• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.86-93
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• 2016

본 연구에서는 토조에 설치한 관의 종류 및 매립 깊이, 공동 깊이 및 포장 조건 등에 대한 GPR(Ground Penetrating Radar) 탐사를 진행하여 매립관의 종류 및 공동 탐사 능력을 실험적으로 규명하였다. 아스팔트 포장 및 비포장의 경우, 콘크리트 포장 및 철근 콘크리트 포장 대비 매립관의 탐사가 용이한 것으로 평가되었다. 또한 공기 공동의 경우, 매립 깊이 1 m에서는 탐지가 가능한 것으로 평가되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.104-110
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• 2016

본 연구에서는 매립관 및 공동에 대한 GPR 탐사의 실증적 자료 확보 및 GPR 탐사 자료의 이미지 처리를 위한 프로그램을 개발하기 위한 토조의 GPR 탐사를 시행하였다. 비포장 및 아스팔트 포장의 경우 심도 0.7m에서 물채움 공동을 확인할 수 있었으나, 1.0 m 및 1.3 m 깊이에 매립한 공동은 탐지 불가하였다. 무근 및 철근 콘크리트 포장의 경우 신호의 간섭이 심하여 공동을 탐지하는 것이 어려웠다. GPR 탐사 데이터의 이미지 처리를 위한 프로그램 GPRiPP을 개발하였다. 주요한 처리 기법인 백그라운드 제거, 스택킹 및 게인 기능 알고리즘을 프로그램에 반영하였으며, 적절한 백그라운드 제거 및 게인 기능을 사용하면 기존 프로그램과 유사한 이미지 처리 결과를 도출할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권11호
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• pp.37-49
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• 2019

본 연구에서는 매립심도가 손상 하수관으로 인해 형성되는 지하 공동 및 지반함몰에 미치는 영향을 확인하기 위하여 서로 다른 심도로 지반을 조성하여 모형시험을 수행하였다. 모형시험 중에 일정 시간 간격으로 디지털 이미지를 촬영하였으며, PIV 기법을 적용하여 내부 변위 및 변형을 측정하였다. 이와 지표면에서 발생하는 지반 침하, 지하 공동의 크기 등에 대한 분석도 함께 진행하여 거동을 분석하였다. 시험 결과, 매립심도가 낮은 경우의 지반에서 매립심도가 높은 경우에 비해 지하 공동 및 지반함몰 형성에 대한 저항성이 작은 것으로 확인되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.80-86
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• 2017

본 연구의 목적은 지반침하를 방지하기 위하여 지반에 매립된 파이프 및 공동의 패턴 데이터베이스를 구축하는데 있다. 이를 위하여 Open CV를 이용한 패턴 템플레이트 알고리즘을 개발하였으며, 이를 토조 GPR 탐사결과에 적용하였다. 그 결과 적절한 패턴 데이터베이스 구축이 가능하였다. 본 연구결과는 제한적인 실험결과만을 근거로 한 것이기 때문에, 향후 다양한 현장자료 및 대규모 테스트베드의 탐사결과 등이 보완되면 보다 실증적인 자료가 구축될 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권2호
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• pp.177-184
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• 2017

최근 한국에서는 많은 지반 침하 사고가 발생하고 있는데, 이는 상하수의 누수 및 손상된 하수관에 기인한 것이다. 본 연구는 지반 침하에 대한 GPR 탐지 데이터의 실증적 자료를 구축하는 것을 목표로 한다. 이러한 목적으로 테스트 베드가 제작되었으며, 제작 변수는 주철관 및 EPS의 매입 깊이 및 수평 거리이다. 탐사결과, 1.5m의 깊이로 매립된 EPS는 검출하기 어려웠으며, 0.5m 거리 내에서 주철관에 밀접하게 매설 된 EPS는 매우 강한 주철관 신호로 탐지가 불가능했다. 또한 본 연구에서는 GPR 탐사 이미지 결과를 처리하기 위해 GPR 이미지 처리 프로그램 (GPRiPP)을 개발했다. 그 주요 기능은 위글파 신호를 증폭시키는 게인 기능이며, 기존 프로그램과 GPRiPP의 이미지 처리 기능은 매우 유사함을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권11호
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• pp.31-37
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• 2021

