• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.787-807
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• 2018

한국에서 시행중인 특별법에 의한 지하안전영향 평가 수행 시, 필수적으로 지하공동의 발생 유무를 조사하여야 한다. 지하공동 발견 시에는 수치해석을 통해서 지하안전성을 평가하도록 규정하였다. 선행 연구를 통해서 소규모 지하공동의 2차원 형상변화를 통한 안전율 기반의 안정성 평가 가능성을 제시하였다. 본 연구에서는 3차원 형상을 고려하여 소규모 지하공동의 영향을 연속체 해석 프로그램을 사용해서 검토하였고, 선행 연구에서 제시한 2차원 해석결과와 비교하였다. 지하공동의 3차원 형상이 구(sphere)형에 가깝게 발견되면, 공동의 크기, 위치 등에 관계없이 전단강도감소기법으로 안전율을 산정하여 평가하는 방법에 무리가 없을 것으로 판단된다. 지표면으로부터의 깊이 2 m 이상, 장축과 단축의 비(a/b)가 2.0 이상인 장대형 지하공동이 연직방향으로 서있는 형상이라면, 전단강도감소기법을 사용한 안정성 평가에 안전율 이외에 파괴양상 파악에도 주의가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 지하안전영향평가에 관한 기초 자료가 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 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.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 1995년도 정기총회 및 학술발표회
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• pp.48-55
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• 1995

주입공법은 지하공간을 개발할 때 굴착면의 붕괴와 지하수의 유입으로 인한 지하 공동의 불안정성을 방지하고 지반 침하를 최소화하여 지상 구조물에 미치는 피해를 줄이는 목적에 사용되고 있다. 또한 주입공법은 설비가 간단하고 소규모이기 때문에 협소한 장소나 공간에서도 시공할 수 있고 진동 및 소음에 대한 영향이 적기 때문에 공사현장에서 요긴하게 사용되는 공법이다. $^{(1)}$ (중략)

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.287-303
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• 2018

최근 한국에서는 지반함몰(ground subsidence) 현상이 자주 발생하고 있다. 이에 정부에서는 지하안전관리에 관한 특별법을 제정하였고, 2018년 1월 1일부터 법이 시행될 예정이다. 이 법에 의하면, 지하 굴착 시 지하안전영향 평가를 수행해야 하며, 이후에도 주기적으로 지구물리탐사 기법을 통해서 지하공동의 발생 유무를 조사하여야 한다. 지하공동 발견 시에는 수치해석을 통해서 지하안전성을 평가하도록 규정하였다. 하지만, 발견된 지하공동을 수치적으로 모델링하는 방법이 정해지지 않아서 논란의 여지가 있다. 본 연구에서는 지하공동의 형상 및 지표로부터 지하공동까지의 깊이에 따른 영향을 연속체 해석 프로그램을 사용해서 검토하였다. 본 연구를 통해서 지하공동의 형상을 수치모델링에 반영하는 방법을 제시하였고, 지하공동의 형상 및 깊이와 전단강도감소기법으로 산정된 안전율과의 관계를 제시하였다. 본 연구의 결과는 지하안전영향평가에 관한 기초 자료가 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제9권4호
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• pp.142-150
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• 2006

최근 토목시공 현장에서는 사면안정 및 보강공사를 하기 위한 앵커 및 굴착작업 도중에 일부 구간에서 지하 공동구가 발견되어 현장애로 사항이 발생되고 있다. 본 연구에서는 이들의 문제점을 사전에 미리 파악하고자 비파괴 물리검사인 지하 투과 레이다 탐사방법을 적용하여 지하공동구의 위치를 파악하는데 목적을 두었으며, 또한 입지적인 환경인 지질상태를 이해하기 위해 선구조 분석을 병행하였다. 먼저 입지분석에 의하여 연구 대상 지역의 지질상태를 파악할 수 있었고, 이를 기초로 하여 지하 투과 레이다 탐사 결과, 소규모 및 대규모의 지하 공동구 및 이상대의 위치와 규모를 파악할 수 있었다. 향후, 이와 같은 방법을 적용하여 시공현장에서 조사 및 설계에 대한 효율적인 시공방법과 유지관리를 수행하기 위한 접근 가능한 방법이라 판단된다.

