성을 평가하였다. 해석 결과 공동의 높이가 파괴에 미치는 영향은 크지 않았으며 이외의 다른 인자에 따라 복합적으로 파괴하중이 결정되었다. 또한 파괴하중을 기준으로 한 공동분류 방법은 공동 조건을 기준으로 한 분류 방법보다 더 세밀한 분류가 가능하며 파괴 시 물리적인 현상을 반영할 수 있어 더 합리적인 방법이다.

• 한국공간정보시스템학회 논문지
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• 제7권2호
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• pp.29-38
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• 2005

현재까지 전국의 여러 도시에 설치된 지하 공동구는 효율적인 관리가 필요한 중요 국가시설물임에도 불구하고 이들을 통일된 기준에 따라 통합 관리하기 위한 지원 시스템이 미비하여 지하 공동구의 현황을 파악하기 위해서는 전문가들이 직접 지하 공동구를 방문해야 하기 때문에 많은 시간과 비용을 낭비하고 있는 실정이었다. 본 연구에서는 전국의 여러 도시에 설치되어 있는 지하 공동구의 효율적인 원격 관리를 지원하기 위해 웹 기반의 지하 공동구 시설물 관리 시스템을 개발하였다. 구현된 시스템에서는 지하 공동구의 단면도를 웹상에서 간략하게 그릴 수 있는 요약 맵 기능을 포함시켜 지하 공동구내의 시설물의 위치 등을 단면도상에 쉽게 표시할 수 있도록 하였으며 단면도로부터 수용 시설물의 위치 및 관리 상태를 사진 이미지, 동영상, 또는 3D 파노라마 기술을 이용하여 현장에 있는 것과 같은 느낌으로 정확하게 확인할 수 있도록 하였고, 지하 공동구의 보수 보강, 수시 점검, 안전 진단 결과를 관리 이력 데이터베이스에 축적하여 통합적이면서 효율적인 지하 공동구의 관리가 가능하도록 하였다.

• 터널과지하공간
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• 제25권3호
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• pp.275-283
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• 2015

연약지반에서 지하 공동의 굴착은 지반침하로 인하여 인근 지반 및 구조물에 영향을 끼치게 되고 그 결과 도로 및 시설물의 안정성에 심각한 위험요소로 작용하고 있다. 따라서 구조물의 안정 및 지반보강을 위하여 여러 가지 공법과 주입재료들을 사용하고 있다. 본 연구에서는 실내 모형실험을 실시하여 연약지반에서 다양한 종류의 지하공동 굴착 시 상부 지반보강에 따른 지반침하량을 비교 분석하였으며 3차원 유한차분법에 근거한 FLAC 3D를 사용하여 지하공동 굴착에 따른 지반 침하를 수치적으로 모사했다. 모형실험에서의 결괏값과 수치해석의 결괏값이 비교적 일치하는 결과를 토대로 수치해석상에서 보강범위를 달리하여 지반 침하량을 비교 분석하였으며, 그 결과 다양한 종류의 지하공동을 굴착함에 따른 지반침하 발생 여부 및 침하량 산정을 3차원 수치해석을 통해 보다 정확하게 구현할 수 있으며, 본 연구 결과는 지반침하 방지공법의 자료로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 터널과지하공간
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• 제21권4호
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• pp.297-306
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• 2011

본 연구에서는 지하 압축공기에너지 저장공동 주변 지하수 및 압축공기의 유체유동과 열전달 거동 해석을 위한 다상다성분 열유동 해석 결과를 이용하여 지하 저장공동의 열역학적 에너지수지 분석을 통한 에너지 효율평가를 실시하였다. 복공재인 콘크리트 라이닝이 충분한 기밀성능을 발휘할 경우, 주입 압축과정에서 저장공동으로부터 손실되는 에너지의 대부분은 콘크리트 라이닝 및 주변 암반에의 열전도를 통해 발생함을 확인하였다. 지하 압축공기에너지 저장공동의 에너지 효율은 압축공기 주입온도에 민감한 결과를 보였으며, 주입온도가 주변 암반의 온도에 근사할 경우, 손실된 에너지의 대부분이 토출 팽창과정에서 저장공동으로 유입 회수되는 결과를 보였다. 한편, 콘크리트 라이닝의 열전도특성이 저장공동의 에너지효율에 미치는 영향은 크지 않았다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.737-746
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• 2023