매설관으로부터의 누수에 의한 지반 내 공동 및 이완구간 형성에 따른 사고를 사전에 방지하기 위하여 매설관의 파손 및 누수와 동반한 지반 내 함수상태 변화의 평가가 요구된다. 흙의 함수상태 평가를 위한 기법으로써 시계열반사계(TDR)의 적용이 고려될 수 있으나 표준 TDR 프로브의 경우 세장비가 매우 큰 전극을 이용하므로 지반 내 설치 시 전극의 변형 및 파손이 발생할 수 있다. 본 연구에서는 지반 내에서 안정적으로 형태를 유지하며 함수상태를 평가할 수 있는 매립형 TDR 모듈을 개발하였다. 매립형 TDR 모듈은 동축케이블의 내부도체 및 외부도체에 연결되는 세 개의 전극과 지반 내에서 전극의 변형방지 및 평행배열 유지를 위한 MC Nylon 재질의 케이싱으로 구성된다. 매립형 TDR 모듈로부터 획득된 유도전자기파의 신뢰도 검증을 위하여 표준 TDR 프로브로부터 획득한 유도전자기파와 상호비교 하였으며 보정실험을 통하여 체적함수비와 유도전자기파의 전파시간 상관관계가 수립되었다. 매립형 TDR 모듈의 현장적용 적정성을 평가하기 위하여 실내 모형실험이 수행되었으며, 모형 매설관으로부터의 누수에 따른 흙 시료의 체적함수비 변화가 명확히 관찰되었다. 그러므로 본 연구에서 개발된 매립형 TDR 모듈은 도심지 포장 하부에 설치된 매설관의 건전도 평가 및 매설관 주변부 지반의 함수상태 평가에 효과적으로 이용될 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권11호
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• pp.93-105
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• 2021

본 연구에서는 매립토의 세립분 함량이 파손된 하수관으로 인해 유발되는 지하 공동 및 지반함몰에 미치는 영향을 평가했다. 국내 강우 조건 및 지반 조건을 모사하였으며, 서로 다른 세 가지 세립분 함량(7.5%, 15%, 25%)을 적용해 지반함몰 모사시험을 수행했다. 모형지반을 조성한 뒤 하수관 손상부를 모사한 부분을 통해 지하수를 유입하고 배출시키는 과정을 두 차례 반복하며, 지표면 침하량 및 배토량을 측정했다. 또한 모형시험 중에 일정 시간 간격으로 디지털 이미지를 촬영하고 이를 PIV 기법을 통해 분석하여 내부 변위 및 변형(지하 공동 형성 과정)을 측정하였다. 시험 결과, 지하수 유입 및 배출 단계가 반복됨에 따라, 세립분 함량이 높을수록 배토량이 적고 지하 공동 형성이 억제되는 것으로 나타났다. 다만, 지표면 붕괴로 확인되는 지반함몰은 세립분 함량이 15%인 경우에만 발생했다. 이는 배토된 흙의 세립분 함량 변화를 통해 서퓨전(suffusion) 현상에 기인한 것으로 분석되어, 세립분 함량이 서퓨전 현상 발현에 미치는 영향과 이에 따른 지반 강도 변화에 대한 추가연구가 필요함을 확인했다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권12호
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• pp.117-125
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• 2021

시민의 안전을 위협하는 지반재해 중 하나인 지반함몰이 최근 도심지에서 빈번하게 보고되고 있다. 다양한 지반함몰 발생 메커니즘 중, 하수관 손상부를 통한 토사 유실이 서울시에서 발생하는 지반함몰의 주요원인으로 나타났다. 본 연구에서는 서울시 하수관 정보와 지반함몰이 발생한 위치 정보를 기반으로 머신러닝 기법 중 하나인 랜덤 포레스트 알고리즘을 이용하여 하수관 정보로부터 손상 하수관으로 유발되는 지반함몰의 발생 여부를 예측하는 모델을 학습하였다. 모델 성능 평가 결과, 본 연구에서 도출한 모델이 지반함몰을 상당히 훌륭하게 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 입력변수로 사용한 하수관 정보 중 하수관 길이, 해발고도, 경사, 매립 심도, 하수관 순서로 지반함몰 발생 위험에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 본 연구의 결과는 지반함몰 위험도 지도 작성, 지하공동 탐사 계획 수립 및 하수관 정비 사업 계획 수립의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권8호
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• pp.5-14
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• 2016

싱크홀 발생의 주요 원인인 하수관거 배면의 공동 탐지를 위해 비파괴검사 방법 중 하나인 충격반향법을 적용한 실내 모형 실험을 수행하였다. 콘크리트 하수관의 모의를 위해 얇은 두께의 콘크리트 평판 시험체를 제작하였고 주변지반은 모래로 조성하였으며 공동의 모사를 위해 스티로폼 박스를 모래에 매립하였다. 콘크리트 판 배면이 공동인 경우와 완전히 모래에 밀착된 경우로 나누어 실험이 진행되었으며 일정한 타격 강도의 유지를 위해 새롭게 제작된 타격 장치를 사용하여 획득 자료의 신뢰성을 높였다. 측정된 반사파는 고속 푸리에 변환과 국소 푸리에 변환을 사용하여 주파수 특성 및 시간 특성을 분석하였다. 그 결과, 푸리에 스펙트럼의 형상으로는 공동의 유무를 판별할 수 없는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 공진 시간이라고 명한 새로운 지표를 제안하였다. 이는 공진 주파수가 일정 강도를 초과하는 지속 시간으로 정의하였다. 공진 시간은 공동의 유무를 효과적으로 예측하는 것으로 나타났다. 나아가 공동유무를 구분할 수 있는 공진 시간을 제시하였다. 실제 현장 조건에서의 검증과 보다 광범위한 적용성의 확보를 위해 다양한 지반 조건에 대한 추가 실험과 실제 하수관에 대한 현장 실험 등을 진행할 예정이다.