• 한국지구과학회지
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• 제31권1호
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• pp.1-7
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• 2010

그 동안 많은 연구에서 지형보정을 위한 프로그램들이 개발되어왔으며, 매우 효과적으로 지형보정을 수행하는 것으로 인정받아왔다. 특히, 한반도 뿐만이 아니라 세계적으로도 수치 지형자료가 보편적으로 보급되어 지형보정을 위한 기반 자료는 충분히 확보되고 있다. 이번 연구는 일반적인 광역탐사가 아닌 소규모 광체나 지질구조에 대한 정밀한 중력탐사에 대한 자동지형보정을 수행할 수 있도록 하는 프로그램을 개발하였다. 소규모 지하자원이나 지하공동 등의 소규모 지질현상에 대한 중력탐사에는 기존의 광역탐사에 적합한 지형보정프로그램보다 더욱 정밀한 지형보정프로그램이 필요하다. 따라서 본 연구를 통해서 개발된 자동정밀지형보정프로그램으로 정밀중력탐사를 보다 효율적으로 수행할 수 있게되었다. 본 연구에서 개발된 정밀지형보정프로그램에서는 multiquadric equation을 이용한 지형구현을 통해 보다 정밀한 지형 생성이 가능하게 설계하였으며, 연구자의 설정에 따라 중력측정점 주변에 자세한 지형값을 넣어 정밀한 지형보정이 가능하도록 하였다. 또한 기존의 광역중력탐사에서 무시되던 지형과 중력계 사이의 거리 차에 따른 옵션을 설정하여 정밀한 지형보정 수치를 산출하도록 하였다.

• 터널과지하공간
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• 제26권6호
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• pp.455-465
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• 2016

광물자원 채굴을 위한 지하 채굴공동의 붕괴는 인간이 생활하고 있는 지역의 지반침하 피해를 유발할 수 있다. 지반침하를 방지하기 위하여 과거 광산지역에 대한 도면이나 사진 자료는 광해방지사업을 위하여 중요한 정보가 되고 있다. 광산지역의 조사, 광산 안정성 평가, 보강공사 등 일련의 과정은 통상적으로 과거 폐광산의 도면 및 사진정보에 근거하여 수행된다. 한국은 일제강점기 및 1960년대 광산 활황기에 수많은 광산이 무질서하게 개발되었다. 그러나 광산 관련 정보는 사용에 제한적인 상황이며, 시간이 지남에 따라 더 희소해질 것으로 본다. 한국광해관리공단은 현실적인 대안을 수립코자 한다. 본 연구에서는 과거 광산개발 굴진에 관련한 대한 기초정보를 통계적으로 검토하고, 진보된 폐광산 지하공동 측정기술에 대하여 연구하였다. 한국의 1,784개 폐광산에 대한 4473개 갱도(갱구) 조사자료를 수집하여 정리하였다. 분석결과, 한국의 소규모 갱도(갱구) 평균 수치는 높이 1.982 m이며, 폭 1.959 m로 분석되었다. 또한 형상계수(shape factor, S)의 평균값은 0.485로 분석되었다. 이러한 폐광산 수치 자료는 한국의 폐광산을 이해하고 연구하는 데 도움이 된다. 따라서, 광산 지하공동 측정기술의 발전은 미래의 광산 지반침하방지사업의 효율화에 기여할 것으로 본다.

• 터널과지하공간
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• 제23권4호
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• pp.308-318
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• 2013

열저장소 내 열성층화는 에너지저장 시스템의 효율을 향상시키고 수요 발생시 더 많은 유효에너지를 공급하기 위해 필수적인 기술이다. 일반적으로 저장소의 종횡비(폭에 대한 높이의 비)와 크기에 따라 열성층도가 달라지는 것으로 알려져 있다. 본 논문은 열수 저장을 위한 암반공동의 종횡비와 저장용량이 저장공동 내 열성층화와 외부로의 열손실에 미치는 영향을 조사하는 데 연구 목적이 있다. 이를 위해 전산유체역학 코드인 FLUENT를 이용하여 암반공동의 종횡비와 저장용량에 따른 열전달 시뮬레이션을 수행하였다. 성층도 정량화 지수를 이용하여 시간경과에 따른 열성층화의 변화를 분석하였으며, 저장공동 외부로의 열손실을 평가하였다. 분석 결과, 종횡비가 증가함에 따라 공동 내 열성층화가 향상되는 경향을 보였으나, 종횡비 3-4 이상부터는 이러한 영향이 크지 않은 것으로 분석되었다. 저장용량이 작은 암반공동에 비해 용량이 큰 암반공동에서 상대적으로 긴 시간 동안 열성층화가 높게 유지되는 것으로 분석되었으나, 종횡비 증가에 따라 저장용량이 다른 공동들간의 성층화 차이가 줄어드는 경향을 나타냈다. 암반공동의 종횡비가 커질수록 공동의 표면적이 늘어나 종횡비의 증가에 따라 주변 암반으로의 열손실이 증가하는 경향을 보였으며, 단위 저장용량을 줄여 소규모 다중공동을 적용하는 경우, 총 저장용량이 동일한 단일공동에 비해 전체 열손실량이 증가하는 것으로 분석되었다.