연구목적:도로에서 공동에 의해 지반함몰이 발생하는 경우에는 인명피해, 구조물의 기능성 저하 및 사회적 간접비용 증가와 같은 다양한 문제가 나타나게 된다. 따라서, 도로가 함몰되기 전에, 도로하부의 공동 탐사 및 복구를 통한 지반함몰 방지가 필요하다. 연구방법: 본 연구에서는 기존의 개착을 통한 공동규모 산정방법의 문제점을 보완하기 위하여, GPR 기반의 공동규모 확인실험을 수행하였다. 연구결과: 실제 도로에서 발생한 공동을 대상으로 GPR 탐사결과와 개착을 통해 공동의 규모를 확인하였다. 그 결과, 공동의 발생 깊이에 대한 예측결과는 확인공동의 토피고와 유사한 것을 알 수 있었다. 그러나 공동의 종단 및 횡단 규모 차이를 분석한 결과, GPR 탐사결과가 확인공동에 비하여 매우 크게 예측하는 것으로 분석되었다. 도로현장 실험에 있어서, 공동 규모의 차이 및 비율은 일정한 경향을 발견할 수 없었으며, 이는 공동 확인 과정에서 일부 공동의 붕괴 및 함몰과 같은 문제점이 원인으로 분석되었다. 결론: 실험 결과로부터 도출된 공동의 규모 비와 산정 식으로 보정된 규모 비를 비교한 결과, 산정식 기반의 경험적 산정 방법을 바탕으로 공동 규모의 정량적 예측이 충분히 가능한 것을 알 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제5권2호
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• pp.78-83
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• 2002

본 논문에서는 유한 요소법과 민감도를 이용한 역산 알고리즘을 결합하여 물리 탐사에서 많이 사용되는 시추공-시추공 모형의 2차원 푸리에 정식화에 따른 역산문제에 적용하였다. 역산기법의 효율향상을 위해 웨이브렛의 다중 분해능 특성을 응용한 기법을 적용하였고 타당성은 수치해석을 통한 데이터를 이용하여 검증하였다. 이론모형으로는 석회암 지하공동을 존재한다고 설정하여 이론모형 지하공동모형에 16개의 전류 및 전위 전극을 사용하여 계산을 행하였다. 본 연구에 의해서 지하공동과 같은 작은 영역의 불연속 매질일 경우, 이 역산법이 정확하고 적용이 용이한 해석법임을 알 수 있었다. .

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.621-640
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• 2019

지하공동에 관한 정량적인 안정성 평가는 전단강도감소기법 기반의 안전율로 제시가 가능하다. 또한 전단강도감소기법은 사면안정해석에서 일반적으로 사용되고 있는 안정성 평가방법 중에 하나이다. 하지만 지중에 발생 가능성이 많은 공동과 사면의 잠재 파괴면과의 관계를 안정성 평가 시 동시에 고려한 연구는 미흡한 형편이다. 본 연구에서는 소규모 지하공동이 사면의 파괴양상에 미치는 영향에 대해서 전단강도감소기법을 사용하여 분석하였다. 빙하학 연구 중에 일부를 고찰해보면, 빙하 내부에 존재하는 공동이 빙하의 슬라이딩 발생 조건 중 하나임을 제시한 사례가 존재한다. 본 연구에서는 전단강도감소기법이 지반공학적으로 사용되고 있는 지하공동의 안정성 및 사면안정해석 분야에 대해서 동시 발생 조건을 고려해서 영향 분석을 수행하였다. 산악도로 하부에 발생 가능성이 있는 지하공동의 형상, 위치 변화에 따른 사면안정해석에 대해서 FLAC3D 프로그램에 내장된 전단강도감소기법을 사용하여 분석하였고, 지하공동이 사면 안전율에 미치는 영향을 확인하였다. 사면의 잠재파괴면 인근에 지하공동이 존재하면 안전율 산정에 영향을 미치므로 이에 대한 사항을 고려해야 할 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 지하공동 발생 가능성이 있는 사면에 대한 안정해석에 관한 기초자료가 될 수 있을 것으로 판단된다.