• 터널과지하공간
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• 제23권2호
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• pp.150-159
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• 2013

일반적으로 열저장소의 종횡비(폭에 대한 높이의 비)가 커짐에 따라 저장된 열에너지의 성층화가 높게 유지될 수 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 열저장소의 열적 성능을 높이기 위해서는 저장소 종횡비를 크게 설정하는 것이 유리할 것이다. 그러나 종횡비의 증가에 따라 저장소의 폭에 비해 높이가 커지고, 이는 열저장소의 구조적 안정성 측면에서 불리하게 작용할 수 있으므로 저장소의 최적 종횡비 결정시 열적 성능 분석과 더불어 역학적 안정성에 대한 정량적인 분석이 수행되어야 할 것이다. 본 연구에서는 지하 열에너지 저장을 위한 사일로형 암반공동의 종횡비 변화에 따른 역학적 안정성을 수치해석적으로 조사하였다. 적용한 종횡비는 1-6의 범위이었고, 전단강도 감소기법에 의한 안전율을 토대로 암반공동의 역학적 안정성을 평가하였다. 종횡비별 안정성 분석 결과, 암반공동의 종횡비가 증가함에 따라 안전율이 감소하는 경향을 보였으며, 주변 암반의 측압계수가 안정성에 미치는 영향이 큰 것으로 분석되었다. 또한 동일한 암반특성 및 종횡비 조건에서 암반공동의 규모(저장 용량)가 줄어듦에 따라 안정성이 향상되는 것으로 나타나, 큰 규모의 단일 암반공동을 소규모의 다중 암반공동으로 분할함으로써 높은 종횡비의 암반공동 설계가 가능한 것을 알 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제1권1호
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• pp.25-30
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• 1998

공동충전 효과를 검증하기 위하여 실시한 시차 공대공 탄성파 탐사자료로부터 지하공동 부존 지역에서 충전 전과 후에 매질의 탄성파 전파속도의 변화를 확인하였다. 시차 공대공 탄성파 탐사자료에 나타난 반응과 시추조사 결과에 의하면 본 지역의 공동은 규모가 극히 소규모이거나 또는 폐석 등으로 충전된 것으로 보인다. 공동충진 효과는 토모그래피로부터 도출된 속도단면상의 탄성파 속도의 증가량을 분석함으로써 평가하였다. 시추공용 에어건을 진원으로 24-채널 하이드로폰을 수진기로 하여 자료를 취득하였다. 취득한 자료에는 무시할 수 없을 정도의 source statics를 확인할 수 있었다. 본 논문에서 제시한 보정방법은 2단계로; 1) 불규칙한 발파시점에 의한 영향 보정과 2) 잔여 정보정으로 이는 진원의 부정확한 위치에 대한 정보정이다. 본 논문에서는 고주파수 성분의 수치잡음이 억제되고 관심대상 부분에서 비교적 고분해능 영상을 도출할 수 있는 다단계 역산 방안을 제시하였다. 일반적으로 최소자승 주시토모그래피로는 평활화된 속도 영상을 얻을 수 있다. 따라서 이러한 역산으로는 비교적 소규모의 구간에서 발생한 적은 속도변화를 영상화하기에는 어려운 면이 있다. 본 논문에서는 속도모델의 파라메터를 변화시킨 2단계 제어 역산법으로 도출한 시차 토모그램으로부터 채굴 영향대에서 발생한 매질의 속도변화를 시각화 할 수 있었다. 2단계 역산법은 1-단계에서는 적정한 크기의 균일 격자로 구성된 모델을 사용하여 토모그램을 작성하고 이 토모그램에 2차원 중위수 필터를 적용하여 대략적인 속도구조 모델을 작성한다. 2-단계 역산시는 1-단계에서 작성한 속도모델을 수정하여 초기 모델로 한다. 모델 수정은 관심대상 부분만을 작은 크기의 균일격자로 재구성하는 것이다. 기준조사 토모그램을 2차 조사자료 역산의 초기 속도모델로 사용하였다. 속도변화는 공동대 부근에서만 예상되므로 그 이외 부분의 속도는 기준 토모그램과 동일하게 고정시키고 역산을 수행하였다.